Đồ án tốt nghiệp: Nghiên cứu và thiết kế mạng cảm biến không dây LoRa và GSM cho quản lý trang trại

• Tác giả: Huỳnh Tấn Linh
• Người hướng dẫn: GVC. Trương Ngọc Anh
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử, Viễn thông
• Đề tài: Nghiên cứu và thiết kế mạng cảm biến không dây dùng mạng Lora và GSM dùng trong quản lý trang trại
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• 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. GIỚI THIỆU VỀ MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
• 2.1.1. Mạng cảm biến không dây
• 2.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
• 2.3. ĐẶC ĐIỂM CỦA MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
• 2.4. CÁC LOẠI MẠNG CẢM BIẾN KHÔNG DÂY
• 2.4.1. WSN trên cạn (Terrestrial wireless sensor networks)
• 2.4.2. WSN ngầm (Underground WSN)
• TÀI LIỆU THAM KHẢO VÀ PHỤ LỤC

I. Giới thiệu về mạng cảm biến không dây

Mạng cảm biến không dây (mạng cảm biến không dây) là một hệ thống bao gồm các thiết bị cảm biến được phân tán trong một khu vực nhất định để thu thập, xử lý và truyền dữ liệu qua mạng không dây. Các cảm biến này thường có kích thước nhỏ, tiêu thụ ít năng lượng và có khả năng giao tiếp không dây để gửi dữ liệu đến một trung tâm điều khiển hoặc các thiết bị khác trong mạng. Hệ thống này bao gồm các thành phần như cảm biến, bộ thu phát, vi xử lý, nguồn năng lượng, bộ lưu trữ, và phần mềm giao diện người dùng. Mạng cảm biến không dây có thể được áp dụng trong nhiều lĩnh vực, đặc biệt là trong nông nghiệp thông minh, nơi mà việc giám sát môi trường là rất quan trọng.

1.1 Nguyên lý hoạt động của mạng cảm biến không dây

Mạng cảm biến không dây hoạt động bằng cách thu thập dữ liệu từ môi trường thông qua các cảm biến. Dữ liệu này sau đó được xử lý và truyền qua các bộ thu phát không dây đến trạm cơ sở hoặc gateway. Tại đây, dữ liệu sẽ được gửi đến máy chủ trung tâm để lưu trữ và phân tích. Nguyên lý này cho phép người dùng giám sát và điều khiển các thông số môi trường từ xa, tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý trang trại hiệu quả hơn.

II. Công nghệ LoRa và GSM trong quản lý trang trại

Công nghệ LoRa và GSM là hai công nghệ truyền thông không dây quan trọng trong việc xây dựng mạng cảm biến không dây cho quản lý trang trại. Công nghệ LoRa cho phép truyền tải tín hiệu đi xa lên đến 5-10 km với tiêu tốn năng lượng thấp, rất phù hợp cho các ứng dụng IoT trong nông nghiệp. Trong khi đó, GSM cung cấp khả năng kết nối mạng di động, cho phép người dùng giám sát và điều khiển thiết bị từ xa thông qua điện thoại di động. Việc kết hợp hai công nghệ này giúp tối ưu hóa phạm vi truyền dẫn, tăng cường độ tin cậy và giảm thiểu tiêu tốn năng lượng, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý trang trại.

2.1 Ứng dụng IoT trong nông nghiệp

Ứng dụng IoT trong nông nghiệp đang trở thành xu hướng nổi bật, giúp giám sát các thông số như nhiệt độ, độ ẩm, và điều khiển các thiết bị như đèn, máy bơm. Hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm thời gian và công sức mà còn nâng cao năng suất cây trồng. Việc sử dụng các cảm biến để thu thập dữ liệu môi trường và truyền tải thông tin qua mạng không dây giúp người nông dân có thể đưa ra quyết định kịp thời và chính xác hơn.

III. Thiết kế và thi công hệ thống

Thiết kế và thi công hệ thống mạng cảm biến không dây bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, cần xác định các linh kiện cần thiết như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, và các module truyền thông như LoRa và GSM. Sau đó, thiết kế sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý cho hệ thống. Việc thi công phần cứng cũng rất quan trọng, bao gồm lắp ráp các linh kiện và kiểm tra tính năng hoạt động của hệ thống. Cuối cùng, viết chương trình điều khiển và giao diện người dùng để người dùng có thể dễ dàng giám sát và điều khiển hệ thống từ xa.

3.1 Kết quả và đánh giá

Kết quả đạt được từ việc thiết kế và thi công hệ thống cho thấy tính khả thi và hiệu quả của mạng cảm biến không dây trong quản lý trang trại. Hệ thống đã hoạt động ổn định, cho phép giám sát và điều khiển các thông số môi trường một cách hiệu quả. Đánh giá cho thấy rằng việc sử dụng công nghệ LoRa và GSM đã giúp cải thiện đáng kể khả năng quản lý và tối ưu hóa quy trình sản xuất nông nghiệp.