Đồ án HCMUTE: Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển vườn qua mạng Internet

• Tác giả: Đặng Quang Đĩnh
• Người hướng dẫn: Th.s Lê Minh
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính
• Đề tài: Thiết Kế Và Thi Công Hệ Thống Điều Khiển Vườn Qua Mạng Internet
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2017
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• ABSTRACT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.5. Tổng quan của đề tài
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
• 1.8. Bố cục của đồ án
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Giới thiệu Raspberry Pi là máy tính trên một board mạch
• 2.2. Phần cứng
• 2.3. Phần mềm
• 2.4. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11
• 2.4.1. Giới thiệu
• 2.4.2. Thông số kỹ thuật
• 2.4.3. Nguyên lí hoạt động
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH SÁCH CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ

I. Thiết kế hệ thống điều khiển vườn tự động

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển vườn qua mạng Internet tại HCMUTE" tập trung vào việc xây dựng một hệ thống điều khiển vườn thông minh, cho phép giám sát và điều khiển từ xa các yếu tố môi trường trong vườn thông qua mạng Internet. Hệ thống sử dụng Internet vạn vật (IoT) để kết nối các cảm biến và thiết bị điều khiển, tạo ra một giải pháp điều khiển từ xa. Hệ thống tích hợp các cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất và cường độ ánh sáng. Dữ liệu thu thập được sẽ được xử lý bởi một máy tính nhúng, cụ thể là Raspberry Pi, sau đó truyền lên website quản lý thông qua mạng Internet. Người dùng có thể truy cập website này để theo dõi tình trạng vườn và điều khiển các thiết bị như hệ thống tưới tiêu, hệ thống chiếu sáng. Đây là một ứng dụng IoT trong nông nghiệp, hướng tới nông nghiệp thông minh, giúp tăng năng suất và tiết kiệm nguồn lực.

1.1. Thành phần phần cứng và phần mềm

Hệ thống sử dụng Raspberry Pi làm trung tâm điều khiển, kết hợp với các cảm biến như DHT11 (đo nhiệt độ, độ ẩm), cảm biến độ ẩm đất, và cảm biến ánh sáng quang trở. ESP32 hoặc Arduino cũng có thể được xem xét như các lựa chọn thay thế cho Raspberry Pi, tùy thuộc vào yêu cầu về tính năng và chi phí. Các thiết bị điều khiển bao gồm rơle điều khiển bơm nước và đèn chiếu sáng. Phần mềm bao gồm chương trình điều khiển trên Raspberry Pi (viết bằng Python), website quản lý (có thể sử dụng PHP, HTML, CSS, Javascript), và cơ sở dữ liệu MySQL để lưu trữ dữ liệu. Giao diện người dùng được thiết kế thân thiện, dễ sử dụng, cho phép người dùng theo dõi dữ liệu theo thời gian thực và điều khiển các thiết bị theo hai chế độ: tự động và thủ công. Việc lựa chọn các thành phần phần cứng và phần mềm dựa trên sự cân nhắc về hiệu quả, chi phí và khả năng tích hợp.

1.2. Thiết kế hệ thống điều khiển

Hệ thống được thiết kế theo mô hình client-server. Raspberry Pi đóng vai trò là client, thu thập dữ liệu từ các cảm biến và gửi dữ liệu lên server. Server lưu trữ dữ liệu trong cơ sở dữ liệu MySQL và cung cấp giao diện website cho người dùng. Thiết kế phần cứng tập trung vào sự đơn giản, dễ lắp ráp và bảo trì. Thiết kế phần mềm chú trọng đến tính ổn định, khả năng mở rộng và khả năng tương tác với người dùng. Mô hình hệ thống minh họa rõ ràng các thành phần và mối quan hệ giữa chúng. Phân tích dữ liệu được thực hiện để đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống và tối ưu hóa các thông số điều khiển. Thuyết minh hệ thống được trình bày chi tiết trong đồ án, bao gồm sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý và mã nguồn.

1.3. Ứng dụng và đánh giá

Hệ thống điều khiển vườn qua Internet này có nhiều ứng dụng thực tiễn. Nó giúp người dùng tiết kiệm thời gian và công sức trong việc chăm sóc vườn, đặc biệt hữu ích cho những người bận rộn hoặc sống xa vườn. Hệ thống còn giúp tối ưu hóa việc sử dụng nước và điện năng, nhờ chế độ điều khiển tự động thông minh. Việc tự động hóa các quá trình tưới tiêu và chiếu sáng giúp đảm bảo cây trồng luôn phát triển trong điều kiện lý tưởng. Giải pháp tiết kiệm nước là một yếu tố quan trọng trong bối cảnh biến đổi khí hậu. Nâng cao năng suất và chất lượng sản phẩm là mục tiêu hướng tới. Phân tích hiệu quả hệ thống dựa trên dữ liệu thu thập được từ các cảm biến và đánh giá sự hài lòng của người dùng. Chi phí triển khai tương đối thấp, so với các hệ thống tương tự trên thị trường. Thách thức trong thiết kế bao gồm việc đảm bảo độ tin cậy của hệ thống, khả năng xử lý lỗi và khả năng bảo mật thông tin.