THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG ĐƯỢC GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN QUA INTERNET

THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG ĐƯỢC
GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN QUA INTERNET

Tác giả

VŨ HUỲNH ĐỨC TÀI
NGUYỄN MINH VƯƠNG

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu
cấp bằng Kỹ sư chuyên ngành
Cơ Điện Tử

Giáo viên hướng dẫn:
Th.S NGUYỄN TẤN PHÚC

Tháng 06 năm 2013
i


LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin trân trọng cám ơn tất cả quý Thầy, Cô trường Đại Học Nông Lâm
Tp. Hồ Chí Minh và quý Thầy, Cô khoa Cơ khí – Công nghệ đã trang bị cho chúng em
những kiến thức quý báu trong quá trình học tập tại trường.
Chúng em xin chân thành cám ơn các Thầy, Cô bộ môn Cơ điện tử đã hướng
dẫn, giúp đỡ chúng em rất tận tình trong quá trình chúng em làm đề tài.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Tấn Phúc đã dành nhiều thời gian công
sức, quan tâm theo dõi, tận tình hướng dẫn, động viên và nhắc nhở chúng em hoàn
thành tốt luận văn này.
Qua đây, chúng em xin gửi lời cám ơn đến những người thân cũng như bạn bè đã
động viên, ủng hộ và luôn tạo cho chúng em những điều kiện thuận lợi trong quá trình
hoàn thành Luận Văn Tốt Nghiệp.

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 14 tháng 06 năm 2013
Sinh viên thực hiện
Vũ Huỳnh Đức Tài – Nguyễn Minh Vương

ii


TÓM TẮT
Đề tài “THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG TƯỚI TỰ ĐỘNG ĐƯỢC
GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN QUA INTERNET” là đề tài nghiên cứu, chế tạo vi
mạch để giám sát và điều khiển van từ xa qua Internet, qua đó còn giúp bà nông dân
quản lý được lượng nước tưới cho mỗi loại cây trồng khác nhau.
Thời gian nhận đề tài là ngày 11-1-2013. Ngày chúng em bắt đầu bắt tay vào làm
là ngày 25-2-2013. Ngày hoàn thành ngày 1-5-2013. Đề tài được thực hiện tại nhà của
bạn Tài.
Nội dung sơ lược của đề tài như sau: Đề tài ứng dụng nguồn năng lượng mặt trời
thông qua việc sử dụng tấm pin mặt trời biến ánh sáng mặt trời thành điện năng điều
khiển hệ thống tưới nhỏ giọt. Hệ thống tưới nhỏ giọt gồm 3 phần chính: phần cơ khí,
phần điện tử và phần Web điều khiển. Phần cơ khí gồm khung mô hình, hộp điều
khiển, dàn ống nước. Phần điện tử gồm các vi mạch điều khiển từ xa, mạch điều khiển
van, mạch đo nhiệt độ, độ ẩm. Phần Web bao gồm trang Web điều khiển từ xa qua
Internet.
Nội dung luận văn gồm 4 chương:
Chương 1: MỞ ĐẦU
1.1. Mục đích nghiên cứu.
1.2. Mục tiêu đề tài.
1.3. Ý nghĩa thực tiễn
Chương 2: TỔNG QUAN
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
Mặc dù là kết quả tâm huyết của hơn 2 tháng làm việc nhưng có thể sẽ không
tránh được những sai sót, xin quý thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến.

iii


MỤC LỤC
Trang
TRANG TỰA ................................................................................................................... i 
LỜI CẢM ƠN..................................................................................................................ii 
TÓM TẮT...................................................................................................................... iii 
MỤC LỤC ...................................................................................................................... iv 
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ..........................................................................vii 
DANH SÁCH CÁC BẢNG ........................................................................................ viii 
DANH SÁCH CÁC HÌNH ............................................................................................. ix 
Chương 1: MỞ ĐẦU ..................................................................................................... 1 
1.1.  Mục đích nghiên cứu.......................................................................................... 1 
1.2.  Mục tiêu đề tài ................................................................................................... 1 
1.3.  Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................ 2 
Chương 2: TỔNG QUAN ............................................................................................. 3 
2.1.  Tổng quan về pin năng lượng mặt trời...............................................................3 
2.1.1.  Hệ thống pin năng lượng mặt trời ...............................................................3 
2.1.2.  Thiết kế một hệ thống pin mặt trời..............................................................3 
2.1.3.  Ứng dụng pin mặt trời .................................................................................6 
2.2.  Tổng quan về hệ thống tưới nhỏ giọt hiện nay ..................................................8 
2.2.1.  Tổng quan về tưới nhỏ giọt .........................................................................8 
2.2.2.  Những lợi ích của tưới nhỏ giọt ................................................................10 
2.2.3.  Hệ thống tưới nước nhỏ giọt kiểu Israel ...................................................10 

2.2.4.  Áp dụng vào Việt Nam .............................................................................11 
2.3.  Tổng quan về mạng Internet ............................................................................12 
2.3.1.  Giới thiệu...................................................................................................12 
2.3.2.  Hoạt động của mạng Internet ....................................................................12 
2.3.3.  Kết nối Internet .........................................................................................13 
2.3.4.  Giao thức TCP/IP ......................................................................................14 
2.4.  Giới thiệu bộ thư viện TCP/IP stack của Microchip........................................14 
2.4.1.  Sơ lược về TCP/IP Stack của Microchip ..................................................14 
2.4.2.  Sử dụng TCP/IP stack ............................................................................... 16 
iv


2.5.  Giới thiệu các linh kiện sử dụng trong đồ án ................................................... 23 
2.5.1.  Vi điều khiển PIC 18F97J60 ..................................................................... 23 
2.5.2.  Nguyên lý và cấu tạo của van điện từ (van 2/2)........................................ 27 
2.5.3.  Cảm biến nhiệt độ LM 35 ......................................................................... 28 
2.5.4.  Cảm biến độ ẩm ........................................................................................ 29 
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................... 32 
3.1.  Nội dung........................................................................................................... 32 
3.2.  Phương pháp nghiên cứu ................................................................................. 32 
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 33 
4.1.  Sơ đồ khối toàn bộ hệ thống ............................................................................ 33 
4.2.  Kết quả thiết kế phần cơ khí ............................................................................ 34 
4.2.1.  Bản vẽ thiết kế mô hình ............................................................................ 34 
4.2.2.  Một số hình ảnh mô phỏng trên phần mềm Inventor ................................ 34 
4.2.3.  Mô hình thực tế ......................................................................................... 36 
4.3.  Kết quả thiết kế phần điện tử ........................................................................... 38 
4.3.1.  Hộp điều khiển .......................................................................................... 38 
4.3.2.  Mạch điều khiển qua Internet sử dụng PIC 18F97J60 .............................. 39 
4.3.3.  Mạch điều khiển van và cài đặt thời gian sử dụng PIC 16F887 ............... 42 

4.3.4.  Mạch công suất relay ................................................................................ 45 
4.3.5.  Mạch đo độ ẩm HS1101 ............................................................................ 46 
4.4.  Kết quả thiết kế phần Web ............................................................................... 48 
4.4.1.  Giám sát nhiệt độ và độ ẩm từ xa qua Internet ......................................... 48 
4.4.2.  Điều khiển, giám sát trạng thái và cài đặt thời gian qua Internet ............. 49 
4.4.3.  Code thiết kế WEB trên Adobe DreamWeaver CS5 ................................ 50 
4.5.  Tóm tắt kết quả đạt được ................................................................................. 50 
4.6.  Kết quả khảo nghiệm lưu lượng nước tưới tại mỗi đầu nhỏ giọt..................... 51 
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.................................................................. 54 
5.1.  Kết luận ............................................................................................................ 54 
5.1.1.  Phần cơ khí ................................................................................................ 54 
5.1.2.  Phần điện tử ............................................................................................... 54 
5.2.  Đề nghị hướng phát triển

55 

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 56 
v


PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 57 
1.1.  Mô hình điều khiển qua mạng LAN.................................................................... 57 
1.2.  Mô hình điều khiển qua mạng Internet ............................................................... 58 
1.3.  Hướng dẫn cách tạo một trang WEB .................................................................. 61 
1.4.  Code thiết kế WEB trên Adobe DreamWeaver CS5 .......................................... 63 
1.5.  Code mạch điều khiển PIC 16F887..................................................................... 66 
1.6.  Code mạch Internet PIC 18F97J60 ..................................................................... 72 
1.7.  Code mạch độ ẩm HS1101 .................................................................................. 76 

vi

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
-

AJAX (Asynchronous JavaScript And XML)

-

ARP (Address Resolution Protocol)

-

CSS (Cascading Style Sheets)

-

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

-

DNS (Domain Name System)

-

FTP (File Transfer Protocol)

-

HTML (Hyper Text Markup Language)

-

HTTP (Hyper text Transfer Protocol)

-

ICMP (Internet Control Message Protocol)

-

IP (Internet Protocol)

-

LAN (Local Area Network)

-

MAC (Media Access Control)

-

MPFS (Microchip File System Store)

-

SNMP (Simple Network Management Protocol)

-

TCP (Transmission Control Protocol)

-

UDP (User Datagram Protocol)

-

LED (Light Emitting Diode)

-

LCD (Liquid Crystal Display)

vii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Các giá trị cấu hình Stack............................................................................. 16 
Bảng 2.2: Các module và tập tin cần thiết trong Stack ................................................. 17 
Bảng 2.3: Mô tả các chân của PIC18F97J60 được sử dụng trong đồ án ...................... 24 
Bảng 2.4: Bảng quy đổi tần số sang độ ẩm................................................................... 31 
Bảng 4.1: Bảng số liệu khảo sát tại mỗi đầu tưới nhỏ giọt. .......................................... 52 
Bảng 4.2: Bảng số liệu kiểm chứng Vout ....................................................................... 53 

viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 2.1: Thành phần của một hệ thống pin mặt trời..................................................... 3 
Hình 2.3: Acquy khô kín hiệu K&V............................................................................... 5 
Hình 2.4: Bộ điều khiển quá trình nạp acquy Việt Linh. ............................................... 5 
Hình 2.5: Inverter của Việt Linh .................................................................................... 6 
Hình 2.6: Trạm vũ trụ ISS. ............................................................................................. 6 
Hình 2.7: Mặt trời được ứng dụng tại các hộ gia đình và trong nông nghiệp ................ 7 
Hình 2.8: Một cuộc thi thiết kế xe chạy bằng năng lượng mặt trời cho sinh viên ......... 7 
Hình 2.9: Vùng rễ tích cực tập trung .............................................................................. 8 
Hình 2.10: Lợi ích của vùng khô .................................................................................... 8 
Hình 2.11: Lợi ích của vùng ướt..................................................................................... 9 
Hình 2.12: Vùng ướt theo từng loại đất .......................................................................... 9 
Hình 2.13: Thành phần trong đất .................................................................................. 10 
Hình 2.14: Công nghệ hiện đại được Israel ứng dụng nhiều trong nông nghiệp ......... 10 
Hình 2.15: Nhà kính trồng rau tại Israel ....................................................................... 11 
Hình 2.16: Tưới nước tiết kiệm ở Việt Nam ................................................................ 11 
Hình 2.17: Kiến trúc TCP/IP ........................................................................................ 14 
Hình 2.18: Quá trình làm việc của HTTP2 server ........................................................ 17 
Hình 2.20: Cú pháp chèn Javascript vào HTML .......................................................... 21 
Hình 2.21: Cú pháp chèn CSS vào HTML ................................................................... 22 
Hình 2.22: Sơ đồ chân PIC18F97J60 ........................................................................... 24 
Hình 2.23: Van điện từ 2/2 ........................................................................................... 27 
Hình 2.24: Sơ đồ cấu tạo van điện từ ........................................................................... 27 
Hình 2.25: LM35 .......................................................................................................... 29 
Hình 2.26: Cảm biến độ ẩm HS1101............................................................................ 30 
Hình 2.27: Sơ đồ IC555 tạo dao động .......................................................................... 30 
Hình 4.1: Sơ đồ khối toàn bộ hệ thống ......................................................................... 33 
Hình 4.2: Khung mô hình ............................................................................................. 34 
ix

Hình 4.3: Mặt bên, mặt trước và mặt nghiêng của mô hình ......................................... 34 
Hình 4.4: Mặt trước và mặt sau của mô hình ............................................................... 35 
Hình 4.5: Pin mặt trời, van điện từ và đầu tưới nhỏ giọt (từ trái qua phải) .................. 35 
Hình 4.6: Bánh xe và bình chứa nước .......................................................................... 35 
Hình 4.7: Khung mô hình lúc bắt đầu lắp ráp .............................................................. 36 
Hình 4.8: Cách bố trí van điện từ trong hệ thống ......................................................... 37 
Hình 4.9: Đầu tưới nhỏ giọt trong mô hình .................................................................. 37 
Hình 4.10: Mô hình hoàn thiện..................................................................................... 37 
Hình 4.11: Giao diện hộp điều khiển thực tế ................................................................ 38 
Hình 4.12: Cách bố trí sơ đồ mạch điện trong hộp điều khiển ..................................... 38 
Hình 4.13: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển từ xa qua Internet ................................. 39 
Hình 4.14: Layout mạch điều khiển từ xa qua Internet ................................................ 39 
Hình 4.15: Mạch thực tế điều khiển từ xa qua internet ................................................ 40 
Hình 4.16: Lưu đồ giải thuật PIC 18F97J60 ................................................................ 41 
Hình 4.17: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển van, cài đặt thời gian và đo nhiệt độ .... 42 
Hình 4.18: Layout mạch điều khiển van, cài đặt thời gian và đo nhiệt độ ................... 42 
Hình 4.19: Mạch thực tế điều khiển van và cài đặt thời gian với module led 7 đoạn. . 43 
Hình 4.20: Lưu đồ giải thuật tăng giảm thời gian PIC 16F887 .................................... 44 
Hình 4.21: Sơ đồ nguyên lý tổng thể mạch relay ......................................................... 45 
Hình 4.22: Layout tổng thể mạch relay ........................................................................ 45 
Hình 4.23: Mạch thực tế của relay ............................................................................... 46 
Hình 4.24: Sơ đồ nguyên lý mạch độ ẩm HS1101 ....................................................... 46 
Hình 4.25: Layout mạch độ ẩm HS1101 ...................................................................... 47 
Hình 4.26: Mạch thực tế độ ẩm HS1101 ...................................................................... 47 
Hình 4.29: Giao diện Web điều khiển ở chế độ chỉnh tay – mở 2 van. ....................... 49 
Hình 4.30: Hiển thị thông báo lỗi khi đường truyền bị gián đoạn ............................... 50 
Hình 4.31: Ống kim tiêm y tế ....................................................................................... 51 
Hình 4.32: Biểu đồ so sánh số liệu Vout giữa thực tế và lý thuyết ................................ 53 
Hình 1: Mô hình điều khiển qua mạng LAN. ............................................................... 57 
x

Hình 2: Mô hình điều khiển qua mạng Internet. .......................................................... 58 
Hình 4: Tab Advanced Setup........................................................................................ 59 
Hình 5: Tab NAT .......................................................................................................... 60 
Hình 6: Giao diện Virtual Server .................................................................................. 60 
Hình 7: Giao diện Status ............................................................................................... 61 
Hình 8: Giao diện MPFS2 ............................................................................................ 62 

xi


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1.

Mục đích nghiên cứu
Ngày nay, khi nền nông nghiệp ngày càng phát triển, nhu cầu điều khiển tự động

được đặt lên hàng đầu. Xuất phát từ nhu cầu đó ngành cơ điện tử ra đời và nó đã được
xếp trong nhóm 5 ngành khoa học công nghệ hàng đầu vì những ứng dụng rộng rãi của
nó. Song song với sự ra đời của cơ điện tử là sự ra đời và cải tiến không ngừng của
máy tính. Xuất phát từ thực tế đó, bằng những kiến thức đã được học và sự giúp đỡ
của thầy cô, chúng em đã quyết định tìm hiểu về đề tài “Thiết kế chế tạo mô hình hệ
thống tưới tự động được giám sát và điều khiển qua Internet” nhằm ứng dụng khoa học
và công nghệ phục vụ phát triển nông nghiệp bền vững. Thiết nghĩ, đây là mô hình
tưới tiết kiệm nước cho cây trồng thích hợp, hiệu quả hơn trong việc kiểm soát lưu
lượng tưới, phù hợp với điều kiện thiếu nước trong mùa khô và vấn đề thuê nhân công
lao động, chi phí đầu tư trung bình, khá phù hợp với túi tiền nông dân và hỗ trợ rất
nhiều cho người dân nông thôn. Và quan trọng hơn hết là mô hình còn áp dụng công

nghệ điều khiển từ xa qua Internet, giúp cho việc quản lý tưới tiêu từ xa, không còn
phải vất vả như trước.
1.2.

Mục tiêuđề tài

-

Tìm hiểu về hệ thống tưới nhỏ giọt.

-

Thiết kế và mô phỏng động trên Inventor.

-

Thiết kế, chế tạo mô hình.

-

Tìm hiểu vi điều khiển PIC 18F97J60 và PIC 16F887.

-

Tìm hiểu về lập trình Web bằng ngôn ngữ HTML.

-

Thiết lập phương trình tính toán lưu lượng tưới phù hợp từng loại cây trồng
khác nhau.

1


1.3.
-

Ý nghĩa thực tiễn
Đây là một đề tài nghiên cứu mang tính thực tiễn trong việc vận dụng các kiến
thức đã được học để phục vụ trong nền nông nghiệp Việt Nam.

-

Về mặt khoa học, đề tài sẽ giúp cho nhóm sinh viên thực hiện hiểu rõ thêm về
truyền dữ liệu điều khiển và cách điều khiển mạch điện thông qua Internet.

-

Về mặt thực tiễn, đề tài ứng dụng điều khiển từ xa rất thiết thực với những kỹ
sư ngành cơ điện tử khi muốn điều khiển những hệ thống lớn trong nhà máy và
xí nghiệp, trong những hệ thống có tính công nghệ cao.

2


Chương 2
TỔNG QUAN
2.1.

Tổng quan về pin năng lượng mặt trời.

2.1.1. Hệ thống pin năng lượng mặt trời

Hình 2.1: Thành phần của một hệ thống pin mặt trời.
Hệ thống pin mặt trời là một hệ thống bao gồm một số các thành phần như: các
tấm pin mặt trời, các tải tiêu thụ điện, các thiết bị lưu trữ điện năng (acquy) và các
thiết bị điều phối điện năng…
2.1.2. Thiết kế một hệ thống pin mặt trời
Thiết kế một hệ thống pin mặt trời là xây dựng một quan hệ tương thích giữa các
thành phần của hệ về mặt định tính và định lượng để đảm bảo hiệu quả cao
2.1.2.1.

Sơ đồ khối

Từ sự phân tích các yêu cầu và các đặc trưng của các phụ tải điện ta sẽ chọn một sơ đồ
khối thích hợp.

Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ thống pin mặt trời
3


2.1.2.2.

Tính toán nguồn điện pin mặt trời

Có nhiều phương pháp tính toán nhưng thông dụng nhất chủ yếu dựa trên sự cân
bằng điện năng trung bình hằng ngày.
 Tính phụ tải điện theo yêu cầu
Giả sử hệ cần cấp điện cho các tải T1, T2, T3,… có các công suất tiêu thụ tương
ứng P1, P2, P3,… và thời gian làm việc hàng ngày của chúng là t1, t2, t3,…

Tổng điện năng phải cấp hằng ngày cho các tải:
Eng = P1t1+P2t2+P3t3+…=∑
Từ Eng nếu nhân với số ngày trong tháng hoặc trong năm ta sẽ tính được nhu cầu
điện năng trong các tháng hoặc cả năm.
 Tính năng lượng điện mặt trời cần thiết Ec
Năng lượng hằng ngày dàn pin mặt trời cần phải cấp cho hệ được xác định theo
công thức:

Ec =
Trong đó: η = η1η2η3... = ∏
η1: hiệu suất thành phần thứ nhất (ví dụ: bộ biến đổi điện)
η2: hiệu suất thành phần thứ hai (ví dụ: bộ điều khiển)
η3: hiệu suất nạp phóng điện acquy
 Công suất dàn pin mặt trời
Công suất của dàn pin mặt trời thường được tính ra công suất đỉnh hay cực đại
(Peak Watt, Wp), là công suất của dàn pin trong điều kiện chuẩn.

,

 

∗
∗

Trong đó :
Eβ cường độ bức xạ trên mặt phẳng đặt nghiêng một góc β so với mặt phẳng ngang.
η (T) là hiệu suất của pin ở nhiệt độ T.

4

 Tính dung lượng bộ acquy
Dung lượng của bộ acquy được tính theo công thức:

C=

∗
∗ ∗

[Ah]

D: số ngày cần dự trữ năng lượng (số ngày không có nắng)
ηb: hiệu suất nạp phóng điện của acquy.
DOS: độ sâu phóng điện thích hợp (khoảng 0,6 - 0,7).

Hình 2.3: Acquy khô kín hiệu K&V.
2.1.2.3.

Các bộ điều phối năng lượng

Các bộ điều phối năng lượng gồm bộ điều khiển quá trình nạp, phóng điện cho
Acquy và bộ biến đổi DC/AC.
Bộ điều khiển là thiết bị có chức năng kiểm soát tự động các quá trình nạp và
phóng điện của bộ acquy. Bộ điều khiển theo dõi trạng thái của acquy thông qua các
tín hiệu đèn báo trên bộ điều khiển.

Hình 2.4: Bộ điều khiển quá trình nạp acquy Việt Linh.
5

Bộ biến đổi điện (inverter) có chức năng biến đổi dòng điện một chiều từ dàn pin
mặt trời hoặc từ bộ acquy thành dòng điện xoay chiều.

Hình 2.5: Inverter của Việt Linh
2.1.3. Ứng dụng pin mặt trời

Hình 2.6: Trạm vũ trụ ISS.
Pin mặt trời có ưu điểm là gọn nhẹ có thể lắp bất kỳ đâu có ánh sáng mặt trời,
thích hợp cho các vùng mà điện năng trong mạng lưới chưa vươn tới, đặc biệt là trong
lĩnh vực hàng không vũ trụ. Ứng dụng của pin mặt trời phát triển rất nhanh, nhất là ở
các nước phát triển. Ngày nay pin mặt trời được ứng dụng trong nhiều dụng cụ cá nhân
như máy tính, đồng hồ và các đồ dùng hằng ngày thay thế dần nguồn năng lượng
truyền thống.

6


Hình 2.7: Mặt trời được ứng dụng tại các hộ gia đình và trong nông nghiệp

Hình 2.8: Một cuộc thi thiết kế xe chạy bằng năng lượng mặt trời cho sinh viên
Ngày nay hệ thống giáo dục nước ta đang tạo điều kiện cho sinh viên tiếp cận với
năng lượng mặt trời thông qua các cuộc thi.
Ở Việt Nam, với sự hỗ trợ của một số tổ chức quốc tế đã thực hiện xây dựng
cáctrạm điện dùng pin mặt trời phục vụ nhu cầu sinh hoạt và văn hóa của các địa
phươngvùng sâu, vùng xa nhất là đồng bằng sông Cửu Long và Tây Nguyên. Tuy
nhiên giá thành của pin mặt trời còn quá cao so với thu nhập của người dân, nên việc
sử dụng năng lượng mặt trời rộng rãi còn hạn chế.

7

2.2.

Tổng quaan về hệ thố
ống tưới nh
hỏ giọt hiện nay

n giọt
2.2.1. Tổng quaan về tưới nhỏ
 Nguyên lýý của tưới nhỏ giọt

c tập trunng
Hìình 2.9: Vùùng rễ tích cực
V
Vùng
rễ tícch cực tập trung.
t
Rễ tậập trung troong vùng đđất xác địnhh và qua đóó tiết
kiệm được năng lượng của cây
c trồng. N
Nâng cao hiiệu quả củaa việc hấp thhu nước và chất
d
Phátt triển độ ẩm
m và độ thôông thoáng tối ưu cho đđất.
dinh dưỡng.

H
Hình
2.10: Lợi ích củaa vùng khô
N

Những
lợi ích của vùnng khô. Giảảm sự phátt triển của cỏ
c dại. Giảảm chi phí nhân
n
công, máy móc và
v chi phí diệt
d cỏ dại. T
Tạo sự di chhuyển dễ dààng cho nhâân công và máy
m giữa cáác cây trồng
g.
móc trong diện tíích trồng trọt. Ngăn nggừa sự xói mòn
N
Những
lợi ích
í của vùnng ướt. Duyy trì ẩm độ liên tục dọc theo rễ câyy trồng. Choo
phép không
k
khí duy
d trì trongg vùng ướt.. Tập trung rễ tích cực của cây trồồng trong vùùng
ướt. Dải
D ướt liên tục sẽ tạo ra
r khối lượnng cho rễ tích cực của cây. Ngăn ngừa sự phhát
triển độ
đ mặn củaa đất trong vùng
v
ướt.


H
Hình

2.11: Lợi ích củaa vùng ướt
V
Vùng
ướt th
heo từng looại đất. Hìnnh dạng củaa vùng ướt ttuỳ thuộc vào
v đặc tínhh cấu
tạo củủa đất. Đối với đất nhhẹ, nước phhân bổ hẹp và sâu hơnn. Đối với đất nặng, nước
n
phân bổ
b có hình giống như hình
h
cầu.

Hìn
nh 2.12: Vùùng ướt theo
o từng loại đất
đ
K
Khoảng
cácch giữa đầuu nhỏ giọt trrên ống nhỏ
ỏ giọt.
-

Yêu cầu khoảng
k
cách
h dripper chho đất nặng:

0.50 - 1.00 m.

-

Yêu cầu khoảng
k
cách
h dripper chho đất vừa :

0.30 - 0.50 m.

-

Yêu cầu khoảng
k
cách
h dripper chho đất nhẹ :

0.20 - 0.30 m.

K
Khoảng
cácch đầu nhỏ giọt phải đđược cân nh
hắc với kết cấu
c đất và yêu
y cầu củaa cây
trồng..


2.2.2. Những lợ
ợi ích của tư
ưới nhỏ giọọt

Tư
ưới nhỏ giọt với lưu lư
ượng thấp m
mang lại:
 Độ ẩm
m đất đồng đều
đ và tối ư
ưu.
 Tạo sự
ự thông thoááng hoàn hảảo cho đất.
 Nâng cao hiệu quuả sử dụng nnước.
 Nâng cao hiệu quuả hấp thu ddinh dưỡng..

Hình
H
2.13: Thành phầnn trong đất
2.2.3. Hệ thốngg tưới nướcc nhỏ giọt k
kiểu Israel
B quyết củ
Bí
ủa nông dân
n Israel là phát triển những
n
côngg nghệ và thiết
t
bị hiệnn đại
như tư
ưới nhỏ giọọt, sử dụng các van điềều khiển tự
ự động, lọc nhiều tầng,, dùng vòi phun
p

áp lựcc thấp và phun
p
mưa looại nhỏ. Nhhờ tưới nhỏ
ỏ giọt, nôngg dân tiết kiệm
k
được 60%
lượngg nước.

H
Hình
2.14: Công
C
nghệ hiện đại đư
ược Israel ứnng dụng nhhiều trong nông
n
nghiệpp
C cánh đồng
Các
đ
của Israel được ttrang bị mạạng lưới đường ống dẫẫn nước, cóó các
ống nhỏ
n như maoo mạch dẫnn tới từng gốốc cây. Hệ thống này được
đ
điều khiển
k
bằng máy


tính, tự động đóng mở van tưới khi độ ẩm của rễ cây đạt tới mức nhất định. Hệ thống
tưới nhỏ giọt này còn kiêm luôn nhiệm vụ bón phân. Người ta pha phân bón vào bể

chứa nước và phân bón theo mạng lưới tới từng bộ rễ cây khi tưới. Với những loại cây
cần tưới cả trên mặt lá, người ta lại dùng hệ thống phun sương.
Tưới nhỏ giọt như thế vẫn chưa đủ tiết kiệm. Họ còn trồng cấy trong nhà kính để
ngăn không cho nước bốc hơi lên trời. Ngoài ra, nhà kính còn ngăn chặn sâu bệnh,
giúp tăng sản lượng và chất lượng của hàng hóa. Israel nhận được rất nhiều đơn đặt
hàng mua giống, từ các loại hạt cho tới gen, trứng và tinh trùng của động vật.

Hình 2.15: Nhà kính trồng rau tại Israel
2.2.4. Áp dụng vào Việt Nam
Với bản chất thông minh và ham học hỏi, những năm gần đây, rất nhiều nông
dân Việt Nam đã bắt đầu mày mò (có thể có hướng dẫn của cơ quan khuyến nông) tự
tạo ra những hệ thống tưới kiểu israel bằng những nguyên vật liệu sẵn có và đã gặt hái
những thành tựu nhất định:
-

Giảm chi phí nhân công gánh nước, không còn phải kéo ống, thu ống.

-

Giảm chi phí điện dùng để bơm nước.

-

Giảm đáng kể lượng nước tưới.

Hình 2.16: Tưới nước tiết kiệm ở Việt Nam
11


2.3.

Tổng quan về mạng Internet

2.3.1. Giới thiệu
Internet là một hệ thống thông tin toàn cầu có thể được truy nhập công cộng gồm
các mạng máy tính được liên kết với nhau. Hệ thống này truyền thông tin theo kiểu nối
chuyển gói dữ liệu (packet switching) dựa trên một giao thức liên mạng đã được chuẩn
hóa (giao thức IP). Hệ thống này bao gồm hàng ngàn mạng máy tính nhỏ hơn của các
doanh nghiệp, của các viện nghiên cứu và các trường đại học, của người dùng cá nhân,
và các chính phủ trên toàn cầu. Chúng cung cấp một khối lượng thông tin và dịch vụ
khổng lồ trên internet.
Nguồn thông tin khổng lồ kèm theo các dịch vụ tương ứng chính là hệ thống các
trang Web liên kết với nhau và các tài liệu khác trong WWW (World Wide Web). Trái
với một số cách sử dụng thường ngày, Internet và WWW không đồng nghĩa. Internet
là một tập hợp các mạng máy tính kết nối với nhau bằng dây đồng, cáp quang, v.v..;
còn WWW hay Web là một tập hợp các tài liệu liên kết với nhau bằng các siêu liên kết
(hyperlink) và các địa chỉ URL và nó có thể được truy nhập bằng cách sử dụng
Internet.
2.3.2. Hoạt động của mạng Internet
2.3.2.1.

Các giao thức (Protocol)

Các giao thức là tập các luật mà các máy tính phải tuân theo khi giao tiếp trên
Internet.
+

Tranmission Control Protocol (TCP): thiết lập kết nối giữa hai máy tính để truyền

tải dữ liệu, chia dữ liệu thành những gói nhỏ và đảm bảo việc truyền nhận dữ liệu.

TCP là giao thức hướng kết nối (connection-oriented protocol).
+

User Datagram Protocol (UDP): thiết lập kết nối nhanh nhưng không chắc chắn

giữa các máy tính để truyền tải dữ liệu, cung cấp ít dịch vụ để khắc phục lỗi.
+

Internet Protocol (IP): điều chỉnh đường đi của những gói dữ liệu đường truyền

nhận trên Internet. TCP là giao thức phi kết nối (connectionless protocol).
+

HTTP: cho phép trao đổi thông tin trên Internet.

+

FTP: cho phép truyền nhận file trên Internet.

+

SMTP: cho phép gửi thư điện tử trên Internet.
12


TCP/IP được dùng làm giao thức chuẩn khi giao tiếp trên Internet vì nó độc lập
với nền của hệ thống (platform independent) và không có tổ chức nào có quyền sở hữu
giao thức này.
2.3.2.2.

Địa chỉ IP (IP Adress)

Internet là một mạng kết nối rộng lớn giữa các máy tính. Để xác định một máy
tính trên mạng này, người ta dùng một con số gọi là địa chỉ IP. Địa chỉ IP gồm một
tập 4 số nhỏ hơn 255 và được ngăn cách bởi các dấu ‘.’. Ví dụ: 41.212.196.197
2.3.2.3.

Mô hình khách – chủ (Client – Server Model)

Internet dựa trên mô hình khách – chủ (client – server), trong đó dữ liệu được
trao đổi thông qua các trang Web. Trong mô hình client – server, mỗi máy tính được
xác định bởi một địa chỉ Internet protocol (IP) và cả máy tính client, server cùng chấp
nhận một giao thức chung để để giao tiếp với nhau. Trong mô hình khách - chủ, máy
khách (client computer) yêu cầu thông tin từ một máy chủ (server). Máy chủ chấp
nhận yêu cầu và gửi thông tin về cho máy khách. Việc trao đổi thông tin này được diễn
ra thông qua những trang Web.
2.3.2.4.

Hệ thống tên miền (DNS – Domain Name System)

Mỗi máy tính trên mạng Internet được xác định bằng địa chỉ IP, nhưng con số
này rất khó nhớ. Để khắc phục nhược điểm này, người ta dùng hệ thống tên miền để
đặt tên

cho máy tính. Ví dụ: tên miền www.yahoo.com ứng với địa chỉ IP

216.109.127.28. request Web page Miền (domain) ứng với một tập các máy tính trên
Internet. Phần mở rộng của tên miền (domain name extension) được dùng để xác định
quốc gia hay tổ chức.
2.3.3. Kết nối Internet

Để kết nối với Internet cần có một số yêu cầu về phần cứng và phần mềm sau:
-

Phần cứng: máy tính, kết nối qua đường dây điện thoại hoặc kết nối cáp,
modem.

-

Phần mềm: kết nối internet, hệ điều hành, giao thức TCP/IP, trình duyệt Web.
Các yêu cầu thiết yếu khi kết nối với Internet: kết nối với Internet thông qua một

nhà cung cấp Internet (Internet Service Provider), modem, trình duyệt và địa chỉ URL.

13


2.3.4. Giao thức TCP/IP
TCP/IP là bộ giao thức cho phép kết nối các hệ thống mạng không đồng nhất
với nhau. TCP/IP là viết tắt của Transmission Control Protocol (Giao thức Điều
Khiển Truyền thông)/Internet Protocol (Giao thức Internet), ngày nay TCP/IP được sử
dụng rộng rãi trong các mạng cục bộ cũng như trên mạng Internet toàn cầu. TCP/IP
không chỉ gồm 2 giao thức mà thực tế nó là tập hợp của nhiều giao thức. Chúng ta
gọi đó là 1 hệ giao thức hay bộ giao thức (Suite Of Protocols).
TCP/IP được xem là giản lược của mô hình tham chiếu OSI với bốn tầng, trong
mô hình này là (theo thứ tự từ trên xuống):
-

Tầng ứng dụng (Application Layer)

-

Tầng giao vận (Transport Layer)

-

Tầng mạng (Internet Layer)

-

Tầng liên mạng (Network Interface Layer)

Hình 2.17: Kiến trúc TCP/IP
2.4.

Giới thiệu bộ thư viện TCP/IP stack của Microchip

2.4.1. Sơ lược về TCP/IP Stack của Microchip
Bộ thư viện TCP/IP Stack của Microchip cung cấp một nền tảng cho các ứng
dụng Ethernet do xử lý hầu hết các yêu cầu tương tác giữa tầng vật lý và tầng ứng
dụng. Nó bao gồm các ứng dụng phổ biến của tầng ứng dụng bao gồm HTTP2 phục vụ
cho các trang Web, SMTP để gửi email, SNMP cung cấp tình trạng kiểm soát, Telnet,
Serial Internet,…Ngoài ra, bộ thư viện TCP/IP Stack này có dung lượng tương đối nhẹ
và hiệu suất triển khai cao.

14