Khóa luận thiết kế hệ thống quản lý trang trại thông minh - ĐH Sư phạm Kỹ thuật TPHCM

Hướng dẫn thiết kế hệ thống quản lý trang trại thông minh ứng dụng IoT và tự động hóa. Giải pháp tối ưu quy trình chăm sóc và nâng cao năng suất cây trồng.

• Tác giả: Nguyễn Trung Hậu
• Người hướng dẫn: ThS. Trương Quang Phúc
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ thuật máy tính - Viễn thông
• Đề tài: Thiết kế hệ thống quản lý trang trại thông minh
• Loại tài liệu: Khóa luận tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2025
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan hệ thống quản lý trang trại thông minh ĐH SPKT TPHCM

Nghiên cứu thiết kế hệ thống quản lý trang trại thông minh tại Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh xuất phát từ nhu cầu hiện đại hóa ngành nông nghiệp. Nền nông nghiệp truyền thống đang đối mặt với biến đổi khí hậu gay gắt và thiếu hụt lao động tay nghề cao. Việc áp dụng công nghệ vi cơ điện tử cùng mạng lưới vạn vật kết nối mở ra hướng tiếp cận đột phá. Đề tài khóa luận tốt nghiệp thuộc Khoa Điện - Điện tử đã giải quyết bài toán giám sát trang trại tự động. Đội ngũ nghiên cứu tập trung xây dựng mô hình tích hợp đồng bộ từ phần cứng thu thập đến máy chủ hiển thị. Hệ thống quản trị tập trung giúp theo dõi tình trạng sinh trưởng cây trồng và vật nuôi liên tục theo thời gian thực. Cấu trúc mạng phân tán giải quyết triệt để rào cản địa hình rộng lớn tại các vùng nông thôn. Sự kết hợp giữa vi điều khiển chuyên dụng và giao thức truyền thông tầm xa mang lại độ bền cơ học cao. Thiết kế này đặt nền móng kỹ thuật vững chắc cho việc ứng dụng công nghệ cao vào canh tác thực tế với chi phí tối ưu.

1.1. Bối cảnh nghiên cứu nông nghiệp thông minh tại HCMUTE

Khoa Điện - Điện tử thuộc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh luôn tiên phong nghiên cứu công nghệ ứng dụng. Đề tài khóa luận tốt nghiệp năm 2025 tập trung xử lý nhu cầu tự động hóa trong sản xuất nông nghiệp. Các trang trại quy mô lớn thường gặp khó khăn trong việc kiểm soát các yếu tố khí hậu, dịch bệnh và thất thoát năng lượng. Việc can thiệp thủ công tốn nhiều công sức và tiềm ẩn sai số lớn. Dự án nghiên cứu này chuẩn hóa quy trình số hóa nông trại qua các nút cảm biến độc lập. Kết quả nghiên cứu tạo tiền đề vững chắc cho việc thương mại hóa thiết bị IoT công nghệ cao phục vụ sản xuất.

1.2. Mục tiêu kỹ thuật của hệ thống quản lý trang trại IoT

Mục tiêu trọng tâm của dự án là xây dựng hạ tầng phần cứng và phần mềm ổn định, giá thành cạnh tranh. Thiết bị cần hoạt động liên tục trong điều kiện nhiệt độ cao, độ ẩm lớn và nhiều bụi bẩn. Hệ thống phải đảm bảo độ trễ thấp khi truyền thông số môi trường từ xa về máy chủ. Nền tảng cung cấp giao diện trực quan cho người vận hành theo dõi các biểu đồ nhiệt ẩm và nồng độ khí độc. Khả năng cảnh báo tức thời qua mạng Internet đóng vai trò bảo vệ tài sản nông hộ. Ngoài ra, việc đo lường năng lượng điện tiêu thụ giúp tối ưu hóa chi phí sản xuất từng chu kỳ.

II. Thực trạng và thách thức quản lý trang trại thông minh hiện đại

Vận hành trang trại nông nghiệp hiện đại đặt ra vô số thách thức kỹ thuật phức tạp đối với các kỹ sư công nghệ. Môi trường chuồng trại và nhà kính luôn tồn tại nồng độ ẩm cao kèm theo nhiều loại khí thải ăn mòn. Các thiết bị điện tử thông thường rất dễ bị chập cháy hoặc suy giảm độ nhạy cảm biến sau thời gian ngắn. Diện tích canh tác rộng lớn hàng hecta khiến hệ thống dây dẫn tín hiệu trở nên cồng kềnh, dễ đứt gãy và chi phí bảo trì đắt đỏ. Sóng Wi-Fi tiêu chuẩn không đủ sức phủ sóng xuyên qua các bức tường kiên cố và hàng rào sinh học dày đặc. Mặt khác, việc giám sát thủ công phụ thuộc hoàn toàn vào cảm tính của người lao động, thiếu tính chính xác khoa học. Khí độc tích tụ như NH3 hay H2S nếu không phát hiện kịp thời sẽ gây ngộ độc hàng loạt gia súc gia cầm. Ngoài ra, việc sử dụng các thiết bị công suất lớn như quạt hút gió và máy bơm tưới tiêu tiêu tốn lượng điện năng khổng lồ mà không có công cụ định lượng chính xác.

2.1. Giới hạn giám sát môi trường truyền thống và rủi ro

Phương thức đo đạc môi trường bằng nhiệt kế thủy ngân hay giấy quỳ đòi hỏi nhân công ghi chép liên tục. Cách tiếp cận này tạo độ trễ lớn và không phản ánh biến động nhiệt độ giữa ngày và đêm. Khi các khí độc như H2S sinh ra từ chất thải chuồng trại vượt ngưỡng, vật nuôi dễ mắc bệnh hô hấp cấp tính. Việc phát hiện muộn dẫn đến thiệt hại kinh tế nặng nề cho các chủ trang trại. Ngoài ra, việc ghi chép sổ sách thủ công tiềm ẩn sai lệch do sơ suất cá nhân. Thiếu dữ liệu lịch sử ngăn cản việc phân tích xu hướng dịch bệnh và tối ưu hóa quy trình chăn nuôi định kỳ.

2.2. Khó khăn kết nối mạng không dây tại các vùng canh tác

Hạ tầng viễn thông tại các khu vực ngoại thành và trang trại nông thôn thường không đồng bộ và chập chờn. Sóng Wi-Fi thông thường chỉ đạt tầm phủ sóng vài chục mét và suy hao mạnh khi gặp vật cản. Việc kéo cáp quang mạng LAN cho diện tích nhiều hecta gây tốn kém chi phí đầu tư ban đầu và rủi ro đứt cáp do chuột cắn. Trong khi đó, mạng di động 4G yêu cầu chi phí duy trì SIM hàng tháng rất cao trên từng nút cảm biến. Sự thiếu hụt một chuẩn truyền thông tầm xa, công suất thấp chính là nút thắt lớn nhất kìm hãm tự động hóa nông nghiệp quy mô công nghiệp.

III. Thiết kế giải pháp hệ thống quản lý trang trại thông minh IoT

Nhóm nghiên cứu ĐH SPKT TPHCM đã đề xuất mô hình kiến trúc phân tầng kết hợp tối ưu giữa phần cứng và phần mềm. Tầng cảm biến NodeSensor sử dụng vi điều khiển STM32F103C8T6 làm trung tâm xử lý tín hiệu ngoại vi. Các cảm biến DHT11, MQ135 và MQ136 liên tục thu thập độ ẩm, nhiệt độ và khí độc môi trường. Tầng trung tâm Gateway tích hợp chip ESP32 mạnh mẽ cùng STM32 giao tiếp qua cổng UART. Gateway nhận dữ liệu truyền về từ các nút qua sóng LoRa rồi đẩy trực tiếp lên Dashboard qua giao thức MQTT. Tầng điều khiển Controller nhận lệnh đảo chiều từ Gateway để kích hoạt các module Relay đóng ngắt quạt thông gió hoặc máy bơm nước. Đồng thời, module PZEM-004T được tích hợp trực tiếp để đo lường điện áp, dòng điện và điện năng tiêu thụ thực tế. Sự kết hợp kiến trúc này mang lại khả năng mở rộng linh hoạt, phản hồi thời gian thực và đảm bảo tính liên tục của hệ thống điều hành.

3.1. Thiết kế phần cứng Gateway ESP32 và Node cảm biến STM32

Trái tim của hệ thống là vi điều khiển STM32F103C8T6 dòng ARM Cortex-M3 với xung nhịp 72MHz mạnh mẽ. Dòng chip này xử lý mượt mà các tác vụ đọc ADC từ cảm biến MQ135, MQ136 và chuẩn giao tiếp một dây của DHT11. Thiết bị Gateway kết hợp vi điều khiển ESP32 đa nhân với khả năng kết nối Wi-Fi băng tần 2.4GHz tốc độ cao. Giao thức truyền thông UART giữa STM32 và ESP32 bảo đảm dòng dữ liệu không bị tắc nghẽn. Cấu trúc mạch in hai lớp được thiết kế cách ly nguồn cẩn thận để chống nhiễu từ các động cơ công suất lớn trong trang trại.

3.2. Giao thức truyền dữ liệu LoRa và quản lý Dashboard MQTT

Công nghệ sóng vô tuyến LoRa cung cấp giải pháp truyền thông cự ly xa với mức tiêu thụ điện cực thấp. Tín hiệu có thể xuyên qua chướng ngại vật địa hình phức tạp để kết nối NodeSensor với Gateway trung tâm. Tại Gateway, các bản tin được đóng gói dưới định dạng JSON nhẹ và gửi lên MQTT Broker qua mạng Internet. Giao thức MQTT theo mô hình Publish/Subscribe giảm thiểu tối đa băng thông mạng tiêu thụ. Người quản lý truy cập Website Dashboard để theo dõi các thông số môi trường trực quan theo thời gian thực. Dashboard cũng cho phép gửi lệnh phản hồi kích hoạt Relay điều khiển thiết bị tức thì.

IV. Hiệu quả ứng dụng hệ thống quản lý trang trại thông minh thực tế

Hệ thống quản lý trang trại thông minh do sinh viên ĐH SPKT TPHCM phát triển chứng minh hiệu quả vận hành vượt trội trong thực tế. Khả năng tự động hóa chu trình khép kín giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người lên đến 70%. Môi trường chăn nuôi được duy trì ổn định, ngăn chặn kịp thời các đợt bùng phát dịch bệnh do ô nhiễm khí chuồng trại. Việc tích hợp Module PZEM-004T mang lại bước đột phá lớn trong quản lý chi phí năng lượng. Chủ cơ sở sản xuất có thể theo dõi chính xác mức tiêu thụ điện của từng quạt thông gió hoặc máy bơm nước công nghiệp. Dữ liệu vận hành được lưu trữ trên nền tảng đám mây tạo cơ sở để tối ưu hóa biểu đồ phụ tải điện. Hệ thống chứng tỏ độ bền linh kiện cao và khả năng chống chịu tốt với điều kiện thời tiết khắc nghiệt. Thành công của mô hình mở ra hướng đi bền vững cho nông nghiệp công nghệ cao tại Việt Nam với mức đầu tư hợp lý.

4.1. Khả năng giám sát năng lượng và tự động hóa vận hành

Module PZEM-004T đem lại khả năng đo đạc chính xác dòng điện lên đến 100A và công suất đạt 23kW với sai số chỉ 0.5%. Mọi thông số tiêu thụ điện năng của quạt hút, máy bơm hay hệ thống sưởi đều được số hóa liên tục. Vi điều khiển tự động điều phối trạng thái Relay bật tắt thiết bị theo đúng ngưỡng cài đặt. Quy trình điều khiển tự động loại bỏ hoàn toàn sự chậm trễ trong việc can thiệp môi trường canh tác. Khi nhiệt độ vượt ngưỡng, hệ thống làm mát kích hoạt ngay lập tức mà không cần con người tác động thủ công.

4.2. Tiềm năng nhân rộng mô hình nông nghiệp công nghệ cao

Thiết kế mở của hệ thống cho phép tích hợp thêm nhiều loại cảm biến chuyên dụng như độ ẩm đất, ánh sáng hay độ pH. Kiến trúc mạng LoRa hỗ trợ mở rộng số lượng nút cảm biến lên hàng chục điểm mà không làm giảm tính ổn định. Chi phí linh kiện chế tạo tương đối thấp, phù hợp với túi tiền của các hộ chăn nuôi và hợp tác xã vừa và nhỏ. Giải pháp là minh chứng cho năng lực ứng dụng kỹ thuật thực tiễn của sinh viên ĐH SPKT TPHCM. Việc nhân rộng giải pháp sẽ thúc đẩy hiện đại hóa nông thôn, giảm phát thải khí nhà kính và nâng cao giá trị nông sản Việt Nam.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Dưới tác động của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, công nghệ Internet vạn vật (IoT) đang làm thay đổi phương thức quản lý trong nhiều ngành kinh tế, đặc biệt là nông nghiệp. Tại Việt Nam, mặc dù nông nghiệp giữ vai trò chủ đạo, đa số các trang trại hiện nay vẫn vận hành theo mô hình canh tác và chăn nuôi truyền thống. Việc giám sát điều kiện môi trường vi khí hậu chủ yếu dựa vào quan sát thủ công, dẫn đến sự thiếu hụt trong tối ưu hóa tài nguyên và kiểm soát rủi ro. Bên cạnh đó, điều kiện hạ tầng kỹ thuật mạng viễn thông tại các khu vực nông thôn chưa đồng bộ, chi phí đầu tư ban đầu cao và thiếu các tiêu chuẩn kỹ thuật chung là những rào cản lớn cho việc số hóa. Trong bối cảnh này, công nghệ truyền thông không dây LoRa (Long Range) nổi lên như một giải pháp phù hợp nhờ khả năng truyền dữ liệu cự ly xa, mức tiêu thụ năng lượng thấp và vận hành ổn định trong điều kiện hạ tầng đơn giản.

Nhằm giải quyết các bài toán thực tiễn trên, khóa luận tốt nghiệp tập trung vào việc nghiên cứu, thiết kế và chế tạo hệ thống giám sát và điều khiển trang trại thông minh. Mục tiêu chung và các nhiệm vụ cụ thể được xác định như sau:

1. Thiết kế và chế tạo phần cứng cho ba khối thiết bị độc lập: Bo mạch thu thập dữ liệu môi trường (Board NodeSensor), bo mạch điều khiển thiết bị chấp hành (Board Controller) và bo mạch điều phối trung tâm (Board Gateway).
2. Xây dựng phần mềm nhúng để NodeSensor thu thập dữ liệu từ các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm (DHT11), khí độc (MQ135 phát hiện NH3, CO2, khói; MQ136 phát hiện H2S) và truyền về Gateway thông qua sóng vô tuyến LoRa.
3. Thiết kế bo mạch Gateway sử dụng kiến trúc vi điều khiển kép (ESP32-WROOM-32 và STM32F103C8T6) kết nối module đo điện AC PZEM-004T để theo dõi thông số điện năng, sau đó truyền toàn bộ dữ liệu lên máy chủ MQTT qua kết nối Wi-Fi.
4. Lập trình bo mạch Controller nhận lệnh qua LoRa từ Gateway để điều khiển các thiết bị điện 220V (quạt hút gió, máy bơm nước, đèn chiếu sáng) bằng module Relay theo cơ chế tự động theo ngưỡng hoặc thủ công.
5. Xây dựng giao diện Website Dashboard hiển thị dữ liệu thời gian thực, quản lý danh mục chuồng trại và điều khiển thiết bị từ xa.
6. Đánh giá thực nghiệm các chỉ số kỹ thuật: độ chính xác của cảm biến, thời gian phản hồi, khả năng duy trì kết nối LoRa trong môi trường lý tưởng tương đối và môi trường nhiều vật cản; triển khai lắp đặt thử nghiệm tại một trang trại chăn nuôi thực tế.

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống nhúng IoT phục vụ quản lý chăn nuôi thông minh, bao gồm các vi điều khiển ARM Cortex-M3, ESP32, công nghệ truyền thông LoRa 433 MHz, giao thức MQTT và các cảm biến vi khí hậu chuyên dụng.

Phạm vi nghiên cứu được xác định:

• Không gian: Thiết kế, chế tạo mạch và đo kiểm chức năng tại phòng thí nghiệm Bộ môn Kỹ thuật Máy tính - Viễn thông, Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh; sau đó tiến hành thử nghiệm thực địa tại một trang trại chăn nuôi gia súc/gia cầm.
• Thời gian: Khóa luận được thực hiện và nghiệm thu vào tháng 06 năm 2025.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu được xây dựng trên các nền tảng lý thuyết và chuẩn công nghệ sau:

• Mạng diện rộng công suất thấp (LPWAN) và giao thức LoRa/LoRaWAN: Dựa trên công nghệ điều chế Chirp Spread Spectrum ở dải tần số công nghiệp không cần cấp phép (ISM) 433 MHz, hỗ trợ truyền cự ly xa với mức năng lượng tiêu thụ rất thấp và áp dụng cơ chế bảo mật hai tầng khóa (Network Session Key và Application Session Key).
• Các chuẩn giao tiếp phần cứng nhúng: Chuẩn UART (truyền thông nối tiếp không đồng bộ với khung dữ liệu gồm Start bit, Data bits, Parity bit và Stop bit) dùng để giao tiếp liên vi điều khiển và module đo điện; chuẩn SPI (Serial Peripheral Interface) tốc độ cao dùng cho module RF LoRa; chuẩn 1-Wire dùng cho cảm biến DHT11; và chuẩn I2C truyền thông nối tiếp đồng bộ hai dây (SDA, SCL).
• Giao thức mạng tầng ứng dụng MQTT: Giao thức truyền thông gọn nhẹ theo mô hình Xuất bản/Đăng ký (Publish/Subscribe) thông qua máy chủ trung gian (MQTT Broker), hỗ trợ ba cấp độ dịch vụ dữ liệu (QoS 0, QoS 1, QoS 2) và mã hóa bảo mật SSL/TLS.
• Nền tảng ứng dụng Web: Công nghệ hiển thị và xử lý dữ liệu qua trình duyệt gồm HTML, CSS, JavaScript, ngôn ngữ lập trình phía máy chủ (PHP, Node.js) kết nối cơ sở dữ liệu để vận hành Dashboard giám sát thời gian thực.

Về phương pháp nghiên cứu, nhóm tác giả kết hợp ba phương pháp chính:

• Phương pháp phân tích - tổng hợp định tính: Khảo sát tài liệu khoa học, quy chuẩn kỹ thuật về hệ thống IoT, vi điều khiển ARM, tổng quan tình hình ứng dụng nông nghiệp thông minh trong nước (mô hình drone tại An Giang, Đồng Tháp; nhà màng tự động tại Hưng Yên, Hà Tĩnh) và quốc tế (giải pháp IoT của Schneider Electric tại Pháp, các hệ thống chăn nuôi tại Hoa Kỳ, Trung Quốc).
• Phương pháp định lượng và đo lường thực nghiệm: Tiến hành đo đạc trực tiếp các thông số kỹ thuật bao gồm dòng điện tiêu thụ của các bo mạch, thời gian phản hồi giữa các khối chức năng, sai số đo lường của cảm biến môi trường, thông số điện áp và công suất tiêu thụ lưới điện xoay chiều.
• Phương pháp thiết kế kỹ thuật: Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch điện tử, thiết kế mạch in (PCB) hai lớp, thi công hàn linh kiện (PCBA), thiết kế mô hình vỏ hộp bảo vệ 3D trên nền tảng Tinkercad và chế tạo bằng máy in 3D; xây dựng lưu đồ giải thuật và lập trình firmware nhúng cho vi điều khiển STM32 và ESP32.

Nguồn dữ liệu của đề tài bao gồm các thông số kỹ thuật tiêu chuẩn từ nhà sản xuất (datasheet của Semtech, STMicroelectronics, Espressif, Peacefair) và chuỗi dữ liệu thực nghiệm vi khí hậu (nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ NH3, H2S) cùng dữ liệu tiêu thụ điện thu thập trực tiếp trong quá trình thử nghiệm tại trang trại.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống được thiết kế theo cấu trúc ba tầng chức năng rõ rệt, kết hợp phần cứng chuyên dụng, vỏ bảo vệ cơ khí và nền tảng phần mềm quản lý:

1. Tầng cảm biến và chấp hành (NodeSensor và Controller):

• Board NodeSensor: Sử dụng vi điều khiển STM32F103C8T6 (kiến trúc ARM Cortex-M3, 32-bit, 72 MHz) đóng vai trò bộ xử lý trung tâm. Bo mạch kết nối cảm biến DHT11 để đo nhiệt độ và độ ẩm qua giao tiếp 1-Wire, cảm biến MQ135 để phát hiện khí độc (NH3, CO2) và cảm biến MQ136 để đo nồng độ H2S thông qua các ngõ vào tương tự (ADC). Để phân biệt các NodeSensor phân tán, mạch tích hợp module DIP Switch 8P (8 vị trí công tắc) tạo ra 256 ($2^8$) tổ hợp địa chỉ vật lý cố định. Gói tin dữ liệu được gửi về Gateway qua module LoRa Ra-02 (SX1278) giao tiếp SPI. Mạch tích hợp thêm còi Buzzer 5VDC phát tín hiệu cảnh báo tại chỗ.
• Board Controller: Cùng phát triển trên nền vi điều khiển STM32F103C8T6 và module LoRa Ra-02. Controller đóng vai trò nhận lệnh điều khiển từ Gateway để kích hoạt các module Relay 5V đóng ngắt tải AC 220V (quạt hút gió, máy bơm nước, đèn chiếu sáng). Thiết bị có thể nhận lệnh trực tiếp từ Dashboard hoặc tự động kích hoạt tải khi phát hiện thông số môi trường vượt ngưỡng cho phép (như tự bật quạt khi nồng độ CO2 hoặc khí độc tăng cao).

2. Tầng điều phối trung tâm (Board Gateway): Bo mạch Gateway được thiết kế với cấu trúc vi điều khiển kép phân quyền hai bậc:

• Phân quyền bậc 1: Module ESP32-WROOM-32 (hai lõi 80-240 MHz) phụ trách kết nối Wi-Fi, thực thi giao thức MQTT client trao đổi dữ liệu với máy chủ, tiếp nhận thông số điện năng từ module PZEM-004T qua UART và điều phối chung.
• Phân quyền bậc 2: Vi điều khiển STM32F103C8T6 phụ trách giao tiếp trực tiếp với module LoRa Ra-02 qua SPI để duy trì mạng thu phát với các NodeSensor và Controller. Hai vi điều khiển trao đổi dữ liệu nội bộ trên bo mạch thông qua cổng UART. Gateway tích hợp module đo điện AC Peacefair PZEM-004T sử dụng biến dòng CT đo các thông số điện lưới xoay chiều; khối cấp nguồn hạ áp, LED hiển thị trạng thái và còi Buzzer cảnh báo.

3. Thiết kế cơ khí và phần mềm quản lý:

• Vỏ hộp bảo vệ (3D Enclosure Design): Nhóm tác giả tiến hành khảo sát vị trí, đo đạc kích thước các lỗ kỹ thuật (cổng Domino, chân cắm anten LoRa, giắc cắm nguồn, đèn LED), sau đó dựng mô hình 3D vỏ hộp bảo vệ trên phần mềm Tinkercad cho cả ba loại bo mạch (Gateway, Node, Controller) và gia công bằng công nghệ in 3D nhằm bảo vệ hệ thống khỏi bụi bẩn và độ ẩm cao trong trang trại.
• Website Dashboard: Ứng dụng web cung cấp giao diện quản trị phân quyền người dùng, quản lý danh sách trang trại, từng phân khu chuồng nuôi, danh sách cảm biến và thiết bị chấp hành; hiển thị đồ thị diễn biến nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ khí NH3, H2S theo thời gian thực; quản lý kết nối MQTT Broker và cho phép chuyển đổi chế độ hiển thị sáng/tối (Dark Mode).

Tên linh kiện / Module	Vi xử lý / Chip tích hợp	Thông số kỹ thuật cốt lõi	Chuẩn giao tiếp	Chức năng trong hệ thống
ESP32-WROOM-32	ESP32-D0WDQ6	32-bit, xung nhịp 80 - 240 MHz, tích hợp Wi-Fi và Bluetooth	UART, SPI, I2C	Điều phối Gateway bậc 1, truyền nhận MQTT qua Wi-Fi
STM32F103C8T6	ARM Cortex-M3	32-bit, 72 MHz, Flash 64 KB, RAM 20 KB, nguồn 2.6V - 3.6V	UART, SPI, I2C, 1-Wire	Xử lý tại Node, Controller và Gateway bậc 2
Module LoRa Ra-02	Semtech SX1278	Tần số 433 MHz, công suất phát 20 dBm (100 mW), độ nhạy -148 dBm	SPI	Truyền dữ liệu vô tuyến tầm xa giữa Gateway, Node, Controller
Cảm biến DHT11	Cảm biến điện dung & NTC	Đo nhiệt độ 0 - 50°C (±2°C), độ ẩm 20 - 90% RH (±5% RH)	1-Wire	Giám sát nhiệt độ và độ ẩm không khí chuồng nuôi
Cảm biến MQ135	Đầu dò bán dẫn SnO2	Dải đo 10 - 1000 ppm (NH3: 10 - 300 ppm), sấy ≥ 24 giờ	Analog / Digital	Giám sát nồng độ khí NH3, CO2, khói và chất lượng không khí
Cảm biến MQ136	Đầu dò bán dẫn SnO2	Dải đo 1 - 200 ppm (H2S), nguồn 5V DC, sấy ≥ 24 giờ	Analog / Digital	Giám sát nồng độ khí hydro sunfua độc hại trong chuồng
Module PZEM-004T	Peacefair PZEM-004T	Điện áp 80 - 260 VAC, dòng 0 - 100A, công suất 0 - 23 kW, sai số 0.5%	UART	Đo lường điện áp, dòng điện, công suất và năng lượng AC
Module Relay 5V	Rơ-le điện từ	Điện áp kích 5V DC, tiếp điểm đóng ngắt tải xoay chiều 220V	Logic I/O	Điều khiển bật/tắt quạt thông gió, máy bơm và đèn chiếu sáng
DIP Switch 8P	Công tắc gạt cơ học	8 vị trí, định mức 24 VDC / 25 mA, cấu hình 256 mã logic	Ngõ vào số GPIO	Định danh địa chỉ phần cứng cho từng NodeSensor
Buzzer 5VDC	Còi cảnh báo chủ động	Điện áp 3.5 - 5V DC, dòng < 25 mA, âm lượng > 80 dB	Logic I/O	Cảnh báo sự cố vượt ngưỡng môi trường tại chỗ

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Chương 1 trình bày tính cấp thiết của việc áp dụng IoT trong nông nghiệp Việt Nam, nơi phần lớn trang trại còn phụ thuộc vào lao động thủ công và thiếu hụt hệ thống kiểm soát môi trường tự động. Tác giả dẫn chứng báo cáo của Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn cho biết IoT có thể giúp tăng năng suất lên đến 30% và tiết kiệm chi phí; trích dẫn số liệu triển khai drone nông nghiệp tại Đồng bằng sông Cửu Long (giảm 10–15% lượng thuốc bảo vệ thực vật tại An Giang), mô hình nhà màng tại Hưng Yên, Hà Tĩnh, và số liệu quốc tế từ Schneider Electric (Pháp) nâng cao 7% năng suất, tiết kiệm 30% năng lượng. Sau khi phân tích các rào cản về hạ tầng mạng nông thôn và sự thiếu vắng tiêu chuẩn chung, tác giả xác định mục tiêu thiết kế hệ thống trang trại thông minh gồm Gateway, NodeSensor và Controller sử dụng LoRa; đồng thời nêu rõ phương pháp nghiên cứu và cấu trúc 5 chương của báo cáo.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2 trình bày tổng quan lý thuyết về ứng dụng của IoT trong công nghiệp (bảo trì dự đoán, giám sát dây chuyền) và nông nghiệp chính xác (nhà kính, kiểm soát tiểu khí hậu chuồng nuôi). Tiếp đó, chương đi sâu vào nguyên lý hoạt động của các giao thức truyền thông: mạng LoRa/LoRaWAN tầm xa bảo mật hai lớp khóa; giao thức UART không đồng bộ với cấu trúc khung bit (start, data, parity, stop); giao thức đồng bộ I2C hai dây hỗ trợ đến 127 thiết bị; giao thức 1-Wire quét thiết bị tự động qua mã 64-bit; và giao thức MQTT theo mô hình Publish/Subscribe qua Broker hỗ trợ QoS 0, QoS 1, QoS 2 và mã hóa SSL/TLS. Tác giả cũng tổng hợp chi tiết cấu tạo, sơ đồ chân và thông số kỹ thuật của các linh kiện sử dụng trong đề tài: vi điều khiển ESP32-WROOM-32, STM32F103C8T6; cảm biến DHT11, MQ135, MQ136; module LoRa SX1278 Ra-02 (433 MHz); module PZEM-004T đo điện xoay chiều; DIP Switch 8P; còi Buzzer và module Relay.

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Chương 3 chi tiết hóa quá trình thiết kế hệ thống từ yêu cầu chức năng (thu thập dữ liệu vi khí hậu, điều khiển thiết bị tự động/thủ công, giám sát điện năng, phát cảnh báo) và yêu cầu kỹ thuật (độ ổn định, cự ly truyền thông LoRa). Tác giả thiết lập sơ đồ khối, sơ đồ đặc tả và bản vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện, layout mạch in 2 lớp (2D và 3D) cho ba bo mạch: Board Gateway (khối phân quyền bậc 1 ESP32, khối phân quyền bậc 2 STM32, khối nguồn, khối cảnh báo, khối đo năng lượng và khối RF), Board NodeSensor (khối STM32, khối cảm biến khí và nhiệt ẩm, khối DIP Switch 8P cấu hình địa chỉ) và Board Controller (khối STM32, LoRa và module Relay). Chương này cũng trình bày thiết kế vỏ hộp bảo vệ 3D trên Tinkercad và xây dựng hệ thống lưu đồ giải thuật phần mềm cho Gateway (phần 1 và phần 2), NodeSensor, Controller cùng sơ đồ ngữ cảnh giao diện Website Dashboard.

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ

Chương 4 công bố kết quả hiện thực hóa đề tài. Về phần cứng, tác giả trình bày sản phẩm mạch in PCB sau gia công, mạch in đã hàn linh kiện (PCBA), vỏ hộp in 3D và các bo mạch hoàn chỉnh lắp kín trong hộp. Về phần mềm, Gateway được kiểm tra hoạt động ổn định qua Serial Monitor và Website Dashboard được triển khai hoàn chỉnh với các giao diện đăng nhập, quản lý tổng thể, quản lý chuồng trại, danh sách cảm biến, thiết bị điều khiển, MQTT Broker và tài khoản người dùng ở cả chế độ sáng và tối. Về mặt kiểm nghiệm, khóa luận lập các bảng đánh giá thực nghiệm: đánh giá cảm biến (Bảng 4.1), đánh giá giao tiếp LoRa (Bảng 4.2) theo cự ly ở môi trường lý tưởng tương đối và môi trường nhiều vật cản. Cuối cùng, hệ thống được lắp đặt vận hành thực tế tại trang trại, ghi nhận và vẽ đồ thị chuỗi số liệu thực tế về nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ NH3 và H2S theo thời gian.

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Chương 5 tóm tắt các kết quả đạt được đối chiếu với mục tiêu ban đầu: hoàn thiện thành công mô hình phần cứng và phần mềm cho hệ thống quản lý trang trại thông minh, vận hành tin cậy và truyền nhận dữ liệu thông suốt. Tác giả chỉ ra các điểm còn hạn chế của hệ thống và đề xuất các định hướng phát triển: tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) và các thuật toán phân tích dữ liệu nhằm dự báo năng suất và phát hiện sớm dịch bệnh; mở rộng quy mô mạng lưới cảm biến; và tăng cường các tiêu chuẩn bảo mật truyền thông dữ liệu.

Kết quả và đóng góp

• Kết quả thực nghiệm chính:

  • Chế tạo thành công 03 bo mạch phần cứng chuyên dụng (Gateway, NodeSensor, Controller) trên mạch in PCB 2 lớp đạt chuẩn PCBA, kèm theo vỏ hộp bảo vệ in 3D lắp đặt kín khít, đảm bảo vận hành trong môi trường trang trại.
  • Thiết lập mạng truyền thông LoRa Ra-02 (433 MHz) thu thập dữ liệu cảm biến và gửi lệnh điều khiển ổn định; kết nối Gateway đẩy dữ liệu lên máy chủ MQTT qua Wi-Fi và cập nhật lên Website Dashboard theo thời gian thực.
  • Vận hành đo lường chính xác các thông số môi trường chuồng trại: nhiệt độ (0 - 50°C), độ ẩm (20 - 90% RH), khí NH3 (10 - 300 ppm) và khí H2S (1 - 200 ppm); đo lường thông số điện xoay chiều AC bằng PZEM-004T (điện áp 80 - 260 VAC, dòng tải đến 100A, công suất đến 23 kW) với độ chính xác 0.5%.
  • Thu thập và trực quan hóa thành công chuỗi dữ liệu thực tế tại trang trại chăn nuôi thông qua các biểu đồ biến thiên nhiệt độ, độ ẩm, NH3 và H2S.

• Giải pháp và kiến nghị của nhóm tác giả:

  • Ứng dụng giải pháp vi điều khiển kép phân quyền hai bậc (ESP32 cho các tác vụ mạng Wi-Fi/MQTT và STM32F103C8T6 cho các tác vụ RF LoRa thời gian thực) trên bo mạch Gateway, giúp tối ưu hóa tải xử lý và ngăn ngừa nghẽn luồng truyền thông.
  • Sử dụng module DIP Switch 8P định danh cứng địa chỉ cho từng NodeSensor, giúp việc cắm-và-chạy khi lắp đặt thêm trạm đo mới diễn ra nhanh chóng mà không cần lập trình lại mã nguồn.
  • Thiết kế vỏ hộp bảo vệ in 3D chuyên biệt theo kích thước bo mạch để bảo vệ linh kiện khỏi tác động của bụi và độ ẩm chuồng trại.

• Đóng góp so với nghiên cứu trước:

  • Xây dựng một hệ sinh thái giám sát và điều khiển chuồng trại khép kín, tự chủ thiết kế từ mạch in PCB, firmware vi điều khiển, cơ khí vỏ hộp đến giao diện web, thay vì chỉ ghép nối các module thương mại rời rạc.
  • Khắc phục triệt để nhược điểm của các hệ thống IoT dùng Wi-Fi hoặc ZigBee truyền thống bằng việc ứng dụng công nghệ LoRa 433 MHz, đáp ứng yêu cầu truyền thông cự ly xa với mức tiêu thụ năng lượng thấp trên diện tích trang trại rộng lớn.
  • Tích hợp đồng thời việc giám sát các chỉ số vi khí hậu độc hại đặc thù trong chăn nuôi (NH3, H2S) với việc giám sát điện năng xoay chiều AC (PZEM-004T), tạo thành giải pháp quản lý toàn diện cả về điều kiện sống của vật nuôi lẫn chi phí năng lượng của trang trại.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

• Hạn chế:

  • Khóa luận mới triển khai thử nghiệm thực tế tại một trang trại với số lượng NodeSensor và Controller ở quy mô chứng minh mô hình, chưa đánh giá hệ thống ở quy mô công nghiệp hàng trăm node.
  • Các cảm biến khí bán dẫn MQ135 và MQ136 có thời gian sấy làm nóng ban đầu kéo dài (từ 24 giờ trở lên) và độ nhạy có thể bị trôi theo sự thay đổi của nhiệt độ và độ ẩm môi trường.
  • Tốc độ truyền tải của LoRa ở mức thấp (từ 0.5 kbps), chỉ phù hợp cho việc truyền dữ liệu dạng bản tin số học nhỏ, không thể truyền dữ liệu đa phương tiện dung lượng lớn như hình ảnh hay video giám sát vật nuôi.
  • Tín hiệu vô tuyến LoRa vẫn bị suy hao đáng kể khi truyền qua các khu vực chuồng trại có nhiều kết cấu kim loại và tường bao chắn kiên cố.

• Hướng nghiên cứu tiếp:

  • Tích hợp trí tuệ nhân tạo (AI) và các thuật toán học máy phân tích chuỗi dữ liệu vi khí hậu nhằm đưa ra dự báo về năng suất và phát hiện sớm các dấu hiệu dịch bệnh trên vật nuôi.
  • Mở rộng quy mô mạng lưới cảm biến theo chuẩn mạng LoRaWAN hoàn chỉnh để quản lý đồng thời nhiều phân khu chuồng trại trên diện rộng.
  • Nâng cấp cơ chế bảo mật thông tin bằng các giải pháp mã hóa dữ liệu đầu cuối (End-to-End Encryption) từ Node tới Dashboard.
  • Tích hợp thêm các tấm pin năng lượng mặt trời và mạch sạc pin chuyên dụng cho các NodeSensor để thiết bị hoạt động hoàn toàn độc lập với lưới điện ngoài trời.

Giá trị tham khảo

Tài liệu khóa luận tốt nghiệp này có giá trị học thuật và ứng dụng thực tiễn cao đối với:

• Sinh viên, học viên cao học và cán bộ nghiên cứu thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Máy tính, Điện tử - Viễn thông, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Công nghệ Thông tin và Nông nghiệp Công nghệ cao đang thực hiện các đề tài về IoT và hệ thống nhúng.
• Các kỹ sư thiết kế phần cứng và lập trình nhúng cần tài liệu tham khảo thực tế về quy trình phát triển sản phẩm hoàn chỉnh: từ thiết kế nguyên lý, layout mạch in PCB 2 lớp, thi công hàn dán linh kiện (PCBA) đến thiết kế vỏ bảo vệ 3D.
• Các nhà phát triển hệ thống IoT nông nghiệp cần tham khảo giải pháp kiến trúc vi điều khiển kép (ESP32 kết hợp STM32 qua UART), kỹ thuật truyền thông không dây LoRa SX1278 (433 MHz), cách thức tích hợp cảm biến khí chăn nuôi (MQ135, MQ136), module đo năng lượng AC PZEM-004T và xây dựng Website Dashboard kết nối MQTT Broker.

Câu hỏi thường gặp

1. Bo mạch Gateway trong hệ thống sử dụng những vi điều khiển nào và cơ chế phối hợp hoạt động giữa chúng ra sao? Bo mạch Gateway được thiết kế với kiến trúc hai vi điều khiển gồm ESP32-WROOM-32 (đóng vai trò phân quyền bậc 1) và STM32F103C8T6 (đóng vai trò phân quyền bậc 2), giao tiếp nội bộ với nhau qua cổng UART. Vi điều khiển STM32F103C8T6 chuyên trách giao tiếp thời gian thực với module LoRa Ra-02 qua SPI để thu nhận dữ liệu từ các NodeSensor và gửi lệnh tới Controller. ESP32 tiếp nhận các dữ liệu này, đồng thời đọc dữ liệu điện năng xoay chiều từ module PZEM-004T qua UART, xử lý các tác vụ mức cao và đóng vai trò MQTT Client truyền dữ liệu lên máy chủ thông qua kết nối mạng Wi-Fi.

2. Các NodeSensor trong hệ thống đo đạc những thông số môi trường nào và thông qua các cảm biến gì? Mỗi NodeSensor tích hợp ba loại cảm biến chuyên dụng: cảm biến DHT11 dùng để đo nhiệt độ (dải đo 0 - 50°C, sai số ±2°C) và độ ẩm không khí (dải đo 20 - 90% RH, sai số ±5% RH) qua giao tiếp 1-Wire; cảm biến khí MQ135 dùng để phát hiện khí độc, khói, nồng độ NH3 (10 - 300 ppm) và CO2; cùng cảm biến khí MQ136 dùng để đo nồng độ khí hydro sunfua H2S (1 - 200 ppm) thông qua các chân chuyển đổi tương tự - số (ADC) của vi điều khiển STM32.

3. Cơ chế điều khiển thiết bị điện 220V của bo mạch Controller vận hành như thế nào khi phát hiện bất thường môi trường? Board Controller sử dụng vi điều khiển STM32F103C8T6 kết nối module LoRa Ra-02 để nhận lệnh từ Gateway, qua đó điều khiển các thiết bị điện 220V như quạt thông gió, máy bơm nước và đèn chiếu sáng thông qua module Relay 5V. Hệ thống vận hành theo hai phương thức: người dùng điều khiển thủ công từ xa trực tiếp trên giao diện Website Dashboard, hoặc hệ thống tự động kích hoạt thiết bị chấp hành khi các thông số môi trường đo được vượt ngưỡng an toàn cài đặt sẵn (chẳng hạn tự động kích hoạt quạt thông gió khi nồng độ khí CO2 hoặc khí độc vượt ngưỡng).

4. Vai trò của module DIP Switch 8P và module PZEM-004T trong hệ thống là gì? Module DIP Switch 8P gồm 8 công tắc cơ học được tích hợp trên Board NodeSensor, cho phép gạt các mức logic cao/thấp để tạo ra $2^8 = 256$ tổ hợp địa chỉ phần cứng khác nhau, giúp Gateway nhận diện chính xác danh tính của từng trạm đo mà không cần nạp lại mã nguồn khi mở rộng hệ thống. Trong khi đó, module PZEM-004T của Peacefair được lắp tại Gateway, kết nối qua UART và sử dụng cuộn biến dòng CT để đo lường các thông số điện lưới AC gồm điện áp (80 - 260 VAC), dòng điện (0 - 100A), công suất (0 - 23 kW) và điện năng tiêu thụ với độ chính xác 0.5%, giúp người quản lý giám sát lượng điện tiêu thụ của trang trại.

5. Mạng truyền thông không dây LoRa trong hệ thống hoạt động ở tần số nào và có ưu điểm gì trong môi trường trang trại? Hệ thống sử dụng module vô tuyến LoRa SX1278 433MHz Ra-02 của Semtech, hoạt động ở dải tần số 410 - 525 MHz (tần số trung tâm 433 MHz) với công suất phát 20 dBm (100 mW). Ưu điểm của công nghệ này là khả năng truyền dữ liệu ở khoảng cách xa (lên đến hàng kilomet trong điều kiện thực tế và tối đa 10 km ở điều kiện lý thuyết) với mức tiêu thụ điện năng rất thấp (dòng ở chế độ ngủ dưới 1 µA, dòng thu 10-12 mA), giúp hệ thống hoạt động ổn định trên các khu vực trang trại chăn nuôi diện tích rộng lớn mà không đòi hỏi hạ tầng dây dẫn phức tạp hay mạng Wi-Fi diện rộng.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp “Thiết kế hệ thống quản lý trang trại thông minh” đã hoàn thành trọn vẹn mục tiêu nghiên cứu, chế tạo và thử nghiệm một hệ thống IoT hoàn chỉnh từ tầng phần cứng nhúng (Gateway, NodeSensor, Controller) đến tầng phần mềm mạng (LoRa, MQTT và Website Dashboard). Việc ứng dụng thành công công nghệ truyền thông tầm xa LoRa 433 MHz kết hợp kiến trúc điều khiển vi xử lý kép (ESP32 - STM32) đã giải quyết hiệu quả bài toán giám sát vi khí hậu chuồng trại và quản lý năng lượng trên diện tích phân tán. Kết quả thử nghiệm thực tế tại trang trại chứng minh tính ổn định, độ tin cậy và khả năng ứng dụng thực tiễn cao của mô hình, đồng thời mở ra triển vọng tích hợp trí tuệ nhân tạo để nâng cao năng suất chăn nuôi trong tương lai.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Trình bày lý do chọn đề tài, tình hình nghiên cứu, mục tiêu, phương pháp thực hiện và cấu trúc báo cáo. Mục tiêu chính là thiết kế, xây dựng và đánh giá hệ thống “Quản lý trang trại thông minh” nhằm tối ưu sản xuất, tiết kiệm tài nguyên và nâng cao trải nghiệm người dùng. 5 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Giới thiệu các khái niệm và công nghệ liên quan như IoT, cảm biến, truyền dẫn không dây như LoRa, Wi-Fi, các giao thức giao tiếp như UART, I2S, 1-wire và phần mềm hỗ trợ phát triển hệ thống. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG Mô tả quá trình thiết kế phần cứng và phần mềm, gồm yêu cầu hệ thống, đặc tả kỹ thuật, kiến trúc hệ thống, giao diện người dùng Website Dashboard và quy trình triển khai.

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Trình bày kết quả thực nghiệm và đánh giá hiệu suất hệ thống dựa trên các tiêu chí như độ chính xác cảm biến, thời gian phản hồi, mức tiết kiệm tài nguyên và năng suất. Phân tích ưu, nhược điểm và giá trị ứng dụng thực tiễn. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN - HƯỚNG PHÁT TRIỂN Tổng kết nội dung báo cáo, đánh giá mức độ đạt được so với mục tiêu đề ra. Đề xuất hướng phát triển như tích hợp AI dự đoán năng suất, mở rộng quy mô ứng dụng và nâng cao bảo mật dữ liệu.

6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. TỔNG QUAN VỀ ỨNG DỤNG CỦA IOT Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư đã mở ra một giai đoạn phát triển vượt bậc của các công nghệ tiên tiến, trong đó nổi bật là trí tuệ nhân tạo (AI), dữ liệu lớn (Big Data), điện toán đám mây (Cloud Computing) và đặc biệt là Internet vạn vật (IoT). Trong số đó, IoT đóng vai trò then chốt khi tạo ra sự kết nối thông minh giữa các thiết bị vật lý với thế giới số thông qua việc thu thập, truyền tải và xử lý dữ liệu theo thời gian thực. Nhờ đó, IoT đã góp phần làm thay đổi mô hình vận hành truyền thống, thúc đẩy quá trình tự động hóa, nâng cao hiệu quả sản xuất, tối ưu chi phí và hướng đến phát triển bền vững, đặc biệt trong các lĩnh vực nông nghiệp và công nghiệp.

Về mặt kỹ thuật, IoT là một hệ thống các thiết bị được tích hợp cảm biến, vi điều khiển và công nghệ kết nối không dây như Wi-Fi, LoRa hoặc ZigBee, cho phép các thiết bị giao tiếp với nhau và với con người thông qua Internet. Khi được ứng dụng vào thực tiễn, IoT hỗ trợ việc giám sát, điều khiển và điều chỉnh từ xa một cách linh hoạt dựa trên dữ liệu thu thập được. Với khả năng thích ứng cao và phạm vi ứng dụng rộng, IoT đang dần trở thành nền tảng công nghệ cốt lõi trong việc xây dựng các mô hình sản xuất hiện đại, thông minh và thân thiện với môi trường.1 Ứng dụng IoT trong công nghiệp Trong lĩnh vực công nghiệp, IoT được ví giống như một bộ não điều khiển thông minh của các hệ thống tự động hóa, đặc biệt là ở các nhà máy sản xuất hiện đại. Khi các thiết bị và cảm biển được kết nối với nhau theo thời gian thực, ta có thể theo dõi liên tục tình trạng của máy móc, dây chuyền sản xuất và môi trường làm việc với độ chính xác cao.

Ví dụ như độ rung, nhiệt độ, độ ẩm, mức tiêu thụ điện hay áp suất khí - tất cả đều được ghi nhận và gửi về trung tâm điều khiển. Tại đây, hệ thống sẽ xử lý thông tin để đưa ra những cảnh báo cần thiết, như: cảnh báo bảo trì thiết bị, điều chỉnh tốc độ sản xuất hoặc phân bổ tài nguyên một cách hợp lý hơn.