Chương 1: Giới thiệu 1.4 Nội dung nghiên cứu Nội dung 1: Tìm hiểu và lựa chọn các giải pháp thiết kế. Nội dung 2: Thu nhập tài liệu về các linh kiện, phần mềm thiết kế sử dụng. Nội dung 3: Thiết kế phần cứng của hệ thống. Nội dung 4: Lập trình cho hệ thống, phần mềm giúp giao tiếp với người dùng qua internet.
Nội dung 5: Thử nghiệm thực tế hệ thống, đánh giá kết quả thực hiện. Nội dung 6: Viết báo cáo. 4 Tieu luan Chương 2: Cơ sở lý thuyết CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết cơ bản về hoa Lan Họ Lan (danh pháp khoa học: Orchidaceae) là một họ thực vật có hoa, thuộc bộ Măng tây, lớp thực vật một lá mầm. Là một trong những họ lớn nhất của thực vật, và chúng phân bổ nhiều nơi trên thế giới.
Đây là một loại thực vật có hoa và là một trong những họ thực vật lớn nhất trong tất cả các họ thực vật.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến sự phát triển hoa Lan Nhiệt độ tác động ở cây lan thông qua con đường quang hợp. Thông qua cường độ quang hợp tăng khi nhiệt độ tăng. Khi nhiệt độ tăng 10oC thì quang hợp tăng gấp đôi. Chính vì vậy nhiệt độ cao làm tăng sự phát triển dinh dưỡng ở cây lan, do vậy trong mùa nắng cần tăng lượng phân bón để đáp ứng nhu cầu dinh dưỡng gia tăng.
1 Hoa Lan và cách chăm sóc hoa trong thực tế Căn cứ vào nhu cầu nhiệt độ của từng loài lan mà người ta chia ra làm 3 nhóm: Nhóm cây hoa lan ưa lạnh: Gồm những loài lan chịu nhiệt độ ban ngày không quá 14oC, ban đêm không quá 13oC. Những loài lan này thường xuất xứ từ vùng hàn đới, ôn đới và các khu vực núi cao vùng nhiệt đới: Ví dụ lan: Lycaste, Cymbidium. Nhóm cây hoa lan ưu nhiệt độ trung bình: Gồm những loài lan thích hợp với nhiệt độ ban ngày không dưới 14,5oC, ban đêm không dưới 13,5oC. Ví dụ lan Vanda.
Nhóm cây hoa lan ưa nóng: Bao gồm những loài lan chịu nhiệt độ ban ngày không dưới 21oC, ban đêm không dưới 18oC. Những loài lan này thường có nguồn gốc ở vùng nhiệt đới. Đa số lan Dendrobium sp. Hiện trồng ở thành phố Hồ Chí Minh đều thuộc nhóm này.
5 Tieu luan Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.2 Ảnh hưởng của ánh sáng đến sự phát triển hoa Lan Ánh sáng rất cần thiết cho sự sinh trưởng, phát triển của cây lan. Ánh sáng đem lại năng lượng cần thiết cho phản ứng quang tổng hợp. nCO2 + nH2O → (CH2O) + nO2 Ánh sáng thường tăng dần từ 7 giờ sáng, đạt cực đại vào buổi trưa và giảm dần vào buổi chiều trong ngày. Khi cây lan tiếp xúc với ánh sáng trực xạ vào buổi trưa thường bị cháy lá do vậy phải làm giàn che.
Dựa vào nhu cầu ánh sáng của từng loài lan, người ta chia làm 3 nhóm: Nhóm cây ưa sáng: Đòi hỏi ánh sáng nhiều, khoảng 100% ánh sáng trực tiếp như các loài của Van đa lá hình trụ, Renanthera. Nhóm cây ưa sáng trung bình: Bao gồm các loài có nhu cầu ánh sáng khoảng 50- 80% như các loài của Cattleya, Dendrobium. Nhóm cây ưa ánh sáng yếu: Bao gồm các loài lan có nhu cầu ánh sáng khoảng 30% như các loài của Phalaenopsis, Paphiopedilum. Như vậy, tùy theo từng loài lan cụ thể mà có cách thức làm giàn che phù hợp để đáp ứng nhu cầu ánh áng của chúng.3 Ảnh hưởng của độ ẩm đến sự phát triển hoa Lan Độ ẩm cũng là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng, phát triển của các loài lan.
Các loài lan sống trong tự nhiên nhờ vào nước mưa, hơi nước trong không khí. Vì vậy, lan trồng phải thường xuyên tưới nước cho cây, nếu thiếu nước quá trình quang hợp và hô hấp ngừng trệ.4 Ảnh hưởng của độ thông thoáng đến sự phát triển hoa Lan Độ thông thoáng cũng là yếu tố rất cần thiết giúp cho cây lan sinh trưởng. Không khí vườn lan cần luôn được thay đổi để làm mát cây và thay đổi lượng CO2 cung cấp cho sự quang hợp của cây lan. Lượng CO2 trong không khí khoảng 0,03%, trên mặt lá lượng CO2 thường xuyên bị giảm nhiều vì liên tục bị cây hấp thu do vậy không khí cần 6 Tieu luan Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên tục thay đổi để cân bằng lượng CO2 ở trên mặt lá.
Nếu vườn lan không được thoáng nhất là khi độ ẩm tăng, nhiệt độ cũng làm cho lan dễ bị bệnh.2 Mô tả quy trình chăm sóc hoa Lan Áp dụng quy trình với các giá trị đã được cài đặt trước như: Nhiệt độ trên – nhiệt độ dưới, đảm bảo biên độ nhiệt cho hoa Lan phát triển tốt. Độ ẩm không khí trên – độ ẩm không khí dưới, đảm bảo sự thông thoáng và nhiệt độ cho hoa Lan quang hợp. Độ ẩm đất trên - độ ẩm đất dưới, cung nước cho hoa Lan sinh trưởng tốt và ra cây con. Đồng thời chế độ điều khiển cho phép trực tiếp tác động đến quá trình chăm sóc Lan thông qua việc bật tắt các thiết bị như: bật đèn chiếu sáng khi cần thiết.
Người trồng Lan có thể trực tiếp giám sát các thông số và điều khiển các thiết bị qua ứng dụng trên Android, điều khiển các thiết bị bằng nút nhất thủ công ở chế độ điều khiển bằng tay. 7 Tieu luan Chương 4: Thiết kế sơ đồ khối và lựa chọn thiết bị CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ THIẾT KẾ VƯỜN LAN 3.1 Lựa chọn phương thức truyền dữ liệu. Nói tới IoT là nói tới truyền dữ liệu không dây. Do đó để lựa chọn cách thức hợp lý phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như khoảng cách địa lý, nguồn năng lượng cần để nuôi thiết bị hay nguồn lực tài chính,…Một số phương án truyền dữ liệu thường dùng trong IOT.1 Zigbee Zigbee là một loại truyền thông trong khoảng cách ngắn, hiện được sử dụng với số lượng lớn và thường được sử dụng trong công nghiệp.
Điển hình, Zigbee Pro và Zigbee remote control (RF4CE) được thiết kế trên nền tảng giao thức IEEE802.4 – là một chuẩn giao thức truyền thông vật lý trong công nghiệp hoạt động ở 2.4Ghz thường được sử dụng trong các ứng dụng khoảng cách ngắn và dữ liệu truyền tin ít nhưng thường xuyên. Zigbee / RF4CE có một lợi thế đáng kể trong các hệ thống phức tạp cần các điều kiện: tiêu thụ công suất thấp, tính bảo mật cao, khả năng mở rộng số lượng các node cao…ví dụ như yêu cầu của các ứng dụng M2M và IoT là điển hình. Phiên bản mới nhất của Zigbee là 3.0, trong đó điểm nổi bật là sự hợp nhất của các tiêu chuẩn Zigbee khác nhau thành một tiêu chuẩn duy nhất. Thông số kỹ thuật cơ bản: Standard: ZigBee 3.0 based on IEEE802.4GHz Range: 10-200m Data Rates: 20 - 250kbps 3.2 Z-wave Tương tự Zigbee, Z-Wave là chuẩn truyền thông không dây trong khoảng cách ngắn và tiêu thụ rất ít năng lượng.
Chuẩn kết nối Z-Wave và Zigbee cùng hoạt động với tần số 2.4GHz, và cùng được thiết kế với mức tiêu thụ năng lượng rất ít nên có thể sử 8 Tieu luan Chương 4: Thiết kế sơ đồ khối và lựa chọn thiết bị dụng với các loại PIN di động.Zwave hoạt động ở tần số thấp hơn so với Zigbee/wifi, dao động trong các dải tần của 900Mhz, tùy theo quy định ở từng khu vực khác nhau. Ưu điểm của Z-Wave là tiêu thụ năng lượng cực ít và độ mở ( open platform) cực cao. Hiện nay, Z-Wave được ứng dụng chủ yếu trong ứng dụng smarthome. Thông số kỹ thuật cơ bản: Standard: Z-Wave Alliance ZAD12837 / ITU-T G.9959 Frequency: 900MHz (ISM) Range: 30m Data Rates: 9.3 Lora LoRa là viết tắt của Long Range Radio được nghiên cứu và phát triển bởi Cycleo và sau này được mua lại bởi công ty Semtech năm 2012.
Với công nghệ này, chúng ta có thể truyền dữ liệu với khoảng cách lên hàng km mà không cần các mạch khuếch đại công suất; từ đó giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ khi truyền/nhận dữ liệu. Do đó, LoRa có thể được áp dụng rộng rãi trong các ứng dụng thu thập dữ liệu như sensor network trong đó các sensor node có thể gửi giá trị đo đạc về trung tâm cách xa hàng km. Băng tần làm việc của LoRa từ 430MHz đến 915MHz cho từng khu vực khác nhau trên thế giới: 430MHz cho châu Á 780MHz cho Trung Quốc 433MHz hoặc 866MHz cho châu Âu 915MHz cho USA Nhờ sử dụng chirp signal mà các tín hiệu LoRa với các chirp rate khác nhau có thể hoạt động trong cùng 1 khu vực mà không gây nhiễu cho nhau. Điều này cho phép nhiều thiết bị LoRa có thể trao đổi dữ liệu trên nhiều kênh đồng thời (mỗi kênh cho 1 chirprate).
9 Tieu luan Chương 4: Thiết kế sơ đồ khối và lựa chọn thiết bị So sánh các phương thức truyền dữ liệu. 1 So sánh các phương thức truyền dữ liệu Zigbee Z-wave Lora Băng tần làm việc 915 MHz – 2.4 GHz 430 MHz - 915 MHz Khoảng cách truyền Tối đa khoảng 200 m Khoảng 30 m Tối đa lên tới 3 km Tiêu thụ năng lượng Rất thấp Rất thấp Trung bình Tốc độ truyền dữ liệu 20 - 250kbps 9.3 – 22 kbps Khả năng mở rộng Cao Cao Cao Chi phí Trung bình Trung bình Trung bình Bảng 3. 2 Bảng chấm điểm của các phương án truyền dữ liệu Zigbee Z-wave Lora Băng tần làm việc 10 10 10 Khoảng cách truyền 8 5 10 Tiêu thụ năng lượng 10 10 10 Tốc độ truyền dữ liệu 10 10 10 Khả năng mở rộng 10 10 10 Chi phí 8 8 8 TỔNG 56 53 58 Các yêu cầu chọn phương thức truyền dữ liệu của vườn Lan - Đảm bảo đường truyền ổn định, không nhiễu khi có vật cản. - Tối ưu về kinh tế so với phương án đi dây truyền thống.
- Phù hợp với khản năng và phổ biến trên thị trường. => Từ kết quả chấm điểm trên và trên với các yêu cầu của một vườn hoa Lan trên, em quyết định chọn Lora làm phương thức truyền dữ liệu trong đề tài này, vì Lora là phương án có nhiều tài liệu hơn và dễ tiếp cận hơn so với Zigbee và Z-wave. 10 Tieu luan Chương 4: Thiết kế sơ đồ khối và lựa chọn thiết bị 3.2 Lựa chọn Web Server và App. Hiện nay có rất nhiều phương án Server và App để thực hiện các đề tài về IOT.
Sau khi tìm hiểu thì em lựa chọn phương án sử dụng Server Blynk và App Blynk vì nó hiện nay khá phổ biến và dễ dàng sử dụng.