Đồ án HCMUTE: Hệ thống tưới cây tự động và kích thích cây trồng vào ban đêm

• Tác giả: Phan Nguyễn Duy Trực
• Người hướng dẫn: ThS. Thái Hoàng Linh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Truyền Thông
• Đề tài: Hệ Thống Kích Thích Cây Trồng Ban Đêm Và Tưới Cây Tự Động
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình ngoài nước
• 1.2. Tình hình trong nước
• 1.3. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.4. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.5. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.6. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGUYÊN CỨU
• 1.7. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
• 1.8. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.9. BỐ CỤC ĐỒ ÁN
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SƠ LÝ THUYẾT
• 2.1. GIỚI THIỆU VI ĐIỀU KHIỂN STM32F103C8T6
• 2.1.1. Sơ lược về STM32F103C8T6
• 2.1.2. Cấu hình chi tiết của STM32F103C8T6
• 2.1.3. Giới thiệu ADC
• 2.1.4. Giới thiệu DMA
• 2.2. TỔNG QUAN VỀ MCU NODE ESP8266
• 2.3. LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH
• 2.3.1. Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm không khí
• 2.3.2. Cảm biến độ ẩm đất
• 2.3.3. Cảm biến ánh sáng
• 2.3.4. Module giảm áp LM2596
• 2.3.5. Hệ thống bơm nước
• 2.4. Giới thiệu LCD
• 2.5. CÁC CHUẨN GIAO TIẾP
• 2.5.1. Chuẩn giao tiếp UART
• 2.5.2. Chuẩn giao tiếp ONE-WIRE
• 2.6. TỔNG QUAN VỀ IOT
• 2.7. TỔNG QUAN VỀ WEB
• 2.8. CHUẨN GIAO THỨC TRUYỀN TẢI SIÊU VĂN BẢN – HTTP
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
• 3.1. THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
• 3.2. Chức năng của từng khối
• 3.3. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
• 3.3.1. Khối xử lý trung tâm
• 3.3.2. Khối giao tiếp không dây
• 3.3.3. Khối hiển thị
• 3.3.4. Khối cảm biến
• 3.3.4.1. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm môi trường
• 3.3.4.2. Cảm biến độ ẩm đất
• 3.3.4.3. Cảm biến ánh sáng
• 3.3.4.4. Kết cảm biến với nối khối xử lý trung tâm
• 3.4. THIẾT KẾ PHẦN MỀM
• 3.4.1. Thiết kế Webserver
• 3.4.2. Chức năng của phần mềm
• 3.4.3. Thiết kế giao diện
• 3.4.3.1. Giao diện chế độ tự động
• 3.4.3.2. Lưu đồ điều khiển chế độ hoạt động
• 3.4.3.3. Lưu đồ điều khiển chế độ tự động
• 3.4.3.4. Lưu đồ điều khiển chế độ điều khiển
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ
• 4.1. KẾT QUẢ THI CÔNG
• 4.2. HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. KẾT LUẬN
• 5.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về hệ thống tưới cây tự động

Hệ thống tưới cây tự động là một giải pháp công nghệ hiện đại giúp tối ưu hóa quá trình tưới tiêu trong nông nghiệp. Công nghệ tưới cây này không chỉ tiết kiệm nước mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp. Hệ thống này sử dụng các cảm biến để theo dõi độ ẩm của đất và tự động điều chỉnh lượng nước tưới phù hợp. Theo một nghiên cứu, việc áp dụng hệ thống tưới cây tự động có thể giảm thiểu lượng nước tiêu thụ lên đến 50% so với phương pháp tưới truyền thống. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn bảo vệ nguồn nước, một tài nguyên quý giá trong bối cảnh biến đổi khí hậu hiện nay.

1.1. Công nghệ tưới cây thông minh

Công nghệ tưới cây thông minh là một phần quan trọng trong hệ thống tưới cây tự động. Nó bao gồm việc sử dụng các cảm biến độ ẩm, cảm biến ánh sáng và các thiết bị điều khiển từ xa. Các cảm biến này giúp theo dõi điều kiện môi trường và tự động điều chỉnh hoạt động tưới tiêu. Hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm nước mà còn đảm bảo cây trồng nhận được lượng nước cần thiết để phát triển. Theo một báo cáo, việc áp dụng công nghệ tưới cây thông minh có thể tăng năng suất cây trồng lên đến 30%.

II. Kích thích cây trồng ban đêm

Kích thích cây trồng ban đêm là một phương pháp mới trong nông nghiệp hiện đại, nhằm tối ưu hóa quá trình quang hợp và phát triển của cây trồng. Việc sử dụng ánh sáng nhân tạo vào ban đêm giúp cây trồng tiếp nhận thêm năng lượng, từ đó tăng cường khả năng sinh trưởng. Hệ thống kích thích cây trồng ban đêm có thể được tích hợp với hệ thống tưới cây tự động, tạo ra một mô hình nông nghiệp thông minh và hiệu quả. Nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng ánh sáng LED vào ban đêm có thể làm tăng sản lượng cây trồng lên đến 20% so với việc chỉ sử dụng ánh sáng tự nhiên.

2.1. Lợi ích của việc kích thích cây trồng ban đêm

Việc kích thích cây trồng ban đêm không chỉ giúp tăng năng suất mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm. Cây trồng được cung cấp đủ ánh sáng và nước sẽ phát triển khỏe mạnh hơn, giảm thiểu sự xuất hiện của sâu bệnh. Công nghệ nông nghiệp cao này còn giúp nông dân có thể trồng cây quanh năm, bất chấp điều kiện thời tiết. Theo một nghiên cứu, việc áp dụng kích thích cây trồng ban đêm có thể giúp nông dân tăng thu nhập lên đến 40% nhờ vào việc sản xuất ra các sản phẩm nông sản chất lượng cao.

III. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống

Hệ thống tưới cây tự động và kích thích cây trồng ban đêm đã được áp dụng thành công tại nhiều trang trại và vườn rau trong nước. Các mô hình này không chỉ giúp tiết kiệm nước mà còn nâng cao năng suất cây trồng. Hệ thống tưới cây tự động kết hợp với kích thích cây trồng ban đêm đã cho thấy hiệu quả rõ rệt trong việc cải thiện sản lượng và chất lượng nông sản. Nhiều nông dân đã chuyển sang sử dụng công nghệ này để tối ưu hóa quy trình sản xuất, từ đó giảm thiểu chi phí và tăng lợi nhuận.

3.1. Các mô hình thành công

Nhiều mô hình nông nghiệp thông minh đã được triển khai tại các khu vực đô thị, nơi có diện tích đất hạn chế. Các mô hình này sử dụng hệ thống tưới cây tự động và kích thích cây trồng ban đêm để tối ưu hóa sản xuất. Một ví dụ điển hình là mô hình trồng rau trong nhà kính, nơi mà các yếu tố như ánh sáng, độ ẩm và nhiệt độ được kiểm soát chặt chẽ. Theo các chuyên gia, việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp tăng năng suất mà còn bảo vệ môi trường, giảm thiểu việc sử dụng hóa chất trong nông nghiệp.