(Đồ án hcmute) nghiên cứu, thiết kế và thi công mô hình hệ thống giám sát chất lượng nước nuôi trồng thủy sản
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (7.75 MB, 104 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ
THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG
GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC
NI TRỒNG THUỶ SẢN
GVHD: NGUYỄN ĐÌNH PHÚ
SVTH: NGUYỄN ĐỨC AN
MSSV: 16141100
SVTH: TẤT SIÊU THÀNH
MSSV: 16141280
SKL 0 0 7 3 7 7
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2020
do an
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
---------------------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH
HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC
NI TRỒNG THUỶ SẢN
GVHD: ThS. Nguyễn Đình Phú
SVTH: Nguyễn Đức An
MSSV: 16141100
SVTH: Tất Siêu Thành
MSSV: 16141280
Tp. Hồ Chí Minh - 08/2020
do an
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
CỢNG HỊA XÃ HỢI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
----o0o----
Tp. HCM, ngày 25 tháng 3 năm 2020
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
Nguyễn Đức An
MSSV: 16141100
Tất Siêu Thành
MSSV: 16141280
Chuyên ngành:
Điện tử công nghiệp
Mã ngành:
141
Hệ đào tạo:
Đại học chính quy
Mã hệ:
1
Khóa:
2016
Lớp:
16141DT1A
16141DT2A
I. TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG
GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
Tìm hiểu về phương pháp giao tiếp với module ESP32-WROOM-32 bằng thư viện chuẩn của
hãng – thư viện idf.
Tìm hiểu về mơi trường lập trình cho vi điều khiển STM32F103C8T6.
Tham khảo phương pháp giao tiếp với module LoRa Ra-02, cách thức truyền nhận dữ liệu từ
xa giữ hai module.
Nghiên cứu cách đọc dữ liệu cảm biến bằng giao thức Modbus RTU thơng qua RS485 và
UART.
Nhóm cịn tìm hiểu thêm các tài liệu liên quan đến các thông số môi trường nước phù hợp cho
ni trồng thuỷ sản.
BỢ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2. Nội dung thực hiện:
Nội dung 1: Nghiên cứu về các loại hình ni trồng thuỷ sản hiện nay ở nước ta, các chỉ số
của nước nuôi như độ pH, độ mặn, nồng độ chất rắn hoà tan, … ảnh hưởng đến chất lượng con
nuôi và thành phẩm của ngành thuỷ sản.
Nội dung 2: Tìm hiểu và nghiên cứu các cảm biến có khả năng đo pH trong nước, đo độ mặn,
nồng độ chất tan và nhiệt độ nước, cách sử dụng và đọc dữ liệu từ các cảm biến.
Nội dung 3: Tìm hiểu và nghiên cứu cách lập trình cho vi điều khiển ESP32 và
STM32F103C8T8 để giao tiếp với các cảm biến.
Nội dung 4: Tìm hiểu và nghiên cứu cách giao tiếp giữa vi điều khiển ESP32 với module
sim800C và module lora Ra2, giao tiếp giữa STM32F103C8T6 với module lora để truyền dữ
liệu không dây giữa các trạm với nhau.
Nội dung 5: Tiến hành liên kết các bộ phận lại thành một hệ thống với đầy đủ các bộ phận cần
thiết như cảm biến, bộ phận truyền nhận dữ liệu bằng lora, bộ phận truyền dữ liệu về server.
Nội dung 6: Tiến hành thiết kế và thi công mơ hình hồn thiện
Nội dung 7: Xây dựng trang web hiển thị các thông số của hệ thống đồng thời có thể điều
khiển thiết bị có trong hệ thống.
Nội dung 8: Chạy thử nghiệm hệ thống và sửa chữa các lỗi xảy ra.
Nội dung 9: Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp
Nội dung 10: Báo cáo đồ án tốt ngiệp
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
09/03/2020
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 03/07/2020
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
ThS. Nguyễn Đình Phú
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
BM. ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
ii
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
CỢNG HỊA XÃ HỢI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
----o0o----
Tp. HCM, ngày 25 tháng 03 năm 2020
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Đức An
Lớp: 16141DT1A
MSSV: 16141100
Họ tên sinh viên 2: Tất Siêu Thành
Lớp: 16141DT2A
MSSV: 16141280
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM
SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC NI TRỒNG THUỶ SẢN
Tuần / Ngày
Nội dung
Xác nhận
GVHD
Tuần 1
(9/3 – 15/3)
Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm đồ án,
tiến hành chọn đồ án.
Tuần 2
(16/3 – 22/3)
GVHD tiến hành xét duyệt đề tài
Viết đề cương chi tiết
Tuần 3
(23/3 – 29/3)
Tìm hiểu phương pháp lập trình cho module
Tuần 4
(30/3 – 5/4)
ESP32-WROOM-32 bằng Visual Studio Code
Tìm hiểu mơi trường lập trình cho vi điều khiển
STM32F103C8T6
Tìm hiểu phương pháp giao tiếp với module
LoRa Ra-02 để thực hiện truyền nhận dữ liệu ở
khoảng cách xa
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
iii
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tuần 5
(6/4 – 12/4)
Tuần 6
(13/4 – 19/4)
Tuần 7
(20/4 -26/4)
Tuần 8
(27/4 – 3/5)
Tuần 9
(4/5 – 10/5)
Tuần 10
(11/5 – 17/5)
Tuần 11
(18/5 – 24/5)
Tuần 12
(25/5 – 31/5)
Tuần 13
(1/6 – 7/6)
Tuần 14
(8/6 – 14/6)
Tuần 15
(15/6 – 21/6)
Tuần 16
(22/6 – 28/6)
Tiếp tục nghiên cứu về module LoRa
Tìm hiểu phương pháp đọc dữ liệu từ cảm biến
bằng giao thức Modbus RTU thông qua RS485
giao tiếp với vi điều khiển bằng UART
Thiết kế sơ đồ khối cho hệ thống.
Tính tốn lựa chọn linh kiện phù hợp sử dụng
cho hệ thống.
Tiến hành thiết kế sơ đồ nguyên lý cho toàn hệ
thống và thiết kế PCB.
Thi công mạch, hàn linh kiện và tiến hành kiểm
tra, sửa chữa lỗi.
Tính tốn thiết kế cho mơ hình của hệ thống.
Tiến hành lắp ghép mơ hình hệ thống theo những
thiết kế ban đầu.
Hồn thành đóng gói sản phẩm và tiến hành chạy
thử nghiệm, sửa chữa các lỗi xảy ra.
Tiếp tục chạy thử nghiệm hệ thống, sửa các lỗi,
cân nhắc thêm bớt các chức năng.
Tiến hành viết báo cáo
Tiếp tục hoàn thiện báo cáo và chạy thử nghiệm
hệ thống
Hoàn thành báo cáo.
Thiết kế slide cho báo cáo.
Báo cáo với GVHD.
GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
iv
LỜI CAM ĐOAN
LỜI CAM ĐOAN
Đề tài đồ án tốt nghiệp này là do chính nhóm chúng em gồm Nguyễn Đức An và Tất Siêu Thành
thực hiện trong suốt một học kỳ. Trong suốt q trình làm, nhóm chúng em đã tham khảo một số
tài liệu đã có sẵn trước đó để phục vụ cho việc nghiên cứu và thực hiện đề tài một cách hiệu quả.
Nhóm xin cam kết khơng thực hiện sao chép bất kỳ nội dung nào từ những cơng trình đã có trước
đó hay ở các tài liệu khác. Nếu có việc gian lận trong việc làm đề tài thì nhóm xin chịu mọi trách
nhiệm theo quy định.
Người thực hiện đề tài
Họ tên sinh viên 1
Họ tên sinh viên 2
Nguyễn Đức An
Tất Siêu Thành
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
v
LỜI CẢM ƠN
LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô của Trường Đại học Sư phạm Kỹ
thuật Thành phố Hồ Chí Minh nói chung và quý thầy cô trong khoa Điện - Điện tử nói riêng đã
truyền đạt, giảng dạy chúng em các kiến thức quý báo của các môn đại cương cũng như những
mơn chun nghành cho chúng em có được những kiến thức cần thiết để thực hiện đồ án tốt nghiệp
này và là hành trang kiến thức vững chắc để vào đời.
Lời tiếp theo, chúng em xin được gửi lời cảm ơn, lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến
thầy Nguyễn Đình Phú, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và tạo mọi điều kiện tốt nhất để
chúng em nghiên cứu và thực hiện đồ án tốt nghiệp này để nó đạt được thành quả như hơm nay.
Lời cuối cùng, chúng em xin gửi đến lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè, những người đã ln bên
cạnh giúp đỡ, động viên, tạo động lực để chúng em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp cũng như suốt
q trình học tập ở trường.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!
Người thực hiện đề tài
Họ tên sinh viên 1
Họ tên sinh viên 2
Nguyễn Đức An
Tất Siêu Thành
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
vi
MỤC LỤC
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................................ i
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................... iii
LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................................... v
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................................. vi
MỤC LỤC ................................................................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................................................ x
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................................. xiv
TÓM TẮT ................................................................................................................................... xv
Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU, GIỚI HẠN ĐỀ TÀI ...................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................................. 1
1.2 Mục tiêu đề tài ....................................................................................................................... 1
1.3 Nội dung nghiên cứu ............................................................................................................. 2
1.4 Giới hạn đề tài ....................................................................................................................... 2
1.5 Bố cục đồ án .......................................................................................................................... 3
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................................ 5
2.1 Giới thiệu về ngành ni trồng thuỷ sản ............................................................................... 5
2.1.1 Các loại hình nuôi trồng thuỷ sản phổ biến .................................................................... 5
2.1.2 Các chỉ tiêu sinh – hoá – lý của nước tác động đến con ni – lấy ví dụ cụ thể ở tôm. 6
2.2 Giới thiệu công nghệ truyền dữ liệu không dây bằng sống RF – LORA. .......................... 10
2.3 Giới thiệu về công nghệ truyền dữ liệu di động GPRS....................................................... 14
2.3.1 Khái niệm ...................................................................................................................... 14
2.3.2 Ứng dụng ...................................................................................................................... 15
2.4 Giới thiệu các chuẩn giao tiếp sử dụng ............................................................................... 17
2.4.1 Chuẩn giao tiếp SPI ...................................................................................................... 17
2.4.1.1 Giới thiệu giao thức truyền thông SPI .................................................................... 17
2.4.1.2 Cách thức hoạt động ............................................................................................... 18
2.4.2 Chuẩn truyền dữ liệu UART ......................................................................................... 20
2.4.2.1 Giới thiệu về chuẩn truyền dữ liệu UART ............................................................. 20
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
vii
MỤC LỤC
2.4.2.2 Cách thức hoạt động ............................................................................................... 21
2.4.3 Chuẩn truyền dữ liệu Modbus ...................................................................................... 22
2.4.3.1 Giới thiệu về Modbus RTU .................................................................................... 22
2.4.3.2 Cách thức hoạt động ............................................................................................... 23
Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ........................................................................................ 25
3.1 Giới thiệu tổng quan về đề tài ............................................................................................. 25
3.1.1 Yêu cầu của hệ thống .................................................................................................... 25
3.1.2 Sơ đồ khối và chức năng từng khối .............................................................................. 26
3.1.2.1 Sơ đồ khối của cả hệ thống..................................................................................... 26
3.1.2.2 Trạm điều khiển trung tâm (Gateway) ................................................................... 27
3.1.2.3 Điểm thu thập dữ liệu (Node)................................................................................. 28
3.1.2.4 Trạm điều khiển động cơ ........................................................................................ 28
3.2 Tính tốn và thiết kế hệ thống ............................................................................................. 29
3.2.1 Khối điều khiển ............................................................................................................. 29
3.2.1.1 Khối điều khiển của Gateway ................................................................................ 29
3.2.1.2 Khối điều khiển của trạm Node.............................................................................. 30
3.2.2 Khối cảm biến ............................................................................................................... 31
3.2.2.1 Mạch đọc dữ liệu từ cảm biến pH, nhiệt độ nước ASPSA2121,
độ mặn và nồng độ chất tan trong nước ASDSSTY8077 .................................................. 32
3.2.2.2 Mạch cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 ................................................................. 34
3.2.3 Khối hiển thị ................................................................................................................. 34
3.2.4 Khối truyền dữ liệu LoRa ............................................................................................. 35
3.2.4 Khối kết nối với Server ................................................................................................. 37
3.2.5 Khối kích relay.............................................................................................................. 39
3.2.5 Khối nguồn ................................................................................................................... 40
3.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ................................................................................................. 43
3.3.1 Trạm điều khiển trung tâm ........................................................................................... 44
3.3.2 Trạm thu thập dữ liệu và trạm điều khiển động cơ ....................................................... 45
Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ........................................................................................ 46
4.1 Giới thiệu............................................................................................................................. 46
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
viii
MỤC LỤC
4.2 Thi công hệ thống................................................................................................................ 46
4.2.1 Thi công bo mạch ......................................................................................................... 46
4.3 Đóng gói và thi cơng mơ hình ............................................................................................. 51
4.4 Thiết kế website hiển thị và điều khiển............................................................................... 52
4.5 Lưu đồ giải thuật ................................................................................................................. 57
4.5.1 Lưu đồ giải thuật của trạm điều khiển trung tâm.......................................................... 57
4.5.2 Lưu đồ giải thuật của trạm thu thập dữ liệu nước và trạm điều khiển động cơ ............ 57
4.6 Giới thiệu các phần mềm đã dùng....................................................................................... 63
4.6.1 Giới thiệu về phần mềm Visual Studio Code ............................................................... 63
4.6.2 Giới thiệu về phần mềm Keil C và CubeMX ............................................................... 64
4.6.3 Giới thiệu về phần mềm Microsoft SQL ...................................................................... 66
4.6.4 Giới thiệu về các ngôn ngữ web ................................................................................... 67
4.6.4.1 Giới thiệu về ngôn ngữ HTML .............................................................................. 67
4.6.4.2 Giới thiệu về ngôn ngữ CSS ................................................................................... 68
4.6.4.3 Giới thiệu về ngôn ngữ C# .net .............................................................................. 69
4.7 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng, thao tác ........................................................................... 70
Chương 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ ................................................................ 72
5.1 Kết quả đạt được ................................................................................................................. 72
5.2 Nhận xét và đánh giá ........................................................................................................... 78
Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................................. 79
6.1 Kết luận ............................................................................................................................... 79
6.2 Hướng phát triển ................................................................................................................. 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................... 81
PHỤ LỤC .................................................................................................................................... 82
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
ix
DANH MỤC HÌNH VẼ
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 2.1 Ni trồng thuỷ sản quy mơ nhỏ ................................................................................. 5
Hình 2.2 Mơ hình nuôi trồng thuỷ sản ứng dụng công nghệ cao ............................................. 6
Hình 2.3 Ao ni tơm cơng nghiệp ............................................................................................ 10
Hình 2.4 Mơ hình thành phố thơng minh ứng dụng IoT có hỗ trợ LoRa ............................. 12
Hình 2.5 Ứng dụng LoRa trong truyền tín hiệu báo cháy trong tồ nhà .............................. 13
Hình 2.6 Ứng dụng LoRa trong nông nghiệp thông minh ...................................................... 14
Hình 2.7 Giải pháp thu thập dữ liệu từ xa ............................................................................... 15
Hình 2.8 Ứng dụng GPRS trong quân sự ................................................................................. 16
Hình 2.9 Ứng dụng của GPRS trong mạng lưới viễn thơng ................................................... 16
Hình 2.10 Ứng dụng của GPRS trong đời sống ....................................................................... 17
Hình 2.11 Mơ tả giao thức truyền thơng SPI giữa thiết bị chủ và thiết bị tớ ....................... 18
Hình 2.12 Mơ tả đường truyền dữ liệu đồng bộ giữa hai thiết bị bằng SPI.......................... 18
Hình 2.13 Kết nối giữa hai thiết bị trong bus SPI ................................................................... 19
Hình 2.14 Truyền UART theo phương pháp nối tiếp ............................................................. 20
Hình 2.15 Truyền UART theo phương pháp song song ......................................................... 21
Hình 2.16 Cấu trúc một frame truyền của UART ................................................................... 21
Hình 2.17 Sơ đồ của 1 frame truyền dữ liệu Modbus RTU .................................................... 23
Hình 3.1 Sơ đồ bố trí các trạm đo ............................................................................................. 25
Hình 3.2 Sơ đồ khối của hệ thống ............................................................................................. 26
Hình 3.3 Sơ đồ khối trạm điều khiển trung tâm ...................................................................... 27
Hình 3.4 Sơ đồ khối điểm thu thập dữ liệu .............................................................................. 28
Hình 3.5 Sơ đồ khối trạm điều khiển động cơ ......................................................................... 28
Hình 3.6 Module ESP32-WROOM-32 ..................................................................................... 29
Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý của khối điều khiển Gateway......................................................... 30
Hình 3.8 Chip ARM Cortex M3 dùng cho STM32F103 ......................................................... 31
Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển ở trạm đo và trạm điều khiển động cơ .............. 31
Hình 3.10 Cảm biến đo nồng độ pH .......................................................................................... 32
Hình 3.11 Cảm biến độ mặn và nồng độ chất tan trong nước ............................................... 33
Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý của mạch đọc dữ liệu cảm biến ................................................... 33
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
x
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 3.13 Sơ đồ ngun lý cảm biến DHT22 ........................................................................... 34
Hình 3.14 Sơ đồ nguyên lý mạch hiển thị LCD ....................................................................... 35
Hình 3.15 Module LoRa Ra-02.................................................................................................. 36
Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý module LoRa Ra-02 ...................................................................... 37
Hình 3.17 Module sim800C ....................................................................................................... 38
Hình 3.18 Sơ đồ nguyên lý module sim800C ............................................................................ 38
Hình 3.19 Sơ đồ nguyên lý điều khiển relay đóng/ngắt .......................................................... 39
Hình 3.20 Sơ đồ kết nối để sặc ắc quy từ năng lượng mặt trời .............................................. 41
Hình 3.21 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn của trạm điều khiển trung tâm ............................... 41
Hình 3.22 Sơ đồ nguyên lý tồn mạch trạm điều khiển trung tâm........................................ 44
Hình 3.23 Sơ đồ nguyên lý trạm thu thập dữ liệu nước và điều khiển .................................. 45
Hình 4.1 Sơ đồ thiết kế PCB trạm điều khiển trung tâm ....................................................... 46
Hình 4.2 Sơ đồ sắp xếp linh kiện 3D trạm điều khiển trung tâm .......................................... 47
Hình 4.3 Mạch sau khi thi cơng ................................................................................................. 47
Hình 4.4 Sơ đồ thiết kế PCB trạm thu thập dữ liệu nước và điều khiển .............................. 48
Hình 4.5 Sơ đồ sắp xếp linh kiện 3D trạm thu thập dữ liệu nước và điều khiển.................. 48
Hình 4.6 Mạch sau khi thi cơng ................................................................................................. 49
Hình 4.7 Bộ điều khiển của trạm trung tâm ............................................................................ 51
Hình 4.8 Mạch điều khiển của trạm trung tâm ....................................................................... 51
Hình 4.9 Tủ điều khiển trạm thu thập dữ liệu nước ............................................................... 52
Hình 4.10 Giao diện đăng nhập vào trang web quản lý .......................................................... 53
Hình 4.11 Giao diện trang chủ của web ................................................................................... 53
Hình 4.12 Thiết lập thơng số cảnh báo của nước..................................................................... 54
Hình 4.13 Giao diện khai báo thơng tin người dùng ............................................................... 54
Hình 4.14 Giao diện thay đổi mật khẩu người dùng ............................................................... 55
Hình 4.15 Giao diện thêm thông tin của các trạm được lắp mới ........................................... 55
Hình 4.16 Giao diện giám sát thơng số và điều khiển động cơ ............................................... 56
Hình 4.17 Giao diện thiết lập thời gian tự động cho ăn .......................................................... 56
Hình 4.18 Lưu đồ giải thuật chương trình chính .................................................................... 57
Hình 4.19 Lưu đồ khởi tạo module sim800C ........................................................................... 58
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
xi
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 4.20 Lưu đồ khởi tạo module LoRa Ra-02 ..................................................................... 58
Hình 4.21 Lưu đồ truyền nhận dữ liệu LoRa .......................................................................... 59
Hình 4.22 Lưu đồ chương trình đọc cảm biến độ mặn và độ pH .......................................... 59
Hình 4.23 Lưu đồ chương trình đọc cảm biến DHT22 ........................................................... 60
Hình 4.24 Lưu đồ chương trình gửi dữ liệu lên server ........................................................... 60
Hình 4.25 Lưu đồ chương trình nhận lệnh điều khiển từ server ........................................... 61
Hình 4.26 Lưu đồ chương trình chính trạm thu thập dữ liệu nước ...................................... 61
Hình 4.27 Lưu đồ chương trình ngắt khi có lệnh từ LoRa của trạm trung tâm .................. 62
Hình 4.28 Giao diện soạn thảo code Visual Studio Code ........................................................ 63
Hình 4.29 Biểu tượng của phần mềm Keil C khi khở động.................................................... 64
Hình 4.30 Giao diện lập trình của phần mềm Keil C uVision5.............................................. 64
Hình 4.31 Giao diện khởi động của STM32CubeMX ............................................................. 65
Hình 4.32 Khai báo IO cho chip STM32 dùng STM32CubeMX ........................................... 65
Hình 4.33 Giao diện điều chỉnh các thơng số cấu hình cho các ngoại vi ............................... 66
Hình 4.34 Biểu tượng phần mềm Microsoft SQL Server ....................................................... 66
Hình 4.35 Màn hình làm việc của phần mềm Microsoft SQL Server ................................... 67
Hình 4.36 Một đoạn code HTML mẫu ..................................................................................... 68
Hình 4.37 Biểu tượng ngơn ngữ C# .NET của Microsoft........................................................ 69
Hình 4.38 Phần mềm Visual Studio 2019 phiên bản 16.3 ....................................................... 70
Hình 5.1 Bộ điều khiển trạm trung tâm ................................................................................... 72
Hình 5.2 Mơ hình phao nổi của trạm nhìn từ trên .................................................................. 73
Hình 5.3 Mơ hình phao nổi của trạm nhìn từ măt bên ........................................................... 73
Hình 5.4 Các thành phần bên trong tủ điều khiển .................................................................. 74
Hình 5.5 Bộ điều khiển động cơ ................................................................................................ 74
Hình 5.6 LCD hiển thị số liệu đo đạt của NODE ..................................................................... 75
Hình 5.7 LCD hiển thị số liệu đo đạt ở GATEWAY ............................................................... 75
Hình 5.8 Tin cảnh báo được gửi thơng qua e-mail .................................................................. 76
Hình 5.9 Tin nhắn cảnh báo được gửi thông qua hệ thống tin nhắn di động ....................... 77
Hình 5.10 Các thơng số được hiển thị trên website hệ thống ................................................. 78
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
xii
DANH MỤC BẢNG
DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Các thông số sinh – lý – hố của nước ni tơm ........................................................ 7
Bảng 2.2: Tỉ lệ các khống chất trong nước biển có độ mặn 35‰........................................... 8
Bảng 3.1 Tính tốn cơng suất của từng thiết bị trong trạm điều khiển trung tâm .............. 42
Bảng 3.2 Tính tốn cơng suất của từng thiết bị trong trạm thu thập dữ liệu nước ............. 42
Bảng 3.3 Tính tốn cơng suất của từng thiết bị trong trạm điều khiển động cơ .................. 43
Bảng 4.1 Các linh kiện dùng trong hệ thống ............................................................................ 49
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
xiii
TÓM TẮT
TÓM TẮT
Hiện nay, ngành nuôi trồng thuỷ sản là một ngành quan trọng trong hệ thống nông nghiệp của
nước ta. Hằng năm ngành thuỷ sản đóng góp vào GDP hàng trăm nghìn tỷ đồng. Từ đó đã cho
thấy tầm quan trọng của ngành thuỷ sản đối với thu nhập bình quân đầu người của nước ta. Nhưng
để nâng tầm chất lượng cảu sản phẩm xuất khẩu của nước ta cao hơn nủa thì các cơng đoạn từ
việc sản xuất con giống, ni trồng và chế biến xuất khẩu thì q trình ni trồng lại cần phải
được chú trọng nhiều hơn. Do đó, trong q trình ni trồng, người nơng dân phải thường xuyên
kiểm tra môi trường nước nuôi để kịp thời phát hiện các dấu hiệu của nhiễm phèn, nhiễm mặn,
nồng độ oxy thấp, … Công việc này hiện nay được tiến hành thủ công và tốn nhiều thời gian,
cơng sức. Vì vậy nhu cầu về một hệ thống giám sát chất lượng nước từ xa thông qua Internet là
điều vô cùng cần thiết vào lúc này. Hệ thống này phải đáp ứng được yêu cầu cơ bản là giám sát
các thông số cơ bản của nước nuôi. Điều này có thể giúp tiết kiệm được ơng sức, chi phí quản lý
chất lượng nước cho người dân, mở ra bước phát triển mới cho ngành thuỷ sản nước nhà.
Với mong muốn giải quyết bài tốn này, nhóm chúng em quyết định thực hiện đề tài: “NGHIÊN
CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC
NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN”, ứng dụng IoT vào quản lý chất lượng nước nuôi trồng thuỷ sản.
Hiện nay, theo xu hướng sử dụng các thiết bị thông minh như điện thoại thơng minh, máy tính
bảng, … trở nên rất phổ biến, nên việc truy cập và giám sát, điều khiển hệ thống từ xa luôn được
ưu tiên phát triển. Thông qua các thiết bị thơng minh, người dùng có thể truy cập vào hệ thống để
xem các thông số của nước. Đồng thời người dùng cịn có thể điều khiển các động cơ như máy
bơm, máy sục khí oxy, … thông qua giao diện web. Các thông số đo được sẽ được lưu trên cơ sở
dữ liệu và được hiển thị theo biểu đồ, tạo sự dễ dàng cho việc phân tích sự thay đổi các thơng số
nước, từ đó có những biện pháp phù hợp để bảo vệ con nuôi, phòng các trường hợp con nuôi chết
do môi trường nước ơ nhiễm.
BỢ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH
do an
xiv
Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU, GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU, GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề
Theo Tổng cục Thống kê, năm 2019 GDP thủy sản theo giá thực tế đạt 205.252 tỷ đồng chiếm
3,4% GDP tồn quốc và chiếm 24,4% GDP tồn ngành nơng nghiệp. Tính đến thời điểm cuối
năm 2019, tổng giá trị xuất khẩu thuỷ sản của cả nước đạt 111.846 tỷ đồng. Các mặt hàng thuỷ
sản đông lạnh của nước ta đã có thể thâm nhập vào thị trường các nước EU, Mỹ, Trung Quốc,
Nhật Bản, Hàn Quốc, … Trong đó Trung Quốc vẫn là nước có lượng tiêu thụ các mặt hàng thuỷ
sản của ta nhiều nhất. Từ đó ta có thể thấy đóng góp của ngành thuỷ sản vào GDP của tồn ngành
nơng nghiệp nói riêng và GDP của tồn quốc nói chung là rất lớn. Vì vậy để phát triển mạnh mẽ
hơn nửa ngành thuỷ sản của nước nhà, đặt biệt là với ngành nuôi trồng thuỷ sản, chúng ta phải
lưu ý thật kỹ đến các điều kiện cấu thành nên chất lượng và năng suất đạt được trong q trình
ni trồng. Và một trong những điều kiện tiên quyết đó là chất lượng của mơi trường nước nuôi.
Chất lượng nước là yếu tố cực kỳ quan trọng trong ni thủy sản nhưng khó khăn trong việc dự
đốn và kiểm soát. Chất lượng nước quyết định hiệu quả của thức ăn, tốc độ sinh trưởng và tỉ lệ
sống của các loại thuỷ sản. Tuỳ vào từng loại thuỷ sản khác nhau sẽ có nhu cầu về mơi trường
nước nuôi khác nhau. Con nuôi chết, bệnh, chậm lớn, hay thức ăn kém hiệu quả đều do chất lượng
nước. Để thủy sản phát triển bình thường và có khả năng xuất khẩu mang lại hiệu quả kinh tến
cao thì nước phải sạch, không bị ô nhiễm. Chất lượng nước phụ thuộc vào chất lượng nguồn nước,
chất đất, chế độ cho ăn, thời tiết, công nghệ và chế độ quản lý đầm nuôi. Chất lượng nước được
đánh giá bằng nhiều thông số sinh, hóa, lý khác nhau; và cần được kiểm tra liên tục để có thể xử
lý nước kịp thời để bảo vệ con nuôi. Nhận biết được tầm phát triển quan trọng trong việc phát
triển ngành thuỷ sản đóng góp vào nền kinh tế nước nhà nói chung và giúp cải thiện được đời
sống người nơng dân nói riêng, nhóm xin chọn đề tài “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG
MƠ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN”.
1.2 Mục tiêu đề tài
Mục tiêu của đề tài là thiết kế một hệ thống đo đạc các thông số của môi trường nước nuôi thuỷ
sản (ở đây lựa chọn việc nuôi tôm làm đại diện) bao gồm các thông số độ pH, độ mặn, nồng độ
chất tan, nhiệt độ nước nuôi. Các thông số này được bộ điều khiển tổng hợp và gửi về server hiển
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
1
Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU, GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
thị lên website cho người dùng. Người dùng có thể lên trang web đã được thiết kế để xem các
thông số của nước và điều khiển các động cơ bơm từ xa thông qua các nút nhấn được thiết kế trên
trang web. Ứng dụng này sẽ giúp ích cho người nơng dân ni trồng thuỷ sản có thể nắm được
tình hình môi trường nước nuôi mà không cần phải ra ao đo đạc thủ cơng. Điều này cịn giúp ích
cho việc chủ động trong việc phòng tránh các loại bệnh hại do nguồn nước gây ra, hạn chế thấp
nhất tình trạng chết cá, gây thua lỗ cho bà con nông dân.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Quá trình thực hiện đồ án gồm 10 nội dung như sau:
Nội dung 1: Nghiên cứu về các loại hình ni trồng thuỷ sản hiện nay ở nước ta, các chỉ số
của nước nuôi như độ pH, độ mặn, nồng độ chất rắn hoà tan, … ảnh hưởng đến chất lượng con
nuôi và thành phẩm của ngành thuỷ sản.
Nội dung 2: Tìm hiểu và nghiên cứu các cảm biến có khả năng đo pH trong nước, đo độ mặn,
nồng độ chất tan và nhiệt độ nước, cách sử dụng và đọc dữ liệu từ các cảm biến.
Nội dung 3: Tìm hiểu và nghiên cứu cách lập trình cho vi điều khiển ESP32 và
STM32F103C8T8 để giao tiếp với các cảm biến.
Nội dung 4: Tìm hiểu và nghiên cứu cách giao tiếp giữa vi điều khiển ESP32 với module
sim800C và module lora Ra2, giao tiếp giữa STM32F103C8T6 với module lora để truyền dữ
liệu không dây giữa các trạm với nhau.
Nội dung 5: Tiến hành liên kết các bộ phận lại thành một hệ thống với đầy đủ các bộ phận cần
thiết như cảm biến, bộ phận truyền nhận dữ liệu bằng lora, bộ phận truyền dữ liệu về server.
Nội dung 6: Tiến hành thiết kế và thi cơng mơ hình hồn thiện
Nội dung 7: Xây dựng trang web hiển thị các thông số của hệ thống đồng thời có thể điều
khiển thiết bị có trong hệ thống.
Nội dung 8: Chạy thử nghiệm hệ thống và sửa chữa các lỗi xảy ra.
Nội dung 9: Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp
Nội dung 10: Báo cáo đồ án tốt ngiệp
1.4 Giới hạn đề tài
Module lora Ra2 có thể truyền dữ liệu tốt trong phạm vi bán kính 500 mét.
BỢ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
2
Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU, GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Các thơng số được hiển thị trên màn hình LCD tại trạm đo và được gửi về server để hiển thị
lên website cho người dùng khi họ muốn xem thông số qua điện thoại thông minh.
Cảm biến pH ASPS2221 có thể đo độ pH từ 0 – 14 với sai số ±1%, đo nhiệt độ nước trong
phạm vi từ 0C đến 110C.
Cảm biến độ mặn có thể đo nồng độ muối từ 0 đến 100 phần triệu, hay từ 0 – 0.1 phần nghìn,
độ dẫn điện từ 0 – 200mS, có sai số nằm trong khoảng ±2% trên tất cả thông số đo sử dụng
cảm biến này.
Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 đo được độ ẩm từ 0 – 100% với sai số ±2%, nhiệt độ đo
được trong khoảng từ -40C – 80C với sai số ±0.5C.
Module sim800C truyền dữ liệu về server dùng GPRS.
1.5 Bố cục đồ án
Với đề tài giám sát chất lượng nước trong hồ ni thuỷ sản có bố cục đồ án như sau:
Chương 1: Tổng quan
Chương này chủ yếu nói về phần đặt vấn đề, mục tiêu nghiên cứu, nội dung nghiên cứu, các giới
hạn thông số và bố cục của đề tài.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương này giới thiệu về ngành nuôi trồng thuỷ sản ở nước ta, lấy ví dụ các thơng số ở ngành
ni tơm, những lý thuyết nền tảng của các loại hình truyền thông không dây được dùng rộng rãi
trong lĩnh vực IoT và một vài chuẩn truyền thông dữ liệu nối tiếp được sử dụng trong đề tài.
Chương 3: Tính tốn thiết kế
Chương này trình bày về thiết kế sơ đồ khối và giải thích chức năng từng khối, tính toán thiết kế
mạch phần cứng của các khối trong sơ đồ khối, lựa chọn linh kiện phù hợp, thiết kế sơ đồ ngun
lý tồn mạch.
Chương 4: Thi cơng hệ thống
Chương này trình bày về q trình thi cơng mơ hình hệ thống bao gồm thiết kế layout sơ đồ mạch
hệ thống, thi công mạch, lắp ráp và kiểm tra hệ thống. Đồng thời tiến hành viết chương trình hồn
chỉnh cho hệ thống, nạp chương trình, thiết kế website cho hệ thống và chạy kiểm tra thử. Cuối
cùng là đóng gói sản phẩm hồn chỉnh.
BỢ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH
do an
3
Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU CẦU, GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Chương 5: Kết quả, nhận xét, đánh giá
Chương này trình bày kết quả đạt được sau khi nghiên cứu, từ đó đưa ra nhận xét và đánh giá q
trình thực hiện.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Chương này nêu lên kết luận chung về những gì đã thực hiện, đưa ra ưu – khuyết điểm của hệ
thống và hướng phát triển cho đề tài.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
4
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu về ngành nuôi trồng thuỷ sản
Ngành nuôi trồng thuỷ sản là hoạt động của con người đem con giống (tự nhiện hoặc nhân tạo)
thả vào môi trường nuôi (ao nuôi hoặc các thiết bị nuôi như lồng, bè, …) và đối tượng nuôi được
sở hữu trong suốt q trình ni.
Sản phẩm từ ngành ni trồng thuỷ sản bao gồm:
Sản xuất con giống nhân tạo cho nuôi trồng thủy sản và đánh bắt được tăng cường trên cơ sở
nuôi trồng - hoạt động đem con giống nhân tạo thả vào các thủy vực tự nhiên (hồ chứa, sơng
ngịi và biển) để tăng sản lượng đánh bắt.
Thực phẩm cho nhu cầu tiêu thụ trực tiếp của con người.
Sản xuất cá mồi cho khai thác thủy sản và vỗ béo cá tự nhiên.
2.1.1 Các loại hình ni trồng thuỷ sản phổ biến
Nuôi trồng thủy sản quy mơ nhỏ: là loại hình ni trồng theo sở thích, sản phẩm tự tiêu thụ
hay để bán, sử dụng nguồn lực tự có như ao đào ở vườn nhà, kênh mương quy mơ nhỏ.
Hình 2.1 Ni trồng thuỷ sản quy mơ nhỏ
BỢ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH
do an
5
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Nuôi trồng thủy sản bằng nguồn giống khai thác tự nhiên: là hình thức thu gom “giống” ở
ngoài tự nhiên từ các giai đoạn con non đến con trưởng thành, sau đó ni tiếp đến cỡ thương
phẩm với việc sử dụng các kỹ thuật nuôi.
Nuôi trồng thủy sản quảng canh cải tiến: nuôi trong một diện tích rộng, có bổ sung thêm giống,
thức ăn, cải tạo dọn các bãi nhỏ, trông coi, bảo vệ thu hoạch.
Nuôi trồng thủy sản cao sản: là hình thức ni thâm canh, có năng suất cao, đạt trên 200
tấn/ha/năm, sử dụng hồn tồn thức ăn cơng nghiệp có đủ các chất dinh dưỡng theo nhu cầu
của lồi, thả giống ương từ các trại sản xuất giống, không sử dụng phân bón, kiểm sốt hồn
tồn địch hại và trộm cắp, có chế độ kiểm tra và điều phối cao, thường xuyên cung cấp nước
tự chảy hay bơm, hoặc ni trong lồng, sử dụng máy sục khí và thay nước hồn tồn, tăng
cường kiểm sốt chất lượng nước cấp trong hệ thống ao, lồng, bể và mương xây nước chảy.
Hình 2.2 Mơ hình ni trồng thuỷ sản ứng dụng cơng nghệ cao
2.1.2 Các chỉ tiêu sinh – hố – lý của nước tác động đến con nuôi – lấy ví dụ cụ thể ở tơm.
Theo số liệu được cung cấp từ Cơng ty TNHH Sinh hố Mơi trường Bình Lan, ta có bảng số
liệu giới hạn các đặc tính của nước đối với việc ni tơm.
BỢ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
6
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Bảng 2.1 Các thông số sinh – lý – hố của nước ni tơm
Để đảm bảo chất lượng nước thì việc đánh giá chất đất, thiết kế ao, chuẩn bị ao nuôi lẫn việc
quản lý ao, kiểm sốt các thơng số trong giới hạn cho phép đều rất quan trọng. Tác động của mỗi
đặc tính nước được thể hiện như sau:
Chất lượng nước và chất đất: Đất phèn có tính axit, pH rất dễ xuống thấp nên khơng có lợi cho
tơm cá. Do đó nếu có thể, nên tránh đất phèn nặng. Vùng đất ven biển có nước lợ và nước
mặn, thuận lợi cho nuôi tôm nhưng thường là đất phèn. Để hạn chế ảnh hưởng của phèn thì
phải thiết kế ao tơm thích hợp và chế độ quản lý nước phù hợp. Muốn vậy thì trước khi đào
ao, nên biết rõ chất lượng đất và chiều sâu các lớp đất. Việc tìm hiểu chất đất vừa giúp thiết
kế ao sao cho giảm ảnh hưởng của phèn, vừa giúp tính lượng hóa chất cần thiết để cải tạo đất,
nhờ đó tiết kiệm nhiều chi phí.
Nhiệt độ nước: Nhiệt độ nước ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng và tỉ lệ sống của tôm. Nhiệt
độ tốt nhất cho tôm là 26 - 32°C. Cần chú ý khi nhiệt độ tăng trên 32°C. Ở nhiệt độ 35°C,
100% tôm dưới một tháng tuổi chết; trên 40°C thì tồn bộ tơm sẽ chết. Nhiệt độ thấp thì tơm
sẽ chậm lớn.
BỢ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH
do an
7
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Độ mặn (độ muối): Độ mặn thích hợp cho tơm sú và tơm thẻ chân trắng là 5 – 35 (‰ - phần
ngàn). Tuy nhiên, hiện nay nuôi tôm thẻ chân trắng được khuyến cáo ở độ mặn 5‰ để giảm
nguy cơ bệnh gan tụy.
Độ pH: pH thích hợp cho đa số động vật thủy sinh là 6,5-9,0. pH tối ưu cho tôm là 7,5 – 8,5,
cho cá basa là 7 – 8,5. Ngồi ra, pH khơng được dao động q 0,5 đơn vị trong ngày để tránh
sốc cho tôm cá.
Nồng độ oxy hồ tan: Ơxy hòa tan là dưỡng khí cho động vật dưới nước. Nước nuôi tôm phải
đảm bảo ôxy hòa tan > 3,5 mg/l, nhưng tối ưu là > 5 mg/l.
Độ kiềm: Độ kiềm là thước đo khả năng giữ pH ổn định và được tính bằng đơn vị mg/l CaCO3.
Độ kiềm cho ao tôm nên trong khoảng 100 - 150 mg/l. Độ kiềm cao thì pH ít dao động. Độ
kiềm thấp thì pH thay đổi mạnh, bất lợi cho tôm. Độ kiềm rất dễ thay đổi, do đó cần kiểm tra
độ kiềm mỗi 3 - 5 ngày.
Độ cứng tổng và khoáng chất: Độ cứng (GH) là thước đo tổng lượng các khống quan trọng
cho tơm là Canxi (Ca) và Magiê (Mg) trong nước. Độ cứng được tính bằng đơn vị đo là mg/l
CaCO3 tương tự như độ kiềm, nhưng độ cứng và độ kiềm là các thơng số hồn tồn khác nhau.
Với tơm ni trong mơi trường nước lợ thì quan trọng hơn cả là tỉ lệ Mg:Ca:K. Tỉ lệ này phải
bằng với tỉ lệ trong nước biển để tơm phát triển bình thường. Độ khống và tỉ lệ khoáng trong
nước biển (độ mặn 35 ‰) được cho trong bảng sau:
Bảng 2.2: Tỉ lệ các khoáng chất trong nước biển có độ mặn 35‰
Độ trong: Nước trong hay đục là do phù sa lơ lửng hay quần thể vi sinh vật (tảo và vi khuẩn).
Tảo rất quan trọng, vì tảo vừa là nguồn thức ăn, vừa là nguồn cung cấp và tiêu thụ ơxy hịa
tan. Có tảo lợi nhưng cũng có tảo hại như tảo lam. Tảo nhiều thì ban ngày ơxy hịa tan cao,
nhưng đêm ơxy hòa tan lại thấp, do đó cần giữ mật độ tảo vừa phải. Đục do phù xa không có
lợi cho sự phát triển của tảo, nên cần lắng trước khi gây màu nước (gây tảo). Khi phù xa đã
lắng, thì độ trong/đục của nước đặc trưng cho nồng độ tảo. Độ trong 30 - 35 cm là tối ưu cho
nước ni tơm.
BỢ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH
do an
8
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Hydro Sunphua (H2S): Suynphua Hyđrơ là khí rất độc đối với tơm và động vật trong đó có
người. H2S hình thành do sự phân hủy yếm khí thức ăn thừa, xác cây cỏ và chất thải của vật
nuôi, hay từ iôn Sunphat nhờ vi khuẩn khử Suynphat. Bùn đáy có màu đen và có mùi trứng
thối là vì sự hiện diện của H2S. Các ao đất phèn có nguy cơ bị nhiễm Suynphua Hydrơ cao.
Tơm ưa sống gần lớp bùn, nên sự tích tụ H2S trong bùn đáy và lớp nước đáy ảnh hưởng rất
lớn. Tôm mệt mỏi khi H2S 0,1 –0, 2 mg/l; chết từ từ và chìm xuống đáy khi nồng độ H2S trong
nước đáy là 0,9 mg/l, cho dù ôxy cao; và chết ngay lập tức khi H2S lên 4 mg/l. Theo TCVN
cho nước nuôi tôm, nồng độ sunphua tự do H2S không được vượt quá 0,05 mg/l.
Nitrat: Nitrat không độc và là dưỡng chất để tảo phát triển. Tôm không bị ảnh hưởng của nồng
độ NO3- ở 900 mg/l. Tuy nhiên NO3 quá cao sẽ dẫn đến hiện tượng phú dưỡng; tảo, trong đó
có tảo độc phát triển mạnh, làm giảm chất lượng nước.
Amôniac: Amôniac rất độc với tôm. Thử nghiệm trên 5 loại tôm cho thấy, NH3 0.45 mg/l làm
giảm tốc độ lớn 50%. Theo TCVN, nồng độ amôniac tự do NH3 trong nước nuôi tôm không
được vượt ngưỡng 0,3 mg/l, nhưng ngưỡng tối ưu là 0,1 mg/l.
Nitrit: Nitrit NO2- là chất độc cho con nuôi. Nitrit ngấm vào cơ thể tôm cá qua mang và da.
Nitrit tác dụng với máu, làm quá trình vận chuyển ôxy trong cơ thể trở nên khó khăn, con nuôi
èo uột, chậm lớn, dễ bị bệnh và thậm chí tử vong. Đặc biệt, cá rất nhậy cảm với nitrit. Giới
hạn nitrit cho ao tôm là 1 mg/l NO2- (hay 0,3 mg/l NO2-/N).
2.1.3 Các tiêu chuẩn cho ao nuôi thuỷ sản – nuôi tôm sú
Theo nội dung văn bản Tiêu chuẩn ngành 28TCN 171:2001 về quy trình cơng nghệ ni thâm
canh tôm sú do Tổng cục Thuỷ sản ban hành ta có các tiêu chuẩn ao ni như sau:
Hình dạng ao ni: Hình vng hoặc hình chữ nhật có tỉ lệ kích thước dài/rộng khơng lớn hơn
1.5/1.0.
Diện tích ao: Từ 0,5 đến 1,0 ha.
Ðáy ao: Bằng phẵng, được đầm nén chặt; độ dốc về phía cống tiêu từ 0,5 đến 0,8 %.
Bờ ao:
u cầu khơng rị rỉ, không sạt lở.
Chiều cao: Cao hơn mức nước lớn nhất trong ao 0,5 m.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
do an
9
