Thiết Kế và Thi Công Mô Hình Quản Lý Nông Nghiệp Ứng Dụng Công Nghệ LoRaWAN

• Tác giả: Nguyễn Quang Tri
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Hồng Liên
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Viễn Thông
• Đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Quản Lý Nông Nghiệp Ứng Dụng Công Nghệ LoRaWAN
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Mục tiêu thực hiện
• 1.2. Nội dung thực hiện
• 1.3. Giới hạn
• 1.4. Bố cục
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Tổng quan về hệ thống
• 2.2. Công nghệ Lora
• 2.3. Mạng truyền thông không dây diện rộng công suất thấp LoRa
• 2.4. Nguyên lý hoạt động
• 2.5. Công nghệ giao thức LoRaWAN
• 2.6. Cấu trúc hệ thống LoRaWAN
• 2.7. Ưu nhược điểm hệ thống LoRaWAN
• 2.8. Các giao thức được sử dụng
• 2.8.1. Giao thức SPI
• 2.8.2. Giao thức UDP
• 2.8.3. Giao thức MQTT
• 2.8.4. Giao thức API
• 2.9. Các phần cứng được sử dụng
• 2.9.1. ESP32 NodeMCU LuaNode32 Module
• 2.9.2. Dragino LPS8 LoRaWAN Gate
• 2.9.3. Cảm biến độ ẩm đất
• 2.9.4. RFM95W 915MHz LoRa Module
• 2.9.5. Anten kết nối
• 2.9.6. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
• 2.9.7. Module 1 Relay Với Opto Cách Ly 5VDC
• 2.9.8. Cảm biến pH DFRobot Gravity
• 2.9.9. LCD OLED SSD1306 0.96inch 128x64 Xanh Dương
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 3.1. Sơ Đồ Khối Hệ Thống
• 3.2. Tính Toán Và Thiết Kế Hệ Thống
• 3.3. Khối LoRaWAN Server
• 3.4. Khối IoT Server
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 4.1. Thi công phần cứng
• 4.2. Thiết kế và thực hiện phần mềm
• 4.2.1. Lưu đồ giải thuật hệ thống
• 4.2.2. Thiết kế Website
• 4.2.3. Thiết kế cảnh báo cho người dùng qua Telegram
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
• 5.1. Vị trí thực hiện
• 5.2. Tiến hành đo đạc
• 5.3. Kết quả đo đạc
• 5.4. Đánh giá kết quả đo đạc
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Kết luận
• 6.2. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về Mô Hình Quản Lý Nông Nghiệp Ứng Dụng Công Nghệ LoRaWAN

Mô hình quản lý nông nghiệp ứng dụng công nghệ LoRaWAN đang trở thành xu hướng mới trong ngành nông nghiệp hiện đại. Công nghệ này không chỉ giúp tối ưu hóa quy trình sản xuất mà còn nâng cao hiệu quả quản lý thông qua việc giám sát và điều khiển từ xa. Việc áp dụng công nghệ LoRaWAN cho phép nông dân theo dõi các thông số môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, và độ pH một cách chính xác và kịp thời.

1.1. Công nghệ LoRaWAN trong nông nghiệp

Công nghệ LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) cho phép truyền tải dữ liệu ở khoảng cách xa với mức tiêu thụ năng lượng thấp. Điều này rất quan trọng trong nông nghiệp, nơi mà các cảm biến cần hoạt động liên tục mà không cần thay pin thường xuyên.

1.2. Lợi ích của mô hình quản lý nông nghiệp thông minh

Mô hình này giúp nông dân tiết kiệm thời gian và chi phí, đồng thời nâng cao năng suất cây trồng. Việc giám sát từ xa giúp phát hiện sớm các vấn đề và đưa ra giải pháp kịp thời.

II. Thách thức trong quản lý nông nghiệp hiện nay

Quản lý nông nghiệp truyền thống gặp nhiều khó khăn, đặc biệt là trong việc giám sát và điều khiển các thiết bị. Các vấn đề như chi phí cao, thiếu thông tin kịp thời và khó khăn trong việc kết nối thiết bị là những thách thức lớn. Công nghệ LoRaWAN ra đời nhằm giải quyết những vấn đề này.

2.1. Vấn đề kết nối thiết bị trong nông nghiệp

Nhiều nông trại lớn gặp khó khăn trong việc kết nối và quản lý hàng trăm thiết bị cảm biến. Công nghệ LoRaWAN giúp giải quyết vấn đề này bằng cách cung cấp một mạng lưới kết nối rộng lớn và ổn định.

2.2. Chi phí và hiệu quả trong quản lý

Chi phí quản lý nông nghiệp cao có thể làm giảm lợi nhuận. Việc áp dụng công nghệ IoT giúp giảm thiểu chi phí thông qua việc tự động hóa và tối ưu hóa quy trình sản xuất.

III. Phương pháp triển khai mô hình quản lý nông nghiệp thông minh

Để triển khai mô hình quản lý nông nghiệp ứng dụng công nghệ LoRaWAN, cần thực hiện các bước như thiết kế hệ thống, lựa chọn thiết bị và phát triển phần mềm. Mỗi bước đều quan trọng để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.

3.1. Thiết kế hệ thống giám sát

Thiết kế hệ thống bao gồm việc xác định các cảm biến cần thiết và cách thức kết nối chúng với mạng LoRaWAN. Điều này giúp đảm bảo rằng tất cả các thông số môi trường đều được giám sát liên tục.

3.2. Lựa chọn thiết bị phù hợp

Việc lựa chọn thiết bị như cảm biến độ ẩm, nhiệt độ và pH là rất quan trọng. Các thiết bị này cần phải tương thích với công nghệ LoRaWAN để đảm bảo truyền tải dữ liệu hiệu quả.

IV. Ứng dụng thực tiễn của công nghệ LoRaWAN trong nông nghiệp

Công nghệ LoRaWAN đã được áp dụng thành công trong nhiều mô hình nông nghiệp, giúp nông dân quản lý cây trồng một cách hiệu quả hơn. Các ứng dụng này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao năng suất.

4.1. Giám sát thông số môi trường

Hệ thống có khả năng giám sát các thông số như nhiệt độ, độ ẩm và độ pH, từ đó đưa ra cảnh báo kịp thời khi có sự thay đổi bất thường.

4.2. Điều khiển tưới tiêu từ xa

Người dùng có thể điều khiển máy bơm tưới nước từ xa thông qua ứng dụng trên điện thoại, giúp tiết kiệm nước và nâng cao hiệu quả tưới tiêu.

V. Kết luận và hướng phát triển tương lai của mô hình

Mô hình quản lý nông nghiệp ứng dụng công nghệ LoRaWAN hứa hẹn sẽ mang lại nhiều lợi ích cho ngành nông nghiệp. Tương lai, công nghệ này có thể được mở rộng để tích hợp thêm nhiều tính năng thông minh hơn.

5.1. Tiềm năng phát triển công nghệ

Công nghệ LoRaWAN có tiềm năng lớn trong việc phát triển các ứng dụng mới, từ giám sát đến điều khiển tự động, giúp nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp.

5.2. Hướng đi mới cho nông nghiệp thông minh

Việc áp dụng công nghệ thông minh trong nông nghiệp không chỉ giúp tăng năng suất mà còn góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.