CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN về phần cứng, các linh kiện và các thiết bị sử dụng. Các chuẩn giao tiếp sử dụng để kết nối giữa các thiết bị. • Chương 3: Tính toán và thiết kế. Giới thiệu sơ đồ khối hệ thống, giải thích nguyên lý hoạt động của từng khối và sơ đồ nguyên lý.
Tính toán để tìm ra các linh kiện sử dụng phù hợp. • Chương 4: Thi công hệ thống. Chương này sẽ tóm tắt quá trình hoàn thiện hệ thống, từ thiết kế mạch PCB sau đó thi công mạch, lắp ráp và hoàn thiện các linh kiện và thiết bị. Bên cạnh đó là viết chương trình điều khiển trên phần mềm Arduino IDE và thiết kế giao diện website để điều khiển hệ thống.
• Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá. Tại chương này, kết quả của hệ thống sẽ được trình bày sau quá trình tìm hiểu và hoàn thành. Sau đó rút ra được những nhận xét và đánh giá, nêu ra những ưu điểm và nhược điểm của đề tài. • Chương 6: Kết luận và hướng phát triển.
Sau quá trình nghiên cứu, tìm hiểu và thực hiện đề tài rút ra được những kết luận về khả năng hoạt động của thiết bị trong thực tế. Từ đó rút ra được những hướng phát triển cho đề tài. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Kỹ thuật nuôi chim yến Yến là một loại chim quý giá, thường xuất hiện tại các nước có khí hậu ôn đới, nhiệt đới và đặc biệt là tại các nước trong khu vực Đông Nam Á.
Tại Việt Nam, thường ở các tỉnh thành ở khu vực miền nam như Khánh Hòa, Kiên Giang, Lâm Đồng… là những nơi nuôi dưỡng Yến có số lượng lớn. Bởi chúng là một loại động vật có thể đem lại nguồn thu nhập kinh tế cao, có thể lên tới hàng tỉ đồng. Chim Yến thường có bộ lông màu đen nhạt và nâu đen. Khi trưởng thành, chim Yến nuôi tại nhà thường có trọng lượng trung bình khoảng 13g.
Tuy có kích thước khá nhỏ bé nhưng chim Yến lại có sức khỏe tuyệt vời. Hàng ngày chúng có thể bay trong vòng 15 tiếng và khoảng gần 300 km để kiếm mồi với vận tốc lên tới 130 km/h. Bên cạnh đó, chim Yến có khả năng nhớ và xác định vị trí tổ của mình một cách chính xác. Chim yến cũng rất chung thủy, chúng sẽ gắn bó với tổ của mình, sẽ chỉ rời đi khi có con khác dùng tổ của chúng.
Thức ăn của chim Yến thường là những loại côn trùng bay như bọ rầy, rầy xanh, ong bắp cày… Vì vậy Yến thường hay kiếm ăn ở những vùng như đồng lúa, đồi núi, rừng cây thấp. Chim Yến thường rời tổ vào khoảng 5h sáng đi kiếm ăn và sẽ trở về tổ từ 17h tới 18h. Về điều kiện nuôi dưỡng chim Yến, các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng và âm thanh là hết sức quan trọng. Nhiệt độ từ 27 ℃ tới 32 ℃ là điều kiện lý tưởng nhất, tuy nhiên tùy khí hậu vùng miền, chim yến cũng có thể chấp nhận ở nhiệt độ trung bình không đồng đều.
Về độ ẩm, độ ẩm từ 74% - 85% thì số lượng cá thể và điều kiện sinh sản đạt tốt nhất, còn nếu độ ẩm đạt từ 88% - 92% số lượng chim yến sẽ giảm từ 15% - 18% [5]. Ngoài ra, ánh sáng cũng là một yếu tố cực kỳ quan trọng. Chim yến thường sống trong những hang đá, chúng không muốn bị ánh sáng mặt trời chói trực tiếp để tránh một số mối đe dọa như đại bàng, diều hâu. Ánh sáng từ 0,2 – 0,6 lux sẽ giúp chim Yến tốt nhất cho chúng sinh sản, ấp trứng và chăm sóc con nhỏ.
Một yếu tố nữa để thu hút được chim Yến làm tổ đó là âm thanh [6]. Ở loài chim, tiếng kêu và đôi tai tinh tế giúp chúng phân biệt được một cách chính xác thành viên gần gũi nhất của mình (như BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT các con, bạn tình) trong hàng nghìn con đang kêu ầm ĩ. Với chim Yến cũng vậy, nó cũng có ngôn ngữ riêng. Tần số âm thanh mà chim yến phát ra khoảng 1 – 16 KHz, tập trung nhiều nhất trong khoảng 2 – 5 KHz.
Giống như nhiều loại chim khác, chim Yến thường sinh sản theo mùa. Chúng làm tổ từ giữa tháng 1 và ấp trứng vào cuối tháng 3. Chim đực và cái sẽ cùng nhau làm tổ, ấp trứng và chăm sóc con. Chúng sẽ cùng nhau làm tổ từ lúc 20h00 đến 3h00 sáng hôm sau.
Số lần làm tổ và thời gian làm tổ khác nhau qua từng giai đoạn. Giai đoạn đầu khi hình thành tổ trung bình khoảng 12 lần/ngày, khi sắp tới thời gian đẻ trứng thì cường độ tăng lên, khoảng 15 lần/ngày, đến khi hoàn thành mất tới 30 – 80 ngày. Sau đó sẽ là thời gian giao phối đẻ trứng khoảng 5 – 8 ngày, ấp trứng 23 – 30 ngày và từ lúc trứng nở tới khi chim non rời tổ khoảng 40 – 46 ngày. Ở điều kiện môi trường phù hợp, chim yến đẻ khoảng 3 lần.
Mỗi chu kì sinh sản khoảng 3 – 4 tháng, trong đó 1 – 2 tháng đầu tiên là giai đoạn xây tổ. Đó là một yếu tố mà những người nuôi Yến cần chú ý để đảm bảo chim Yến có điều kiện sống tốt nhất từ đó đạt hiệu quả kinh tế cao [7]. Tổng quan về công nghệ NB-IoT NB-IoT (NarrowBand Internet of Things) là giao thức IoT không dây sử dụng công nghệ mạng diện rộng (LPWAN) công suất thấp. NB-IoT là một tiêu chuẩn truyền dữ liệu được thiết kế để cho phép các thiết bị hoạt động trong mạng của nhà cung cấp dịch vụ di động, ngoài ra NB-IoT còn có thể hoạt động cùng với mạng GSM và LTE dưới dải tần số cần đăng ký sử dụng.
Một trong những mục tiêu của NB-IoT là tăng cường mở rộng vùng phủ sóng ngoài những gì công nghệ di động hiện có cung cấp. Để làm được điều đó, NB-IoT cung cấp các lần truyền lặp lại và các cấu hình phân bổ băng thông khác nhau trong truyền dẫn đường lên. NB-IoT có thể kích hoạt nhiều loại thiết bị và dịch vụ IoT mới. NB-IoT giảm mức tiêu thụ năng lượng của các thiết bị được kết nối, đồng thời tăng dung lượng hệ thống và hiệu quả băng thông, đặc biệt là ở những vị trí không dễ dàng được bao phủ bởi các công nghệ di động truyền thống.
Triển khai NB-IoT phụ thuộc vào các trạm cơ sở 4G/LTE. Ở Việt Nam hiện nay băng tần 4G được sử dụng là B3(1800MHz) và B7 (2600MHz) [8]. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.1: Hệ thống NB-IoT. Các thiết bị và cảm biến được thiết kế đặc biệt là những thành phần cơ bản trong hệ thống NB-IoT.
Các thiết bị này thu thập thông tin từ môi trường xung quanh và truyền thông tin đó đến các trạm gốc NB-IoT hoặc các nút truyền dẫn. Các trạm cơ sở riêng lẻ được kết nối với cổng IoT và máy chủ ứng dụng đám mây IoT để giám sát tập trung và phân tích dữ liệu. NB-IoT sử dụng một lớp vật lý mới với các tín hiệu và kênh để đáp ứng các yêu cầu về vùng phủ sóng mở rộng ở khu vực nông thôn và sâu trong nhà, đồng thời cho phép độ phức tạp của thiết bị rất thấp. Công nghệ cơ bản ít phức tạp hơn nhiều so với công nghệ của các mô-đun GSM/GPRS.
Được hỗ trợ bởi tất cả các nhà sản xuất thiết bị di động, chipset và mô-đun lớn, NB-IoT có thể tồn tại cùng với các mạng di động 2G, 3G và 4G. Dưới đây là một số lợi ích của công nghệ NB-IoT: • Phạm vi phủ sóng và kết nối phổ biến: NB-IoT có thể giúp hỗ trợ số lượng lớn thiết bị bằng cách thiết lập các mạng NB-IoT có thể kết nối với hàng tỷ nút. Được thiết kế để mở rộng phạm vi phủ sóng trong nhà, độ phức tạp thấp hơn của thiết bị cung cấp khả năng kết nối và liên lạc tầm xa. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Tiêu thụ điện năng ít: NB-IoT không cần chạy một hệ điều hành nặng, chẳng hạn như Linux, hoặc xử lý nhiều tín hiệu, điều này làm cho nó tiết kiệm điện hơn so với các công nghệ di động khác.
• Chi phí thiết bị thấp: Bởi vì việc tạo ra các thiết bị có độ phức tạp thấp hơn dễ dàng hơn nên chi phí của thiết bị thấp. • Tuổi thọ pin nhiều năm: Khả năng tiêu thụ điện năng nâng cao cho phép NB-IoT hỗ trợ thời lượng pin nhiều năm cho các thiết bị. • Bảo mật: NB-IoT được bảo mật giống như 4G, bao gồm tất cả các tính năng xác thực dựa trên mã hóa và SIM. Các dự án ứng dụng NB-IoT: • Hệ thống đo lường thông minh: NB‑IoT hoạt động tốt để theo dõi đồng hồ đo nước và khí đốt thông qua truyền dữ liệu nhỏ và thường xuyên.
Vùng phủ sóng của mạng là một vấn đề lớn trong việc triển khai đồng hồ đo thông minh vì đồng hồ đo thường được lắp đặt ở những vị trí khó khăn, chẳng hạn như sâu dưới lòng đất, trong hầm hoặc ở các vùng nông thôn xa xôi. Phạm vi phủ sóng và khả năng thâm nhập của NB‑IoT có thể giải quyết vấn đề này. • Thành phố thông minh: NB IoT có thể giúp chính quyền địa phương kiểm soát hệ thống chiếu sáng đường phố, xác định thời điểm phải dọn sạch thùng rác, xác định chỗ đỗ xe miễn phí, giám sát điều kiện môi trường và khảo sát tình trạng đường xá. • Nhà thông minh: Các cảm biến được kết nối NB IoT có thể gửi cảnh báo cho người quản lý cơ sở về các vấn đề bảo trì tòa nhà.
Ngoài ra còn có các hệ thống giám sát nhiệt độ trong nhà dựa trên các cảm biến NB-IoT. NB IoT có thể dùng để sao lưu kết nối băng thông rộng của tòa nhà. • Theo dõi: NB IoT cung cấp một cách an toàn, ít tốn kém để theo dõi con người, động vật và tài sản khi không cần thiết phải theo dõi liên tục. NB-IoT rất phù hợp để theo dõi các đối tượng có thể không phải lúc nào cũng di chuyển.
• Nông nghiệp thông minh: Khả năng kết nối NB IoT cho phép nông dân và thành phố thu thập dữ liệu từ các cảm biến môi trường chứa các mô-đun NB BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT IoT có thể gửi cảnh báo nếu có bất kỳ điều gì bất thường xảy ra.