Đồ án thiết kế và thi công hệ thống IoT chăm sóc vườn cây ăn quả với năng lượng mặt trời

• Tác giả: Ngô Thành Đạt
• Người hướng dẫn: ThS. Võ Đức Dũng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông
• Đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Hệ Thống IoTs Chăm Sóc Vườn Cây Ăn Quả Sử Dụng Pin Năng Lượng Mặt Trời
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. MỤC TIÊU
• 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.4. GIỚI HẠN

I. Hệ thống IoT trong Nông nghiệp

Đề tài tập trung vào thiết kế và thi công Hệ thống IoT chăm sóc vườn cây ăn quả sử dụng năng lượng mặt trời. Đây là một ứng dụng cụ thể của IoT nông nghiệp, nhằm tự động hóa quá trình chăm sóc cây trồng, tăng năng suất và giảm chi phí. Bài báo trình bày một hệ thống gồm các thành phần chính như cảm biến IoT, thu thập dữ liệu IoT, và phân tích dữ liệu nông nghiệp. Hệ thống sử dụng năng lượng mặt trời cho nông nghiệp và pin năng lượng mặt trời để đảm bảo hoạt động bền vững. Việc sử dụng công nghệ nông nghiệp thông minh này góp phần vào nông nghiệp bền vững và phát triển bền vững nông nghiệp. Các ứng dụng IoT trong nông nghiệp đang ngày càng phổ biến, và đề tài này cung cấp một ví dụ thực tế về tiềm năng của công nghệ này.

1.1 Giám sát và Điều khiển từ xa

Hệ thống cho phép giám sát vườn cây ăn quả từ xa thông qua điều khiển từ xa hệ thống tưới tiêu. Cảm biến IoT như DHT11 (đo nhiệt độ, độ ẩm), BH1750 (đo cường độ ánh sáng), cảm biến độ ẩm đất, và cảm biến mưa thu thập dữ liệu môi trường. Dữ liệu này được truyền về trung tâm điều khiển thông qua module NODEMCU ESP8266 và hiển thị trên màn hình cảm ứng và giao diện web. Người dùng có thể quản lý vườn cây ăn quả thông minh bằng cách điều chỉnh các thiết bị như bơm nước, quạt, đèn LED, và hệ thống che mưa tự động. Thiết kế hệ thống IoT được tối ưu để hoạt động hiệu quả và ổn định, đem lại lợi ích của hệ thống IoT trong nông nghiệp.

1.2 Tối ưu hóa Năng suất và Tiết kiệm Nguồn lực

Mục tiêu chính là tối ưu hóa năng suất cây trồng và giảm chi phí sản xuất nông nghiệp. Hệ thống tự động điều chỉnh các yếu tố môi trường giúp cây phát triển tốt nhất. Việc sử dụng năng lượng tái tạo trong nông nghiệp thông qua pin năng lượng mặt trời góp phần tiết kiệm năng lượng tưới tiêu. Hệ thống cũng giúp giảm giám sát sức khỏe cây trồng, phát hiện sớm các vấn đề về bệnh hại nhờ vào dữ liệu cảm biến. Phân tích đất cũng được thực hiện để tối ưu hóa quá trình bón phân. Quản lý bệnh hại cây trồng trở nên dễ dàng hơn nhờ vào hệ thống giám sát liên tục. Tổng thể, hệ thống hướng đến tăng năng suất vườn cây ăn quả và giảm chi phí sản xuất.

II. Thiết kế và Triển khai Hệ thống

Phần này tập trung vào thiết kế hệ thống IoT và quá trình lập đặt hệ thống IoT. Arduino Mega2560 đóng vai trò vi điều khiển trung tâm, kết nối với các module và cảm biến. Lập trình cho hệ thống IoT được thực hiện để điều khiển các thiết bị và xử lý dữ liệu. Bảo trì hệ thống IoT cũng được đề cập để đảm bảo hoạt động lâu dài. Chi phí hệ thống IoT được xem xét để đánh giá tính khả thi của dự án. Thực trạng ứng dụng IoT trong nông nghiệp Việt Nam được phân tích để làm rõ bối cảnh ứng dụng. Xu hướng phát triển IoT trong nông nghiệp cũng được thảo luận.

2.1 Phần cứng và phần mềm

Hệ thống sử dụng các linh kiện như Arduino, NODEMCU ESP8266, cảm biến DHT11, BH1750, động cơ Servo, động cơ DC, relay, và màn hình HMI. Phần mềm lập trình bao gồm Arduino IDE, PHP, HTML, CSS, và MySQL. Việc lựa chọn các linh kiện này dựa trên tính khả dụng, giá cả, và hiệu quả hoạt động. Cấu trúc hệ thống được thiết kế một cách mô đun, dễ dàng mở rộng và bảo trì. Các giao thức truyền thông như UART, I2C được sử dụng để đảm bảo truyền dữ liệu hiệu quả. An ninh mạng hệ thống IoT cũng cần được xem xét để bảo vệ dữ liệu khỏi truy cập trái phép.

2.2 Thử nghiệm và Đánh giá

Sau khi hoàn thành, hệ thống được thử nghiệm trong điều kiện thực tế. Các kết quả thử nghiệm được phân tích để đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống. So sánh các hệ thống IoT khác cũng được thực hiện để tìm ra điểm mạnh và điểm yếu của hệ thống được thiết kế. Các loại cảm biến trong hệ thống IoT được đánh giá về độ chính xác và độ tin cậy. Thực hiện ứng dụng IoT trong nông nghiệp này cho thấy rõ tiềm năng của việc ứng dụng IoT trong nông nghiệp. Kết quả nghiên cứu được trình bày chi tiết, bao gồm các số liệu đo đạc và hình ảnh minh họa.