phần mở đầu và phần kết luận, luận văn được trình bày theo 3 chương như sau: CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH. 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG THỰC TẾ IOTs ÁP DỤNG TRONG NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH. CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG IOT VÀO NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH. 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH 1.
Giới thiệu về hệ thống nông nghiệp thông minh hiện nay Hiện nay cùng với sự phát triển của xã hội, cuộc sống ngày càng được nâng cao thì việc áp dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào đời sống công việc ngày càng cần thiết. Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ thuật điện tử mà trong đó đặc biệt là kỹ thuật điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiêp, nông nghiệp, đời sống, quản lý thông tin. Nông nghiệp thông minh là một cuộc cách mạng trong ngành nông nghiệp giúp hướng dẫn các hành động cần thiết để sửa đổi và định hướng lại các hệ thống nông nghiệp để h trợ hiệu quả cho sự phát triển và đảm bảo an ninh lương thực trong điều kiện khí hậu luôn thay đổi. Trọng tâm chính của nông nghiệp thông minh là tăng năng suất và thu nhập nông nghiệp.
Nông nghiệp thông minh giúp giảm khí thải nhà kính. Nông nghiệp thông minh đi liền với sự áp dụng những tiến bộ trong khoa học, kỹ thuật vào việc canh tác giúp giảm lượng nhân công trong ngành nông nghiệp mà vẫn nâng cao năng suất. Trong xã hội hiện đại, nhu cầu trang trí đã trở thành một chỉ tiêu. Sự đa dạng của các loài hoa luôn có thể tiếp cận được.
Tuy nhiên, khí hậu ở miền Bắc Việt Nam ngăn cản sự tăng trưởng của các loài hoa nhất định, đặc biệt vào mùa đông. Điều này dẫn đến việc phải nhập khẩu hoa từ miền Nam Việt Nam, do đó, có một số mặt không thuận lợi. Không chỉ vận chuyển hàng hóa nhập khẩu ảnh hưởng tiêu cực đến môi trường, mà các loài hoa đã nhập cũng được bán với giá cao hơn. Mặt khác, vận chuyển hoa trong một quãng đường dài đã làm nát hoa và giảm chất lượng sản phẩm.
Do đó, mục đích của dự án này là giúp trồng trọt dễ dàng hơn trong nước. Mục đích này có thể đạt được với việc sử dụng một nhà kính tự động hóa. Một nhà kính có thể tái tạo một khí hậu khác nhau và trồng trọt các loại cây không thể trồng trong khu vực. Ngoài ra, xây dựng nhà kính tự động hóa có thể giúp con người trồng cây lương thực hoặc cây trồng trong nước mà không phải chăm sóc liên tục cây lương thực hoặc cây trồng đó.
Có thể an tâm khi biết rằng các cây trồng vẫn được chăm sóc trong khi 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com người nông dân đi vắng hoặc không ở xung quanh nhà kính trong một khoảng thời gian lâu hơn. Giới thiệu một số công nghệ áp dụng cho nông nghiệp thông minh Trong dự án này, tôi đã xây dựng một mô hình trồng hoa hướng dương, áp dụng trong nhà kính. Một nhà kính tự động hóa, với một hệ thống điều chỉnh nhiệt độ, một hệ thống điều chỉnh độ ẩm, một hệ thống điều chỉnh ánh sáng và một hệ thống tưới nước, được xây dựng để tạo ra điều kiện khí hậu tốt cho việc phát triển các cây hoa hướng dương. Bộ vi điều khiển được sử dụng đề điều khiển các điều kiện môi trường trong mô hình nhà kính Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua.
Giới thiệu về hệ thống IOTs phục vụ cho nông nghiệp 1. Internet vạn vật (IoT) Internet vạn vật, hay cụ thể hơn là mạng lưới vạn vật kết nối Internet hoặc là mạng lưới thiết bị kết nối Internet (tiếng Anh: Internet of Things)(IoT) hoặc là liên kết mạng của các vật hàng ngày. IoT được mô tả là một mạng không dây tự động cấu hình để liên kết vạn vật. IoT kết nối với mạng không dây thông qua giao diện bằng thẻ điện tử (RFID), các bộ cảm biến và các mã 2D trên các đối tượng.
Thông qua IoT, giao tiếp giữa người và vật có thể được thực hiện. Internet of Things có ba đặc điểm cơ bản: có thể đánh giá, có thể kết nối internet và thông minh [1]. Internet of Things gồm có thành phần: thu thập thông tin, truyền dữ liệu 2 chiều và điều khiển hồi tiếp. Hay hiểu một cách đơn giản IoT là tất cả các thiết bị có thể kết nối với nhau.
Việc kết nối thì có thể thực hiện qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại… Các thiết bị có thể là điện thoại thông minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, và nhiều thiết bị khác [4], [5]. Các thành phần cơ bản của IoT Kiến trúc IoT được đại diện cơ bản bởi 4 phần: vạn vật (Things), trạm kết nối (Gateways), hạ tầng mạng và điện toán đám mây (Network and Cloud) và các lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services-creation and Solutions Layers) [12], [13]. Vạn vật (Things) Ngày nay có hàng tỷ vật dụng đang hiện hữu trên thị trường gia dụng và công nghệ, ở trong nhà hoặc trên tay của người dùng. Chẳng hạn như xe hơi, thiết bị cảm biến, thiết bị đeo và điện thoại di động đang được kết nối trực tiếp thông qua băng tầng 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com mạng không dây và truy cập vào Internet.
Giải pháp IoT giúp các thiết bị thông minh được sàng lọc, kết nối và quản lý dữ liệu một cách cục bộ, còn các thiết bị chưa thông minh thì có thể kết nối được thông qua các trạm kết nối [1], [13]. Trạm kết nối (Gateways) Một rào cản chính khi triển khai IoT đó là gần 85% các vật dụng đã không được thiết kế để có thể kết nối với Internet và không thể chia sẻ dữ liệu với điện toán đám mây. Để khắc phục vấn đề này, các trạm kết nối sẽ đóng vai trò là một 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. Hạ tầng mạng và điện toán đám mây (Network and Cloud) Cơ sở hạ tầng kết nối: 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. Trung tâm dữ liệu/hạ tầng điện toán đám mây: Các trung tâm dữ liệu và hạ tầng điện toán đám mây bao gồm một hệ thống lớn các máy chủ, hệ thống lưu trữ và mạng ảo hóa được kết nối. Các lớp tạo và cung cấp dịch vụ (Services-Creation and Solutions Layers) Intel đã kết hợp những phần mềm quản lý API hàng đầu (Application Progmraming Interface) là Mashery* và Aepona* để giúp đưa các sản phẩm và giải pháp IoT ra thị trường một cách chóng và tận dụng được hết giá trị của việc phân tích các dữ liệu từ hệ thống và tài sản đang có sẵn. IoT trong nông nghiệp 1.
Khái niệm Những người nông dân hoặc các chuyên gia nông nghiệp thường dựa vào mục tiêu của mình để tính toán các hoạt động có thể ảnh hưởng bất lợi đến sản xuất, và dữ liệu cảm biến trên các cánh đồng hoặc trong nhà kính có thể giúp các nông dân lập kế hoạch trong một thời gian tối ưu để tiến hành thu hoạch, đảm bảo rằng vụ mùa đã sẵn sàng và giá trị được tạo ra tối đa. Do đó, nông nghiệp là một trong những lĩnh vực sử dụng IoT nhiều nhất; bên cạnh đó, thủy nông, giám sát vật nuôi, vận hành và giám sát 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thiết bị từ xa, phân tích dự đoán về cây trồng và vật nuôi … là các trường hợp khác sử dụng IoT hữu ích nhất [4]. Nông nghiệp thông minh dựa trên công nghệ IoT sẽ cho phép người trồng và nông dân giảm chất thải và tăng năng suất, giảm lượng phân bón được sử dụng giảm lượng nước tưới và thời gian làm việc trong nông trại. Nông nghiệp thông minh là gì? Nông nghiệp thông minh là một hệ thống đòi hỏi nhiều vốn và công nghệ cao để trồng thực phẩm sạch và cung cấp cho người tiêu dùng.
Đó là ứng dụng ICT hiện đại vào nông nghiệp. Trong nghành nông nghiệp dựa trên IoT, một hệ thống được xây dựng để giám sát lĩnh vực trồng trọt với sự trợ giúp của cảm biến (ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ, độ ẩm của đất,.) và tự động hóa hệ thống tưới tiêu. Nông dân có thể theo dõi điều kiện đồng ruộng từ bất cứ đâu. Nông nghiệp thông minh dựa trên IoT rất hiệu quả so với phương pháp thông thường [2], [4].
Các ứng dụng của IoT trong nông nghiệp a) Canh tác chính xác Canh tác chính xác được gọi là nông nghiệp chính xác, nông nghiệp chính xác có thể được coi là việc canh tác kiểm soát chính xác hơn khi nuôi gia súc và trồng trọt. Trong cách tiếp cận quản lý trang trại này, một thành phần quan trọng là sử dụng CNTT và các hạng mục khác nhau như cảm biến, hệ thống điều khiển, robot, xe tự trị, phần cứng tự động, công nghệ tỷ lệ biến đổi, .1: Nông nghiệp thông minh 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Nông nghiệp chính xác là một trong những ứng dụng nổi tiếng nhất của IoT trong nghành nông nghiệp và rất nhiều tổ chức đang sử dụng kỹ thuật này trên toàn thế giới. CropMetrics là một tổ chức nông nghiệp chính xác tập trung vào các giải pháp nông nghiệp cực kỳ hiện đại. b) Trống nông nghiệp Công nghệ đã thay đổi theo thời gian, ngày nay nông nghiệp là một ngành công nghiệp chính để kết hợp máy bay không người lái.
Trống đang được sử dụng trong nông nghiệp để tăng cường các biện pháp canh tác khác nhau. Các phương pháp sử dụng máy bay không người lái đang được sử dụng trong nông nghiệp để đánh giá sức khỏe cây trồng, thủy lợi, giám sát cây, phun thuốc trừ sâu, trồng trọt và phân tích đất đai [11].2: Máy bay không người lái c) Giám sát chăn nuôi Các chủ trang trại lớn có thể sử dụng các ứng dụng IoT để thu thập dữ liệu về vị trí, sức khỏe gia súc của họ.