Chương 1: Tổng quan 1 Đưa ra sơ lược về tình hình nông nghiệp ở nước ta. Từ các dữ kiện đó, nhóm sẽ đưa ra các mục tiêu và giới hạn cho hệ thống mà nhóm sẽ thực hiện. Chương 2: Cơ sở lý thuyết Tổng quan về các linh kiện và phần mềm sẽ được sử dụng nhằm xây dựng nên mô hình nông nghiệp trong đô thị. Ngoài ra, nhóm thực hiện đồ án còn đưa ra các lý thuyết giao thức liên kết của các thiết bị mà nhóm sẽ sử dụng.
Chương 3: Thiết kế hệ thống Dựa trên các chức năng mà nhóm mong muốn, cũng như lý thuyết của chương 2 để sẽ xây dựng nên các sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý của mô hình và các lưu đồ thuật toán. Chương 4: Thi công hệ thống, đánh giá, kết luận Quá trình thi công mô hình, cũng như các kết quả thực nghiệm mô hình, sau đó đánh giá coi mô hình có đạt được những tiêu chí ban đầu mà nhóm đã đặt ra chưa. Chương 5: Hướng phát triển Từ các kết quả thu được, nhóm sẽ đưa ra các giải phát để phát triển sau này. 2 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu một vài nét về nông nghiệp đô thị 2.
Khái niệm Nông nghiệp đô thị được hiểu là việc sử dụng các diện tích nhỏ, các lô đất trống, sân vườn, thảm cỏ, ban công, sân thượng… trong các thành phố lớn để trồng cây hoặc chăn nuôi gia cầm, gia súc nhỏ.[1] Nông nghiệp đô thị giúp đảm bảo nguồn cung thực phẩm không bị tắc nghẽn ở những nơi cần một số lượng thực phẩm lớn do tập trung dân số cao như thành phố, ngoài ra việc các đô thị lớn phát triển nông nghiệp đô thị còn góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tạo thêm nhiều cảnh quan đẹp góp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân. Xu hướng phát triển của nông nghiệp đô thị Theo Theo Quyết định 143/QĐ-BXD về quy hoạch, xây dựng, quản lý và phát triển bền vững đô thị Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn đến năm 2045 thì tỷ lệ đô thị hóa toàn quốc đến năm 2025 đạt tối thiểu 45% và đến năm 2030 đạt trên 50%,. Theo số liệu đã nêu như trên thì việc phát triển nông nghiệp trong đô thị là một xu thế tất yếu vì nó sẽ giải quyết được đồng thời cả hai vấn đề đó là công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước diễn ra với tốc độ cao và vẫn đảm bảo được vấn đề an ninh lương thực. Muốn làm được như vậy thì nông nghiệp đô thị phải hướng đến xây dựng nền nông nghiệp thông minh tích hợp các công nghệ tiên tiến.
Cấu trúc cơ bản và ứng dụng của một hệ thống ứng dụng công nghệ IOT 2. Cấu trúc cơ bản Kiến trúc của IOT gồm bốn thành phần cơ bản chính gồm: Vạn vật (Things), Trạm kết nối (Gateways), Hạ tầng mạng (Internet) và cuối cùng là lớp dịch vụ (Service).[2] Vạn vật (Things): Ngày nay có vô vàn vật dụng đang phục vụ trong cuộc sống của con người, chúng xuất hiện ở trên các khu canh tác, ở trong nhà hoặc trên chính các thiết bị di động của người dùng. Giải pháp IoT giúp các thiết bị thông minh được sàng lọc, kết nối và quản lý dữ liệu của các đối tượng một cách cục bộ, còn các thiết bị chưa thông minh thì có thể kết nối được thông qua các trạm kết nối. Từ đó, các thiết bị, vật dụng sẽ có thể thực hiện nhiệm vụ của mình đối với đối tượng nông nghiệp cần quản lý.
3 Trạm kết nối (Gateways): Có vai trò là một vùng trung gian trực tiếp, cho phép các vật dụng có sẵn này kết nối với điện toán đám mây một cách bảo mật và dễ dàng quản lý. Gateways có thể là một thiết bị vật lý hoặc là một phần mềm được dùng để kết nối giữa Cloud (điện toán đám mây) và bộ điều khiển, các cảm biến, các thiết bị thông minh. Hạ tầng mạng (Internet): Internet là một hệ thống toàn cầu của nhiều mạng IP được kết nối với nhau và liên kết với hệ thống máy tính. Cơ sở hạ tầng mạng này bao gồm thiết bị định tuyến, trạm kết nối, thiết bị tổng hợp, thiếp bị lặp và nhiều thiết bị khác có thể kiểm soát lưu lượng dữ liệu lưu thông và cũng được kết nối đến mạng lưới viễn thông và cáp - được triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ.
Lớp dịch vụ (Service): Là các ứng dụng được các hãng công nghệ, hoặc thậm chí người dùng tạo ra để dễ dàng sử dụng các sản phẩm IOT một cách có hiệu quả và tận dụng được hết giá trị của sản phẩm. Ứng dụng của một hệ thống công nghệ IOT Các lĩnh vực sử dụng IOT ngày càng nhiều trong cuộc sống như [3]: - Smart home (nhà thông minh) : được lắp đặt các thiết bị điện, điện tử được kết nối với Internet để giám sát và cho phép chủ nhân điều khiển các thiết bị từ xa thông qua smartphone hoặc lập trình cho thiết bị hoạt động theo lịch (điều hòa, các thiết bị đóng tắt từ xa, rèm cửa, …) - Smart wearable : Thiết bị đeo được hỗ trợ IoT là thiết bị thông minh có thể đeo được như các phụ kiện bên ngoài, được nhúng trong quần áo và hàng may mặc, cấy vào cơ thể, hoặc thậm chí xăm lên làn da (được tích hợp cảm biến đo khoảng - Smart farming (nông trại thông minh) : ngành nông nghiệp ứng dụng các công nghệ giám sát và chăm sóc cây trồng tự động thay thế cho phương pháp canh tác và chăm nuôi truyền thống nhằm để tăng năng suất của cây trồng và tối ưu trong việc tưới tiêu. Giới thiệu về Firebase Firebase là một dịch vụ cơ sở dữ liệu được hoạt động ở nền tảng đám mây. Nó có chức năng chính là giúp cho người dùng có thể phát triển và mở rộng quy mô của ứng dụng mobile nhanh hơn dù là Android, IOS hay Web.1: Hình ảnh về firebase [5] 2.
Chuẩn giao tiếp I2C Hiện nay, một trong những phương pháp giao tiếp đơn giản và ngày càng phổ biến giữa các thiết bị điện tử hiện nay đó là chuẩn giao tiếp I2C. Chuẩn giao tiếp này dùng hai chân lần lượt là SDA dùng để truyền tín hiệu từ thiết bị truyền đến thiết bị nhận và SCL dùng để truyền xung nhịp. [6] Cách thức hoạt động: [7] - Giao tiếp I2C là quá trình truyền nhận dữ liệu giữa các thiết bị chủ khách, hay Master - Slave. - Thiết bị Master là 1 vi điều khiển, nó có nhiệm vụ điều khiển đường tín hiệu SCL và gửi nhận dữ liệu hay lệnh thông qua đường SDA đến các thiết bị khác.
- Các thiết bị nhận các dữ liệu lệnh và tín hiệu từ thiết bị Master được gọi là các thiết bị Slave. Các thiết bị Slave thường là các IC, hoặc thậm chí là vi điều khiển. - Hai đường bus SCL và SDA đều hoạt động ở chế độ Open Drain, nghĩa là bất cứ thiết bị nào kết nối với mạng I2C này cũng chỉ có thể kéo 2 đường bus này xuống mức thấp (LOW), nhưng lại không thể kéo được lên mức cao. Vì để tránh trường hợp bus vừa bị 1 thiết bị kéo lên mức cao vừa bị 1 thiết bị khác kéo xuống mức thấp gây hiện tượng ngắn mạch.
Do đó cần có 1 điện trờ (từ 1 – 4,7 kΩ) để giữ mặc định ở mức cao. Tổng quan về MIT App Inventor 2. Giới thiệu MIT App Inventor là một ứng dụng web có mã nguồn mở dành cho việc lập trình các thiết bị di động chạy hệ điều hành Android [8]. MIT App Inventor cho phép các nhà lập trình tạo ra các giao diện của phần mềm bằng cách sử dụng hình thức đồ 5 họa, người dùng lập trình bằng phương pháp kéo thả các khối block code và sắp xếp chúng theo mục đích sử dụng.2: Logo của MIT App Inventor [9] 2.
Ưu và nhược điểm Ưu điểm: Tối ưu hóa việc xây dựng những thành phần cơ bản của một ứng dụng Android như nút bấm, nút lựa chọn, chọn ngày giờ, ảnh, văn bản, thông báo, kéo trượt, trình duyệt web,… Xây dựng được nhiều tính năng trên điện thoại như chụp ảnh, chọn ảnh, bật video, quay phim, thu âm, nhận diện giọng nói, chuyển lời thoại thành văn bản, dịch,… Nền tảng còn có thể giúp App đang được xây dựng kết nối danh bạ, email, gọi điện, chia sẻ thông tin qua các ứng dụng mạng xã hội. Nhược điểm: Lập trình viên không thể sử dụng mọi tính năng của Android, khuyết điểm này chỉ có thể khắc phục bằng cách tự xây dựng mở rộng cho App Inventor. Chỉ có thể xây dựng được các phần mềm App điện thoại với những chức năng cơ bản vì giới hạn dung lượng của mỗi project chỉ là 5mb. Giới thiệu về phần mềm Arduino IDE IDE (Integrated Development Environment) là môi trường dùng để phát triển phần mềm, nó cũng tương tự như những phần mềm bình thường khác nhưng mục đích chính là dùng để viết mã nguồn.
6 Phần mềm IDE rất thích hợp để viết code điều khiển cho các chip thuộc các dòng Arduino, MCU,… do cộng đồng sử dụng lớn, nhiều thư viện hỗ trợ với mã nguồn mở nên rất thích hợp dành cho những người mới. Ngoài ra IDE còn là một phần mềm có giao diện đơn giản dễ sử dụng và ngôn ngữ lập trình chính là ngôn ngữ C, một ngôn ngữ rất phổ biến trong lĩnh vực lập trình.3: Logo phần mềm Arduino IDE [10] 2. Giới thiệu về phần mềm Proteus Phần mềm Proteus là phần mềm được thiết kế bởi Labcenter Electronics, phần mềm được sử dụng để vẽ các sơ đồ nguyên lý, thiết kế các mạch in cho các mạch điện tử. Ngoài ra phần mềm còn có thể mô phỏng cách thức hoạt động của các mạch điện tử được điều khiển bởi các họ vi điều khiển như MCS-51, PIC, AVR, … Hình 2.4: Logo phần mềm Proteus [11] 2.
WIFI WiFi (Wireless Fidelity) là công nghệ kết nối mạng không dây sử dụng sóng radio để truyền tải dữ liệu giữa các thiết bị mà không cần sử dụng dây cáp. WiFi được sử dụng phổ biến để kết nối các thiết bị điện tử như máy tính, điện thoại di động, máy tính bảng, TV thông minh,. để kết nối với Internet hoặc kết nối với nhau.1: Các chuẩn WIFI [13] Tiêu chuẩn Tần số Tốc độ 802.11ac 5 GHz 1Gbps 802.11ax 6 GHz 10Gbps 8 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3. Yêu cầu thiết kế Mô hình cần có các tiêu chí sau: + Mô hình đo được các thông số như nhiệt độ, độ ẩm đất.
+ Mô hình tự động tưới nước cho cây theo thời gian được đặt sẵn, nếu ngưỡng nhiệt độ, độ ẩm vượt quá quy định.