Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Phát triển nông nghiệp công nghệ cao là định hướng trọng tâm nhằm nâng cao năng suất và chất lượng nông sản thông qua việc kiểm soát chặt chẽ các thông số môi trường sinh trưởng của cây trồng như nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất, ánh sáng và nồng độ khí phát thải. Trong canh tác lúa quy mô lớn hoặc mô hình nhà lưới, phương thức thu thập dữ liệu bằng hệ thống đi dây truyền thống bộc lộ nhiều nhược điểm về chi phí lắp đặt, độ phức tạp trong thi công và khó khăn trong bảo trì khi đối mặt với điều kiện thời tiết thực địa.

Để khắc phục hạn chế này, các công nghệ mạng cảm biến không dây (Wireless Sensor Network - WSN) đã được đưa vào ứng dụng. Tuy nhiên, các chuẩn kết nối tầm ngắn phổ biến như Wi-Fi, Bluetooth và ZigBee chỉ hoạt động trong phạm vi hẹp từ 10m đến 100m, đòi hỏi thiết lập mạng lưới phức tạp nếu muốn bao phủ diện tích rộng. Ngược lại, các giải pháp viễn thông như GPRS/SMS cho phép truyền dẫn xa (khoảng 10km) nhưng tiêu thụ công suất lớn và phát sinh chi phí duy trì dịch vụ mạng viễn thông định kỳ. Xuất phát từ thực tiễn trên, công nghệ truyền thông LoRa (Long Range) với đặc tính cự ly xa, công suất tiêu thụ thấp và hoạt động trên băng tần không cần cấp phép trở thành giải pháp kỹ thuật phù hợp cho bài toán quản lý nông trại trồng lúa.

Khóa luận xác định các mục tiêu nghiên cứu cụ thể như sau:

  1. Nghiên cứu, tìm kiếm và xây dựng các giải pháp cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây, cụ thể là nghiên cứu và xây dựng mạng cảm biến không dây LoRa phục vụ canh tác nông nghiệp giúp sức cho người nông dân trong quản lý canh tác lúa.
  2. Đề xuất giải pháp cải thiện hiệu năng mạng cảm biến không dây sử dụng công nghệ LoRa trong giao thức truyền thông trực tiếp (truyền đơn chặng), trong đó một nút cảm biến gửi dữ liệu trực tiếp tới Gateway mà không qua bất kỳ nút trung gian nào khác nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy truyền dữ liệu.
  3. Xây dựng mô hình, đưa ra kết quả số liệu các thông số mạng không dây LoRa, giảm độ trễ, tăng độ tin cậy và đảm bảo sử dụng hiệu quả năng lượng trong môi trường canh tác nông nghiệp.

Giới hạn và phạm vi nghiên cứu của đề tài bao gồm 5 nội dung:

  • Tìm hiểu các mô hình và công nghệ được ứng dụng trong nông nghiệp thông minh.
  • Khảo sát các công nghệ truyền thông mạng không dây hiện hành (Wi-Fi, ZigBee, GPRS/SMS, LoRa).
  • Thiết kế mạch cảm biến không dây thu thập dữ liệu môi trường.
  • Thiết kế hình trạng mạng với các ràng buộc về vùng phủ sóng, tỷ lệ nhiễu, chi phí đầu tư và mức độ phủ sóng thực tế.
  • Nghiên cứu và triển khai nền tảng mã nguồn mở farmOS sử dụng máy chủ web Apache phục vụ quản lý và hiển thị dữ liệu trực quan.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu dựa trên nền tảng lý thuyết truyền thông không dây công suất thấp diện rộng (LPWAN) và mạng cảm biến phục vụ nông nghiệp thông minh, tập trung vào ba trụ cột công nghệ chính:

  1. Công nghệ LoRa và LoRaWAN:
  • Nguyên lý điều chế: LoRa sử dụng kỹ thuật điều chế Chirp Spread Spectrum (CSS) do công ty Cycleo nghiên cứu và Semtech hoàn thiện từ năm 2012. Dữ liệu gốc được băm bằng xung cao tần thành tín hiệu băm (chipped signal), sau đó mã hóa theo chuỗi chirp signal (tín hiệu hình sin có tần số biến thiên theo thời gian: up-chirp mã hóa bit 1, down-chirp mã hóa bit 0) trước khi phát ra ăng-ten. Kỹ thuật này cho phép máy thu nhận diện được tín hiệu ở khoảng cách xa ngay cả khi độ mạnh tín hiệu thấp hơn mức nhiễu nền môi trường.
  • Các tham số vật lý: Spreading Factor (SF - hệ số trải phổ từ SF=7 đến SF=12), Bandwidth (BW - độ rộng băng thông), và Coding Rate (CR - tốc độ mã hóa sửa lỗi).
  • Phân tầng giao thức: LoRa đóng vai trò lớp vật lý (PHY - phần cứng chip vô tuyến), trong khi LoRaWAN là lớp MAC (phần mềm giao thức mạng). LoRaWAN triển khai cấu trúc liên kết hình sao lồng sao (star-of-stars), hoạt động trên các băng tần ISM không cần cấp phép như 430 MHz (châu Á), 433/868 MHz (châu Âu) và 915 MHz (Bắc Mỹ).
  1. Chuẩn truyền thông ZigBee:
  • Chuẩn mạng không dây tốc độ thấp dựa trên tiêu chuẩn IEEE 802.15.4 (trong văn bản đề cập IEEE 802.4), phát triển bởi ZigBee Alliance từ năm 2002 qua các phiên bản ZigBee 2004, ZigBee 2006, ZigBee 2007, ZigBee PRO và RF4CE. ZigBee hỗ trợ cấu trúc liên kết dạng sao, cây hoặc lưới (Mesh), sử dụng cơ chế đa truy nhập cảm nhận sóng mang tránh va chạm (CSMA-CA) ở cả hai chế độ có phát beacon và không beacon.
Đặc tính Đánh giá Công nghệ LoRa Công nghệ ZigBee
Dải tần số ZigBee có tần số cao hơn LoRa 868 MHz, 915 MHz, 2450 MHz (hoặc dải 863-870 MHz, 902-928 MHz, 779-787 MHz) 868 MHz, 902-928 MHz, 2.4 GHz
Khoảng cách bao phủ LoRa bao phủ rộng hơn ZigBee 2 - 5 km (nội thành), 15 km (ngoại thành) 10 - 100 m
Tiêu thụ điện năng LoRa tiêu thụ ít điện năng hơn ZigBee Thấp hơn ZigBee Thấp
Kỹ thuật điều chế Kỹ thuật khác biệt Điều chế LoRa (CSS), FSK hoặc GFSK Điều chế BPSK, O-QPSK, sử dụng DSSS
Tốc độ dữ liệu Băng thông LoRa thấp hơn ZigBee 0,3 - 22 kbps (điều chế LoRa), 100 kbps (GFSK) 20 kbps (868 MHz), 40 kbps (915 MHz), 250 kbps (2.4 GHz)
Kiến trúc mạng LoRa có kiến trúc đơn giản Bao gồm LoRa Gateway, máy chủ và thiết bị cuối Bao gồm bộ điều phối (Coordinator), bộ định tuyến (Router) và thiết bị cuối (End Device)
Giao thức ngăn xếp Phân tầng rõ ràng Bao gồm RF, PHY, MAC, các lớp ứng dụng Bao gồm RF, PHY, MAC, mạng và bảo mật, các lớp ứng dụng
Lớp vật lý Kỹ thuật xử lý tín hiệu Điều chế CSS, hỗ trợ sửa lỗi, dùng tiêu đề PHY và CRC Hai lớp vật lý: 868/915 MHz (BPSK) và 2450 MHz (O-QPSK)
Ứng dụng Phạm vi phục vụ Mạng diện rộng năng lượng thấp (LPWAN) Mạng khu vực cá nhân không dây (LR-WPAN)
Tiêu chuẩn / Liên minh Tổ chức duy trì IEEE 802.4g, LoRa Alliance IEEE 802.4, ZigBee Alliance
  1. Nền tảng quản lý farmOS:
  • Nền tảng ứng dụng web mã nguồn mở phục vụ ghi chép, lập kế hoạch và giám sát dữ liệu nông trại theo thời gian thực. Cấu trúc farmOS phân bổ dữ liệu thành 4 nhóm bản ghi chính: Khu vực (Areas), Tài sản (Assets), Nhật ký (Logs) và Con người (People), đồng thời hỗ trợ đồng bộ dữ liệu ngoại tuyến qua ứng dụng Field Kit.

Phương pháp nghiên cứu thực hiện gồm:

  • Phương pháp phân tích, tổng hợp tài liệu: Phân tích ưu nhược điểm từ các mô hình mạng cảm biến của các nghiên cứu trước đây (Nikesh Gondchawar, Lê Đình Tuấn, Ayesha Siddique).
  • Phương pháp mô phỏng: Ứng dụng môi trường mô phỏng OMNeT++ kết hợp INET Framework và FLoRa (Framework for LoRa phiên bản 1.0), sử dụng mô hình truyền lan sóng vô tuyến Okumura-Hata với các giá trị phương sai mất đường ($\sigma$) từ 0 dB đến 7,08 dB nhằm khảo sát xác suất phân phối gói tin theo khoảng cách.
  • Phương pháp thực nghiệm: Chế tạo phần cứng hoàn chỉnh cho Node và Gateway, triển khai thu thập dữ liệu môi trường thực tế tại nông trại và đo kiểm độ ổn định tín hiệu LoRa ở các cự ly 3km, 4,45km và 5km.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống đo đạc quan trắc nông trại được thiết kế theo cấu trúc phân tầng hoàn chỉnh, bao gồm 03 Nút cảm biến (Node), 01 Trạm thu thập dữ liệu (Gateway), 01 Trung tâm dữ liệu (Cloud Server/Blynk Server) và kết nối đồng bộ về máy chủ quản lý farmOS.

Thành phần hệ thống Phần cứng / Nền tảng sử dụng Thông số và vai trò kỹ thuật
Nút cảm biến (Node) Bo mạch Arduino Uno (ATmega328) Vi điều khiển 8-bit, xung nhịp 16 MHz, nguồn cấp 5V DC, dòng tiêu thụ ~30mA, bộ nhớ Flash 32KB, SRAM 2KB, EEPROM 1KB, 14 chân Digital I/O, 6 chân Analog 10-bit.
Module truyền nhận RF SX1278 (E32) Giao tiếp LoRa tần số 433 MHz, truyền dữ liệu không dây về Gateway theo cơ chế đơn chặng.
Cụm cảm biến thu thập môi trường - Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm AM2315: Giao tiếp I2C, đo độ ẩm 0-100% (sai số 2%), dòng hoạt động tối đa 10mA, điện áp 3,3V-5V.
- Cảm biến độ ẩm đất.
- Cảm biến khí gas MQ-04.
- Cảm biến đo khí tổng hợp.
- Cảm biến đo độ pH E-201-C.
Trạm thu thập (Gateway) ESP8266 NodeMCU Lua CH340 Bo mạch vi điều khiển tích hợp Wi-Fi chuẩn 802.11 b/g/n, giao tiếp với máy tính và mạng IP qua giao thức mạng tiêu chuẩn.
Module truyền nhận RF SX1278 (E32) Thu nhận các gói tin phát từ các Node qua giao thức vô tuyến LoRa, chuyển đổi dữ liệu để chuyển tiếp về máy chủ.
Máy chủ & Nền tảng Web Apache Web Server / Cloud Server Máy chủ trung tâm tiếp nhận chuỗi dữ liệu từ Gateway qua kết nối IP, lưu trữ cơ sở dữ liệu và vận hành hệ thống farmOS để người dùng giám sát.

Quy trình xử lý dữ liệu tại Nút cảm biến (Node) được chuẩn hóa theo các bước:

  1. Nút cảm biến khởi động và kích hoạt việc đọc dữ liệu từ các cảm biến môi trường (AM2315, độ ẩm đất, khí phát thải MQ-04, pH).
  2. Xử lý và đóng gói các giá trị đo đạc thành một chuỗi cấu trúc dữ liệu (struct) đã được định dạng.
  3. Kích hoạt module SX1278 để phát dữ liệu không dây trực tiếp đến trạm Gateway theo chu kỳ cố định 1 phút/lần.
  4. Trạm Gateway nhận gói tin vô tuyến, thực hiện trích xuất dữ liệu, kiểm tra bảo mật và truyền gói tin lên Cloud Server thông qua kết nối Wi-Fi/IP nhằm cập nhật nhật ký quan trắc lên giao diện farmOS.

Nội dung chính theo từng chương

Khóa luận được kết cấu thành 3 chương nội dung chính, phản ánh trình tự từ khảo sát lý thuyết, thiết kế kỹ thuật đến đánh giá thực nghiệm:

Chương 1: Giới thiệu

Chương 1 thiết lập cơ sở khoa học và thực tiễn của việc tự động hóa giám sát nông nghiệp công nghệ cao. Tác giả phân tích, so sánh 3 công trình nghiên cứu WSN tiêu biểu trong nông nghiệp:

Tiêu chí Công trình của Nikesh Gondchawar Công trình của Lê Đình Tuấn Công trình của Ayesha Siddique
Công nghệ truyền dữ liệu ZigBee Wi-Fi hoặc GPRS hoặc SMS LoRa
Nút mạng cảm biến (Node) Gồm 3 Node: Node 1 dùng Raspberry Pi, động cơ, camera; Node 2 dùng ATmega16/32; Node 3 dùng IC mã hóa HT12E Gồm các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất, ánh sáng, pH Gồm module thu phát LoRa kết hợp các cảm biến ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm
Trạm thu thập (Gateway) Node 1 đóng vai trò trạm Gateway Nút quản lý vùng nhận dữ liệu và chuyển tiếp về trung tâm Gateway sử dụng module thu phát LoRa
Trung tâm dữ liệu (Server) Node 1 làm server đẩy dữ liệu ra Internet Máy tính (Server) và Modem SMS Máy tính (Server)
Phần mềm giám sát Máy tính hoặc Ứng dụng (App) Máy tính (App/Web/Phần mềm PC) Máy tính
Phạm vi ứng dụng Nông nghiệp thông minh Nông nghiệp chính xác Nông nghiệp thông minh

Từ phân tích trên, tác giả chỉ ra các hạn chế của nghiên cứu trước: công trình của Nikesh Gondchawar dùng ZigBee cự ly ngắn (~100m) và chi phí cao; công trình của Lê Đình Tuấn dùng GPRS/SMS truyền xa (~10km) nhưng tiêu thụ điện năng lớn và tốn phí duy trì; công trình của Ayesha Siddique chưa công bố cụ thể thông số cấu hình và phần mềm giám sát. Do đó, tác giả xác định mục tiêu xây dựng mạng cảm biến không dây dùng công nghệ LoRa với giao thức truyền đơn chặng kết hợp nền tảng web farmOS.

Chương 2: Tổng quan tài liệu

Chương 2 cung cấp cơ sở kỹ thuật chi tiết về hai chuẩn mạng không dây LoRa và ZigBee. Tác giả trình bày nguyên lý điều chế CSS của LoRa, kiến trúc phân tầng LoRaWAN hình sao, các dải tần hoạt động (430 MHz, 433 MHz, 866 MHz, 915 MHz) cùng các thông số SF, BW, CR. Hệ thống ca sử dụng LoRa trong nông nghiệp quốc tế cũng được dẫn chứng, điển hình như dự án mạng LoRaWAN 3 triệu hecta của NNNCo và Goanna Ag phục vụ tưới tiêu tại Úc hay hệ thống theo dõi gia súc bằng thẻ tai LoRa của Semtech.

Phần tiếp theo trình bày cấu trúc 5 tầng của ZigBee, các cấu trúc mạng hình sao, lưới, ngang hàng cùng 5 phiên bản (ZigBee 2004 đến RF4CE), đưa ra bảng so sánh chi tiết làm căn cứ quyết định chọn LoRa (tiết kiệm điện năng, dòng nghỉ chỉ khoảng 30µA ở độ trễ 2s, cự ly truyền đạt 10-16km trên lý thuyết). Cuối chương giới thiệu cấu trúc nền tảng web farmOS và kịch bản mô phỏng mạng trên phần mềm OMNeT++ sử dụng khung FLoRa v1.0 với mô hình truyền sóng Okumura-Hata, kết thúc bằng thiết kế phần cứng chi tiết của Node (Arduino Uno, AM2315, MQ-04, E-201-C, SX1278) và Gateway (ESP8266 NodeMCU, SX1278).

Chương 3: Kết quả và thảo luận

Chương 3 trình bày các kết quả thực nghiệm và kịch bản mô phỏng đã đạt được. Tác giả vận hành hệ thống thu thập thực tế tại cánh đồng trồng lúa với 03 Node cảm biến truyền dữ liệu về 01 Gateway để đẩy lên farmOS. Kết quả thực nghiệm đo đạc khoảng cách truyền dẫn được ghi nhận tại ba mốc cự ly: 3km, 4,45km và 5km.

Chương này cũng phân tích bài toán tối ưu về chi phí thiết bị, phạm vi hoạt động đơn chặng, đồng thời thống kê hiệu suất truyền tin qua bảng dữ liệu 2000 gói tin gửi/nhận trong thời gian 10 phút. Nhằm khắc phục tình trạng suy giảm tín hiệu khi truyền đơn chặng ngoài cự ly 5km, phần cuối chương thảo luận định hướng áp dụng thuật toán Dijkstra để tìm đường đi ngắn nhất giữa các node cảm biến, chuyển hướng sang truyền thông đa chặng trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đạt được các kết quả kỹ thuật và số liệu thực nghiệm cụ thể:

  • Đánh giá cự ly truyền thông thực địa:
    • Ở khoảng cách từ 3 km đến 4,45 km: Dữ liệu được truyền và nhận tương đối ổn định từ các nút cảm biến về Gateway.
    • Ở khoảng cách từ 4,45 km đến 5 km: Tín hiệu truyền nhận bắt đầu mất ổn định do chịu ảnh hưởng từ các yếu tố ngoại cảnh và môi trường cánh đồng.
    • Ở khoảng cách trên 5 km: Gateway không thể đọc được dữ liệu truyền từ nút cảm biến khi sử dụng cơ chế truyền đơn chặng trực tiếp.
  • Kết quả mô phỏng mạng trên OMNeT++ (FLoRa):
    • Tại khoảng cách 100m: Gateway LoRa nhận thành công các gói tin trong 80 cấu hình thử nghiệm khác nhau.
    • Khi khoảng cách giữa nút và cổng tăng gấp đôi (200m): Chỉ còn 8 cấu hình duy trì khả năng phân phối thành công gói tin.
    • Tại cự ly 400m với 5 giá trị phương sai mất đường dao động từ $\sigma = 0\text{ dB}$ đến $\sigma = 7,08\text{ dB}$, tỷ lệ truyền dữ liệu thành công từ nút đến Gateway giảm xuống còn 48,83%.
  • Hiệu suất truyền tin: Hệ thống thực nghiệm đã thu thập và thống kê kiểm chứng chuỗi 2000 gói tin gửi/nhận liên tục trong khoảng thời gian 10 phút, đảm bảo tính liên tục của chuỗi dữ liệu môi trường.
  • Đóng góp kỹ thuật:
    • Đề xuất và hiện thực hóa thành công mô hình mạng cảm biến không dây LoRa truyền đơn chặng giá rẻ phục vụ canh tác lúa, loại bỏ sự phụ thuộc vào các đường truyền có dây phức tạp.
    • Công bố chi tiết cấu hình phần cứng kết hợp giữa vi điều khiển phổ biến (Arduino Uno, ESP8266) và module RF SX1278 với nhiều loại cảm biến thực tế (nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất, khí gas MQ-04, pH).
    • Tích hợp thành công chuỗi dữ liệu quan trắc môi trường đồng ruộng vào giao diện web farmOS mã nguồn mở, giúp hiển thị trực quan thông số canh tác cho người nông dân.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận ghi nhận các hạn chế kỹ thuật trong quá trình thực nghiệm:

  • Cơ chế truyền thông đơn chặng trực tiếp gặp rào cản vật lý lớn khi vượt qua cự ly 4,45 km; ngoài 5 km thì hệ thống mất kết nối hoàn toàn do suy hao tín hiệu vô tuyến bởi địa hình và vật cản môi trường.
  • Băng thông truyền dữ liệu của công nghệ LoRa tương đối hẹp, dung lượng tải trọng (payload) bị giới hạn ở mức khoảng 100 byte, chỉ phù hợp gửi các chuỗi thông số đo lường chu kỳ ngắn mà không thể truyền tải dữ liệu đa phương tiện lớn hay đáp ứng các ứng dụng yêu cầu thời gian thực khắt khe.
  • Hệ thống thực nghiệm chỉ triển khai với quy mô 03 nút cảm biến và 01 trạm Gateway đơn lẻ.

Hướng phát triển tiếp theo được tác giả xác định trong văn bản:

  • Nghiên cứu và tích hợp thuật toán tìm đường đi ngắn nhất Dijkstra vào mạng cảm biến.
  • Chuyển đổi từ mô hình truyền đơn chặng (single-hop) sang mô hình truyền thông đa chặng (multi-hop) giữa các node, cho phép các nút cảm biến ở xa ngoài phạm vi 5 km chuyển tiếp dữ liệu qua các nút lân cận về Gateway, tối ưu hóa vùng phủ sóng trên các cánh đồng diện tích lớn.

Giá trị tham khảo

Báo cáo khóa luận có giá trị tham khảo thiết thực cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên và học viên: Các ngành Công nghệ thông tin, Kỹ thuật máy tính, Điện tử - Viễn thông và Nông nghiệp công nghệ cao đang thực hiện đồ án, luận văn liên quan đến Internet vạn vật (IoT) và mạng cảm biến không dây WSN.
  • Kỹ sư và nhà phát triển hệ thống: Những người tìm kiếm tài liệu hướng dẫn ghép nối phần cứng chi tiết giữa vi điều khiển ATmega328, module truyền nhận RF SX1278 LoRa E32 và các cảm biến công nghiệp (AM2315, MQ-04, E-201-C).
  • Phần nội dung đáng tham khảo nhất:
    • Bảng so sánh toàn diện về thông số kỹ thuật giữa công nghệ LoRa và ZigBee (Chương 2).
    • Quy trình cấu hình mô phỏng mạng LoRa trên phần mềm OMNeT++ với khung FLoRa và mô hình suy hao Okumura-Hata.
    • Phương pháp tích hợp và đồng bộ dữ liệu cảm biến IoT lên nền tảng quản lý trang trại mã nguồn mở farmOS.

Câu hỏi thường gặp

1. Khóa luận tích hợp những loại cảm biến cụ thể nào tại các nút mạng (Node)?
Nút cảm biến được trang bị cụm cảm biến đa chỉ số bao gồm: cảm biến nhiệt độ và độ ẩm không khí AM2315 (chuẩn giao tiếp I2C, sai số độ ẩm 2%), cảm biến đo độ ẩm đất, cảm biến phát hiện khí gas MQ-04, cảm biến đo khí tổng hợp và cảm biến đo độ pH E-201-C.

2. Cự ly truyền dẫn thực tế của mạng LoRa đạt được trong nghiên cứu là bao nhiêu?
Kết quả đo đạc thực tế tại cánh đồng cho thấy mạng truyền dẫn ổn định trong cự ly từ 3 km đến 4,45 km. Khi khoảng cách đạt từ 4,45 km đến 5 km, tín hiệu bắt đầu mất ổn định do ảnh hưởng môi trường; cự ly trên 5 km thì Gateway không còn đọc được dữ liệu.

3. Vì sao tác giả lựa chọn công nghệ LoRa thay vì chuẩn ZigBee phổ biến?
Dựa trên bảng so sánh kỹ thuật, ZigBee có cự ly bao phủ rất ngắn (chỉ từ 10m đến 100m) và tiêu thụ năng lượng cao hơn, không phù hợp với không gian cánh đồng lúa rộng lớn. Ngược lại, LoRa có phạm vi phủ sóng xa (2-5km nội thành, lên tới 15km ngoại thành), dòng nghỉ ở chế độ tiết kiệm năng lượng rất thấp (~30µA với chu kỳ trễ 2s) và kiến trúc mạng sao đơn giản, chi phí thấp.

4. Nền tảng phần mềm nào được sử dụng để quản lý và hiển thị dữ liệu tập trung?
Khóa luận sử dụng nền tảng web mã nguồn mở farmOS (chạy trên máy chủ web Apache), quản trị các bảng ghi về khu vực (Areas), tài sản (Assets), nhật ký (Logs) và người dùng (People), kết hợp cùng ứng dụng di động Field Kit để hiển thị dữ liệu giám sát và quản lý tác vụ nông trại.

5. Hướng giải quyết được đề xuất để khắc phục giới hạn khoảng cách trên 5km là gì?
Tác giả đề xuất định hướng áp dụng thuật toán tìm đường đi ngắn nhất Dijkstra để xây dựng cơ chế định tuyến đa chặng (multi-hop). Các node cảm biến nằm ngoài bán kính 5km sẽ gửi dữ liệu bắc cầu qua các node trung gian lân cận trước khi chuyển tiếp về trạm Gateway.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Hoàng Danh đã nghiên cứu và hiện thực hóa thành công mô hình mạng cảm biến không dây ứng dụng công nghệ LoRa phục vụ quản lý nông trại trồng lúa. Hệ thống kết hợp đồng bộ giữa phần cứng đo đạc (Arduino Uno, ESP8266, SX1278 cùng cụm cảm biến môi trường), mô phỏng mạng trên phần mềm OMNeT++/FLoRa và nền tảng quản trị web farmOS. Kết quả thực nghiệm đã kiểm chứng cự ly truyền dẫn đơn chặng ổn định từ 3km đến 4,45km, cung cấp giải pháp kỹ thuật khả thi, chi phí thấp nhằm hỗ trợ người nông dân giám sát tự động các chỉ số canh tác nông nghiệp bền vững.