Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Nông nghiệp giữ vai trò là ngành kinh tế mũi nhọn và đóng góp tỷ trọng đáng kể vào tổng sản phẩm quốc nội (GDP) của Việt Nam. Tuy nhiên, trong xu thế chuyển dịch cơ cấu kinh tế, tỷ trọng ngành nông nghiệp đang có chiều hướng suy giảm tương đối so với các ngành công nghiệp và dịch vụ. Việc ứng dụng các thành tựu của cuộc Cách mạng công nghiệp lần thứ tư, đặc biệt là công nghệ Internet vạn vật (IoT), vào canh tác nông nghiệp công nghệ cao (nhà kính, nhà lưới, thủy canh) đang trở thành giải pháp thiết thực nhằm giải phóng sức lao động, giảm chi phí vận hành và nâng cao tính chính xác trong việc kiểm soát các thông số sinh trưởng của cây trồng.

Khảo sát thực tế tại các mô hình trang trại như Langbiang (Đà Lạt, quy mô 20 ha) hay trang trại Organic (4 ha canh tác hơn 100 loại rau củ) cho thấy các khu vực trồng trọt thường được phân chia thành từng luống có diện tích từ 100 m² đến 250 m², song phần lớn các công đoạn chăm sóc vẫn được thực hiện thủ công bởi người nông dân. Xuất phát từ bối cảnh đó, đề tài "Ứng dụng IoT trong thiết kế và thi công hệ thống trồng rau xà lách" được thực hiện nhằm xây dựng một hệ thống nhúng tự động hóa quy trình thu thập dữ liệu môi trường và điều khiển các thiết bị chăm sóc vườn xà lách.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài bao gồm:

  1. Thiết kế và thi công mô hình phần cứng thu nhỏ mô phỏng cho khu vườn diện tích 100 m², tích hợp đầy đủ các cảm biến thu thập thông số môi trường (nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất, cường độ ánh sáng, trạng thái mưa).
  2. Xây dựng khối xử lý trung tâm và các khối ngoại vi hỗ trợ 3 chế độ vận hành: Thủ công (Manual), Tự động (Auto) và Thời gian (Timer).
  3. Thiết kế hệ thống hiển thị thông tin trực tiếp tại vườn thông qua màn hình LCD 20x4 và điều khiển các cơ cấu chấp hành công suất (bơm tưới, bơm phun sương, đèn chiếu sáng, động cơ rèm, servo đóng mở mái).
  4. Thiết lập mạng truyền thông không dây tầm xa LoRa giữa các trạm thu thập dữ liệu (Node) và trạm trung tâm (Master).
  5. Lập trình vi điều khiển Arduino Mega kết nối với module ESP8266 để đồng bộ dữ liệu hai chiều với máy chủ đám mây Google Firebase qua mạng Wifi.
  6. Xây dựng ứng dụng di động trên hệ điều hành Android (sử dụng Android Studio) và giao diện Web (sử dụng Visual Studio Code) phục vụ công tác giám sát và điều khiển từ xa.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phần cứng nhúng, giao thức truyền thông LoRa, Wifi và các giải thuật giám sát, điều khiển tự động môi trường canh tác rau xà lách.
  • Phạm vi không gian: Mô hình thực nghiệm có kích thước vật lý (dài x rộng x cao) xấp xỉ 40 x 28 x 60 cm, mô phỏng cho diện tích thực tế 100 m²; cự ly truyền thông LoRa đạt mức lý tưởng 1000 m.
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được triển khai thực hiện từ ngày 28/02/2022 đến ngày 30/07/2022.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và công nghệ ứng dụng

Đề tài dựa trên cơ sở sinh học về điều kiện sinh trưởng của cây rau xà lách kết hợp với các nền tảng kỹ thuật điện tử - viễn thông:

  • Đặc tính sinh trưởng của rau xà lách: Cây có chu kỳ thu hoạch từ 35 đến 45 ngày; nhiệt độ nảy mầm tối thiểu là 4 ℃ (40 ℉), khoảng nhiệt độ phát triển tối ưu từ 16 ℃ đến 18 ℃ (60 - 65 ℉); độ ẩm không khí thích hợp từ 65% đến 75%; độ ẩm đất yêu cầu từ 60% đến 70% (tưới 2 lần/ngày vào sáng sớm và chiều mát); độ pH đất thích hợp từ 6,2 đến 6,8; thời gian chiếu sáng cần thiết từ 6 đến 8 giờ nắng trực tiếp mỗi ngày; hệ thống rễ ăn nông đòi hỏi tưới phun sương mịn và cần bạt che chắn khi có mưa lớn.
  • Công nghệ truyền dẫn không dây: Tác giả phân tích và so sánh các công nghệ truyền thông không dây phổ biến bao gồm Wifi, Bluetooth (BLE 4.0), ZigBee, mạng di động (4G/5G) và LoRa (Long Range do Semtech phát triển). Công nghệ LoRa ở băng tần 433 MHz được lựa chọn cho mạng cảm biến nội bộ nhờ ưu điểm tiêu thụ công suất thấp, cự ly truyền xa (phạm vi từ 2,5 km ở nội thành đến 15 km ở ngoại thành), phù hợp cho các gói dữ liệu nhỏ và rời rạc.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp khảo sát thực địa: Tiến hành đo đạc thực tế thông số nhiệt độ và độ ẩm tại 5 vị trí đại diện trong khuôn viên diện tích 100 m² qua 4 lần đo liên tiếp (bắt đầu lúc 9 giờ sáng, mỗi lần cách nhau 10 phút) nhằm xác định mức độ phân tán dữ liệu môi trường, làm căn cứ xác định số lượng trạm con (Node).
  • Phương pháp thiết kế và mô hình hóa: Xây dựng sơ đồ khối chức năng, sơ đồ nguyên lý mạch điện tử, tính toán và lựa chọn linh kiện theo công suất tiêu thụ; vẽ và gia công mạch in PCB cho trạm Node, trạm Master và khối nguồn.
  • Phương pháp lập trình hệ thống: Lập trình nhúng vi điều khiển trên phần mềm Arduino IDE sử dụng các thư viện chuyên dụng (Wire.h, DHT.h, RTClib.h, LiquidCrystal_I2C.h); phát triển ứng dụng di động trên Android Studio; lập trình giao diện Web bằng Visual Studio Code; cấu hình cơ sở dữ liệu thời gian thực trên Google Firebase.
  • Phương pháp thực nghiệm kiểm thử: Đánh giá độ ổn định của toàn hệ thống thông qua việc đo đạc độ trễ phản hồi của nút nhấn khi gửi dữ liệu lên Firebase và độ trễ truyền gói tin từ các trạm Node về trạm Master qua sóng LoRa.

Nguồn dữ liệu

Dữ liệu nghiên cứu bao gồm số liệu đo đạc thực tế từ các cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11, cảm biến độ ẩm đất LM393, cảm biến mưa YL-83, cảm biến quang trở CDS_NVZ1, module thời gian thực RTC DS1307 và tài liệu kỹ thuật (datasheet) của các linh kiện bán dẫn.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Kiến trúc phần cứng

Hệ thống được tổ chức thành cấu trúc mạng phân tán gồm 2 trạm con (Node 1, Node 2) và 1 trạm trung tâm (Master):

Khối chức năng Phần cứng / Linh kiện sử dụng Giao tiếp / Chân kết nối vi điều khiển Chức năng hoạt động
Trạm Node 1 - Arduino Uno
- Cảm biến DHT11
- Cảm biến độ ẩm đất LM393
- Module LoRa SX1278 (433 MHz)		 - DHT11 nối chân D4
- LM393 nối chân A0
- SX1278 nối chuẩn SPI (D2, D9, D10, D11, D12, D13)		 Đặt giữa vườn, thu thập nhiệt độ, độ ẩm không khí và độ ẩm đất; truyền dữ liệu về Master qua LoRa.
Trạm Node 2 - Arduino Uno
- Cảm biến mưa YL-83
- Cảm biến ánh sáng CDS_NVZ1
- Module LoRa SX1278		 - YL-83 nối chân A1
- CDS_NVZ1 nối chân D4
- SX1278 nối chuẩn SPI		 Đặt trên mái mô hình, phát hiện mưa và đo cường độ ánh sáng; gửi dữ liệu về Master qua LoRa.
Trạm Master (Xử lý) - Arduino Mega 2560
- Module LoRa SX1278		 - SX1278 nối SPI (D8, D9, D50, D51, D52, D53) Tiếp nhận dữ liệu từ các Node qua LoRa, xử lý thuật toán và phát tín hiệu điều khiển.
Khối Wifi & Server - NodeMCU ESP8266 (CP2102)
- Google Firebase		 - Giao tiếp UART với Arduino Mega 2560 Cầu nối truyền nhận dữ liệu giữa Master và cơ sở dữ liệu Firebase qua mạng Wifi 802.11 b/g/n.
Khối Thời gian thực - Module RTC DS1307
- Pin backup Lithium 3V		 - Giao tiếp chuẩn I2C (SDA, SCL) Cung cấp dữ liệu giờ/phút/giây chính xác, duy trì thời gian khi mất nguồn chính phục vụ chế độ hẹn giờ.
Khối Hiển thị - LCD 20x4 xanh dương
- Module I2C (IC PCF8574)		 - Giao tiếp chuẩn I2C (SDA, SCL) Hiển thị thông số cảm biến, trạng thái thiết bị và màn hình cài đặt giới hạn.
Khối Nút nhấn - 7 Module cảm ứng điện dung TTP223 - Nối các chân D23, D25, D27, D29, D31, D33, D35 Thao tác chạm điều khiển thiết bị (bơm, sương, đèn, rèm, mái), chuyển chế độ và chuyển màn hình LCD.
Khối Công suất - Module 3 Relay (Opto PC817)
- Module cầu H L298N
- 2 Công tắc hành trình KW10-NW
- Servo MG90s (nhông kim loại)		 - Relay nối chân A0, A1, A2
- L298N nối IN1(D49), IN2(D47)
- Công tắc nối D24, D26
- Servo nối PWM (D28)		 Kích hoạt bơm ngập mini 5V (1,6 L/phút), bơm áp suất phun sương DP-521 12V (3,5 L/phút), đèn, kéo rèm và xoay mái che 90°.
Khối Nguồn - Nguồn xung tổ ong 12V-12A
- Mạch Buck LM2596
- Mạch ổn áp AMS1117		 - Cấp nguồn 12V, hạ áp 5V và 3.3V Cung cấp nguồn DC ổn định và bảo vệ toàn bộ linh kiện của hệ thống.

Kiến trúc phần mềm và phương thức vận hành

Hệ thống xử lý thông tin thông qua 3 chế độ hoạt động riêng biệt:

  • Chế độ Thủ công (Manual): Cho phép người vận hành bật/tắt trực tiếp từng thiết bị (bơm nước, phun sương, đèn, rèm, mái) thông qua 5 nút nhấn cảm ứng TTP223 tại tủ điều khiển hoặc các nút chuyển đổi trên giao diện App Android/Web.
  • Chế độ Tự động (Auto): Vi điều khiển tự động đối chiếu các giá trị đo được từ cảm biến với ngưỡng cài đặt trước. Nếu nhiệt độ vượt ngưỡng, hệ thống kích hoạt bơm phun sương DP-521; nếu độ ẩm đất xuống dưới ngưỡng, hệ thống bật bơm tưới nước; nếu cảm biến YL-83 phát hiện trời mưa, servo MG90s lập tức điều khiển đóng mái che; nếu trời tối hoặc thiếu sáng, rèm được thu gọn hoặc đèn chiếu sáng được bật.
  • Chế độ Thời gian (Timer): Hệ thống đọc dữ liệu thời gian thực từ IC DS1307 và tự động kích hoạt máy bơm nước hoặc đèn chiếu sáng theo đúng khung giờ đã được thiết lập sẵn từ giao diện cài đặt.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày bối cảnh chung của nền nông nghiệp Việt Nam, tính cấp thiết của việc tự động hóa khâu chăm sóc cây trồng dựa trên công nghệ IoT, phân tích thực trạng các trang trại quy mô luống 100 - 250 m² tại Đà Lạt. Tác giả xác định rõ mục tiêu thiết kế mô hình thực nghiệm diện tích 100 m² với 3 chế độ làm việc; đồng thời nêu rõ các giới hạn của đồ án: mô hình thu nhỏ kích thước xấp xỉ 40 x 28 x 60 cm, cảm biến có sai số 2 - 5%, ứng dụng chạy trên Android và Web cần kết nối Wifi, hệ thống chưa tích hợp nguồn dự phòng.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Nội dung chương tập trung vào hai mảng lý thuyết trọng tâm:

  1. Đặc tính sinh học của rau xà lách: Tổng hợp các thông số môi trường sinh trưởng chuẩn (nhiệt độ tối ưu 16 - 18 ℃, độ ẩm không khí 65 - 75%, độ ẩm đất 60 - 70%, pH đất 6,2 - 6,8, nhu cầu ánh sáng 6 - 8 giờ nắng, kỹ thuật tưới phun sương nhẹ tránh dập hạt).
  2. Lý thuyết truyền dẫn không dây: Đánh giá ưu nhược điểm của Wifi, Bluetooth, ZigBee, mạng tế bào 4G/5G và LoRa. Khẳng định công nghệ LoRa SX1278 tần số 433 MHz là giải pháp tối ưu cho mạng cảm biến nông nghiệp tầm xa tiêu thụ ít năng lượng.

Chương 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống

Chương 3 là chương trọng tâm, trình bày dữ liệu khảo sát nhiệt độ và độ ẩm tại 5 điểm đo thực địa; đưa ra sơ đồ khối tổng quát và giải thích chi tiết chức năng 13 khối thành phần; phân tích nguyên lý hoạt động, sơ đồ kết nối chân và tính toán nguồn cấp cho từng linh kiện (Arduino Mega 2560, Uno, ESP8266, DHT11, LM393, YL-83, CDS, TTP223, DS1307, LCD 20x4, L298N, JGA25 370, KW10-NW, MG90s, DP-521, LM2596, AMS1117). Xây dựng lưu đồ giải thuật cho chương trình chính, chế độ thủ công, chế độ tự động, chế độ thời gian và giải thuật đồng bộ dữ liệu với máy chủ Firebase; thiết kế giao diện đồ họa cho ứng dụng Android trên Android Studio và giao diện Web trên Visual Studio Code.

Chương 4: Thi công hệ thống

Chương này phản ánh toàn bộ kết quả chế tạo thực tế, bao gồm: hình ảnh các bo mạch in PCB sau khi gia công (PCB Node 1, PCB Node 2, PCB Master, PCB Nguồn); quá trình lắp ráp hoàn chỉnh mô hình vật lý; kết quả hoạt động của giao diện ứng dụng Android, trang Web giám sát - điều khiển và cơ sở dữ liệu thời gian thực trên Firebase. Tác giả tiến hành đo kiểm thực nghiệm và lập bảng đánh giá độ trễ gửi dữ liệu từ nút nhấn lên Firebase cũng như độ trễ truyền dữ liệu qua sóng LoRa giữa các trạm Node và trạm Master.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Đánh giá mức độ hoàn thành toàn bộ các mục tiêu đặt ra ban đầu của đề tài; phân tích những mặt còn hạn chế về phần cứng và phần mềm khi triển khai mô hình; từ đó đề xuất các hướng mở rộng kỹ thuật nhằm hoàn thiện hệ thống trong các nghiên cứu tương lai.

Kết quả và đóng góp

Kết quả chính

  • Chế tạo và lắp ráp thành công mô hình vật lý hoàn chỉnh có kích thước xấp xỉ 40 x 28 x 60 cm, vận hành chính xác 3 chế độ (Thủ công, Tự động, Thời gian).
  • Thu thập đầy đủ 5 thông số môi trường từ các trạm Node đặt tại các vị trí khác nhau trong mô hình và truyền không dây ổn định về trạm Master bằng module LoRa SX1278.
  • Xây dựng thành công hệ thống hiển thị trực quan trên màn hình LCD 20x4, giao diện ứng dụng Android và trang Web điều khiển.
  • Đồng bộ hóa dữ liệu thời gian thực giữa mạch vi điều khiển và Google Firebase thông qua module ESP8266.
  • Điều khiển chính xác các cơ cấu chấp hành công suất: bơm nước mini 5V (chiều cao đẩy 1,5 m, lưu lượng 1,6 L/phút), bơm phun sương DP-521 12V (lưu lượng 3,5 L/phút), đèn chiếu sáng, động cơ giảm tốc JGA25 370 kết hợp công tắc hành trình KW10-NW kéo rèm và động cơ servo MG90s đóng mở mái che góc 90°.
  • Thực hiện kiểm thử đo đạc thời gian đáp ứng và độ trễ truyền thông:

Bảng tổng hợp kết quả đo kiểm độ trễ truyền nhận của hệ thống:

Hạng mục kiểm thử Số lần đo Kết quả đo thực tế (giây) Nhận xét đánh giá
Độ trễ nút nhấn gửi dữ liệu lên Firebase 10 lần Ghi nhận tại Bảng 4.1 văn bản (tính bằng giây) Dữ liệu cập nhật nhanh qua mạng Wifi, đáp ứng tốt thao tác điều khiển.
Độ trễ truyền dữ liệu LoRa từ Node về Master 10 lần Ghi nhận tại Bảng 4.2 văn bản (tính bằng giây) Gói tin truyền ổn định, không xảy ra hiện tượng nghẽn mạng hay mất gói.

Giải pháp và đóng góp của đề tài

  • Đề xuất giải pháp kiến trúc mạng lai (Hybrid Network) kết hợp giữa LoRa (mạng nội bộ tầm xa, tiết kiệm năng lượng cho các cảm biến phân tán) và Wifi/Firebase (kết nối Internet cho người dùng), giải quyết triệt để bài toán phủ sóng và chi phí vận hành tại các khu vườn diện tích rộng.
  • Tự thiết kế và chế tạo toàn bộ hệ thống từ phần cứng mạch in (PCB), cơ cấu cơ khí, chương trình nhúng cho vi điều khiển đến phần mềm ứng dụng di động và giao diện web, tạo thành một hệ thống giám sát nông nghiệp IoT khép kín, có khả năng ứng dụng thực tế.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận

  • Các linh kiện cảm biến sử dụng (DHT11, module độ ẩm đất LM393 đầu dò kim loại thường) có sai số từ 2% đến 5%, chủ yếu phục vụ mục đích nghiên cứu mô phỏng và có độ bền hạn chế khi tiếp xúc môi trường đất ẩm trong thời gian dài.
  • Hệ thống chỉ hoạt động với nguồn điện lưới một chiều 12V/5V hạ áp từ nguồn tổ ong, chưa được trang bị bộ nguồn dự phòng (ắc quy, pin lưu trữ hoặc pin năng lượng mặt trời) khi mất điện.
  • Ứng dụng điều khiển di động chỉ mới hỗ trợ nền tảng Android; giao diện Web và ứng dụng bắt buộc phải có kết nối mạng Internet/Wifi mới có thể giám sát và gửi lệnh điều khiển.
  • Đồ án dừng lại ở quy mô mô hình vật lý thử nghiệm (40 x 28 x 60 cm), chưa được thử nghiệm thực tế liên tục trong trọn vẹn chu kỳ sinh trưởng 35 - 45 ngày của cây xà lách tại các trang trại lớn.

Hướng nghiên cứu tiếp

  • Nâng cấp các đầu dò cảm biến chuyên dụng chuẩn công nghiệp (cảm biến độ ẩm đất chống ăn mòn mạ vàng, cảm biến nhiệt ẩm độ chính xác cao như SHT hoặc AHT).
  • Tích hợp thêm hệ thống pin năng lượng mặt trời kết hợp mạch quản lý sạc tự động để cung cấp nguồn điện độc lập cho các trạm Node và trạm Master.
  • Phát triển thêm ứng dụng điều khiển trên nền tảng iOS và bổ sung các thuật toán phân tích dữ liệu lớn để tối ưu hóa lượng phân bón và nước tưới theo từng giai đoạn phát triển của cây trồng.

Giá trị tham khảo

Tài liệu đồ án là nguồn tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên và học viên: Các ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Kỹ thuật Máy tính, Công nghệ Thông tin (chuyên ngành IoT) và Nông nghiệp Công nghệ cao.
  • Kỹ sư và nhà phát triển: Những người đang thực hiện các dự án nghiên cứu hoặc phát triển sản phẩm nông nghiệp thông minh, hệ thống nhúng điều khiển phân tán dựa trên mạng cảm biến không dây.
  • Nội dung có giá trị tham khảo cao:
    • Sơ đồ nguyên lý thiết kế và quy trình phối ghép giữa module truyền thông LoRa SX1278 với các dòng vi điều khiển họ AVR (Arduino Mega 2560, Arduino Uno).
    • Giải pháp cầu nối truyền dữ liệu UART giữa vi điều khiển chính và module ESP8266 để giao tiếp với Google Firebase Realtime Database.
    • Cấu trúc thuật toán điều khiển đa chế độ (Manual, Auto, Timer) kết hợp mô-đun thời gian thực RTC DS1307.
    • Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật và điều kiện sinh thái chuẩn của cây rau xà lách phục vụ việc thiết lập ngưỡng kích hoạt trong nông nghiệp tự động.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao nhóm tác giả lại kết hợp cả hai công nghệ LoRa và Wifi thay vì chỉ sử dụng một loại kết nối?

LoRa có đặc tính truyền dữ liệu tầm xa (lý tưởng lên tới 1000 m - 3000 m), công suất tiêu thụ cực thấp và hoạt động ở dải tần không cần cấp phép 433 MHz, rất thích hợp để truyền các gói dữ liệu cảm biến nhỏ, rời rạc từ các trạm con ngoài vườn về trung tâm mà không cần kéo dây. Tuy nhiên, LoRa không kết nối trực tiếp với Internet để người dùng theo dõi từ xa. Do đó, tác giả sử dụng LoRa cho mạng nội bộ giữa các Node và Master, sau đó dùng module ESP8266 kết nối Wifi để đẩy dữ liệu lên Google Firebase, giúp tối ưu hóa chi phí, tiết kiệm năng lượng và mở rộng phạm vi giám sát qua Internet.

2. Hệ thống phân chia các cảm biến về các trạm Node như thế nào và dựa trên cơ sở nào?

Dựa trên kết quả đo đạc thực tế nhiệt độ và độ ẩm tại 5 vị trí trong phạm vi 100 m² cho thấy các thông số môi trường phân tán tương đối đồng đều, tác giả thiết kế 2 trạm con:

  • Node 1 (đặt giữa vườn): Tích hợp cảm biến DHT11 (đo nhiệt độ, độ ẩm không khí) và cảm biến LM393 (đo độ ẩm đất do đầu dò phải cắm trực tiếp vào đất).
  • Node 2 (đặt trên mái): Tích hợp cảm biến mưa YL-83 và cảm biến quang trở CDS_NVZ1 nhằm thu thập bức xạ ánh sáng và nhận biết trời mưa chính xác nhất.

3. Cơ cấu chấp hành của hệ thống gồm những thiết bị nào và được điều khiển thông qua các mạch công suất nào?

Khối chấp hành bao gồm:

  • Bơm chìm mini 5V (tưới nước) và bơm áp suất DP-521 12V (phun sương) cùng đèn chiếu sáng: Điều khiển đóng ngắt thông qua module 3 Relay có tích hợp Opto cách ly quang PC817.
  • Động cơ giảm tốc JGA25 370 kéo rèm: Điều khiển đảo chiều qua module cầu H L298N, có 2 công tắc hành trình KW10-NW ngắt tự động ở hai đầu hành trình.
  • Mái che: Điều khiển xoay góc 90° bằng động cơ Servo MG90s nhận tín hiệu xung PWM từ chân D28 của Arduino Mega 2560.

4. Hệ thống hoạt động theo 3 chế độ (Thủ công, Tự động, Thời gian) như thế nào?

  • Chế độ Thủ công: Người dùng đóng/ngắt 5 thiết bị chấp hành bằng cách chạm vào các nút cảm ứng điện dung TTP223 tại mạch Master hoặc gạt nút trên App Android/Web.
  • Chế độ Tự động: Vi điều khiển tự động so sánh dữ liệu đo được với các ngưỡng cài đặt để kích hoạt thiết bị tương ứng (ví dụ: nhiệt độ cao bật phun sương, đất khô bật bơm tưới, trời mưa đóng mái che, trời tối bật đèn/kéo rèm).
  • Chế độ Thời gian: Hệ thống sử dụng thời gian thực từ IC RTC DS1307 để tự động bật/tắt máy bơm nước và đèn theo các khung giờ hẹn trước.

5. Những giới hạn kỹ thuật chính của đồ án là gì?

Đồ án giới hạn ở mô hình thực nghiệm có kích thước 40 x 28 x 60 cm; các cảm biến có sai số 2 - 5%; hệ thống không có nguồn điện dự phòng; ứng dụng di động chỉ hỗ trợ hệ điều hành Android và các tính năng điều khiển qua App/Web yêu cầu phải có mạng Wifi.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Ứng dụng IoT trong thiết kế và thi công hệ thống trồng rau xà lách" của sinh viên Lê Anh Khoa và Mai Đăng Khoa đã hoàn thành việc nghiên cứu, chế tạo và thử nghiệm thành công mô hình hệ thống nhúng chăm sóc cây trồng tự động. Bằng việc kết hợp hiệu quả giữa công nghệ truyền thông tầm xa LoRa SX1278 và mạng Wifi qua máy chủ đám mây Google Firebase, hệ thống cho phép giám sát các thông số sinh thái và điều khiển đa thiết bị công suất với 3 chế độ làm việc linh hoạt (Thủ công, Tự động, Thời gian). Kết quả nghiên cứu là tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao, đóng góp giải pháp thiết kế khả thi cho việc ứng dụng IoT vào các mô hình nông nghiệp thông minh quy mô vừa và nhỏ.