Hệ thống Tưới và Chiếu sáng Tự động cho Hoa Cúc sử dụng ESP32 | Iot và ứng dụng | Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Tài liệu được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF với mục đích hỗ trợ học tập và tham khảo. Nội dung tài liệu được trình bày rõ ràng, dễ tiếp cận, phù hợp cho việc ôn tập và củng cố kiến thức trong quá trình học đại học. Đây sẽ là nguồn tư liệu hữu ích giúp các bạn sinh viên chuẩn bị tốt hơn cho các buổi học, đồng thời mở rộng thêm hiểu biết về môn học. Hy vọng tài liệu này sẽ mang lại nhiều giá trị và hỗ trợ các bạn trong hành trình học tập. Mời bạn đọc cùng tham khảo!
Môn: IoT và ứng dụng 143 tài liệu
Trường: Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông 1.8 K tài liệu
Tác giả:
Preview text:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN 1
Đề tài: HỆ THỐNG TƯỚI VÀ CHIẾU SÁNG TỰ ĐỘNG CHO
HOA CÚC SỬ DỤNG ESP32
Hà Nội, tháng 5/2025 1 Mục Lục
LỜI CẢM ƠN..........................................................................................................................
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI.....................................................................................
1.1. Đă t v"n đ%....................................................................................................................
1.2. Mục tiêu v, ph/m vi đ% t,i...........................................................................................
1.3.Yêu cầu hệ thống:.........................................................................................................
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU THÀNH PHẦN...........................................................................
2.1. Danh sách th,nh phần c"u t/o hệ thống.......................................................................
CHƯƠNG 3. PHÂN TÍCH VÀ THIAT KA HÊ THDNG......................................................
3.1 Sơ đồ khối.....................................................................................................................
3.2 Lưu đồ thuật toán..........................................................................................................
3.3 Chức năng các khối trong hệ thống..............................................................................
3.4 Nguyên lý ho/t động của hệ thống...............................................................................
CHƯƠNG 4. KAT QUẢ THSC NGHIÊM.............................................................................
4.1 Mô hình thực tế.............................................................................................................
4.2 Giao diện Web đi%u khiển............................................................................................
4.3 Kiểm tra chức năng cảm biến v, đi%u khiển.................................................................
CHƯƠNG 5. KAT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ..............................................................................
5.1 KAT QUẢ.....................................................................................................................
5.2 ĐÁNH GIÁ...................................................................................................................
5.2.1 Đánh giá hê thống.................................................................................................
5.2.2 KAT QUẢ THSC NGHIỆM................................................................................
5.2.3 Định hướng phát triển trong tương lai.................................................................. LỜI CẢM ƠN
Kính gửi Thầy Nguydn T,i Tuyên, 1
Chúng em xin chân th,nh gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy vì đã tận tình hướng
dẫn v, truy%n đ/t cho chúng em những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập
Những b,i giảng, t,i liệu, v, sự hỗ trợ của Thầy không chỉ giúp chúng em nắm
vững kiến thức lý thuyết m, còn ứng dụng hiệu quả v,o thực tidn, đặc biệt l,
trong quá trình thực hiện B,i tập lớn môn học. Qua đ% t,i n,y, chúng em đã có
cơ hội áp dụng kiến thức v,o việc giải quyết một b,i toán thực tế, từ đó rèn luyện tư duy hệ thống
B,i tập lớn lần n,y l, sự kết hợp giữa kiến thức lý thuyết v, ni%m đam mê công
nghệ, đồng thời thể hiện mong muốn đóng góp một phần giải pháp cho các v"n
đ% thực tidn. Chúng em r"t mong tiếp tục nhận được sự góp ý, chỉ dẫn từ Thầy
để có thể ho,n thiện đ% t,i một cách tốt nh"t.
Nhóm sinh viên thực hiện – Nhóm 6 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1. Đă 3 t v5n đề
Hoa cúc l, một trong những lo,i hoa được trồng phổ biến t/i Việt Nam, đặc biệt
v,o các dịp ld, Tết nhờ v,o vẻ đẹp thanh nhã, đa d/ng m,u sắc v, ý nghĩa phong
thủy mang l/i sự may mắn, trường thọ v, thịnh vượng. Cây hoa cúc không chỉ l,
lo,i thực vật có giá trị v% mặt thẩm mỹ, m, còn mang l/i giá trị kinh tế cao cho
người trồng hoa, nh"t l, t/i các l,ng ngh% truy%n thống hoặc vùng chuyên canh
trồng hoa phục vụ thị trường Tết.
Tuy nhiên, để cây hoa cúc sinh trưởng khỏe m/nh, phát triển đồng đ%u v, cho
ch"t lượng hoa cao, cần đảm bảo được các đi%u kiện sinh thái phù hợp như ánh
sáng, độ ẩm, nhiệt độ v, ch"t dinh dưỡng trong đ"t. Trong số đó, độ ẩm đ"t v,
ánh sáng môi trường l, hai yếu tố có ảnh hưởng trực tiếp v, thường xuyên đến
quá trình sinh trưởng, ra hoa, v, ch"t lượng hoa. Thực tế cho th"y, nếu cây bị
thiếu nước sẽ dẫn đến hiện tượng héo lá, giảm khả năng quang hợp v, l,m chậm
quá trình phát triển. Ngược l/i, nếu độ ẩm đ"t quá cao sẽ gây úng rd, t/o đi%u
kiện cho n"m bệnh phát triển, l,m thối gốc, rụng lá v, chết cây.
Bên c/nh đó, hoa cúc l, lo,i cây ưa sáng, cần đủ ánh sáng tự nhiên để phát triển
thân, lá v, kích thích sự hình th,nh nụ hoa. Nếu trồng trong đi%u kiện thiếu ánh
sáng, cây sẽ có hiện tượng vươn cao b"t thường, thân yếu, lá nhỏ, ít nụ v, hoa
không đ%u, ảnh hưởng lớn đến giá trị thương phẩm.
Trong thực tế sản xu"t, việc chăm sóc cây hoa cúc thường yêu cầu người trồng
phải có nhi%u kinh nghiệm, đồng thời phải theo dõi thường xuyên đi%u kiện thời
tiết để đi%u chỉnh tưới tiêu, chiếu sáng kịp thời. Đi%u n,y gây tốn kém thời gian,
công sức, đồng thời dd dẫn đến sai sót khi người chăm sóc không có mặt kịp
thời hoặc không đánh giá chính xác tình tr/ng của cây.
Trong bối cảnh biến đổi khí hậu v, đi%u kiện thời tiết ng,y c,ng khắc nghiệt,
nhu cầu ứng dụng công nghệ để tự động hóa trong canh tác nông nghiệp ng,y
c,ng c"p thiết. Trước thực tr/ng đó, nhóm chúng em thực hiện đ% t,i “Hệ thống
tưới v, chiếu sáng tự động cho hoa cúc sử dụng ESP32” nhằm xây dựng một
giải pháp công nghệ giúp giám sát v, đi%u khiển đi%u kiện độ ẩm v, ánh sáng
một cách thông minh, hướng tới mô hình nông nghiệp hiện đ/i, tiết kiệm chi phí
vận h,nh v, nâng cao hiệu quả sản xu"t.
Hoa cúc l, lo,i cây ưa ánh sáng v, độ ẩm phù hợp, yêu cầu đi%u kiện môi trường
ổn định để phát triển tốt v, ra hoa đúng thời điểm. Cụ thể: 3
Ánh sáng: Hoa cúc cần nhi%u ánh sáng tự nhiên để sinh trưởng v, phát
triển chồi. Nếu thiếu sáng, cây dd bị vươn cao, lá nhỏ, hoa ít v, không đ%u.
Độ ẩm: Cây cần độ ẩm đ"t ổn định, không quá khô cũng không quá ẩm.
Tưới nước không đ%u dd gây thối rd hoặc cây phát triển yếu.
1.2. Mục tiêu và phBm vi đề tài
– mục tiêu :Đ% t,i xây dựng một hệ thống giám sát v, đi%u khiển môi trường
canh tác hoa cúc, chú trọng v,o 2 yếu tố thiết yếu của cây đó l, độ ẩm của đ"t v,
ánh sáng, 2 yếu tố n,y có ảnh hưởng trực tiếp đến sự phát triển của cây
Sau đây l, các nhiệm vụ cụ thể
● Xây dự hệ thống đo lường độ ẩm của đ"t v, cường độ ánh sáng của môi
trường,triển khai các cảm biến để thu thập dữ liệu v% độ ẩm đ"t v, ánh
sáng môi trường theo thời gian thực, thiết lập khả năng hiệu chuẩn v, xử
lý tín hiệu cảm biến để đảm bảo hiệu xu"t tốt
● Thiết kế giao diện web trực quan dd sử dụng thiết kế một giao dd sử dụng
cũng như để theo dõi được độ ẩm v, ánh sáng.
● Áp dụng hệ đi%u h,nh thời gian thực FreeRTOS trên n%n tảng vi đi%u khiển ESP32
● Xây dựng hệ thống vâ n h,nh tự động hoặc thủ công
+Chế độ tự động đi%u khiển tưới nước trên những ngưỡng độ ẩm đã được thiết lập
+Chế độ thủ công thì có thể đi%u khiển từ xa thông qua các giao
diện đã được thực hiện sẵn trên web
● Cho phép người dùng thay đổi độ ẩm một cách hợp lý tùy theo đi%u kiện
thời tiết m, đưa ra những ngưỡng độ ẩm v, ánh sáng khác nhau
– PhBm Vi đề Tài: Đối tượng chính cây hoa cúc, hệ thống cảm biến môi trường
v, giải pháp đi%u khiển tưới tiêu thông minh cho cây trồng ứng dụng công nghệ Iot trong nông nghiệp.
- Ph/m vi triển khai thực nghiệm: Một đến v,i chậu Hoa cúc phù hợp để
đánh giá hiệu quả hệ thống trong đi%u kiện thực tế thu nhỏ, thời gian l,
trong giai đo/n sinh trưởng của cây hoa cúc từ 2-3 tháng, môi trường
ngo,i trời ho/c nh, lưới trong đi%u kiện khí hậu tự nhiên để giám sát theo dõi ng,y đêm
1.3.Yêu cầu hệ thống:
1. Yêu cầu phần cứng
- Sử dụng ESP32 cho các điểm như: 4
o Bộ xử lý lõi kép tốc độ cao, hỗ trợ kết nối Wi-Fi tích hợp – thuận
tiện cho truy%n dữ liệu đến giao diện web, tương thích tốt với
FreeRTOS cho xử lý đa nhiệm, có nhi%u chân để có thể kết nối với
với nhi%u thiết bị ngo/i vi cùng cảm biến. - Cảm biến:
o Gồm có cảm biến độ ẩm v, cảm biến ánh sáng v, cảm biến độ ảm đ"t
- Thiết bị đi%u khiển đầu ra:
o Relay hoặc MOSFET đi%u khiển bơm nước hoặc van điện từ v,
Bơm nước mini hoặc hệ thống tưới nhỏ giọt. 2. Yêu cầu phần mềm
- Hệ thống phần m%m cần bảo đảm xử lý đa nhiệm, truy%n thông mượt m, v, giao diện dd sử dụng.
Hệ đi%u h,nh thời gian thực:
- Sử dụng FreeRTOS để chia nhỏ v, quản lý các tác vụ như: Đọc dữ liệu
cảm biến, xử lý logic đi%u khiển, đưa các dữ liệu lên giao diện web v, xử
lý yêu cầu đi%u khiển từ người dung Lập trình ESP32:
Ngôn ngữ: C/C++ v, dùng Arduino IDE để biên dịch v, n/p chương trình
v,o các bo m/ch vi đi%u khiển, Sử dụng Wi-Fi để thiết lập HTTP server
hoặc WebSocket server cho giao tiếp với giao diện web, Sử dụng
EEPROM hoặc SPIFFS để lưu trữ c"u hình. Giao diện web
- Thiết kế giao diện web với HTML, CSS, JavaScript, Ch/y trực tiếp trên
ESP32 hoặc từ một server ngo,i
- Chức năng chính: Hiển thị giá trị độ ẩm v, ánh sáng theo thời gian thực,
Chuyển đổi giữa chế độ Tự động / Thủ công, Nhập v, lưu giá trị ngưỡng
độ ẩm, Đi%u khiển bơm tưới bằng nút b"m, Cập nhật tr/ng thái hệ thống.
3. Yêu cầu chức năng
Hệ thống cần đáp ứng đầy đủ các chức năng chính sau:
- Đo lường v, giám sát môi trường: Đo v, hiển thị liên tục độ ẩm đ"t v,
ánh sáng môi trường, Cập nhật dữ liệu theo thời gian thực lên giao diện web
- Tưới nước tự động: So sánh giá trị độ ẩm đ"t với ngưỡng đã c,i đặt, Tự
động kích ho/t/tắt thiết bị tưới nếu độ ẩm th"p hơn/ngưỡng 5
- Đi%u khiển thủ công từ xa:Cho phép người dùng bật/tắt bơm tưới bằng nút
đi%u khiển trên giao diện web
- C,i đặt v, lưu c"u hình:Cập nhật ngưỡng độ ẩm mới từ giao diện web,
Lưu c"u hình v,o bộ nhớ để hệ thống giữ nguyên sau khi khởi động l/i
- Chuyển đổi chế độ:Cho phép người dùng chuyển đổi giữa chế độ tự động
v, thủ công, Cập nhật tr/ng thái chế độ hiện t/i trên giao diện
4. Yêu cầu phi chức năng
- Độ ổn định v, phản hồi nhanh:Hệ thống phải ho/t động liên tục, không bị
treo, các thao tác đi%u khiển phản hồi dưới 1 giây.
- Tính mở rộng: Có thể mở rộng thêm các cảm biến khác (nhiệt độ, độ ẩm
không khí, pH đ"t...) hoặc tích hợp với hệ thống IoT lớn hơn.
- Tiết kiệm năng lượng: Có thể áp dụng chế độ ngủ của ESP32 nếu cần
triển khai ngo,i trời với nguồn năng lượng h/n chế (ví dụ: dùng pin hoặc năng lượng mặt trời).
- Tính thẩm mỹ v, thân thiện: Giao diện trực quan, dd sử dụng, hiển thị tốt
trên cả máy tính v, thiết bị di động.
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU THÀNH PHẦN
2.1. Danh sách thành phần c5u tBo hệ thống 1. Kit ESP32
- Có vi xử lý Dual-core Xtensa LX6 (32-bit) tốc độ lên đến 240 MHz, có
kết nối wifi v, Bluetooth, có RAM ~520 KB, hỗ trợ Flash từ 4MB trở lên,
Hỗ trợ UART, SPI, I2C, PWM, ADC, DAC… Dùng nguồn 3.3V – có thể
c"p nguồn qua cổng micro-USB.
2. cảm biến ánh sáng quang trở LDR
- L, lo/i cảm biến được sử dụng để phát hiện v, đo cường độ ánh sáng
trong môi trường xung quanh, Cảm biến ánh sáng ho/t động dựa trên sự
thay đổi điện trở của quang trở (photocell) hoặc tín hiệu điện áp từ 6
photodiode, phototransistor khi có ánh sáng chiếu v,o, Cảm biến ánh sáng
thường được dùng để phân biệt giữa môi trường sáng v, tối, từ đó đi%u
khiển các thiết bị như đèn chiếu sáng, m,n hình hoặc hệ thống tự động khác
3. cảm biến độ ẩm đ5t (Soil Moisture Sensor)
- L, lo/i cảm biến được sử dụng để đo độ ẩm của đ"t, từ đó đánh giá tình
tr/ng khô hay ướt của môi trường đ"t trồng cây, Cảm biến ho/t động dựa
trên nguyên lý dẫn điện giữa hai đầu dò khi được cắm v,o đ"t. Khi đ"t
c,ng ướt, khả năng dẫn điện c,ng cao → điện trở giảm → cảm biến ghi
nhận độ ẩm cao. Ngược l/i, khi đ"t khô, điện trở tăng → cảm biến báo độ ẩm th"p. 4. Đèn - Sáng khi trời tối 5. Relay
- Module Relay 1 kênh 5V dùng dòng điện nhỏ của vi đi%u khiển, arduino,
PLC, esp8266,... để đi%u khiển các thiết bị điện, đồ dùng điện ho/t động ở
mức điện áp cao như điện sinh ho/t, hay trong các ứng dụng thiết bị thông minh. 7 6. Máy bơm
- thiết bị điện nhỏ gọn dùng để bơm nước trong các hệ thống đi%u khiển
tưới tiêu tự động. Bơm ho/t động bằng dòng điện một chi%u (DC) v,
thường được c"p nguồn qua cổng USB 5V tiện lợi. 7. Dây nối
- L, lo/i dây điện nhỏ, linh ho/t, được dùng để kết nối các linh kiện điện tử
với nhau trên breadboard (board thử m/ch) hoặc giữa các module v, vi
đi%u khiển như ESP32, Arduino,… 8. Breadboard
- L, một thiết bị giúp kết nối nhanh các linh kiện điện tử m, không cần
h,n. Đây l, công cụ lý tưởng để thiết kế, kiểm tra, v, sửa đổi m/ch điện
trong các dự án học tập hoặc nghiên cứu với ESP32, Arduino,… 8 9. Dây micro-USB
- L, lo/i cáp dùng để c"p nguồn v, truy%n dữ liệu giữa vi đi%u khiển (như
ESP32, Arduino, NodeMCU) v, máy tính hoặc bộ s/c. Đây l, lo/i cáp
phổ biến, có đầu nhỏ gọn, thường được sử dụng trong các thiết bị điện tử
nhỏ như điện tho/i, m/ch lập trình, camera,...
CHƯƠNG 3. PHÂN TaCH VÀ THIẾT KẾ HÊ3 THỐNG 9 3.1 Sơ đồ khối
Sơ đồ khối thể hiện c"u trúc tổng quan của hệ thống tưới v, chiếu sáng tự động
cho cây hoa cúc. T"t cả các th,nh phần được kết nối v, đi%u khiển bởi vi đi%u
khiển trung tâm ESP32, cụ thể:
● Cảm biến độ ẩm đ"t v, cảm biến ánh sáng được nối trực tiếp đến ESP32
để cung c"p dữ liệu môi trường theo thời gian thực.
● ESP32 sẽ xử lý các tín hiệu cảm biến, đưa ra quyết định đi%u khiển:
○ Nếu độ ẩm th"p hơn ngưỡng → ESP32 kích ho/t relay đi%u khiển máy bơm.
○ Nếu ánh sáng môi trường yếu (tối) → ESP32 kích ho/t relay đi%u khiển đèn chiếu sáng.
● ESP32 đồng thời kết nối WiFi để phát Web Server, cho phép người dùng:
○ Theo dõi tr/ng thái hệ thống qua giao diện Web.
○ Bật/tắt thiết bị ở chế độ thủ công.
○ Đi%u chỉnh ngưỡng ho/t động khi cần.
● Hai relay độc lập được dùng để đi%u khiển máy bơm tưới v, đèn chiếu
sáng, cách ly m/ch tải với ESP32 nhằm đảm bảo an to,n.
3.2 Lưu đồ thuật toán 10
Thuật toán của hệ thống tưới v, chiếu sáng tự động cho hoa cúc được xây dựng theo quy trình sau:
1. Bắt đầu chương trình.
2. Khởi t/o các th,nh phần phần cứng v, phần m%m, bao gồm: cảm biến độ
ẩm, cảm biến ánh sáng, module relay, kết nối WiFi v, khởi động Web Server.
3. T/o các task ch/y song song trong FreeRTOS để xử lý:
○ Đọc cảm biến độ ẩm đ"t.
○ Đọc cảm biến ánh sáng.
○ Đi%u khiển thiết bị.
○ Cập nhật giao diện Web.
4. Chương trình chính sẽ kiểm tra chế độ ho/t động (Tự động hoặc Thủ công):
○ Nếu ở chế độ thủ công → người dùng đi%u khiển bơm v, đèn trực
tiếp từ giao diện Web → quay l/i vòng lặp.
○ Nếu ở chế độ tự động, hệ thống sẽ thực hiện:
■ Đọc giá trị độ ẩm đ"t:
■ Nếu th"p hơn ngưỡng c,i đặt → bật máy bơm.
■ Nếu cao hơn hoặc bằng ngương → tắt máy bơm.
■ Đọc tr/ng thái ánh sáng:
■ Nếu tối → bật đèn.
■ Nếu sáng → tắt đèn. 11
5. Quay l/i vòng lặp để tiếp tục kiểm tra v, cập nhật tr/ng thái
3.3 Chức năng các khối trong hệ thống
● Khối cảm biến: Gồm cảm biến độ ẩm v, cảm biến ánh sáng, giúp hệ
thống nhận biết đi%u kiện môi trường.
● Khối xử lý trung tâm (ESP32):
○ Đọc tín hiệu analog từ cảm biến.
○ Xử lý logic theo chế độ ho/t động.
○ Đi%u khiển relay bật/tắt máy bơm v, đèn.
○ Phát Web Server v, cung c"p giao diện cho người dùng.
● Khối ch"p h,nh (relay + bơm + đèn):
○ Nhận tín hiệu từ ESP32 v, thực hiện đóng/ngắt thiết bị. ● Khối giao tiếp:
○ Giao diện HTML do ESP32 phục vụ t/i địa chỉ IP nội bộ, cung c"p
bảng đi%u khiển v, tr/ng thái cảm biến.
3.4 Nguyên lý hoBt động của hệ thống
Hệ thống ho/t động có hai chế độ tự đô ng v, thủ công,có thể chuyển đổi qua giao diện Web.
Chế độ Tự động:
● ESP32 liên tục đọc giá trị từ cảm biến độ ẩm đ"t v, cảm biến ánh sáng.
● Nếu độ ẩm đ"t nhỏ hơn ngưỡng c,i đặt thì bật máy bơm tưới nước.
● Nếu ánh sáng môi trường nhỏ hơn ngưỡng c,i đặt thì bật đèn chiếu sáng.
● Khi giá trị trở l/i bình thường, thiết bị sẽ tự động tắt.
Chế độ Thủ công:
● Có thể đi%u khiển bật/tắt bơm v, đèn qua nút trên giao diện web.
● Hệ thống không tự động phản hồi theo cảm biến trong chế độ n,y.
Tổng quan hoBt động:
● ESP32 ch/y FreeRTOS để phân chia công việc: đọc cảm biến, đi%u khiển
thiết bị, xử lý giao diện Web.
● truy cập v,o địa chỉ IP nội bộ của ESP32 để đi%u khiển hệ thống.
● Giao diện Web hiển thị giá trị cảm biến theo thời gian thực v, có thể đi%u
chỉnh chế độ tự đô ng/thủ công, ngưỡng đô ẩm.
Tổng quan hoBt động:
● ESP32 ch/y FreeRTOS để phân chia công việc: đọc cảm biến, đi%u khiển
thiết bị, xử lý giao diện Web. 12
● Người dùng truy cập địa chỉ IP nội bộ của ESP32 để quan sát v, đi%u khiển hệ thống.
● Giao diện Web hiển thị giá trị cảm biến theo thời gian thực v, cho phép
đi%u chỉnh chế độ, ngưỡng.
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THỰC NGHIÊ3M
4.1 Mô hình thực tế
Hệ thống được lắp ráp ho,n chỉnh gồm các th,nh phần:
● ESP32 đóng vai trò trung tâm xử lý.
● Cảm biến độ ẩm đ5t đặt trong chậu cây để đo mức ẩm.
● Cảm biến ánh sáng (LDR) để nhận biết đi%u kiện sáng/tối.
● Relay module để đi%u khiển máy bơm v, đèn LED chiếu sáng.
● Nguồn ngoài 5V hoặc 12V cung c"p điện cho các thiết bị tải lớn.
● Giao diện Web truy cập qua IP của ESP32 giúp giám sát v, đi%u khiển. 13
4.2 Giao diện Web điều khiển
ESP32 phát một Web Server nội bộ, khi truy cập v,o địa chỉ IP của thiết bị sẽ hiển thị:
● Tr/ng thái độ ẩm đ"t (dưới d/ng %).
● Tr/ng thái ánh sáng (Tối/Sáng).
● Chế độ ho/t động: Tự động hoặc Thủ công.
● Trong chế độ tự động:
○ Có thể đi%u chỉnh ngưỡng độ ẩm để tự bật/tắt máy bơm.
● Trong chế độ thủ công:
○ Người dùng có thể bật/tắt máy bơm v, đèn thủ công bằng nút lệnh. 14
Giao diện sẽ tự động cập nhật sau mỗi 5 giây, giúp theo dõi tr/ng thái theo thời gian thực.
4.3 Kiểm tra chức năng cảm biến và điều khiển
Sau khi ho,n th,nh quá trình lắp đặt phần cứng v, lập trình phần m%m đi%u
khiển cho hệ thống, nhóm tiến h,nh các thử nghiệm thực tế để kiểm tra ho/t
động của cảm biến, relay v, giao diện Web.
Thử nghiệm 1: Cắm cảm biến độ ẩm đ"t v,o đ"t khô
Hệ thống đo được độ ẩm th"p, máy bơm nước tự động kích ho/t. Đi%u n,y
chứng minh rằng chức năng đi%u khiển máy bơm theo ngưỡng độ ẩm ho/t động chính xác.
Thử nghiệm 2: Tưới nước l,m ẩm đ"t
Sau khi tưới nước, độ ẩm đ"t tăng lên. Hệ thống tự động tắt máy bơm khi giá trị
vượt qua ngưỡng đã thiết lập. Đi%u n,y cho th"y cảm biến đo đúng v, đi%u kiện
đi%u khiển được thực hiện phù hợp.
Thử nghiệm 3: Che cảm biến ánh sáng
Khi cảm biến ánh sáng bị che, hệ thống nhận biết môi trường tối v, tự động bật
đèn (trong chế độ tự động). Kết quả phản ánh hệ thống xử lý đúng tr/ng thái ánh sáng môi trường.
Thử nghiệm 4: Gỡ vật che, ánh sáng chiếu v,o cảm biến
Khi có ánh sáng trở l/i, hệ thống tự động tắt đèn. H,nh vi n,y chứng minh rằng
hệ thống có thể tự động đi%u chỉnh đèn dựa trên đi%u kiện ánh sáng thực tế.
Thử nghiệm 5: Chuyển sang chế độ thủ công từ giao diện Web
có thể chủ động bật/tắt máy bơm v, đèn bằng cách nh"n nút đi%u khiển trên
giao diện Web. Hệ thống thực hiện đúng theo lệnh v, không bị ảnh hưởng bởi
các cảm biến khi ở chế độ n,y.
Thử nghiệm 6: Thay đổi ngưỡng độ ẩm từ giao diện Web
nhập giá trị ngưỡng mới v, hệ thống ghi nhận đúng thông số, ho/t động đi%u
khiển máy bơm theo ngưỡng mới được cập nhật.
Những kết quả trên chứng minh rằng hệ thống ho/t động ổn định, phản hồi
chính xác các đi%u kiện môi trường, đồng thời cho phép người dùng tương tác linh ho/t qua giao diện Web. 15
CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1 KẾT QUẢ
Sau khi triển khai chương trình, hệ thống ho/t động ổn định với các chức năng chính như sau:
● Kết nối WiFi th,nh công, ESP32 t/o một Web Server v, có thể truy cập
từ thiết bị khác trong cùng m/ng nội bộ.
● Giao diện Web gồm hai chế độ:
○ Chế độ Tự động: Hệ thống tự động bật máy bơm khi độ ẩm đ"t th"p
hơn ngưỡng c,i đặt v, bật đèn khi trời tối.
○ Chế độ Thủ công: Người dùng có thể bật/tắt máy bơm v, đèn trực tiếp từ giao diện web.
● Đọc cảm biến độ ẩm đ"t v, ánh sáng liên tục:
○ Độ ẩm đ"t được cập nhật d/ng phần trăm (%).
○ Cảm biến ánh sáng phân biệt trời sáng v, trời tối.
● Cập nhật giao diện tự động mỗi 5 giây, luôn hiển thị dữ liệu mới nh"t m,
không cần tải l/i thủ công. 16
● FreeRTOS được sử dụng để phân tách công việc th,nh 3 tác vụ:
○ Đọc cảm biến độ ẩm đ"t.
○ Đọc cảm biến ánh sáng. ○ Xử lý Web Server.
● Các task ho/t động song song, không bị chồng chéo hay l,m chậm hệ thống. 5.2 ĐÁNH GIÁ
5.2.1 Đánh giá hê thng
— Ưu điểm của hệ thống
Hệ thống đi%u khiển v, giám sát tự động cho cây trồng mang l/i nhi%u lợi ích nổi bật, bao gồm:
Tự động hóa cao, giảm công chăm sóc cây:
Thông qua hệ thống cảm biến độ ẩm đ"t, ánh sáng cùng với thời gian giúp
giảm bớt nhân công theo dõi v, chăm sóc một cách thủ công giúp tiết
kiệm được chi phí nhân công cũng như cũng r"t hữu ích với những người
bận rộn m, không thường xuyên đến nơi trồng cây đi%u n,y giúp nâng cao
sự ổn định cho cây trồng
Giao diện thân thiện, dd sử dụng, có thể truy cập từ xa trong cùng m/ng WiFi:
Hệ thống có giao diện r"t dd thao tác phù hợp với kể cả người mới thao
tác được hiển thị đầy đủ tình tr,ng của các thiết bị cùng với cây hoa, cùng
với sự tiện lợi đó có thể truy cập bằng điện tho/i giúp có thể ở xa vẫn có
thể đi%u khiển được hệ thống v, có thể kết nối máy tính v, kết nối wifi
nội bộ đi%u n,y không cần yêu cầu kiến thức chuyên sâu vẫn có thể dd d,ng thao tác
Tiết kiệm năng lượng, chỉ bật thiết bị khi thực sự cần thiết:
khi đã được thiết kế của sản phẩm có thể c,i đặt các ngưỡng giúp tự động
kích ho/t các thiết bị như máy bơm, đèn chiếu sáng, qu/t thông gió v, các
thiết bị khác nhờ v,o những tiện ích đó hệ thống giảm được sự tiêu thụ
điện năng không cần thiết chi phí ít hơn cũng như tuổi thọ của thiết bị được lâu hơn 17
Dd d,ng nâng c"p v, mở rộng:
Với sự linh ho/t từ thiết kế khiến hệ thống dd d,ng bổ sing các chức năng
mới, ví dụ như người dùng có thể lắp đặt thêm cảm biến nhiệt độ cùng độ
ẩm không khí kho/c cũng có thể nâng c"p hệ thống để hỗ trợ kết nối
internet thông qua các n%n tảng như l, MQTT ho/c Blynk những đi%u trên
giúp hệ thống có khả năng thích nghi với những nhu cầu khách từ nhỏ đến
lớn từ gia đình đến các nông nghiệp quy mô lớn hơn — Đ% xu"t v, h/n chế
Tuy tiện lợi l, vậy nhưng hệ thống vẫn có những h/n chế v, b"t cập tồn
t/i nh"t định trên hệ thống muốn một hệ thống ng,y c,ng ho,n thiện thì
cũng phải đưa ra được sự b"t cập giúp sau n,y có thể nâng c"p hệ thống
v, cải thiện sản phẩm cụ thể như:
Ph/m vi kết nối WiFi bị giới h/n v, phụ thuộc v,o thiết bị router:
Mặc dù hệ sử dụng Wifi nội bộ để có thể đi%u khiển những thiết bị từ xa
cùng với việc truy%n dữ liệu v% nhưng l/i phải dựa v,o độ phủ sóng của
Wifi v, công su"t ho/t động của router l,m giảm hiệu quả, với những môi
trường rộng hoặc có vật cản thì hiệu quả sẽ bị giảm đi r"t nhi%u, những
trường hợp bị ngắt kết nối với Wifi mặc dù hệ thống vẫn sẽ ho/t động
theo c,i đặt sẵn nhưng người dung không thể đi%u khiển hay theo dõi được tr/ng thái.
→ Đ% xu"t: Có thể mở rộng khả năng kết nối bằng cách tích hợp thêm
module m/ng di động (4G/5G) hoặc sử dụng giao thức m/ng diện rộng
như LoRa hoặc NB-IoT đối với các ứng dụng cần triển khai ở những nơi
không có h/ tầng WiFi ổn định.
Giới h/n t,i nguyên phần cứng v, phần m%m trên vi đi%u khiển ESP32:
Không thể phủ nhận ESP32 l, vi đi%u khiển tốt với khả năng hỗ trợ đa tác
vụ nhờ v,o hệ đi%u h,nh FreeRTOS được tích hợp v,o nhưng nó l/i bị
giới h/n v% số lượng task n,y bộ nhớ RAM yếu v, t,i nguyên xử lý lúc
cần mở rộng hệ thống như lắp thêm những cảm biến khác có các chức
năng phức t/p hơn có nhi%u cảm biến hơn thì có thể sẽ gặp ngay tình tr/ng
tr,n bộ nhớ, giảm hiệu năng công việc của hệ thống v, gây xung đột t,i nguyên. 18
Đ% xu"t: Nên tái c"u trúc phần m%m theo hướng tối ưu t,i nguyên, sử
dụng queue/semaphore hợp lý trong FreeRTOS. Đối với các hệ thống lớn,
có thể xem xét giải pháp phân tán – tức chia nhiệm vụ cho nhi%u vi đi%u
khiển ho/t động song song v, trao đổi dữ liệu với nhau qua giao tiếp
UART, I2C hoặc m/ng nội bộ.
Giao diện Web hiện t/i còn đơn giản, thiếu tính trực quan:
Vì sự đơn giản của giao diện đúng l, dd tiếp cận với người mới nhưng l/i
l, h/n chế bởi sự đơn giản quá do thiếu dữ liệu hiển thị trực quan thiếu
biểu đồ thống kê cảnh báo sự cố v, việc tùy chỉnh ngưỡng thông số từ xa
đi%u n,y dẫn đến việc người thao tác phải căn chỉnh tốt trước khi đi đâu xa
5.2.2 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
— Mô tả quá trình ch/y thử:
Trong quá trình thử nghiệm hệ thống, các đi%u kiện vận h,nh tự động
được thiết lập như sau:
Tưới nước tự động: Tùy thuộc v,o việc người dung đang c,i đặt mức độ
ẩm khác nhau theo thời tiết nhưng trong b,i đang để ở mức 35%, khi độ
ẩm của đ"t dưới mức 35% khi phát hiện đ"t bị khô sẽ truy%n thông tin v%
hệ thống sẽ tự động bật máy bơm để tưới nước giúp duy trì độ ẩm v, sau
khi đã v% trên mức 35% thì hệ thống sẽ tự ngắt bơm.
Chiếu sáng bổ sung: Cũng như hệ thống tự động tưới nước thì hệ thống
chiếu sáng được thiết kế phục vụ cho việc bật đèn LED, Mỗi khi trời tối
hệ thống cảm biến ánh sáng sẽ được tự động bật đèn giúp duy trì ánh sáng
cho cây ngo,i ra không phải mỗi khi trời tối m, còn có những hôm trời
âm u nhi%u mây l,m thời gian chiếu sáng không đủ hệ thống cũng sẽ được bật — Quan sát thực tế:
Sau một thời gian vận h,nh thử nghiệm hệ thống trên mô hình trồng cây
thực tế, kết quả ghi nhận được như sau:
Sức sống của cây trồng được đảm bảo: Việc đưa hệ thống v,o giám sát v,
tưới nước kịp thời giúp cây luôn duy trì độ ẩm cần thiết giúp cây chánh
tình tr/ng héo úa, khô lá giúp việc phát triển của cây chở nên tốt hơn đi%u 19
Tài liệu liên quan:
-
Tóm tắt lý thuyết môn IoT và ứng dụng | Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông
23 12 -
Accelerated Corner-Detector Algorithms: GPU Implementations and Results | Iot và ứng dụng | Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
46 23 -
Đề xuất Dự án IoT: Thiết bị phát hiện chạm cho xe máy | Iot và ứng dụng | Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
35 18 -
Phân Tích và Giải Pháp FastAPI | Iot và ứng dụng | Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
30 15 -
Tăng cường pháp chế xã hội chủ nghĩa trong quản lý nhà nước | Iot và ứng dụng | Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
25 13