I. Mô hình trồng hoa lan sử dụng năng lượng mặt trời 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 trồng hoa lan sử dụng nguồn pin năng lượng mặt trời. Đề tài hướng đến mục tiêu xây dựng một hệ thống điều khiển tự động, giám sát và điều chỉnh các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng để tối ưu hóa sự phát triển của hoa lan. Hệ thống tích hợp các cảm biến đo lường, vi điều khiển, và giao diện web cho phép người dùng giám sát từ xa và điều khiển các thiết bị trong mô hình. Ứng dụng năng lượng mặt trời làm nguồn năng lượng chính góp phần vào nông nghiệp bền vững và tiết kiệm năng lượng. Nghiên cứu này là một ví dụ cụ thể của mô hình nông nghiệp công nghệ cao, kết hợp công nghệ IoT trong nghiên cứu khoa học HCMUTE.
1.1. Thiết kế hệ thống và lựa chọn thiết bị
Mô hình sử dụng ARM STM32F103C8T6 làm bộ xử lý trung tâm, kết hợp với Module NODEMCU ESP8266 để kết nối mạng và điều khiển từ xa. Các cảm biến như DHT11 (đo nhiệt độ, độ ẩm), cảm biến ánh sáng, cảm biến độ ẩm đất được sử dụng để thu thập dữ liệu môi trường. Động cơ bước và Module DRV8825 điều khiển hệ thống mái che. Hệ thống tưới tự động được tích hợp. Dữ liệu được hiển thị trên màn hình LCD và truyền lên webserver cho phép giám sát từ xa. Nguồn pin năng lượng mặt trời, bộ điều khiển sạc, và ắc quy cung cấp năng lượng cho toàn hệ thống. Thiết kế hệ thống đảm bảo tính ổn định, độ tin cậy cao và dễ dàng vận hành. Kích thước mô hình 60x40x40cm giúp tối ưu hóa việc điều chỉnh môi trường trong không gian nhỏ. Việc chọn hoa lan làm đối tượng nghiên cứu giúp tập trung vào một loại cây trồng có yêu cầu cụ thể về điều kiện môi trường, làm rõ hiệu quả của hệ thống. Giải pháp năng lượng sạch này phù hợp với xu hướng phát triển nông nghiệp bền vững. Nghiên cứu này cũng đóng góp vào việc ứng dụng IoT trong nông nghiệp tại HCMUTE.
1.2. Quá trình triển khai và thử nghiệm
Đồ án bao gồm các giai đoạn: nghiên cứu lý thuyết về phần cứng, phần mềm; thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý; lập trình vi điều khiển, thiết kế webserver; thi công, lắp ráp mô hình; chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống. Quy trình trồng hoa lan được nghiên cứu kỹ lưỡng để thiết lập các thông số điều khiển tự động. Phần mềm lập trình được sử dụng để điều khiển các thiết bị và hiển thị dữ liệu. Thực nghiệm trồng hoa lan được tiến hành để đánh giá hiệu quả của hệ thống. Phân tích hiệu quả năng lượng được thực hiện để đánh giá hiệu suất sử dụng năng lượng mặt trời. Chi phí trồng hoa lan được tính toán để đánh giá tính kinh tế của mô hình. Lợi ích trồng hoa lan bằng hệ thống này bao gồm tự động hóa, tiết kiệm nhân công, tăng năng suất và chất lượng sản phẩm. Giảm thiểu tác động môi trường là một lợi ích quan trọng khác. Thí nghiệm được thiết kế để đánh giá hiệu quả của hệ thống trong việc điều khiển nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng cho hoa lan. Thu hoạch hoa lan sẽ cung cấp dữ liệu cho việc đánh giá hiệu quả của mô hình. Xu hướng trồng hoa lan hiện đại hướng đến công nghệ cao, và đồ án này đóng góp vào xu hướng đó.
1.3. Kết quả và hướng phát triển
Đồ án đã thành công trong việc thiết kế và thi công mô hình trồng hoa lan sử dụng năng lượng mặt trời. Hệ thống hoạt động ổn định, đáp ứng các yêu cầu về điều khiển nhiệt độ, độ ẩm. Dữ liệu được thu thập và hiển thị chính xác. Kết quả thử nghiệm cho thấy hiệu quả của hệ thống trong việc tăng trưởng hoa lan. Tuy nhiên, mô hình vẫn còn một số hạn chế như: công suất nhỏ, tính bảo mật chưa cao. Hướng phát triển trong tương lai bao gồm: tăng công suất hệ thống, cải thiện tính bảo mật, tích hợp thêm các cảm biến khác, phát triển giao diện người dùng thân thiện hơn. Nghiên cứu khoa học HCMUTE tiếp tục hỗ trợ việc ứng dụng công nghệ cao trong nông nghiệp bền vững. Việc áp dụng rộng rãi mô hình này cần nghiên cứu thêm về giảm sát từ xa hệ thống trồng hoa lan, tối ưu hóa kỹ thuật trồng hoa lan, và chăm sóc hoa lan hiệu quả. Giống hoa lan phù hợp cũng cần được nghiên cứu để tối ưu hóa hiệu quả của hệ thống. Giá thành trồng hoa lan cũng cần được tối ưu hóa để tăng tính cạnh tranh của mô hình.
