Đồ Án Thiết Kế và Thi Công Mô Hình Nhà Trồng Nấm Ứng Dụng Công Nghệ IoT

Khám phá đồ án HCMUTE thiết kế và thi công mô hình nhà trồng nấm ứng dụng công nghệ IoT, mang lại giải pháp nông nghiệp hiện đại và hiệu quả.

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

đồ án tốt nghiệp

2019

153
17
2

Phí lưu trữ

45 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về nấm rơm

1.2. Đặc điểm sinh học của nấm rơm

1.3. Các giai đoạn phát triển của nấm rơm

1.4. Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm rơm

1.5. Điều kiện môi trường làm việc cho nhà trồng nấm rơm theo từng giai đoạn

1.6. Quy trình trồng nấm rơm

1.6.1. Thời vụ trồng nấm

1.6.2. Chuẩn bị rơm cho việc trồng nấm

1.6.3. Chọn meo nấm

1.6.4. Chăm sóc mô nấm

1.6.5. Giới thiệu giải pháp đo lường thông số môi trường trong nhà trồng nấm rơm

1.6.6. Giới thiệu giải pháp điều khiển thông số môi trường trong nhà trồng nấm

1.7. Giới thiệu phần cứng

1.7.1. Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm DHT22

1.7.2. Cảm biến đo cường độ ánh sáng BH1750

1.7.3. Tổng quan về LCD

1.7.4. IC thời gian thực DS3231

1.7.5. Vi điều khiển

1.8. Các chuẩn giao tiếp

1.8.1. Chuẩn giao tiếp I2C

1.8.2. Chuẩn giao tiếp one-wire

1.8.3. Chuẩn giao tiếp SPI

1.9. Tổng quan về IoT

1.10. Tổng quan về MQTT

1.10.1. Tìm hiểu giao thức MQTT

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN

3.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống

3.2. Tính toán và thiết kế mạch

3.3. Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch

4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG

4.1. Giới thiệu quá trình trồng nấm

4.1.1. Quá trình trồng nấm rơm tại nhà

4.1.2. Quá trình trồng nấm rơm ngoài trời

4.2. Thi công mạch

4.2.1. Thi công mạch điều khiển trung tâm

4.2.2. Thi công mạch đo lường Slave

4.2.3. Lắp ráp và kiểm tra

4.3. Đóng gói và thi công mô hình

4.4. Lập trình hệ thống

4.4.1. Phần mềm lập trình

4.4.2. Phần mềm lập trình cho vi điều khiển

4.5. Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác

4.5.1. Hướng dẫn sử dụng hệ thống điều khiển trực tiếp

4.5.2. Hướng dẫn sử dụng hệ thống giám sát thông số qua Web

4.5.3. Hướng dẫn sử dụng điều khiển hệ thống trên điện thoại Android

5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ

5.1. Giao diện app điều khiển trên điện thoại Android

5.2. Nhận xét – Đánh giá

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

6.1. Kết luận

6.2. Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Mô hình nhà trồng nấm ứng dụng công nghệ IoT tại HCMUTE

Đồ án tốt nghiệp này, thực hiện tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE), tập trung vào thiết kế và thi công mô hình nhà trồng nấm ứng dụng công nghệ IoT. Nghiên cứu sử dụng nấm rơm làm đối tượng chính. Mô hình nhắm đến việc giám sát và điều khiển tự động các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm, bao gồm nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng. Việc ứng dụng công nghệ IoT mang lại hiệu quả cao trong việc tối ưu hóa quá trình sản xuất, nâng cao năng suất và chất lượng nấm.

1.1. Nghiên cứu về nhà trồng nấm thông minh và ứng dụng IoT trong nông nghiệp

Đồ án tập trung vào việc xây dựng mô hình nhà trồng nấm thông minh, tận dụng lợi ích của ứng dụng IoT trong nông nghiệp. Nó giải quyết vấn đề phụ thuộc vào yếu tố con người và điều kiện thời tiết trong phương pháp trồng nấm truyền thống. IoT trong trồng nấm cho phép giám sát từ xa, điều khiển tự động các thông số môi trường quan trọng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tăng năng suất và chất lượng nấm. Đồ án tham khảo các mô hình nhà trồng nấm hiện có, đặc biệt là những mô hình tại huyện Bình Chánh, TP. Hồ Chí Minh, để tìm ra giải pháp phù hợp nhất. Nghiên cứu nông nghiệp hiện đại cho thấy xu hướng phát triển mạnh mẽ của nông nghiệp thông minh, trong đó IoT đóng vai trò quan trọng. Ứng dụng công nghệ trong nông nghiệp giúp giải quyết các thách thức hiện nay, như thiếu lao động, chi phí cao và rủi ro do thời tiết gây ra.

1.2. Công nghệ IoT và thiết kế hệ thống

Hệ thống sử dụng công nghệ IoT để giám sát và điều khiển môi trường trong nhà trồng nấm. Cảm biến IoT đo nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng. Dữ liệu được truyền về trung tâm điều khiển thông qua giao thức MQTT. Hệ thống gồm hai bộ phận chính: bộ điều khiển trung tâm (Master) sử dụng ESP32 và các bộ phận thu thập dữ liệu (Slave) sử dụng Arduino Uno R3. Thiết kế nhà trồng nấm có kích thước 100 x 50 x 50 cm, sử dụng vật liệu như thanh ray, tấm nhựa Mica và lưới. Hệ thống cho phép người dùng điều khiển thông qua giao diện web và ứng dụng Android. Phân tích dữ liệu IoT giúp tối ưu hóa điều kiện trồng nấm, đảm bảo năng suất và chất lượng. Điều khiển từ xa và giám sát liên tục giúp người dùng quản lý hiệu quả quá trình trồng nấm, ngay cả khi không có mặt tại hiện trường. Giải pháp IoT cho nông nghiệp như mô hình này hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích kinh tế và xã hội.

1.3. Thực hiện và đánh giá mô hình

Đồ án bao gồm các giai đoạn: nghiên cứu, thiết kế, thi công, lập trình và chạy thử nghiệm. Thi công nhà trồng nấm được thực hiện theo đúng thiết kế. Phần mềm điều khiển được phát triển trên nền tảng Android và web. Quản lý nhà trồng nấm được thực hiện thông qua giao diện trực quan, dễ sử dụng. Kết quả thử nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, đáp ứng được yêu cầu đặt ra. Thu hoạch nấm sau khi thử nghiệm sẽ được đánh giá về năng suất và chất lượng. Hiệu quả sản xuất nấm được cải thiện đáng kể so với phương pháp truyền thống. Chi phí sản xuất nấm cũng được giảm thiểu nhờ tự động hóa. Mô phỏng nhà trồng nấm có thể được phát triển dựa trên kết quả nghiên cứu này. Mô hình 3D nhà trồng nấm có thể được xây dựng để hỗ trợ trực quan hóa thiết kế và quá trình trồng nấm.

01/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN  Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết. Trong chương này giới thiệu về các loại nấm, cách trồng nấm và cách thu hoạch nấm. Trình bày sơ lược về các mô-đun được sử dụng về phần cứng, tài nguyên, phần mềm cũng như khả năng giao tiếp, kết nối giữa các thiết bị.

 Chương 3: Thiết Kế và Tính Toán. Từ các yêu cầu cũng như nhiệm vụ của đề tài nhóm đã hệ thống thành sơ đồ khối. Thiết kế phần cứng: dựa trên sơ đồ khối tiến hành thiết kế kết nối các mô- đun lại với nhau tạo thành một hệ thống đáp ứng yêu cầu đề ra.  Chương 4: Thi Công Hệ Thống.

- Thiết kế: Trình bày lưu đồ thuật toán để giải quyết các yêu cầu đã được đặt ra, tối ưu hiệu quả hoạt động. - Từ các sơ đồ nguyên lý thiết kế, sơ đồ mạch in cũng như sơ đồ bố trí linh kiện. Tiến hành thi công bao gồm thi công các board mạch, cho đến kết nối các mô-đun trong hệ thống lại với nhau và cuối cùng là đóng gói.  Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Tiến hành lắp ráp mạch thực tế chạy thử nghiệm để quan sát được độ chính xác cũng như ổn định của hệ thống.

 Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển. - Trình bày kết quả, cũng như ưu, nhược điểm còn mắc phải và giải pháp. - Đưa ra hướng phát triển và khả năng áp dụng thực tế. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. TỔNG QUAN VỀ NẤM RƠM 2.1 Giới thiệu về nấm rơm Nấm rơm là một trong những loại nấm ăn được sử dụng rất rộng rãi làm thực phẩm dược liệu, có giá trị dinh dưỡng với hàm lượng đạm cao, đầy đủ các acid amin thiết yếu, ít chất béo. Đồng thời còn bào chế thành thuốc để chữa bệnh cho những người bị hạ huyết áp, chống các loại u bướu, tiểu đường, ung thư, suy nhược cơ thể, trí nhớ giảm sút và các bệnh lý mạch vành tim, được sử dụng rộng rãi. Nấm rơm có nhiều lợi ích và tốt cho sức khỏe con người, tuy nhiên ta cũng cần hiểu rõ vai trò, thành phần và sự phân loại nấm trong tự nhiên để đem lại hiệu quả mong muốn và tốt nhất.

Chúng ta chỉ thường nhìn thấy được một phần của cây nấm dạng tựa như quả của cây, có cấu tạo gồm thân và có một cái mũ. Còn phần chủ yếu của cây nấm nằm ở dưới lòng đất hoặc trong thân gỗ - nơi cây nấm mọc lên là một hệ thống những sợi gọi là sợi nấm. Giới thiệu về nấm Loài nấm thông dụng được biết đến nhiều như: Nấm Rơm, Nấm Bào Ngư, Nấm Mèo, Nấm Linh Chi…vv.2 Đặc điểm sinh học của nấm rơm a. Đặc điểm hình thái của nấm rơm - Nấm thường mọc trên rơm rạ mục nên có tên thông dụng là nấm rơm.

- Nấm rơm là loại nấm ưa nhiệt, nên nấm được trồng chủ yếu vào mùa nắng nóng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Nấm rơm có nhiều màu sắc khác nhau: màu xám, xám trắng, xám đen. - Nấm rơm là một loại nấm ăn rất ngon và giàu chất dinh dưỡng.

Quả thể của nấm rơm Nấm rơm có cấu tạo gồm các phần: mũ nấm, phiến nấm, cuống nấm, bao nấm, sợi nấm.Sợi nấm Hình 2. Cấu tạo của nấm rơm b. Chu trình sống của nấm rơm Quả thể nấm rơm được hình thành qua các giai đoạn theo hình 2.4 như sau: Hình 2. Chu trình sống của nấm rơm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT Quá trình phát triển của nấm rơm được hình thành như sau: 1. Nở ô dù Hình 2. Các giai đoạn phát triển của nấm c. Các nguồn dinh dưỡng cho nấm rơm  Chất đường Trong quá trình sống, nấm rơm cần nguồn đường rất lớn, đường là thành phần chính để cấu trúc nên sợi nấm và quả thể nấm rơm.

Các loại đường đơn giản như: đường glucozơ, đường saccarozơ (đường mía).  Chất đạm Chất đạm là nguồn dinh dưỡng không thể thiếu được trong quá trình sống của nấm rơm. Trong quá trình nuôi trồng nấm rơm, chúng ta thường bổ sung nguồn đạm dưới dạng các hợp chất vô cơ vì đơn giản dễ bổ sung, dễ mua ngoài thị trường, giá thành rẻ như: urê, sunphat amon, diamond phospha.  Nước Nước là thành phần cơ bản trong tế bào sợi nấm và quả thể nấm, thường chiếm 80 – 90% trọng lượng quả thể nấm.

Do vậy trong quá trình trồng nấm rơm cần cung cấp đủ nhu cầu nước cho nấm sinh trưởng và phát triển.3 Các giai đoạn phát triển của nấm rơm Nấm rơm phát triển qua 2 giai đoạn chính: - Giai đoạn ủ tơ (khoảng 7 – 8 ngày). - Giai đoạn ra quả thể (khoảng 3 - 4 ngày). Mỗi giai đoạn trồng nấm rơm cần điều kiện môi trường nhà trồng khác nhau. Để có giải pháp điều khiển thông số môi trường nhà trồng, trước hết cần nghiên cứu các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm rơm trong từng giai đoạn.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2.4 Các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự phát triển của nấm rơm. Nấm rơm chịu ảnh hưởng của rất nhiều yếu tố: Nhiệt độ, độ ẩm, độ PH của mô nấm, nguồn nước, địa điểm nuôi trồng, độ thông thoáng… Trong đó yếu tố nhiệt độ, độ ẩm, không khí, ánh sáng của nhà trồng là khâu quan trọng nhất trong quá trình sản xuất, độ ẩm là yếu tố hàng đầu, vì độ ẩm giúp quá trình phân hủy rơm rạ thuận lợi từ đó sẽ tạo nhiệt độ trong mô nấm. Nếu độ ẩm dư, thừa nước nhiệt độ sẽ giảm, mô nấm bị lạnh. Nếu độ ẩm thiếu, mô bị khô nhiệt độ tăng làm ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm rơm.

Nhiệt độ Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng trực tiếp đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm rơm. - Trong giai đoạn ủ tơ: + Nhiệt độ nhà trồng thích hợp là: 35 - 40 oC. + Nhiệt độ dưới 30oC: sợi nấm sinh trưởng yếu. + Nhiệt độ trên 45oC: sợi nấm sẽ phát triển chậm, thưa dần rồi chết.

- Trong giai đoạn hình thành quả thể: + Nhiệt độ nhà trồng thích hợp là: 30 - 32 oC. + Nhiệt độ từ 20 - 25oC: đinh ghim nấm bị chết sau 12 giờ. + Nhiệt độ từ 25- 27oC: tai nấm dị hình. + Nhiệt độ trên 40oC: nấm phát triển nhanh và mau bung dù.

+ Nhiệt độ dưới 15 oC hoặc trên 45oC: quả thể không hình thành. Độ ẩm Độ ẩm ảnh hưởng rất lớn đến sự phát triển của hệ sợi và hình thành quả thể của nấm rơm. - Trong giai đoạn ủ tơ: + Độ ẩm cơ chất thích hợp cho sợi nấm sinh trưởng: 70 – 75%. + Độ ẩm không khí thích hợp: 70 – 80%.

- Giai đoạn hình thành quả thể: + Độ ẩm không khí thích hợp là: 85 – 95%. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT + Độ ẩm không khí dưới hơn 60% hoặc trên 95%: gây chết toàn bộ đinh ghim, quả thể nấm do bị mất nước hoặc thối rữa. Điều kiện ánh sáng.

Ánh sáng là yếu tố kích thích quá trình sinh trưởng và phát triển của cây nấm. Trong quá trình nuôi trồng, tùy từng giai đoạn chúng ta cần cung cấp lượng ánh sáng thích hợp. - Trong giai đoạn ủ tơ nấm rơm: nấm rơm không cần ánh sáng, nếu cường độ ánh sáng cao có thể làm chậm các quá trình sinh trưởng và gây chết sợi nấm. - Trong giai đoạn hình thành quả thể nấm rơm: nấm cần ánh sáng khuếch tán nhằm kích thích sự hình thành và phát triển của quả thể và đồng thời điều chỉnh màu sắc của quả thể nấm.

Độ thông thoáng Độ thông thoáng phản ánh lượng oxy trong môi trường không khí. Trong giai đoạn hình thành quả thể cần độ thông thoáng cao hơn giai đoạn nuôi sợi. Quả thể nấm càng lớn yêu cầu độ thông thoáng càng cao, do cần nhiều oxy cho quá trình hô hấp. Độ pH PH cơ chất thích hợp cho sợi nấm sinh trưởng và phát triển là pH trung tính khoảng 7,0 – 7,5.

Khi pH cơ chất ngả sang độ chua (pH < 6) hoặc chuyển sang kiềm (pH > 9) sợi sinh trưởng yếu, quả thể nấm rơm không hình thành.5 Điều kiện môi trường làm việc cho nhà trồng nấm rơm theo từng giai đoạn. Từ các thông số môi trường đã nghiên cứu, dưới đây là bảng tóm tắt các thông số môi trường thích hợp của nhà trồng nấm rơm, đây cũng là những thông số mong muốn khi điều khiển: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2. Thông số môi trường làm việc trong nhà trồng nấm rơm.

Giai đoạn trồng nấm Nhiệt độ Độ ẩm không khí Ánh sáng (0C) (% RH) Ủ tơ nấm 35-40 70-80 Không cần ánh sáng Hình thành quả thể 30-32 85-95 Cần ánh sáng khuếch tán 2. QUY TRÌNH TRỒNG NẤM RƠM 2.1 Thời vụ trồng nấm Nấm rơm có thể trồng được quanh năm. Mùa Đông Xuân, giáp Tết Nguyên đán, có gió lạnh thì phải chắn gió, giữ ấm và làm mô nấm lớn hơn. Mùa mưa cần làm mái che.2 Chuẩn bị rơm cho việc trồng nấm.

Rơm rạ được làm ướt trong nước vôi 3,5kg vôi hòa với 1.000 lít nước, vun đống, ủ 2-3 ngày đảo một lần. Thời gian ủ kéo dài 4-6 ngày. Nguyên liệu quá ướt cần trải rộng ra phơi trước khi đem trồng. Rơm rạ đủ ướt khi vắt cọng rơm có nước chảy thành giọt là tốt nhất.

Nếu khô quá cần bổ sung thêm nước khi đảo đống ủ. Rơm đã đủ điều kiện để chất nấm phải đạt yêu cầu: + Rơm rạ mềm hẳn. + Có mùi thơm đặc trưng của rơm rạ khi lên men.3 Chọn meo nấm Là khâu quan trọng có ảnh hưởng rất lớn đến năng suất trồng nấm. Chọn meo giống tốt, đúng tuổi, không nhiễm tạp khuẩn sẽ cho năng suất cao và chất lượng nấm tốt.4 Chăm sóc mô nấm Tùy thuộc địa điểm trồng trong nhà hay ngoài trời (sân bãi, dưới tán cây, đồng ruộng…) thì cách thức chăm sóc sẽ khác nhau.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƯƠNG 2.5 Giới thiệu giải pháp đo lường thông số môi trường trong nhà trồng nấm rơm. Phương pháp đo lường thủ công nhà trồng nấm rơm có nhiều khuyết điểm: thiết bị đo sai số lớn, khó quan sát, phải vào tận trong nhà trồng để giám sát.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Bài viết "Mô Hình Nhà Trồng Nấm Ứng Dụng Công Nghệ IoT Tại HCMUTE" giới thiệu về việc áp dụng công nghệ Internet of Things (IoT) trong việc trồng nấm, mang lại nhiều lợi ích cho người nông dân và ngành nông nghiệp. Mô hình này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình trồng nấm mà còn nâng cao hiệu quả sản xuất thông qua việc giám sát và điều khiển các yếu tố môi trường như độ ẩm, nhiệt độ và ánh sáng. Điều này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian và công sức mà còn đảm bảo chất lượng sản phẩm nấm.

Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về các ứng dụng công nghệ IoT trong nông nghiệp, hãy tham khảo bài viết "Đồ án hcmute mô hình ứng dụng công nghệ iot trong nhà màng trồng cây lan hồ điệp", nơi bạn sẽ thấy cách IoT được áp dụng trong việc trồng lan hồ điệp. Ngoài ra, bài viết "Đồ án hcmute ứng dụng công nghệ iots vào việc giám sát từ xa cho mô hình nông trại" sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn sâu sắc về việc giám sát nông trại từ xa. Cuối cùng, bạn có thể khám phá thêm về "Đồ án hcmute thiết kế và thi công hệ thống giám sát thủy canh trên nền tảng internet of things", một ứng dụng khác của IoT trong nông nghiệp. Những tài liệu này sẽ giúp bạn mở rộng kiến thức và hiểu rõ hơn về tiềm năng của công nghệ IoT trong lĩnh vực nông nghiệp.