XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HỖ TRỢ VIỆC TRỒNG NẤM BẰNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC TẾ HỒNG BÀNG


TRẦN QUỐC VIỆT
Tên đề tài luận văn:

XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
THIẾT BỊ HỖ TRỢ VIỆC TRỒNG NẤM
BẰNG ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG
Chuyên ngành:

Khoa học máy tính

Mã số học viên:

126012113

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
GS.TSKH HOÀNG VĂN KIẾM

TP. Hồ Chí Minh – năm 2015


CHUẨN Y CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ LUẬN VĂN

Luận văn tựa đề: “Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị hỗ trợ việc
trồng nấm bằng điện thoại di động”, công trình được Trần Quốc Việt
thực hiện và nộp nhằm thỏa một phần yêu cầu tốt nghiệp thạc sĩ chuyên
ngành Khoa học máy tính.

Chủ tịch Hội đồng

Ngày

tháng

năm 2015

TP. HCM, ngày

Giảng viên hướng dẫn

GS.TSKH. Hoàng Văn Kiếm
Cố vấn Hiệu trưởng
Đại học Quốc tế Hồng Bàng
Ngày tháng 12 năm 2015

tháng

năm 2015

Viện Đào Tạo Sau Đại Học

Trang 1


LÝ LỊCH CÁ NHÂN


Họ và tên: Trần Quốc Việt
Sinh ngày: 29 tháng 10 năm 1976

Nơi sinh: Đồng Tháp

Tốt nghiệp THPT tại trường THPT Hồng Ngự I, tỉnh Đồng Tháp, năm 1993.
Tốt nghiệp đại học tại trường Đại Học Cần Thơ, năm 1998.
Từ năm 1998 đến 2004: Làm việc tại công ty Công Nghệ Thông Tin
GenPacific
Từ năm 2004 đến nay: Làm việc tại công ty TNHH TM & DV Tin Học Tứ
Huynh
Địa chỉ liên lạc: Số 13 KP3, đường TX51, Phường Thạnh Xuân, Quận 12,
TP.HCM
Email:



Điện thoại: 0906 69 69 67

Trang 2


LỜI CAM ĐOAN


Tác giả cam đoan rằng luận văn này: “Xây dựng hệ thống điều khiển
thiết bị hỗ trợ việc trồng nấm bằng điện thoại di động” là bài nghiên cứu
của chính tác giả.
Ngoại trừ những tài liệu tham khảo được trích dẫn trong luận văn này, tác
giả cam đoan rằng toàn luận văn này chưa từng được công bố hay được sử

dụng để nhận bằng cấp ở những nơi khác.
Luận văn này chưa bao giờ được nộp để nhận bất kỳ bằng cấp nào tại các
trường đại học hoặc cơ sở đào tạo khác.
Mặc dù đã cố gắng, nhưng do những hạn chế của người viết về mặt kiến
thức, kinh nghiệm, thời gian, trang thiết bị và tài liệu nên nội dung và hình
thức không tránh khỏi thiếu sót. Tác giả mong nhận được những góp ý chân
thành từ thầy cô và các bạn đọc để luận văn được hoàn thiện hơn.

TP.HCM, ngày 01 tháng 12 năm 2015
Tác giả luận văn

Trần Quốc Việt

Trang 3


LỜI CẢM ƠN


Lời đầu tiên, em xin gửi lời biết ơn sâu sắc tới GS.TSKH Hoàng Văn
Kiếm, thầy đã tận tình hướng dẫn, định hướng, giúp đỡ và động viên em trong
suốt thời gian nghiên cứu thực hiện luận văn này. Thầy đã giúp đỡ em tiếp
cận với khoa học, những tri thức mới trong xã hội và đạt được thành công
trong lĩnh vực nghiên cứu của mình.
Em cũng xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong khoa
Công nghệ thông tin – Viện đào tạo sau đại học – Trường Đại học Quốc tế
Hồng Bàng. Các thầy cô đã luôn nhiệt tình hướng dẫn và tạo điều kiện cho
em học tập và nghiên cứu trong suốt thời gian qua.
Tôi xin cám ơn đến chủ nhà trồng nấm Nhơn Trạch – Đồng Nai đã tạo
điều kiện cho tôi trong việc thực hành thực nghiệm đề tài và cảm ơn đến các

bạn cùng lớp đã cho tôi những ý kiến đóng góp đáng giá, mở ra nhiều hướng
tiếp cận mới làm phong phú khả năng thực tế của khóa luận.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các thành viên trong gia đình,
những người luôn ở bên động viên và tạo điều kiện cho tôi thực hiện tốt khóa
luận này.

TP.HCM, ngày 01 tháng12 năm 2015
Tác giả luận văn

Trần Quốc Việt

Trang 4


TÓM TẮT


Ở nước Việt Nam chúng ta, với thế mạnh về điều kiện tự nhiên như nhiệt độ
quanh năm không thay đổi nhiều, độ ẩm thích hợp cho sự phát triển của cây nấm
(độ ẩm cao do lượng mưa hàng năm khá lớn), nguồn nguyên liệu sản xuất nấm sẵn
có tại địa phương (nhiều chất thải nông nghiệp như: rơm rạ, trấu, mùn cưa,…) nên
trồng nấm đang từng bước trở thành nghề phổ biến cho người nông dân. Để hỗ trợ
bà con nông dân ít tốn nhiều thời gian và công sức, luận văn tập trung nghiên cứu
ứng dụng “Điều khiển thiết bị hỗ trợ việc trồng nấm bằng điện thoại di động” với
các chức năng có thể điều khiển các thiết bị như: bật/tắt đèn chiếu sáng (yếu tố nhiệt
độ), bật/tắt quạt hút, quạt thổi, phun sương (yếu tố độ ẩm),… nhằm hỗ trợ bà con
nông dân giảm thiểu các thao tác chăm sóc nấm thủ công, giúp quản lý, theo dõi kịp
thời tình trạng nhà nấm với mục đích chung là đạt được năng suất cao.
Luận văn sử dụng thiết bị Raspberry Pi để điều khiển các thiết bị thông qua
mạng không dây Wifi. Thiết bị này đang được phổ biến, được hỗ trợ trên các diễn

đàn, đặc biệt là giá thành rẻ phù hợp với túi tiền của bà con nông dân.
Ngoài ra, luận văn xây dựng những kịch bản thông minh, tích hợp nhiều thiết bị
cảm biến, tạo ra hệ thống điều khiển các thiết bị điện được sử dụng trong nhà trồng
nấm qua thiết bị di động một cách thuận lợi, nhanh chóng, tiết kiệm điện, chi phí đi
lại, đáp ứng nhu cầu của bà con nông dân không phải có mặt tại nhà trồng nấm mà
có thể theo dõi quản lý các nhà trồng nấm từ xa qua mạng internet. Góp phần phát
triển ngành nghề trồng nấm mang lại hiệu quả cao về chất lượng, năng suất cho nấm
và phát triển kinh tế và xã hội.

Trang 5


TÓM TẮT MỞ RỘNG

Ngoài lời mở đầu, mục lục, danh mục hình ảnh, bảng biểu, danh mục các ký
hiệu, chữ viết tắt, tài liệu tham khảo và một số phụ lục, luận văn gồm có 5 chương:
Chương 1: Giới thiệu.
Trình bày lý do chọn đề tài, mục tiêu nghiên cứu và những nội dung chính yếu
cần nghiên cứu. Qua đó trình bày xu hướng ứng dụng và nhu cầu thực tiễn về một
hệ thống điều khiển thông qua các thiết bị di động với các chức năng quản lý và
điều khiển tự động áp dụng cho nhà trồng nấm.
Chương 2: Tổng quan các kỹ thuật và công nghệ trong việc phát triển nhà
trồng nấm tự động
Trình bày tổng quan về kỹ thuật nuôi trồng một số loại nấm phổ biến như: Nấm
sò, nấm linh chi.
Trình bày sự phát triển của công nghệ thông tin truyền thông, các hệ thống lý
thuyết và công nghệ liên quan từ đó đưa đến giải pháp tốt nhất được áp dụng cho
luận văn.
Chương 3: Xây dựng và thiết kế hệ thống
-

Xây dựng mô hình hệ thống từ những chức năng điều khiển cơ bản (điều

kiển thủ công) đến chức năng bán tự động và tự động.
-

Xây dựng những kịch bản thông minh đáp ứng nhu cầu thực tế của người

dùng.
-

Lập trình điều khiển các thiết bị trong nhà trồng nấm.

Chương 4: Kết quả nghiên cứu thực nghiệm
-

Trình bày quá trình cài đặt hệ thống, các kết quả đạt được trong quá trình

thực nghiệm tại nhà trồng nấm ở Nhơn Trạch-Đồng Nai.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển.
-

Trình bày tổng kết lại những kết quả đạt được của luận văn, những mặt còn

hạn chế và hướng phát triển của đề tài trong tương lai để tạo ra được một sản
phẩm hoàn chỉnh ứng dụng rộng rãi với mô hình điều khiển tự động trong lĩnh
vực trồng nấm nói riêng và trong lĩnh vực nông nghiệp nói chung.

Trang 6

ABSTRACT

In our country, Viet Nam, with the advantages of natural conditions as the
temperature does not highly fluctuate throughout the year, huminity is suitable for
the growth of mushrooms (high humidity due to the large annual rainfall), the
sources of materials for growing mushroom is locally available (agricultural wastes
such as straw, rice husks, sawdust,…). Therefore, mushrooms cultivation are
gradually becoming popular professions for farmers. To save farmers’s time and
effort, the thesis focuses on researching the application of “devices supporting for
cultivation of mushrooms controlled by mobile/cell phone” with some functions
such as turning on/off lights (temperature factor), misting/blower fans, nebulizer
(moisture factor),.. that could help reducing manual fungus care operation,
managing and monitoring the mushrooms growing process with the overall aim of
achieving high productivity.
Thesis is concerned with using Raspberry Pi to control devices via Wifi
wireless network. These devices are being popular, supported on the forums,
especially its price is cheap and affordable for farmers.
Besides, the thesis build smart scenarios which integrate multiple sensors,
create control system for the electrical equipments used in mushroom houses via
mobile devices in a convenient, fast, power-saving, fuel/travel cost-saving way. To
meet the needs of farmers that they do not have to be present at the mushroom
cultivating houses, they are still able to monitor and manage it far away via the
internet. It is contributing to the development of mushroom cultivation bringing to
high efficiency in terms of mushroom quality and productivity; gradually improving
economy and society.

Trang 7

ABSTRACT EXTEND

In addition to the preamble, table of contents, list of images, tables, list of
symbols, abbreviations, references and some appendices, the contents of the thesis
consists of five chapters:
Chapter 1: Introduction.
Presenting reasons of selecting the topic, the researching objectives and the
essential contents. Thereby we could show the application trends and practical
needs of a control system via mobile equipments with management functions and
automatic control applied to mushroom cultivating house.
Chapter 2: overview of the techniques and technologies in the development of
automatic mushroom growing house.
Presenting an overview of techniques in cultivating some popular mushrooms
like oyster mushroom, Ganoderma Lucidum.
Presenting the development of information and communication technologies,
theoretical systems and related technologies from which lead to the best solution
applied to the thesis.
Chapter 3: Building and designing the system
-

Building a system’s model from the basic control functions (manual control)

to the semi-automatic and automatic functions.
-

Setting up the intelligent/smart scripts meet the user’s realistic needs.

-

Programming to control equipments in the mushroom cultivating houses.

Chapter 4: Results of experimental studies.
-

Presenting the process of installing the system, the results achieved during

the experiment at mushroom house in Nhon Trach district, Dong Nai province
Chapter 5: Conclusions and development
Summarizing the results of the thesis, weaknesses of the thesis and the subject’s
directions of development in the future to create a complete product widely used in
the application of automatic control in the field of planting mushroom in particular
and the agricultural in general.
Trang 8


MỤC LỤC
Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ................................................................................... 14
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7

Lý do chọn đề tài ............................................................................................ 14
Câu hỏi và giả thiết nghiên cứu ....................................................................... 15
Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 15
Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 16
Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 16

Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 16
Những nội dung chính cần nghiên cứu ............................................................ 17

Chương 2 TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ ............................... 18
2.1
Lý thuyết cơ bản về việc trồng nấm................................................................. 18
2.1.1
Kỹ thuật cơ bản trồng nấm linh chi ........................................................... 18
2.1.2

Kỹ thuật cơ bản trồng nấm bào ngư .......................................................... 21

2.2
Một số giải pháp công nghệ điều khiển thiết bị từ xa ....................................... 24
2.2.1
Công nghệ không dây X10 ....................................................................... 24
2.2.2

Công nghệ không dây Insteon .................................................................. 25

2.2.3

Công nghệ không dây Zigbee ................................................................... 27

2.2.4

Công nghệ Z-wave ................................................................................... 28

2.2.5

Công nghệ Wifi với Bo mạch Raspberry Pi .............................................. 30

2.3
Trình bày cơ sở hạ tầng và kỹ thuật tổng quát ................................................. 32
2.3.1
Bố trí hệ thống tưới tự động cho nhà nấm ................................................. 32
2.3.2

Bố trí quạt hút, quạt thổi, máy phun nước trên mái nhà để hạ nhiệt độ ...... 33

2.3.3

Bố trí lắp đặt máy phun sương để tăng độ ẩm không khí trong nhà nấm ... 33

2.4
Đề xuất công nghệ .......................................................................................... 34
2.5
Phần mềm cho hệ thống điều khiển ................................................................. 35
2.5.1
Web IOPI ................................................................................................. 35
2.5.2

Web giao diện người dùng........................................................................ 35

2.5.3

Ứng dụng giao diện người dùng trên điện thoại di động............................ 37

2.5.4

Cơ sở dữ liệu: ........................................................................................... 38

Chương 3 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG..................................................... 39
3.1
Mô hình hệ thống ............................................................................................ 39
3.1.1
Mô hình hoạt động của hệ thống............................................................... 39
3.1.2

Mô hình điều khiển thiết bị nhà nấm từ xa cơ bản..................................... 40

3.1.3

Mô hình điều khiển thiết bị nhà nấm từ xa bán tự động............................. 40

3.1.4

Mô hình điều khiển thiết bị nhà nấm từ xa tự động ................................... 42

3.1.5

Mô hình thiết lập các thông số môi trường theo độ tuổi của nấm thông qua

qua camera nhận dạng tai nấm. ................................................................................ 43
Trang 9


3.2
Thiết lập các mức độ điều khiển của hệ thống ................................................. 44
3.2.1

Cấp độ 1 - Hệ thống điều khiển bật/tắt các thiết bị điện cơ bản ................. 44
3.2.2

Cấp độ 2 - Hệ thống điều khiển hẹn giờ .................................................... 46

3.2.3

Cấp độ 3 - Hệ thống điều khiển tự động .................................................. 47

3.2.4

Cấp độ 4-Hệ thống cảnh báo và kiểm soát hoạt động các thiết bị qua

camera

49

3.2.5

Cấp độ 5-Hệ thống điều khiển thông minh với camera nhận dạng tai nấm 50

3.3
Xây dựng và thiết lập hệ thống ........................................................................ 51
3.3.1
Cài đặt hệ điều hành cho Raspberry Pi...................................................... 51
3.3.2

Cập nhật Raspberry Pi config: .................................................................. 53

3.3.3

Cài đặt Web Iopi ...................................................................................... 61

3.3.4

Sử dụng WebIopi ..................................................................................... 62

3.3.5

Bật tắt WebIopi tự động ........................................................................... 63

3.3.6

Truy cập WebIopi trên mạng LAN ........................................................... 63

3.3.7

Nguyên lý giao tiếp của WebIopi và các thiết bị truy cập.......................... 65

3.3.8

Truy cập WebIopi qua mạng internet ........................................................ 66

3.3.9

Cài đặt cảm biến DHT11 .......................................................................... 67

Chương 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM ................................................... 71
4.1 Thiết lập điều khiển cho hệ thống ......................................................................... 71
4.2 Các chức năng điều khiển ..................................................................................... 72

4.2.1 Chức năng xử lý nhiệt độ ................................................................................ 72
4.3 Nhận xét từ nhà trồng nấm ở nơi thí nghiệm ......................................................... 73
Chương 5 TÓM TẮT, KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................. 74
5.1
Những kết quả nghiên cứu đạt được ................................................................ 74
5.2
Những hạn chế của đề tài ................................................................................ 75
5.3
Hướng phát triển của đề tài ............................................................................. 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 76
PHỤ LỤC – MÃ NGUỒN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG ................................................... 77
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Mã nguồn điều khiển tắt/mở đèn chiếu sáng .................................................... 77
Mã nguồn điều khiển tắt/mở quạt hút .............................................................. 77
Mã nguồn điều khiển điều tắt/mở quạt thổi ..................................................... 77
Mã nguồn điều khiển điều tắt/mở máy phun sương ......................................... 77
Mã nguồn điều khiển tự động với cảm biến ..................................................... 78
Mã nguồn hiện thị giao diện và camera ........................................................... 78
Mã nguồn file script của webiopi .................................................................... 84
Mã nguồn giao diện màn hình thiết bị di động ................................................. 84

Trang 10

DANH MỤC HÌNH VẼ
STT

Mã số

1.

Hình 1.1

2.
3.
4.
5.

Hình 2.1a
Hình 2.1b
Hình 2.1c
Hình 2.2a

6.

Hình 2.2b

7.

Hình 2.2c

8.

Hình 2.2d

9.
10.
11.
12.

Hình 2.2e
Hình 2.3a
Hình 2.3b
Hình 2.3c

13. Hình 2.5
14. Hình 2.5b
15. Hình 3.1a
16. Hình 3.1b
17. Hình 3.1c
18. Hình 3.1d
19. Hình 3.1e
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.

Hình 3.2a
Hình 3.2b
Hình 3.2c
Hình 3.2d
Hình 3.2e
Hình 3.3a
Hình 3.3b
Hình 3.3c
Hình 3.3d
Hình 5.3e

Tên hình vẽ
Giải pháp điều khiển thiết bị từ xa qua thiết bị di
động
Một lô nấm linh chi đang bắt đầu cho thu hoạch
Một nhà trồng nấm ở Nhơn Trạch-Đồng Nai
Nhà trồng nấm bào ngư
Sơ đồ tự động nhà thông minh với công nghệ X10
Hệ thống nhà thông minh sử dụng công nghệ
INSTEON
Ứng dụng công nghệ ZigBee trong ngôi nhà thông
minh
Hệ thống nhà thông minh sử dụng công nghệ ZWave
Hình ảnh thật của Raspberry Pi Model B+
Lắp đặt hệ thống tưới tự động cho nhà nấm
Sơ đồ bố trí vòi phun nước tự động
Hệ thống tưới phun tự động tại nhà nấm
Giao diện web điều khiển và hiển thị tình trạng
với các màu khác nhau

Giao diện chính trên điện thoại di động
Mô hình hoạt động của hệ thống
Mô hình điều khiển bật/tắt thiết bị từ xa
Mô hình điều khiển từ xa bán tự động của hệ
thống
Mô hình điều khiển từ xa tự động của hệ thống
Mô hình điều khiển tự động với camera nhận
dạng tai nấm
Sơ đồ hệ thống ở cấp độ 1
Sơ đồ hệ thống ở cấp độ 2
Sơ đồ hệ thống ở cấp độ 3
Sơ đồ hệ thống ở cấp độ 4
Sơ đồ hệ thống ở cấp độ 5
Chọn đường dẫn cài hệ điều hành Raspbian
Thông số mạng
Màn hình Terminal của Pi để gõ lệnh config
Chọn cấu hình để đặt tên máy
Cấu hình thay đổi mật khẩu

Trang
14
18
21
23
25
26
28
29
31
32

33
34
36
37
39
40
41
42
43
45
46
48
49
51
52
53
53
54
55
Trang 11


STT
30.
31.
32.
33.
34.
35.
36.

37.
38.
39.
40.
41.
42.
43.
44.
45.
46.
47.
48.
49.
50.

Mã số
Hình 5.3f
Hình 5.5g
Hình 5.5h
Hình 5.5i
Hình 5.5j
Hình 5.5k
Hình 5.5L
Hình 5.5m
Hình 5.5n
Hình 5.5o
Hình 5.5p
Hình 5.5q
Hình 5.5r
Hình 5.5s

Hình 5.5t
Hình 5.5u
Hình 5.5v
Hình 5.5w
Hình 5.5x
Hình 4.1
Hình 4.2

Tên hình vẽ
Cấu hình chọn chế độ khởi động
Cấu hình chọn chế độ khởi động tiếp theo
Cấu hình chọn ngôn ngữ
Cấu hình chọn múi giờ
Cấu hình chọn múi giờ HCM
Cấu hình thay đổi password của root
Cấu hình chon phép chọn SSH
Cấu hình phần mềm Putty
Login vào phần mềm Putty
Màn hình hiển thị của phần mềm Putty
Màn hình Terminal của Pi
Màn hình Terminal reboot kit Pi
Màn hình hiển thị WebIopi
Giao diện mặc định của WebIpoi
Nguyên lý giao tiếp giửa webipoi với các thiết bị
Đăng ký tài khoản email trên Weaved
Đăng nhập vào Weaved
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11
Sơ đồ kết nối DHT11
Màn hình chính của hệ thống
Máy phun sương tạo độ ẩm

Trang
56
56
57
58
58
59
59
60
60
61
62
62
63
64
65
66
67
68
69
71
72

Trang 12


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Tên viết tắt

Diễn giải

RPI

Bo mạch Raspberry Pi

Pi

Bo mạch Raspberry Pi

RAM

Bộ nhớ truy xuất ngẫu nhiên

LAN

Mạng cục bộ

CSDL

Cơ sở dữ liệu

TV

Ti vi

Auto

Chế độ tự động

Manual

Chế độ thủ công

Trang 13


Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Lý do chọn đề tài
Nước Việt Nam chúng ta, với thế mạnh về điều kiện tự nhiên như nhiệt độ quan
năm không thay đổi nhiều, độ ẩm thích hợp cho sự phát triển của cây nấm (độ ẩm
cao do lượng mưa hàng năm khá lớn), nguồn nguyên liệu sản xuất nấm sẵn có tại
địa phương (nhiều chất thải nông nghiệp như: rơm rạ, trấu, mùn cưa,…) nên trồng
nấm đang từng bước trở thành nghề phổ biến cho người nông dân. Tuy nhiên, việc
theo dõi việc trồng nấm bằng thủ công sẽ tốn nhiều thời gian, công sức của người
nông dân.
Thứ hai, không phải chủ nhà nấm lúc nào cũng trúc trực bên nhà nấm để theo
dõi thình trạng phát triển của nấm, do đó sẽ bất tiện cho việc quan sát theo dõi nhà
nấm từ xa như xem thông tin về nhiệt độ, độ ẩm hiện tại của nhà nấm để đưa ra
hướng xử lý kịp thời. Điều này áp dụng công nghệ thông tin hiện đại sẽ giúp cho
chủ nhà nấm có thể quản lý từ xa và cập nhật thông tin về tình trạng nhà nấm của
mình tại bất cứ nơi đâu bằng thiết bị di động thông qua mạng internet, không còn lệ
thuộc vào không gian và thời gian.

Hình 1.1 Giải pháp điều khiển thiết bị từ xa qua thiết bị di động
Thứ ba, công nghệ điều khiển từ xa bây giờ được tăng cường bởi sự chuyên
dụng của thiết bị di động như là điện thoại thông minh và máy tính bảng. Số người
sử dụng điện thoại thông minh ngày một gia tăng, kể cả bà con nông dân ở thôn
Trang 14

quê, việc điều khiển tự động không còn giới hạn bởi các thiết bị và khoảng cách.
Chủ nhà có thể kiểm soát hầu như tất cả các thiết bị Điện gia dụng của mình thông
qua điện thoại thông minh IOS / Android và máy tính bảng với kết nối internet,
WiFi hoặc 3G.
Với tất cả những lý do đã trình bày ở trên, việc nghiên cứu, ứng dụng thiết bị
công nghệ vào việc trồng nấm là nhu cầu rất cần thiết thiết vì sẽ cho tỷ lệ thành
công cao do kiểm soát theo dõi được môi trường thực tế, tiết kiệm được nhiều thời
gian đi lại, công sức quản lý, cuối cùng là tiết kiệm năng lượng điện, nước vì các
thiết bị tưới tiêu sẽ tự động ngắt khi không cần dùng đến. Xuất phát từ thực tế đó,
tác giả đã chọn đề tài “Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị và quản lý tự động
hỗ trợ việc trồng nấm” để làm đề tài luận văn thạc sĩ với những ưu điểm như:
-

Điều khiển tự động bật tắt đèn chiếu sáng, tưới nước (yếu tố nhiệt độ), điều
khiển bật tắt tự động quạt hút, quạt thổi, máy phun sương (yếu tố độ ẩm) một
theo một tiêu chuẩn xác định tùy theo độ tuổi của tai nấm

-

Tiết kiệm năng lượng điện, nước,…

-

Tiết kiệm thời gian, chi phí đi lại

-

Đáp ứng những nhu cầu cần thiết trong việc chăm sóc nấm tự động.

1.2 Câu hỏi và giả thiết nghiên cứu
- Điều khiển thiết bị điện từ xa bằng cách nào ?
-

Hệ thống có đảm bảo thiết bị luôn chạy đúng yêu cầu ?

-

Có điều khiển thiết bị trong nhà nấm như đèn chiếu sáng, quạt hút, máy phun

sương qua thiết bị di động được hay không ?
-

Hệ thống ứng dụng công nghệ gì ?

-

Đề tài có gì khác so với những đề tài đã được thực hiện?

-

Khả năng ứng dụng trong thực tế của đề tài như thế nào?

-

Chi phí có phù hợp cho nhà đầu tư hay không?

1.3 Mục tiêu nghiên cứu
Đề tài này được nghiên cứu nhằm đạt được các mục đích sau:
-

Giúp chúng ta hiểu môi trường thuận lợi để phát triển cây nấm và các công nghệ
điều khiển không dây đang được sử dụng và phát triển hiện nay.

Trang 15


-

Xây dựng được hệ thống điều khiển thiết bị điện trong nhà trồng nấm từ xa bằng
thiết bị di động phù hợp với điều kiện môi trường thực tế.

-

Cung cấp các giải pháp thông minh trong việc trồng nấm một cách tự động.

1.4 Đối tượng nghiên cứu
Điều khiển thiết bị điện trong gia đình từ xa, sử dụng công nghệ wifi với bo
mạch Raspberry Pi làm bộ phận điều khiển trung tâm và các nhóm thiết bị:
-

Nhóm thiết bị nhiệt độ: Máy bơm nước, quạt hút, quạt thổi, đèn chiếu sáng.

-

Nhóm thiết bị độ ẩm: Máy phun sương, cảm biến đo nhiệt độ.

-

Nhóm thiết bị quan sát: Camera quan sát và nhận dạng.

1.5 Phạm vi nghiên cứu
Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị điện trong nhà trồng nấm từ xa bằng thiết
bị di động. Hệ thống cần đáp ứng ở 3 mức độ:
-

Giám sát: Giám sát thông thường và giám sát tự động.

-

Cảnh báo: cảnh báo thông thường và cảnh báo tự động.

-

Điều khiển: Điều khiển thông thường và điều khiển tự động.

1.6 Phạm vi nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu thu thập thông tin:
Nghiên cứu các tài liệu về điều khiển thiết bị điện từ xa với công nghệ wifi với
bo mạch Raspberry Pi. Thử nghiệm một số phương pháp điều khiển hiện có.
Nghiên cứu gắn kết, giao tiếp các thiết bị điều khiển với nhau. Từ nghiên cứu đó
sẽ áp dụng xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà trồng nấm từ xa qua
thiết bị di động.
Phương pháp nghiên cứu điển hình:
Dựa vào những tình huống điển hình, những nhu cầu điển hình trong thực tế để
xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị hỗ trợ trồng nấm một cách tự động.
Phương pháp nghiên cứu chuyên gia:
-

Chuyên gia trồng nấm: Đến gặp các chuyên gia trồng nấm ở Nhơn Trạch-Đồng

Nai, Củ chi… để có biết được kỹ thuật và kinh nghiệm trồng nấm và nghiên cứu
về những gợi ý của họ.

Trang 16


-

Chuyên gia về công nghệ không dây
Từ hai chuyên gia này tôi xây dựng hệ thống với các chức năng đáp ứng cho
việc trồng nấm động phối hợp và điều khiển nhịp nhàng các yếu tố: nhiệt độ, độ
ẩm.

Phương pháp thực nghiệm:
Hệ thống sẽ được thực nghiệm tại một cơ sở trồng nấm tại Nhơn Trạch – Đồng
Nai nhằm kiểm tra những thiếu sót, kiểm tra tính linh hoạt của hệ thống khi áp
dụng vào thực tế.
1.7 Những nội dung chính cần nghiên cứu
Để thực hiện mục đích nêu trên, luận văn có các nhiệm vụ cụ thể sau đây:
-

Về mặt nghiệp vụ: Tìm hiểu các kỹ thuật cơ bản trong việc trồng và chăm sóc
cây nấm. Giới hạn đề tài chỉ nghiên cứu kỷ thuật trồng nấm linh chi vì việc theo
dõi điều kiện nhiệt độ, độ ẩm phù hợp với mô hình của đề tài.

-

Về mặt công nghệ:
 Nghiên cứu các công nghệ điều khiển từ xa đang được phát triển. So sánh và
lựa chọn công nghệ, thiết bị, đồng thời đưa ra giải pháp phù hợp với điều

kiện môi trường trồng nấm phù hợp với điều kiện môi trường tại Việt Nam
để xây dựng hệ thống và phát triển.
 Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của bo mạch Raspberry Pi trong việc điều
khiển các thiết bị
 Nghiên cứu web browser Web IOPI hỗ trợ cho bo mạch Raspberry Pi trong
việc truy cập điều khiển từ xa
 Nghiên cứu lập trình giao diện ứng dụng trên điện thoại di động chạy hệ điều
hành android

-

Thiết kế hệ thống, triển khai và cài đặt hệ thống.

-

Xây dựng, tích hợp những ngữ cảnh thông minh vào hệ thống dựa trên những
tình huống điển hình và nhu cầu thực tế trong việc trồng nấm.

Trang 17


Chương 2 TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ
2.1 Lý thuyết cơ bản về việc trồng nấm
2.1.1 Kỹ thuật cơ bản trồng nấm linh chi
Nghiên cứu quá quy trình trồng nấm của các loại nấm đang được trồng phổ biến
tại Việt Nam như nấm Linh Chi, nấm Mèo, nấm Hương. Nhưng nấm Linh chi vẫn
phù hợp nhất cho hệ thống.
Nấm linh chi là một trong những loại nấm có tác dụng rất lớn trong y học, và
đặc biệt loại nấm này thuộc loại có giá trị kinh tế cao. Do đó được nhiều hộ gia đình
có khả năng đầu tư để trồng loại nấm này để góp phần gia tăng kinh tế gia đình.

Hình 2.1a Một lô nấm linh chi đang bắt đầu cho thu hoạch
Thời vụ trồng nấm Linh Chi
Thời gian bắt đầu cấy giống từ ngày 15/1 đến 15/3 và từ 15/8 đến 15/9 dương
lịch
Nguyên liệu để trồng nấm linh chi
Linh Chi sử dụng nguyên liệu chủ yếu là mùn cưa tươi, khô của các loại gỗ
mềm, không có tinh dầu và độc tố. Ngoài ra còn có thể trồng Linh Chi từ nguyên
liệu là thân gỗ, các cây thuốc họ thân thảo.
Quy trình trồng nấm Linh Chi.
-

Bắt đầu từ meo nấm
Trang 18


Sau 20 ngày tơ nấm Linh Chi lan xuống 2/3 bịch và đưa đến trại trồng. Sau khi
vận chuyển từ xe xuống nhà trồng, khoảng 1 đến 3 ngày sau dùng vòi nước xịt, rửa
bụi bám bên ngoài của phôi nấm, đồng thời để nước lạnh kích thích tơ nấm bên
trong. Có thể rửa bịch bằng cách dùng vòi phun qua cho ướt đều 1 lượt (không cần
rửa từng bịch). Bịch rửa xong tốt nhất nên để thêm 1 ngày nữa cho tơ nấm gặp lạnh
bung ra thêm rồi mới mở miệng (tháo nút bông, hoặc giấy bọc). Khi gỡ nút bông,
nếu tơ đã ăn dính nút bông sẽ có hiện tượng chặt khó gỡ, việc này là bình thường và
không anh hưởng gì quá trình phát triển cùa nấm, nhớ rút hết bông có trong miệng
bịch, nếu khó gỡ dùng kềm để kéo.
-

Chăm sóc cho nấm phát triển

Sau khi mở nút bông không nên để nước tưới trực tiếp vào miệng bịch, chỉ tưới

vách và nền cho độ ẩm đạt khoảng 80% là tốt trong giai đoạn này, nhiệt độ tốt nhất
là từ 26 đến 30 độ C, tuy nhiên nấm có thể sống từ 26 đến đến 36 độ, quá 36 độ
nấm chết. Lưu ý những ngày nắng nóng nhiều phải tưới để hạ nhiệt độ
Trong 4-5 ngày sau khu tháo nút bông thì nấm non bắt đầu ra hình thành 1 lớp
thịt nấm màu trắng. Lúc này lượng nước tưới cũng như số lần tưới nhiều lên dần sao
cho tai nấm không bị khô hoặc mất màu trắng (ngả sang vàng hoặc nâu). Giai đoạn
này các chỉ tiêu tốt nhất cho nấm là độ ẩm tốt nhất là 90% trở lên (nếu phun sương
24/24 mới đạt được độ ẩm này), nhiệt độ tốt nhất là 27-28 độ. Có thể phủ lớp bạt,
nilon bên ngoài sau khi phun để giữ ẩm, làm sao để đạt được độ ẩm càng cao càng
tốt, nếu không có máy phun sương thì tưới ướt nền và vách để tạo độ ẩm.
Nhà trồng cần thoáng mát, đừng sáng quá cũng đừng tối quá, ánh sáng đủ đọc
sách là được, nên che chắn không để gió lùa vào vì sẽ làm mất độ ẩm nhà trồng.
Tai Nấm dạng nụ sau 7-8 ngày sẽ chuyển sang dạng tán, 30 ngày kể từ lúc xuất
hiện nụ nấm thì nấm sẽ ở dạng tai và bắt đầu phóng thích bào tử (lớp phấn trên tai
nấm, lớp này rất tốt không để trôi lớp phấn này, khi có phấn không được phun
nước trôi lớp phấn)
Tai Nấm Linh Chi từ lúc kết nụ đến lúc trưởng thành kéo dài 70 đến 80 ngày
cho nên sau khi nấm phóng thích bào tử thì đợi 35 - 40 ngày sau mới thu hoạch.
Thời gian nấm ở dạng nụ (cọng) độ ẩm nhà trồng khoảng 80%, đến khi tai nấm ở
dạng tai (tức là 7 ngày kể từ ngày ra nụ sẽ ra dạng tai) cần phải tăng độ ẩm tốt nhất
Trang 19


90% trở lên. Khi nấm mất viền trắng thì hạn chế tưới nước để tai nấm dầy lên tích
lũy khối lượng, lúc này độ ẩm nên khoảng 70%.
Khi mất viền trắng và có bào tử thì trong 5 ngày tiếp theo có thể phun sương
trên bịch nấm, sau đó ngừng phun trên bịch mà chỉ tưới nền để tạo độ ẩm, nếu phun
lên bịch sẽ bị trôi bào tử bào tử ở trên ta nấm càng nhiều càng tốt.
Phương pháp không phủ đất
Rạch túi và tưới nước. Kể từ ngày cấy giống đến khi rạch túi (khoảng 25-30

ngày) sợi nấm đã ăn kín ¾ túi. Tiến hành rạch 2 vết rạch sâu vào trong túi 0,20,5cm, đối xứng trên bề mặt túi nấm. Đặt túi nấm trên giàn cách nhau 2-3cm để
nấm ra không chạm vào nhau.Từ 7 đến 10 ngày đầu chủ yếu tiến hành tưới nước
trên nền nhà, đảm bảo độ ẩm 80-90%, thông thoáng vừa phải.Khi quả thể nấm bắt
đầu mọc từ các vết rạch hoặc qua nút bông thì ngoài việc tạo ẩm không khí, có thể
tưới phun sương nhẹ vào túi nấm mỗi ngày từ 1-3 lần (tuỳ theo điều kiện thời tiết).
Chế độ chăm sóc như trên được duy trì liên tục cho đến khi viền trắng trên vành mũ
quả thể không còn nữa là hái được.
Phương pháp phủ đất
Chuẩn bị đất phủ (tương tự như đất phủ nấm mỡ).Cách phủ đất: Khi sợi nấm đã
ăn kín khoảng ¾ túi, gỡ bỏ nút bông, mở miệng túi, phủ lên trên bề mặt một lớp đất
có chiều dày 2-3cm.Chăm sóc sau khi phủ đất: Nếu đất phủ khô cần phải tưới rất
cẩn thận (tưới phun sương) để đất ẩm trở lại. Tuyệt đối không tưới nhiều, nước
thấm xuống nền cơ chất sẽ gây nhiễm bệnh, ảnh hưởng đến quá trình hình thành
quả thể nấm. Trong thời gian 7-10 ngày đầu (kể từ lúc phủ đất) cần duy trì độ ẩm
không khí trong nhà đạt 80-90% bằng cách tưới nước thường xuyên trên nền nhà.
Khi quả thể bắt đầu hình thành và nhô lên trên mặt lớp đất phủ cần duy trì độ ẩm
liên tục như trên cho đến thời điểm thu hái được. Thời gian từ khi nấm lên đến lúc
thu hoạch kéo dài khoảng 65-70 ngày.Khi đó ngoài việc duy trì độ ẩm trong phòng
thì ta còn phải tưới phun sương nhẹ trực tiếp trên bề mặt đất phủ 1-3 lần trong ngày
(tuỳ theo điều kiện thời tiết) mục đích để giúp đất phủ luôn duy trì độ ẩm (tương tự
độ ẩm của đất trồng rau). Việc chăm sóc như trên kéo dài liên tục cho tới khi viền
màu trắng trên mũ nấm không còn nữa, lúc đó nấm đến tuổi thu hái.

Trang 20


Hình 2.1b Một nhà trồng nấm ở Nhơn Trạch-Đồng Nai
2.1.2 Kỹ thuật cơ bản trồng nấm bào ngư
Nấm bào ngư là loại thức ăn ngon, là thực phẩm có giá trị dinh dưỡng khá cao,
cung cấp một lượng đáng kể chất đạm, đường bột, nhiều vitamin và khoáng chất,

đồng thời là dược liệu quí giá trong việc duy trì, bảo vệ sức khỏe phòng chống
nhiều bệnh kể cả ung thư, ung bướu và cũng là nguồn hàng xuất khẩu có giá trị
* Nguyên liệu:
Nguyên liệu chính làm môi trường nuôi nấm là các loại phế thải nông nghiệp
giàu chất cenluloz như: rơm rạ và mùn cưa thuộc loại gỗ mềm và không có nhựa
ngăn meo nấm phát triển như gỗ cao su, xoài, so đũa, thân bắp, cùi bắp…..
Nguyên liệu sau khi qua xử lý, ủ chín, phối trộn chất dinh dưỡng, vô bịch, hấp
tiệt trùng, cấy meo giống. Sau 20 – 25 ngày tơ nấm mọc đầy bịch phôi, lúc này bịch
phôi được đem ra nhà nấm chăm sóc thu hoạch quả thể.
* Chuẩn bị nhà nấm:
Vật liệu làm nhà nấm bằng tre, lá , lưới, ny lon. Có thể tận dụng sàn nhà để treo
bịch phôi nấm, xung quanh nhà trồng nấm có thể bao lưới cước hoặc nylon để giữ
ẩm độ, hạn chế côn trùng giúp cho nấm phát triển tốt.

Trang 21


Nhà trồng nấm phải sạch sẽ, cao ráo, thoáng khí, thoát nước và giữ được độ ẩm.
Các bịch phôi nấm có thể xếp đặt trên các bệ (bằng tre hay sắt) hoặc treo dưới các
thanh ngang, mỗi hàng cách nhau 20 – 30cm, mỗi dây cách nhau 20 – 25cm, mỗi
dây có thể treo từ 6 – 10 bịch phôi. Tốt nhất bố trí dàn treo theo từng khối một, mỗi
khối rộng từ 1,4 - 1,6m, chiều dài tùy theo nhà trồng. Mỗi khối chừa các lối đi để
tiện chăm sóc và thu hái.
Trước khi đưa nấm vào nhà nuôi trồng ta cần khử trùng nhà nấm bằng vôi bột cứ
100gr vôi bột/1m2 rãi đều xung quanh nền nhà nấm.
Sau khi nhà nấm chuẩn bị xong ta tiến hành đưa bịch phôi nấm vào chăm sóc.
Nhà nấm cần lắp đặt hệ thống phun sương điều ẩm trong nhà trồng nấm nhằm tối
ưu hóa điều kiện phát triển của nấm.
* Đưa bịch phôi nấm vào nhà trồng và chăm sóc:
Chọn những bịch có sợi tơ nấm mọc trắng đều bịch, sau đó tiến hành tháo nút

bông phía trên miệng bịch phôi hoặc dùng dao lam rạch từ 3 – 4 đường dài khoảng
3 – 4cm trên bịch phôi, sau khi rạch bịch để ngày hôm sau mới phun tưới nước.
Nước tưới nấm phải sạch, không phèn, không chứa chất độc hại nấm và nên tưới
bằng bình phun sương hay vòi phun thật mịn. Tưới nước nhiều hay ít tùy theo ẩm
độ không khí của nhà nuôi nấm. Bình quân 2 lần/ngày, nếu khô thì từ 3 – 4lần/ngày.
Độ ẩm môi trường không khí nơi trồng nấm đạt 85-90%. Nhiệt độ thích hợp 2532oC, nhiệt độ tối ưu 27-28oC. Ánh sáng khuyếch tán (có thể đọc sách được) đây là
điều kiện thích hợp nhất để tạo quả thể nấm phát triển.
Cách tưới: Sử dụng hệ phun sương với cảm biến tự động sẽ tiết kiệm sức lao
động. Người quản lý sẽ cài đặt các thông số độ ẩm, nhiệt độ yêu cầu từ trước. Khi
độ ẩm xuống dưới mức yêu cầu các vòi phun sương chuyên dụng tự động hoạt động
tạo ra các hạt sương siêu mịn thẩm thấu đều vào các vách. Với độ chính xác cao,
các hạt sương mịn tạo độ ẩm chính xác tới 0.1% nhưng không ngưng tụ , không tạo
giọt bắn vào nụ và không làm hư hỏng nấm.
* Một số điểm lưu ý khi trồng nấm bào ngư:
Nhạy cảm với môi trường: Ngoài các tác nhân ảnh hưởng như nhiệt độ, độ ẩm,
pH, ánh sáng,.... nấm bào ngư đặc biệt nhạy cảm với tác nhân gây ô nhiễm môi
Trang 22


trường như hóa chất, thuốc trừ sâu, các kim loại nặng, kể cả trong nguyên liệu cũng
như không khí và môi trường xung quanh khu vực nuôi trồng. Trong điều kiện ô
nhiễm trên, tai nấm sẽ bị biến dạng hoặc ngừng tạo quả thể. Vì vậy, khi nấm bào
ngư phát triển tốt thì nấm thu hoạch được chắc chắn sẽ là một loại ra sạch.
Dịch bệnh gây hại nấm: Chủ yếu là mốc xanh Trichoderma và ấu trùng ruồi nhỏ.
Đối với mốc xanh, có thể hạn chế bằng cách khử trùng tốt nguyên liệu hoặc nâng
pH. Đối với ấu trùng ruồi nhỏ, để ngăn ngừa nhà trồng cần có lưới chắn và vệ sinh
nhà trại, không cho ổ dịch phát sinh.
Dị ứng do bào tử nấm bào ngư: Nếu hít phải có triệu chứng khó thở, có nhiều
vết đỏ ở tay, nhức đầu, ho và sốt. Khắc phục bằng cách đeo khẩu trang khi vào nhà
nuôi trồng, tưới ẩm cho nhà trồng.

Hình 2.1c Nhà trồng nấm bào ngư

Trang 23


2.2 Một số giải pháp công nghệ điều khiển thiết bị từ xa
2.2.1

Công nghệ không dây X10

X10 là công nghệ điều khiển thiết bị điện kỹ thuật số. Khi mới ra mắt, X10 dựa
vào giao thức truyền tín hiệu trong đường điện. Các module X10 giao tiếp với nhau
qua mạng điện trong nhà. Nhà thông minh X10 được điều khiển hoàn toàn bằng mã
lệnh truyền trên cáp cấp nguồn điện đến từng thiết bị, theo nguyên tắc đặt mã là một
chữ cái từ A đến Z và chữ số từ 1 đến 16. Người dùng có thể thiết lập 256 mã lệnh
dựa vào lượng ký tự và chữ số. Mỗi mã mã lệnh có thể gán cho một hoặc nhiều thiết
bị với các lệnh điều khiển khác nhau (như bật, tắt…). Dần dần, công nghệ X10 đã
được cải tiến để sử dụng sóng radio nhiều hơn và cho phép điều khiển ngôi nhà
thông qua Internet. X10 tham gia vào mọi hệ thống điều khiển trong tòa nhà: như
Hệ thống điều hòa không khí, Hệ thống điều khiển ánh sáng, Hệ thống điều khiển
cổng vào/ra, Hệ thống điều khiển đảm bảo an toàn.
Hệ thống thiết bị của X10 bao gồm 1 bộ điều khiển từ xa nối với máy tính và 1
bộ nhận sóng radio để truyền và nhận tín hiệu X10 từ tất cả các module. Các
module lại có 1 module điều khiển đèn dây tóc (để chỉnh độ sáng), 1 module ngầm
điều khiển 2 đèn neon; 1 module điều khiển các thiết bị khác như bình nước nóng,
điều hoà, máy giặt… . Hệ thống còn có các bộ cảm ứng chuyển động để bật đèn ở
những chỗ thích hợp như cầu thang, nhà kho và module chuông chỉ hoạt động khi
cảm biến chuyển động phát hiện có người.
Có tuổi đời được hơn 40 năm, công nghệ này đã có bước chuyển biến lớn từ

điều khiển có dây sang không dây. X10 thường không được sử dụng cho các hệ
thống đòi hỏi tốc độ cao hoặc giao tiếp cực mạnh giữa các thiết bị trong hệ thống tự
động gia đình.
Ưu điểm: Ưu điểm lớn nhất của nhà thông minh X10 chính là mức giá thành không
quá đắt đỏ: Bạn có thể có một hệ thống tự động hóa hoàn chỉnh cho nhà mình với
chi phí chỉ trên dưới 1000 USD. Tuy nhiên, tính bảo mật và an ninh của công nghệ
này không cao, chủ yếu phù hợp với yêu cầu điều khiển các thiết bị gia dụng.
Nhược điểm:
-

Nhiễu tín hiệu: Vì tín hiệu được truyền trên mạng lưới điện dùng chung nên rất
khó kiểm soát nếu các nhà gần nhau đều dùng thiết bị X10. Ngoài ra bản thân tín
Trang 24