Đồ Án HCMUTE: Thiết Kế và Thi Công Mô Hình Hệ Thống Trồng Hoa Lan Bằng Năng Lượng Mặt Trời

• Tác giả: Nguyễn Đắc Tuấn Phương
• Người hướng dẫn: ThS. Võ Đức Dũng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông
• Đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Mô Hình Hệ Thống Trồng Hoa Lan Sử Dụng Nguồn Pin Năng Lượng Mặt Trời
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• 1.2. MỤC TIÊU
• 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
• 1.4. GIỚI HẠN
• 1.5. BỐ CỤC
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. QUY TRÌNH TRỒNG HOA LAN
• 2.1.1. Đặc tính sinh trưởng của hoa lan
• 2.1.2. Mô tả quy trình chăm sóc
• 2.2. QUY TRÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
• 2.3. TỔNG QUAN VỀ ARM STM32
• 2.4. TỔNG QUAN VỀ NODEMCU ESP8266
• 2.5. HỆ THỐNG PIN NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI
• 2.5.1. Tấm pin năng lượng mặt trời
• 2.5.2. Bộ điều khiển sạc
• 2.5.3. Bình ắc quy
• 2.6. TỔNG QUAN VỀ IOT
• 2.7. TỔNG QUAN VỀ WEB
• 2.8. CÁC CHUẨN GIAO TIẾP
• 2.8.1. Chuẩn giao tiếp uart
• 2.8.2. Chuẩn giao tiếp i2c
• 2.8.3. Chuẩn giao tiếp one-wire
• 3. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
• 3.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống
• 3.2. Tính toán và thiết kế mạch
• 3.3. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 4.1. Thi công bo mạch
• 4.2. 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 cho web
• 4.4.2. Công cụ lập trình Web server
• 4.5. TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ
• 5.1. NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

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.