Đồ án HCMUTE: Hệ thống theo dõi môi trường và bảo vệ nông sản tiết kiệm năng lượng

• Tác giả: Nguyễn Phước Tiến
• Người hướng dẫn: Ths. Lê Minh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính
• Đề tài: Hệ Thống Theo Dõi Môi Trường Và Bảo Vệ Nông Sản Tiết Kiệm Năng Lượng
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.2. Mục tiêu tổng quát
• 1.3. Mục tiêu chi tiết
• 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Bố cục của Đồ Án
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
• 2.1. Giới thiệu về kit KL46Z
• 2.2. Vi điều khiển MKL46Z4
• 2.3. Giới thiệu về kit NodeMCU
• 2.4. Module wifi ESP 8266-V1
• 2.5. Chuẩn giao tiếp UART
• 2.6. Các chế độ tiết kiệm năng lượng cho ESP8266
• 2.7. Cảm biến chuyển động PIR
• 2.7.1. Giới thiệu cảm biến chuyển động PIR
• 2.7.2. Cấu trúc cảm biến PIR
• 2.7.3. Nguyên lý hoạt động
• 2.8. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT
• 2.9. Cảm biến siêu âm SRF-04
• 2.9.1. Sơ đồ chân
• 2.10. Giao thức TCP/IP
• 2.10.1. Phương thức hoạt động của bộ giao thức TCP/IP
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG
• 3.1. Yêu cầu của hệ thống
• 3.2. Thiết kế hệ thống
• 3.2.1. Lựa chọn linh kiện
• 3.2.2. Thiết kế phần cứng mô hình
• 3.3. Hoạt động của hệ thống
• 3.3.1. Hoạt động trên mô hình
• 3.3.2. Hoạt động trên website
• 3.4. Thiết kế phần mềm
• 3.4.1. Lưu đồ giải thuật trên KL46Z
• 3.4.2. Lưu đồ giải thuật thu thập thông tin cảm biến trên NodeMCU
• 3.4.3. Thiết kế website tương tác người dùng
• 3.5. Ngôn ngữ lập trình và phần mềm
• 3.5.1. Môi trường lập trình khối xử lý trung tâm
• 3.5.2. Môi trường lập trình khối thu thập thông tin cảm biến
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 4.1. Hoạt động của hệ thống
• 4.2. Kết quả triển khai trên thực tế
• 4.3. Phân tích, so sánh điện năng tiêu thụ
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC
• A. Hướng dẫn nạp firmware cho Module ESP8266-V1
• B. Phương thức GET và POST trong PHP

I. Giới thiệu

Đề tài 'Hệ thống theo dõi môi trường và bảo vệ nông sản tiết kiệm năng lượng tại HCMUTE' được thực hiện nhằm mục tiêu phát triển một hệ thống hiện đại, giúp theo dõi và bảo vệ nông sản trong quá trình bảo quản. Việc theo dõi môi trường là rất quan trọng để giảm thiểu tổn thất nông sản, đặc biệt trong bối cảnh nông nghiệp Việt Nam đang phải đối mặt với nhiều thách thức. Theo tài liệu của FAO, tổn thất sau thu hoạch lúa gạo tại Đông Nam Á có thể lên đến 37%. Hệ thống này không chỉ giúp bảo vệ nông sản mà còn tiết kiệm năng lượng, góp phần vào phát triển bền vững trong nông nghiệp.

1.1. Mục tiêu nghiên cứu

Mục tiêu tổng quát của đề tài là xây dựng một hệ thống theo dõi điều kiện môi trường và bảo vệ nông sản, nhằm giảm thiểu sự hao hụt về trọng lượng và chất lượng. Hệ thống cần có tính thẩm mỹ cao, chi phí thấp, dễ lắp đặt và sử dụng. Mục tiêu chi tiết bao gồm việc thu thập dữ liệu từ các cảm biến, cung cấp giao diện người dùng để theo dõi và điều khiển từ xa, và đảm bảo tiết kiệm năng lượng trong quá trình hoạt động.

II. Cơ sở lý thuyết

Hệ thống được thiết kế dựa trên các công nghệ hiện đại như IoT và các cảm biến thông minh. Các cảm biến như DHT22, PIR, và HC-SR04 được sử dụng để thu thập thông tin về nhiệt độ, độ ẩm, và chuyển động. Việc sử dụng công nghệ Wi-Fi giúp người dùng có thể theo dõi và điều khiển hệ thống từ xa thông qua website. Hệ thống cũng tích hợp các giải pháp tiết kiệm năng lượng, đảm bảo hoạt động hiệu quả và bền vững.

2.1. Công nghệ IoT trong nông nghiệp

Internet of Things (IoT) đã trở thành một phần quan trọng trong nông nghiệp hiện đại. Việc áp dụng IoT giúp thu thập dữ liệu một cách nhanh chóng và chính xác, từ đó đưa ra các quyết định kịp thời để bảo vệ nông sản. Hệ thống này không chỉ giúp theo dõi môi trường mà còn cung cấp các giải pháp bảo vệ nông sản khỏi các tác nhân gây hại như côn trùng và nấm mốc.

III. Thiết kế hệ thống

Hệ thống được thiết kế với ba phần chính: phần thu thập dữ liệu từ cảm biến, phần mạng để người dùng theo dõi và điều khiển, và phần tiết kiệm năng lượng. Thiết kế phần cứng bao gồm các module như NodeMCU và ESP8266, cho phép kết nối không dây và truyền tải dữ liệu hiệu quả. Phần mềm được phát triển để tương tác với người dùng, cung cấp giao diện thân thiện và dễ sử dụng.

3.1. Phần cứng và phần mềm

Phần cứng của hệ thống bao gồm các cảm biến và module kết nối, trong khi phần mềm được phát triển để xử lý dữ liệu và cung cấp giao diện người dùng. Hệ thống sử dụng ngôn ngữ lập trình phù hợp để đảm bảo tính ổn định và hiệu quả trong việc thu thập và xử lý thông tin. Việc thiết kế này không chỉ giúp hệ thống hoạt động hiệu quả mà còn đảm bảo tính thẩm mỹ và dễ sử dụng.

IV. Kết quả thực nghiệm

Kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả trong việc theo dõi môi trường và bảo vệ nông sản. Các thông số như nhiệt độ và độ ẩm được theo dõi liên tục, giúp người dùng có thể đưa ra các biện pháp kịp thời để bảo vệ nông sản. Hệ thống cũng cho thấy khả năng tiết kiệm năng lượng đáng kể, góp phần vào phát triển bền vững trong nông nghiệp.

4.1. Phân tích kết quả

Phân tích kết quả cho thấy hệ thống đã giảm thiểu đáng kể tổn thất nông sản trong quá trình bảo quản. Các thông số môi trường được duy trì ổn định, giúp bảo vệ chất lượng nông sản. Hệ thống cũng cho thấy khả năng tiết kiệm năng lượng, với mức tiêu thụ điện năng thấp hơn so với các phương pháp truyền thống. Điều này không chỉ giúp giảm chi phí mà còn bảo vệ môi trường.

V. Kết luận và hướng phát triển

Đề tài 'Hệ thống theo dõi môi trường và bảo vệ nông sản tiết kiệm năng lượng tại HCMUTE' đã đạt được các mục tiêu đề ra. Hệ thống không chỉ giúp theo dõi và bảo vệ nông sản mà còn tiết kiệm năng lượng, góp phần vào phát triển bền vững trong nông nghiệp. Hướng phát triển tiếp theo có thể bao gồm việc mở rộng tính năng và cải thiện hiệu suất của hệ thống.

5.1. Hướng phát triển

Hệ thống có thể được mở rộng để tích hợp thêm nhiều cảm biến và công nghệ mới, nhằm nâng cao khả năng theo dõi và bảo vệ nông sản. Việc phát triển các ứng dụng di động cũng có thể giúp người dùng dễ dàng theo dõi và điều khiển hệ thống từ xa. Điều này sẽ tạo ra một hệ sinh thái thông minh trong nông nghiệp, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất và bảo vệ môi trường.