Nghiên cứu Khoa học

Xây dựng Hệ thống chăm sóc vườn rau với Raspberry pi3

 SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG:

Hình 1: Sơ đồ khối hệ thống.

Giải thích chi tiết các khối hệ thống:

- Khối xử lý trung tâm sử dụng Module Raspberry Pi 3 giao tiếp với mạng Internet thông qua wifi. Ở đây, khối vi điều khiển đóng vai trò như khối điều khiển trung tâm, vừa có chức năng nhận giá trị từ các cảm biến, vừa điều khiển khối Rơle nối các thiết bị, vừa tương tác với Server và phần mềm trên điện thoại di động thông qua mạng Internet.     

- Khối điều khiển thiết bị gồm Module Rơle kết nối với đèn chiếu sáng, máy bơm và động cơ điều khiển mái che.     

- Hệ thống cảm biến bao gồm các cảm biến đo nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm đất.     

- Chương trình điều khiển trên thiết bị di động chứa nhiều chức năng như giám sát, theo dõi các thông số về các cảm biến của hệ thống và cho phép người dùng thiết lập ngưỡng giá trị các cảm biến từng thời điểm phù hợp với sự phát triển của cây trồng.

        

SƠ ĐỒ KHỐI CHI TIẾT HỆ THỐNG:

Hình: Sơ đồ khối chi tiết hệ thống.

Giải thích chi tiết các khối hệ thống:

- Hệ thống điều khiển: Có nhiệm vụ đọc giá trị từ các cảm biến, thực hiện xử lý theo các giải thuật đã lập trình, căn cứ vào kết quả xử lý thông tin mà điều khiển hệ thống bơm và lưới che cho công việc chăm sóc cây. Giao tiếp với thiết bị di động để theo dõi, giám sát thông qua mạng Internet.

- Hệ thống cảm biến:     

+ Cảm biến độ ẩm: Có tác dụng đọc giá trị độ ẩm hiện tại trong đất. Khi giá trị độ ẩm trong đất còn quá thấp cho quá trình sinh trưởng của cây thì CPU sẽ điều khiển máy bơm tưới thêm nước.     

+ Cảm biến nhiệt độ: Có tác dụng nhận biết giá trị nhiệt độ hiện tại. Khi giá trị nhiệt độ tăng quá cao ảnh hưởng đến quá trình sinh trưởng của cây thì CPU sẽ điều khiển quạt quay để làm giảm nhiệt độ.     

+ Cảm biến ánh sáng: Có tác dụng nhận biết giá trị ánh sáng hiện tại để báo về CPU. Khi người sử dụng muốn thay đổi quá trình sinh trưởng của cây thì có thể bật thêm đèn hay khi quá nắng sẽ điều cho lưới che hoạt để giảm ánh nắng trực tiếp cho cây .

- Ứng dụng trên thiết bị di động: Người dùng sẽ sử dụng một ứng dụng trên Smartphone để theo dõi, giám sát tình hình môi trường hiện tại của cây để đảm bảo cây đang phát triển tốt cũng như kiểm tra hệ thống không bị sự cố. Các thông số sẽ được gửi đến điện thoại thông qua mạng Internet.

- Nguồn: Một nguồn 5V sẽ cung cấp trực tiếp từ ngoài vào cho bộ vi xử lý trung tâm và các cảm biến sẽ lấy nguồn trực tiếp từ bộ vi xử lý trung tâm này để hoạt động.  Các phần khác của hệ thống như lưới che, máy bơm nước, đèn chiếu sáng sẽ dùng nguồn điện 12V.

LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN:

Mô tả và giải thích chương trình :

Bắt đầu chương trình, các cảm biến cung cấp các thông số, sau đó chương trình sẽ tự gửi lên server. Hệ thống sẽ dựa vào các thông số của cảm biến để đưa ra các giải pháp cho mái che và đèn, các thiết bị trong hệ thống hoạt động.

Đầu tiên, từ thông số của ánh sáng ta có 3 trường hợp:

• Ánh sáng nhỏ hơn 6 lux có nghĩa trời đã tối. Đây cũng là mốc điều kiện để tắt đèn khi đèn phải hoạt động khi thiếu ánh nắng.
• Ánh sáng nhỏ hơn 500 lux có nghĩa trời ít ánh nắng, khi này hệ thống sẽ điều khiển đèn bật lên, và kiểm tra xem trời có mưa không qua các thông số từ cảm biến mưa hay có thể hiểu mái che đang đóng (có nghĩa biến m =1) nếu đang đóng sẽ thu mái che về trong trường hợp thu mái che về rồi nhưng vẫn thiếu ánh sáng thì đèn sẽ bật.
• Ánh sáng lớn hơn 2000 lux có nghĩa trời nắng quá to, khi này hệ thống sẽ điều khiển mái che đóng lại,

Tiếp theo, là thông số từ cảm biến mưa :

• Khi thông số lớn hơn 21000 cho thấy trời không mưa.
• Khi thông số bé hơn 10000 thì trời mưa. Lúc này hệ thống sẽ điều khiển đóng mái che.

Tiếp theo, là cảm biến đo độ ẩm đất:

• Từ các số liệu thực tế, em đã đưa ra được công thức từ số liệu của cảm biến gửi về hệ thống để đưa ra % độ ẩm của đất :

    % độ ẩm đất=(25420-(thông số từ cảm biến))/175.17

• Để đảm bảo cho cây trồng có đủ nước em đã thiết lập nếu độ ẩm đất nhỏ hơn 30% thì hệ thống sẽ bật máy bơm hoạt động, cho đến khi vượt 70%.

Cảm biến nhiệt độ:

• Khi vượt quá 32 độ thì quạt sẽ được bật lên.

Các tin khác

• Ứng dụng trí tuệ nhân tạo trong ngành Điện
• Điều khiển nồng độ pH cho hồ cá
• Xây dựng hệ thống Điều khiển động cơ dùng FPGA
• Giới thiệu về Công nghệ Nén Ảnh
• Bài toán xác định vị trí và tìm đường cho Mobile Robot