Hệ thống giám sát và điều khiển, ứng dụng trong nhà kính

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/320908515
Hệ thống giám sát và điều khiển, ứng dụng trong nhà kính
Conference Paper · November 2017
CITATIONS
0
READS
37
3 authors:
Some of the authors of this publication are also working on these related projects:
AgriNode project View project
Tien Cao-hoang
Can Tho University
4 PUBLICATIONS   3 CITATIONS   
SEE PROFILE
Su Kim Anh
Can Tho University
1 PUBLICATION   0 CITATIONS   
SEE PROFILE
Nguyen Duy Can
Can Tho University
35 PUBLICATIONS   98 CITATIONS   
SEE PROFILE
All content following this page was uploaded by Tien Cao-hoang on 07 November 2017.
The user has requested enhancement of the downloaded file.
ÍộithảotoànquốcvềCNTTnăm2017–TrườngĐạihọcCầnThơ
HệTHốNGGIáMSáTVàđIềUKHIểN,ứNGDụNGTRONGNHàKíNH
CaoHoàngTiến
1
,SửKimAnh
1
vàNguyễnDuyCần
1
1
KhoaPháttriểnNôngthôn,TrườngĐạihọcCầnThơ
Thôngtinchung:
Ngàynhận:
Ngàychấpnhận:
Title:
Monitoringandcontroling
systemforgreenhouse
Từkhóa:
Hệthốnggiámsátvàđiều
khiển,mạngcảmbiến
khôngdây,wirelessLAN
Keywords:
Monitoringandcontroling
system,wirelesssensor
network,wirelessLAN,
ABSTRACT
Thispaperproposesthedesignandexperimentresultofmonitoring
andcontrolingsystem foragreenhouse.Thesystem utilizesa
wirelesssensornetworkwhichconsistsofsensornodes,repeater,
andcontrolcenter.Thesystemalowsausertomonitorenvironment
informationandcontrolgreenhouseequipmentviaawebbrowseron
thesmartphone.Thefarmingdecisioncanbemadebythecontrol
centerbasedontheabnormaldata,suchaswarningortrigger
irrigationsystem,sprayer,fanetc.Sensordataistransmitedand
storedinadatabaseontheinternetwhichcanbeusedforresearch.
Thesystemisexpectedtoimprovetheproductqualityandquantity
anddecreasethewaterwastandlaborcost.
TÓMTẮT
Bàibáonàytrìnhbàythiếtkếvàkếtquảthửnghiệmhệthốnggiámsát
vàđiềukhiểntựđộngcókhảnăngứngdụngtrongnôngnghiệpchính
xácsửdụngtrongnhàkính.Hệthốngsửdụngmạngcảmbiếnkhông
dây,baogồmcácnútcảmbiến,bộchuyểntiếpvàbộđiềukhiểntrung
tâm.Hệthốngchophépngườidùnggiámsátthôngtinmôitrườngvà
điềukhiểnthiếtbịtrongnhàkínhthôngquatrìnhduyệtwebtrênđiện
thoạithôngminh.Bộđiềukhiểntrungtâmđưaracáccảnhbáohoặc
cáclệnhđiềukhiểnđếnthiếtbịchấphànhdựatrêncácthôngtinbất
thườngcủacảmbiến,vídụnhưkíchhoạthệthốngtưới,máyphunhơi
nước,quạthút,.Dữliệucảmbiếnsauđótiếptụcđượcchuyểntiếpvà
lưutrongcơsởdữliệutrêninternetnhằmphụcvụchoviệcnghiêncứu
saunày.Hệthốngđượcthiếtkếvớimongmuốngiúpnângcaonăng
suấtcâytrồngđồngthờigiảmhaophívềnướctưới,cônglaođộng.
1.GIỚITHIỆU
Nôngnghiệpgiữvaitròquantrọngtrong
nềnkinhtếquốcgia.Sảnxuấtnôngnghiệp
phụthuộcrấtlớnvàothờitiếtvàkhíhậu.Ví
dụ,sựthayđổinhiệtđộ,độẩmđấtcóthể
dẫnđếngiảmnăngsuấtcâytrồng.Dođó,
việctheodõiliêntụccácyếutốmôitrường
xungquanhnhưnhiệtđộvàđộẩmkhông
khí,nhiệtđộvàđộẩm đất,bứcxạmặt
trời,làđiềucầnthiết.
Sựgiatăngdânsốvàtìnhhìnhbiếnđổi
khíhậudẫnđếnnhiềukhókhăn,tháchthức
chongànhnôngnghiệp.Nênviệcthuthập
cácyếutốmôitrườngảnhhưởngtrựctiếp
đếncâytrồngbằngcáchứngdụngcông
nghệcảm biếnkhôngdây,đồngthờitích
hợphệthốngđiềukhiểntựđộng,phần
mềm diđộngvàcácnềntảngInternetof
Thing-IoTcóthểđượcsửdụngđểnâng
caokỹthuậtnôngnghiệp,tăngsảnlượng,
chấtlượngnôngsảnđồngthờigiảmchiphí
sảnxuấtvàchốnglãngphínướctưới,phân
bón(Kavianandetal.,2016).
Hiệnnay,vớisựpháttriểncủakhoahọc
côngnghệ,đặcbiệtlàcôngnghệInternet
ofThings–IoTđangđượcpháttriểnvà
ứngdụngtrongmọilĩnhvựcnhư:công
nghiệp,nôngnghiệp,môitrường,năng
lượng,Dựatrênsựpháttriểnđó(baogồm
cơsởhạtầng,côngnghệphầncứng,cảm
HộithảotoànquốcvềCNTTnăm2017–TrườngĐạihọcCầnThơ
biến,)thìcácphươngphápđiềukhiểntự
độnghóakhôngchỉđượcápdụngtrong
cáccôngxưởngnhàmáymàcòncóthểsử
dụngtrongnhàởvàngaycảtrêncánh
đồng.Hơnnữa,sựpháttriểncủainternet,
côngnghệmạngcảmbiếnkhôngdây,ứng
dụngdiđộngcóthểgiúphỗtrợngườinông
dântăngnăngsuấtcâytrồngvàcungcấp
thôngtinmôitrườnggiúphỗtrợcôngtác
raquyếtđịnhhướngtớingànhnôngnghiệp
thôngminh.
Cáchệthốnggiámsátvàđiềukhiểntự
độngtrongnôngnghiệpdựatrênnguyênlý
mạngcảmbiếnkhôngdâyđãđượcnghiên
cứuứngdụngthànhcôngvàmanglạihiệu
quảđángkể.Vềcơbản,hệthốngthuthập
liêntụccácthôngtinmôitrườngxung
quanhnhưnhiệtđộ,độẩm,cácthôngtin
sauđótiếptụcđượcxữlý,phântích.Từđó
cóthểđưaracácthôngtincảnhbáo(nhiệt
độ,độẩmquácao,thấp,.)hoặclệnhđiều
khiểnthiếtbị(hệthốngtưới,quạtthônggió,
máyphunhơinước,)đảmbảocâytrồng
cóthểsinhtrưởngtrongđiềukiệntốtnhất.
Mộtsốnghiêncứunhư:hệthốngtướinhỏ
giọtđượcđiềukhiểndựatrênđộẩm đất
đượcthiếtkếdựatrênmạngcảmbiểnRF
434MHz(Dursun,Mahir,andSemihOzden,
2011),trong(Graceetal.,2015)sửdụng
cảm biếnđođộẩm đấtvàdữliệuđược
truyềnquamạngZigbee,đồngthờikếthợp
GSM đểgửithôngtinhệthốngđếnđiện
thoạicủangườidùng.Hệthốnggiám sát
nhiệtđộvàđộẩmnhàkínhsửdụngZigbee
kếthợpLabViewtạogiaodiệnđiềukhiển
chophépngườidùngtheodõitrựctiếptrên
mànhìnhmáytính(Akshayetal.,2012)và
tíchhợphệthốngcảnhbáoquatinnhắn
đếnngườidùng(Mekkietal.,2015).Trong
(LijunLiuandYangZhang,2017)giớithiệu
hệthốngmạngsửdụngchuẩnZigbeetheo
dõinhiệtđộ,độẩmvàcườngđộsángtrong
nhàkính.Từđócóthểđiềukhiểnhệthống
tưới,máysửivàhệthốngđènmộtcáchtự
động.
Trongcácnghiêncứuvềmạngcảmbiến
khôngdây,môđunZigbeeđượcsửdụng
rộngrãibởikhảnăngdễdàngsửdụng,dễ
dàngcàiđặtvàkhoảngcáchtruyềndữliệu
rấtlinhhoạt(từhàngtrămmétđếnvàikm
tùyloạimôđun).Tuynhiêngiáthànhtương
đốicao.Bàibáonàytrìnhbàyhệthống
đượcthiếtkếtươngtựnhư(LijunLiuand
YangZhang,2017),tuynhiênmôđunWi-Fi
đượcsửdụngtrongthiếtkếhệthốngmạng
khôngdây,bởigiáthànhthấpvàphổbỐến.
Hệthốngđượcthiếtkếvớicácyêucầusau:
- Hệthốngcógiáthànhthấpđểnông
dâncóthểtiếpcậnđược.
- Dễdàngsửdụng.
2.MôTảHệTHốNG
Phầnnàytrìnhbàythiếtkếhệthốnggiám
sátvàđiềukhiểntrongnhàkínhnhằmđạt
đượcmụctiêuhệthốngphảicóchiphí
thấpvàdểdàngsửdụng.Đểđạtđượcmục
tiêugiáthànhthấp,hệthốngsửdụngcác
phầncứnggiáthấpvàphầnmềm mã
nguồnmở.Đồngthờiứngdụngmạng
khôngdâyđểhạnchếcáchaophídodây
dẫngâyranhư:haophíđiệnnăngtrêndây,
mấthaysaitínhiệutrêndây,khódidờivịtrí
cảm biến.Ngườidùnggiám sátvàđiều
khiểnthiếtbịtrongnhàkínhthôngquagiao
diệntrêntrìnhduyệtwebđượctruycập
bằngđiệnthoạithôngminhhaymáytính.
2.1.Mạngcảmbiếnkhôngdây
Hệthốngứngdụngmạngcảm biến
không dây –WSN (Wireless Sensor
Network)theonguyênlýhìnhsao(hình1),
baogồmmộttrạmtrungtâm,cácnútcảm
biếnvàthiếtbịchuyểntiếptrongtrường
hợpcầnmởrộngphạmviphátsóng.Trong
đó,trạm trungtâm đượcsửdụnglàm
nhiệmvụthuthậptấtcảcácdữliệutừcác
nútcảm biến.Trongnghiêncứunày,hệ
thốngsửdụngWi-Filàmchuẩnkếtnốigiữa
trạmtrungtâmvàcácnútcảmbiến.
HộithảotoànquốcvềCNTTnăm2017–TrườngĐạihọcCầnThơ
Hình1-Mạngcảmbiếnhìnhsao
Trạm trungtâm đượcsửdụnglàbo
mạchOrangePizerođượcchạyhệđiều
hànhArmbian(LinuxonArm),đồngthời
đượctíchhợpmôđunWi-Fion-board.Do
đó,bomạchcókhảnănghoạtđộngnhư
mộttrạmphátsóngWi-Fitrongmạngcảm
biếnkhôngdâymàcácnútcảmbiếncóthể
kếtnốivào.Cácnútcảmbiếnđượcdùng
tronghệthốnglàboArduinotíchhợpmô
đunWi-Fi(ESP8266),đượcdùngđểkếtnối
vớicáccảm biếnthuthậpthôngtinmôi
trườngnhưnhiệtđộ,độẩm,ánhsáng,..
Khikếtnốivàohệthốngmạngkhông
dâyWi-FiLocalAreaNetwork–WLANcác
nútcảmbiếnđượccấpmộtIPđộngthông
quaDHCPserverchạytrêntrạmtrungtâm,
đồngthờimỗinútcảmbiếncũngphảicung
cấpIDduynhấtcủamìnhkhitruyềnnhận
dữliệuvớitrạm trungtâm đểphânbiệt
giữacácnútcảmbiếnvớinhau.
Trạmtrungtâmhoạtđộngnhưmộtweb
service,chophépthiếtkếgiaodiệnngười
dùngdựatrênnềntảngwebvàpháttriển
ứngdụngthôngquangônngữlậptrình
JavaScript.Cácnútcảm biếngửidữliệu
đếntrạmtrungtâmthôngquaphươngthức
GETcủagiaothứcHTTP.Hình2môtả
phươngthứcGETđượcsửdụngtronghệ
thốngđểgửidữliệutừnútcảmbiếnđến
trạm trungtâm.Cácgiátrịcủacảm biến
saukhiđượcthuthậpbởinútcảmbiếnsẽ
đượcđịnhdạngtheođịnhdạngJSONvà
thựchiệnphươngthúcGETtheođúngcấu
trúcnhưhình2-athìmớicóthểgửiđược
dữliệuđếnserver.
Hình2–PhươngthứcGET.a)cấutrúc
phươngthứcGETđểgửidữliệuđếnserver,b)
vídụchitiếtvềphươngthứcGET,c)Dữliệu
nhậnđượctừtrạmtrungtâm.
CấutrúcphươngthứcGETđượcđịnh
nghĩabaogồmcácbiếnvàcáctừkhóanhư
hình2-a.Trongđó,biếnlàđịachỉIP
củatrạmtrungtâm,trongtrườnghợpnày
địachỉIPđượccàiđặtlà172.16.1.1:1880,
tiếptheolàtừkhóa“write”đượcdùngnhư
mộtyêucầuđếnserverlàghidữliệu,tiếp
theobiếnđịnhnghĩaIDduy
nhấtcủamỗinútcảmbiến,vídụ:“device1”.
Cuốicùnglàtừkhóa“data”vàbộdữliệuđã
đượcđịnhdạngtheodạngchuỗiJSON,ví
dụ:{"temp":"29","humi":"78"}.Khiđóphía
serversẽnhậnđượcdữliệunhưmôtả
tronghình2-c.
2.2.Thiếtkếphầncứng
Phầnnàytrìnhbàythiếtkếphầncứng
củahệthốngbaogồmtrạmtrungtâmvà
cácnútcảmbiến.
2.2.1 Trạmtrungtâm
Trạm trungtâm làthànhphầnquan
trọngnhấtcủahệthống,đảm nhậnvịtrí
trungtâmcủahệthốngmạnglàmnhiệmvụ
cungcấpkếtnốiWi-Fi,thuthậpvàquảnlý
dữliệucủacácnútcảmbiến,đồngthờira
lệnhđiềukhiểnthiếtbịnhư:máybơm,quạt,
đènđượckếtnốitrựctiếpvàotrạmtrung
tâm.Hình3môtảcấutạophầncứngcủa
trạmtrungtâm,baogồmcácthànhphần:
bộđiềukhiển,môđunrelay,môđunnguồn
5VDC,cơcấuchấphành(côngtắctơ).
HộithảotoànquốcvềCNTTnăm2017–TrườngĐạihọcCầnThơ
Hình3-Cấutạophầncứngcủabộđiều
khiểntrungtâm
 Bộđiềukhiển:
Bộđiềukhiểnsửdụngtrongnghiêncứu
nàylàboOrangePizerovớibộnhớRAM
512 MB,CPU AlwinnerH2 Quad-core
CortexA7cókhảnăngchạyhệđiềuhành
Armbian(LinuxonArm).Dođódễdàngxây
dựngcácứngdụngwebchạyngaytrênbo,
cụthểbàibáonàyxâydụngứngdụngweb
trênnềntảnNode-RED–nềntảnlậptrình
đồhọađượcpháttriểnbởingônngữlập
trìnhJavaScript.Bođượctíchhợpmôđun
Wi-Fionboardđượcsửdụnglàm trạm
trungtâmtronghệthốngmạngkhôngdây.
Với26chânGPIOchophépkếtnốivớicác
thiêtbịngoạivi.Trongnghiêncứunày,4
chândigitalGPIOđượcsửdụngkếtnốivới
môđunrelayđượcdùngđiềukhiểnbật/tắt
cácthiếtbịđiện.Hơnnữabocógiáthành
thấpkhoảng350,000đồng.
 Môđunrelay:
Môđunsửdụngtrongnghiêncứunày
gồm4relayvớiđiệnáp5Vvàdòngđiều
khiểncần15-20mA.Môđungiaotiếpvới
boOrangePithôngquacácchândigital
GPIO.Môđunđượcsửdụngnhằmchuyển
tiếptínhiệuđiềukhiểntừđiệnápthấp5V
DCcủaOrangePisangđiệnápcao220V
ACcủacácthiếtbịchấphànhchấphành
như:côngtắctơ,độngcơ,vanđiệntừ,
quạt,..
 Môđunnguồn5VDC:
Môđunnguồnđượcdùngđểcungcấp
điệnáp5Vvàkhảnăngcấpdòngđiện4A
chobođiềukhiểntrungtâm vàmôđun
relay.Nguồnđiệnlàyếutốquantrọngđảm
bảohệthốngcóthểhoạtđộngmộtcách
ổnđịnh,đặcbiệtđốivớihệthốngmạngWi-
Fivàđiềukhiểnthiếtbịđiệncôngsuấtlớn
thìbộnguồncầnphảitốtvàổnđịnh.
 Cơcấuchấphành:
Cácthiếtbịtrongnôngnghiệpthườnglà
máybơmnước,vanđiệntừ,quạtthônggió,
hệthốngđèn,haycácđộngcơđiệnđiều
khiểnmáichetrongnhàkính.Cácthiếtbị
nàycócôngsuấtlớnvàsửdụngđiệnáp
xoaychiềunêncầnđượccáchlyvớibộ
điềukhiểntrungtâm sửdụngđiệnmột
chiều.Dođó,trongthínghiệmnàysửdụng
côngtắctơđểkếtnốivớicácthiếtbịcông
suấtlớnvàchophépđiềukhiểnbật/tắt
thôngquadòng220Vđượckíchhoạttừmô
đunrelay.
2.2.2 Nútcảmbiến
Cácnútcảmbiếnlàthànhphầncơbản
tronghệthốngWSN,đượcdùnglàmnhiệm
vụthuthậpcácthôngtinmôitrường,sau
đógửicácthôngtinnàyđếntrạm trung
tâmtheomộtthờigiannhấtđịnh.Tùyvào
mụcđíchsửdụngmànútcảmbiếncóthể
đượckếtnốivớicácloạicảm biếnkhác
nhaunhưnhiệtđộđộẩmkhôngkhí,cường
độánhsánghayđộẩmđất.Hình4vídụvề
mộtnútcảm biếnđượckếtnốivớicảm
biếnnhiệtđộvàđộẩmkhôngkhíDHT22.
Mộtnútcảmbiếnđượccấutạogồm:một
bộvixửlý,môđunWi-Fi,nguồnđiệnvà
cảmbiến.
Ngoàicácyêucầukỹthuậttrên,tương
tựnhưbộđiềukhiểntrungtâm cácnút
cảmbiếnphảicógiáthànhthấp.Dođó,hệ
thốngsửdụngArduinokếthợpvớimôđun
WiFiESP8266làmphầncứngchonútcảm
biến.Arduinolàmộtnềntảngphầncứng
chiphíthấpvàphầnmềm mãnguồnmở
HộithảotoànquốcvềCNTTnăm2017–TrườngĐạihọcCầnThơ
đượcsửdụngrộngrãihiệnnay.
 BộvixửlývàmôđunWi-Fi
Trongnghiêncứunàycácnútcảmbiến
sửdụngboAdafruitHUZZAHESP8266,bo
đượcnạpboot-loaderArduinoLeonardo,do
đócóthểđượclậptrìnhtrênnềntản
Arduino.Bộvixửlýđượclậptrìnhlàm
nhiệmvụgiaotiếpvớicáccảmbiếnthông
quacácchuẩnnhưtínhiệusố,tínhiệu
tươngtự,I2C,ISP,UART.Ngoàira,bođược
tíchhợpmôđunWi-FiESP8266tầnsố
2.4GHz,chuẩnIEEE802.11b/g/nđượcsử
dụngvớimụcđíchkếtnốiWi-Ficủatrạm
trungtâmvàtruyềndữliệuthôngquagiao
thứcHTTP.
 Nguồnđiện
Nguồnđiệncấpchobocóthểlànguồn
adaptor5VDChoặcnguồnPinLipo3.7V
cókhảnăngsạcvớidòngđiện100mA,do
đócóthểtíchhợpvớibộnguồnnănglượng
mặttrờitrongtrườnghợpnútcảmbiếnđặt
ởmôitrườngngoàitrời.
Hình4–Nútcảmbiến
 Cảmbiến
Trongbàibáonàysửdụngcảmbiếnđo
nhiệtđộvàđộẩmkhôngkhíDHT22,đâylà
haithôngsốquantrọngnhấttrongsản
xuấtnôngnghiệpnóichung.Cảm biến
đượcgiaotiếpvớibovixửlýthôngquatín
hiệusốvớikhoảngđo0-100%RH(độchính
xác±2%RH)đốivớiđộẩmvàtừ-40–80
o
C
(độchínhxác±0.5
o
C)đốivớinhiệtđộ.
2.3.Thiếtkếphầnmềm
Phầnnàytrìnhbàythiếtkếphầnmềm
củahệthống,baogồmphầnmềmcủatrạm
trungtâmvàphầnmềmcủanútcảmbiến.
2.3.1 Thiếtkếphầnmềmtrạmtrung
tâm
Tronghệthống,vềcơbảntrạm trung
tâm thựcthi2tácvụchínhbaogồm:(1)
cungcấpkếtnốimạngWi-Fichohệthống
mạngchophépcácnútcảmbiếnvàngười
dùngkếtnốivào,(2)chạyhtpserversử
dụngchothiếtkếgiaodiệnngườidùng,thu
thậpdữliệuvàquảnlýcácnútcảmbiến,
lậptrìnhluậtđiềukhiển.
Trạm trungtâm hoạtđộngnhưmột
AccessPointđểcungcấpkếtnốimạngWi-
Fichohệthốngmạng.Trạm trungtâm
đượcsửdụnglàboOrangePiZerođược
chạyhệđiềuhànhLinux.Chúngtôisửdụng
cácgóiphầnmềm hostapddùngđểcấu
hìnhphátWi-Fivàgóidnsmasq(baogồm
DHCPvàDNSserver)đểcấpphátIPđộng
chocácthiếtbịkếtnốimạngvàcungcấp
DNSserver.
Hình5môtảcấutrúcphầnmềm của
trạmtrungtâmtrênnềnHTTPserver.Phần
mềm đượcxâydựngtrênnềntảnNode-
RED,phầnmềm baogồm 3thànhphần
chính:quảnlýcácnútcảm biến,cácluật
điềukhiểnvàgiaodiệnngườidùng.
 Quảnlýcácnútcảmbiến
Phầnnàyđượcthiếtkếvớimụcđíchthu
thậpvàquảnlýdữliệutừcácnútcảmbiến.
MỗinútcảmbiếncómộtIDriêng,cácID
nàyphảiđượcđịnhnghĩatrêntrạm trung
tâm.Trạmtrungtâmchỉnhậndữliệucủa
cácnútcảmbiếncóđúngIDđãđịnhnghĩa.
Saukhiđượcthuthập,cácdữliệucủamỗi
nútcảmbiếnđượclưutrữdướidạngtậptin,
sauđóđượcchuyểnđếncácthànhphần
giaodiệnđểhiểnthịvàthànhphầnluật
điềukhiểnđểxửlý,tínhtoán.Đồngthờidữ
liệucũngđượcchuyểntiếplưutrữtrong
dataservertrêninternet.
 Cácluậtđiềukhiển
Đâylàthànhphầnứngdụngtựđộnghóa
củahệthống.Tạithànhphầnnày,dữliệu
HộithảotoànquốcvềCNTTnăm2017–TrườngĐạihọcCầnThơ
cảm biếnđượcxửlývàđưaracáclệnh
điềukhiểnthiếtbịhaycáccảnhbáođến
ngườidùng.Cóthểsửdụngcácphương
phápđiềukhiểnkhácnhautrongthành
phầnnày.Trongnghiêncứunàysửdụng
phươngphápđiềukhiểntheongưỡng.Mặc
định,hệthốnghoạtđộngởchếđộtựđộng
–automode,cácthiếtbịđượcđiềukhiển
tự động theo lịch trình (bật/tắttrong
khoảngthờigianvàocácthờiđiểmcụthể
trongngày).Nếucóthôngsốnàovượt
ngưỡngchophépthìluậtđiềukhiểnsẽkích
hoạtbật/tắtthiếtbịtươngứng.
 Giaodiệnngườidùng
Giaodiệnngườidùngđượcthiếtkếgồm
haiphần:giámsátvàđiềukhiển.Chophép
ngườidùngtheodõicácthôngsốmôi
trườngmộtcáchliêntục.Dữliệucácnút
cảmbiếnđượchiễnthịdướidạngbiểuđồ
đượccậpnhậtliêntụctùythuộcvàothời
gianlấymẫu.Đồngthờigiaodiệnchophép
ngườidùngchọnchếđộđiềukhiển(auto
haymanual)chocácthiếtbịđượckếtnối
nhưmáybơm,vanđiệntừ..
Hình5–Cấutrúcphầnmềmcủatrạm
trungtâm
2.3.2 Thiếtkếphầnmềmnútcảmbiến
Nútcảmbiếnlàthànhphầncơbảntrong
hệthống,đượclậptrìnhtrênnềntảng
Arduino.Hình6môtảsơđồgiảithuật
nguyênlýhoạtđộngcủamộtnútcảmbiến.
Khihoạtđộng,nútcảmbiếnkếtnốiWi-Fi
dotrạmtrungtâmphát,đồngthờikhởitạo
cáccảmbiếnvàthờigianlấymẫut
s.
Thời
gianlấymẫucóthểcàiđặt20,30giâyhay
20,30phút,tùythuộcvàoyêucầucủaứng
dụngcụthể.Saukhoảngthờigiant
s,
nút
cảmbiếntiếnhànhđogiátrịcáccảmbiến,
sauđóthựchiệnphươngthứcHTTPGET
đểchuyểndữliệuđếntrạmtrungtâmtheo
đúngcấutrúcnhưhình2.
Hình6–Lưuđồgiảithuậtcủamộtnútcảm
biến
2.4.Dataserver
Dataserverđượcsửdụngđểlưutrữdữ
liệucủacácnútcảmbiếntrêninternet.Cơ
sởdữliệunàyđượcsửdụngchonghiên
cứunôngnghiệphayđượcsửdụnglàmcơ
sởđánhgiáchấtlượngnôngsản,vídụ,đạt
haykhôngđạtquytrìnhsảnxuấtnông
nghiệpsạch,antoàn.Trongnghiêncứunày
sửdụngMlab–trênnềntảnMongoDB.
HộithảotoànquốcvềCNTTnăm2017–TrườngĐạihọcCầnThơ
ViệckếtnốivàtruyềndữliệuđếnData
serverđượcthựchiệnbởitrạmtrungtâm.
Saukhithuthậptoànbộdữliệutừcácnút
cảmbiến,trạmtrungtâmtiếnhànhkếtnối
đếnserverMlabthôngquacácbiếnđược
cungcấpbởiMlab,như:host,username,
password,databasename,colection.Cuối
cùngdữliệuđượcgửivàlưutrữ.
3.KếTQUảTHửNGHIệM
Hệthốngđượcthửnghiệm baogồm
mộttrạm trungtâm vàhainútcảm biến.
Cácnútcảmbiếnthuthậpnhiệtđộvàđộ
ẩmmôitrườngvàgửidữliệuvềtrạmtrung
tâm30giâymộtlần.
Hình7môtảvídụvềgiaodiệngiám
sátvàđiềukhiểncủahệthống,chophép
ngườidùngcàiđặtthờigianhiệntạivàđiều
khiểncácđộngcơtheochếđộtựđộng
(auto)haybật/tắtbằngtay(manual).Mặc
địnhcácđộngcơđượcđiềukhiểntheolịch
trìnhbật/tắttạimộtsốthờiđiểm trong
ngàyhoặcđượcđiềukhiểndựatrêndữliệu
cảmbiếnthuthậpđược.Vídụ,độngcơ1
đượckếtnốivớihệthốngphunhơinước,
nếuđộẩmnhỏhơngiátrịđặt(75%RH)thì
độngcơ1đượcbậtđểkíchhoạthệthống
phunhơinướcchođếnkhiđộẩmcaohơn
giátrịđặt.
Hình7-Giaodiệnngườidùngcủahệthốnggiámsátvàđiềukhiểntrongnhàkính
4.KẾTLUẬN
Bàibáogiớithiệuhệthốnggiámsátvà
điềukhiểntíchhợpmạngcảmbiếnkhông
dâyứngdụngtrongnhàkính.Vềcơbảnhệ
thốngđãđượcthửnghiệmthànhcôngvà
cókhảnăngápdụngvàothựctế.Hệthống
sửdụngWi-Filàm chuẩngiaotiếptrong
mạngcảm biếnvớikhoảngcáchtốiđa
truyềndữliệulà50m.Dođóbộchuyểntiếp
đượcsửdụngtrongtrườnghợpcầnmở
rộngphạmviphátsóng.
Đểsửdụnghệthống,ngườidùnglắpđặt
cáccảmbiếntạivịtrícầnđovàcấpnguồn,
nútcảmbiếnsẽtựđộngkếtnốiđếntrạm
trungtâm.Đểđiềukhiểnthiếtbị,kếtnối
cácthiếtbịcầnđiềukhiểnnhưđộngcơ,
vanđiệnvàocôngtắctơcủatrạm trung
tâm.Đểgiámsátvàđiềukhiểnngườidùng
truycậpvàođịachỉcủatrạm trungtâm
thôngquatrìnhduyệtwebtrênđiệnthoại
hoặcmáytính.
Hệthốngđượcthiếtkếvớimụctiêuhỗ
trợngườitrồngtrongviệcthuthập,theodõi
cácthôngsốmôitrườngcóảnhhưởngtrực
tiếpđếncâytrồng.Bằngviệcápdụng
HộithảotoànquốcvềCNTTnăm2017–TrườngĐạihọcCầnThơ
phươngphápđiềukhiểntựđộng,hệthống
gópphầnnângcaonăngsuấtgiảmcáchao
phíbằngviệccungcấpvừavàđủnướctưới
hoặcdinhdưỡngdựavàocácyếutốmôi
trườngthuthậpđược.Cácthôngtinmôi
trườngđồngthờiđượclưutrữtrựctuyếncó
thểđượcsửdụngchonghiêncứu,hơnnữa
đượcdùnglàmcơsởđánhgiáchấtlượng
nôngsản.
TÀILIỆUTHAMKHẢO
1)G.Kavianand,V.M.Nivas,R.Kiruthika,andS.
Lalitha,“Smartdripirrigationsystem for
sustainable agriculture,” 2016 IEEE
Technological Innovations in ICT for
AgricultureandRuralDevelopment(TIAR),
Chennai,2016,pp.19–22.
2)Dursun,Mahir,andSemihOzden,“Awireless
application ofdrip irrigation automation
supported by soil moisture sensors,”
ScientificResearchandEssays,Vol 6(7),
2011,pp.1573-1582.
3)K.S.V.Grace,S.KharimandP.Sivasakthi,
"Wirelesssensorbasedcontrolsystem in
agriculturefield,"2015GlobalConferenceon
Communication Technologies (GCCT),
Thuckalay,2015,pp.823-828.
4)C.Akshayetal.,"Wirelesssensingand
control for precision Green house
management," 2012 Sixth International
ConferenceonSensingTechnology(ICST),
Kolkata,2012,pp.52-56.
5)M.Mekki,O.Abdalah,M.B.M.Amin,M.
Eltayeb,T.Abdalfatah and A.Babiker,
"Greenhousemonitoringandcontrolsystem
basedonwirelessSensorNetwork,"2015
InternationalConference on Computing,
Control, Networking, Electronics and
EmbeddedSystemsEngineering(ICCNEEE),
Khartoum,2015,pp.384-387.
6)Lijun Liu and Yang Zhang,"Design of
greenhouseenvironmentmonitoringsystem
basedonWirelessSensorNetwork,"2017
3rd InternationalConference on Control,
AutomationandRobotics(ICCAR),Nagoya,
2017,pp.463-466.
View publication stats