Điều khiển thiết bị bằng raspberry
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.15 MB, 37 trang )
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 2
_____________
BÁO CÁO
MÔN THAY THẾ TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUI
NIÊN KHÓA: 2014-2019
Đề tài:
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HỖ TRỢ VIỆC
TRỒNG NẤM BẰNG SMARTPHONE QUA
RASPBERRY PI
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Văn Khánh Anh
MSSV:
N14DCDT030
Lớp:
D14CQKD01-N
Giáo viên hướng dẫn: TS. CHUNG TẤN LÂM
Tp.Hồ Chí Minh – 10/2018
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
CƠ SỞ TẠI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ 2
_____________
BÁO CÁO
MÔN THAY THẾ TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUI
NIÊN KHÓA: 2014-2019
Đề tài:
ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HỖ TRỢ VIỆC
TRỒNG NẤM BẰNG SMARTPHONE QUA
RASPBERRY PI
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Văn Khánh Anh
MSSV:
N14DCDT030
Lớp:
D14CQKD01-N
Giáo viên hướng dẫn: TS. CHUNG TẤN LÂM
Tp.Hồ Chí Minh – 10/2018
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN BỘ MÔN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................................... 1
Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ....................................................................................... 2
1.1 Lý do chọn đề tài ........................................................................................................ 2
1.2 Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................. 3
1.3 Đối tượng nghiên cứu ................................................................................................. 3
Chương 2: TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ ............................. 4
2.1 Một số giải pháp công nghệ điều khiển thiết bị từ xa ............................................. 4
2.1.1 Công nghệ không dây X10 .................................................................................. 4
2.1.2 Công nghệ Wifi với Bo mạch Raspberry Pi ....................................................... 5
2.2 Trình bày cơ sở hạ tầng và kỹ thuật tổng quát ....................................................... 8
2.2.1 Bố trí hệ thống tưới tự động cho nhà nấm ......................................................... 8
2.2.2 Bố trí quạt hút, quạt thổi, máy phun nước trên mái nhà để hạ nhiệt độ ........ 9
2.2.3 Bố trí lắp đặt máy phun sương để tăng độ ẩm không khí trong nhà nấm...... 9
2.3 Đề xuất công nghệ .................................................................................................... 10
2.4 Phần mềm cho hệ thống điều khiển......................................................................... 11
2.4.1 Web IOPI ............................................................................................................ 11
2.4.2 Web giao diện người dùng ................................................................................. 11
2.4.3 Ứng dụng giao diện người dùng trên điện thoại di động ................................ 13
Chương 3 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG ..................................................... 15
3.1 Mô hình hệ thống ..................................................................................................... 15
3.1.1 Mô hình mô tả hoạt động hệ thống : ................................................................ 15
3.1.2 Mô hình điều khiển thiết bị nhà nấm từ xa cơ bản ......................................... 16
3.1.3 Mô hình điều khiển thiết bị nhà nấm từ xa bán tự động ................................ 17
3.2 Thiết lập các mức độ điều khiển của hệ thống ....................................................... 19
3.2.1 Cấp độ 1 - Hệ thống điều khiển bật/tắt các thiết bị điện cơ bản .................... 19
3.2.2 Cấp độ 2 - Hệ thống điều khiển hẹn giờ ........................................................... 21
3.3 Xây dựng và thiết lập hệ thống ................................................................................ 22
3.3.1 Cài đặt hệ điều hành cho Raspberry Pi ........................................................... 22
3.3.2 Cập nhật Raspberry Pi config: ......................................................................... 24
3.3.3 Cài đặt Web Iopi ................................................................................................ 26
3.3.4 Sử dụng WebIopi ................................................................................................ 27
3.3.5 Nguyên lý giao tiếp của WebIopi và các thiết bị truy cập .............................. 28
Chương 4 TÓM TẮT, KẾT LUẬN ................................................................................... 32
4.1 Những kết quả nghiên cứu đạt được ...................................................................... 32
4.2 Những hạn chế của đề tài ........................................................................................ 32
4.3 Hướng phát triển của đề tài .................................................................................... 32
LỜI NÓI ĐẦU
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 tiết kiệm thời gian và công sức, đề
tài tập trung nghiên cứu ứng dụng “Điều khiển thiết bị hỗ trợ việc trồng nấm bằng điện
thoại di động qua Raspberry Pi ” 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.
Đề tài 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.
Trang | 1
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.
Hình 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. 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.
Trang | 2
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 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 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.
- 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.
1.3 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 sang, cảm biến
đo nhiệt độ.
Trang | 3
Chương 2: TỔNG QUAN CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ CÔNG NGHỆ
2.1 Một số giải pháp công nghệ điều khiển thiết bị từ xa
2.1.1 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…).
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.
Trang | 4
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 hiệu điện
cũng gây nhiễu cho tín hiệu điều khiển. Do đó, nhà bạn có thể bị điều khiển bởi một
cậu bé hàng xóm hoặc bạn muốn đóng cửa nhưng đèn lại tắt mà cửa vẫn cứ mở… Các
nhà sản xuất đã cho ra đời thiết bị lọc nhiễu nhưng kết quả là không hoàn hảo.
- Số lượng thiết bị hạn chế: 256 thiết bị cho mỗi mạng X10. Điều này khiến X10 chỉ
phù hợp triển khai cho một biệt thự cỡ nhỏ.
- Không có tín hiệu phản hồi: Bản thân thiết bị X10 không có tín hiệu báo trạng thái.
Bạn sẽ không thể kiểm tra tình trạng của các thiết bị trong nhà một cách chính xác: Đèn
hành lang đang bật hay tắt, cửa đóng hay mở, TV nhà trên đã tắt hay chưa… Có tồn tại
những thiết bị X10 có khả năng báo trạng thái nhưng chi phí cao
Hình 2 Sơ đồ tự động nhà thông minh với công nghệ X10
2.1.2 Công nghệ Wifi với Bo mạch Raspberry Pi
Wifi, đây chính là giao thức mạng chúng ta thường hay sử dụng hiện nay cho chia sẻ
kết nối giữa các máy laptop, game console và nhiều thứ khác. Wi-Fi có tốc độ nhanh và
Trang | 5
phổ biến. Đó cũng là lý do tại sao nhiều nhà sản xuất thiết bị tự động hay ưu tiên cho công
nghệ này. Tuy nhiên, Wi-Fi lại dùng nhiều năng lượng và băng thông hơn các giao thức
khác.
Raspberry Pi là một máy tính giá rẻ, có kích thước cực kì nhỏ gọn, chỉ bằng một thẻ
tín dụng. Khi cắm màn hình (màn hình máy tính, tivi), chuột và bàn phím vào Raspberry
Pi để sử dụng như một chiếc máy tính thực thụ. Nó mở ra cho mọi người ở tất cả lứa tuổi
cơ hội để khám phá máy tính, tìm hiểu và lập trình bằng nhiều ngôn ngữ khác nhau, chẳng
hạn như Scratch, Python, PHP, …. Nó có khả năng làm được mọi thứ như một máy tính
để bàn, từ trình duyệt web, xem video độ nét cao, xử lý bảng tính (spreadsheets), xử lý
văn bản (word processing) và thậm chí là chơi game.
Raspberry Pi không thay thế hoàn toàn hệ thống để bàn hoặc máy xách tay. Raspberry
Pi không hỗ trợ chạy hệ điều hành Windows vì BCM2835 dựa trên cấu trúc ARM nên
không hỗ trợ mã x86/x64, nhưng vẫn có thể chạy bằng Linux với các tiện ích như lướt
web, môi trường Desktop và các nhiệm vụ khác. Tuy nhiên Raspberry Pi là một thiết bị
đa năng đáng ngạc nhiên với nhiều phần cứng có giá thành rẻ nhưng rất hoàn hảo cho
những hệ thống điện tử, thiết lập hệ thống tính toán rẻ tiền cho những bài học trải nghiệm
lập trình …
Ngoài ra, Raspberry Pi còn có khả năng tương tác với nhiều thứ, nó được sử dụng trong
hàng loạt các dự án kỹ thuật số, chẳng hạn như thiết bị nghe nhạc, trạm thời tiết,… Đặc
biệt có thể lập trình dễ dàng điều khiển công tắt đóng mở thiết bị thông qua các chân tính
hiệu và thiết lập kết nối wifi.
Raspberry Pi lấy nguồn cấp từ cổng micro USB vì thế bộ nguồn cung cấp cho Raspberry
Pi phải có đầu ra với điện áp 5V, công suất từ 700mAh
Nếu ta định hướng tới những dự án cao cấp hơn như điều khiển máy chủ file hoặc
những thiết bị theo dõi khác, cần phải lắp thêm những thiết bị vào để thiết lập Raspberry
Pi và chạy nó.
Trang | 6
Hình 3 Hình ảnh thật của Raspberry Pi Model B+
Raspberry Pi được sử dụng trong đề tài là Model B+:
- SoC 700MHz với 512MB RAM
- 01 cổng HDMI cho đầu ra âm thanh/video số - GPIO: 40 chân.
- Cổng USB 2.0: 4 cổng.
- 01 cổng video RCA cho đầu ra video Analog
- Jack Headphone Stereo 3.5mm cho đầu ra âm thanh Analog - 01 cổng Ethernet LAN.
- Khe cắm thẻ nhớ microSD: thay bằng loại khe cắm nhấn đẩy. Tiết kiệm điện năng
hơn: năng lượng điện tiêu thụ chỉ dao động trong mức từ 0,5 - 1 W. - Chất lượng âm
thanh: bằng cách bổ sung nguồn điện riêng với độ ồn thấp.
- Tích hợp cổng video vào cổng âm thanh 3.5mm
Ưu điểm:
- Giá rẻ.
- Nhỏ gọn.
- Siêu tiết kiệm điện.
- Phục vụ cho nhiều mục đích.
- Khả năng hoạt động liên tục 24/7.
- Dễ dàng cài đặt
Nhược điểm:
Trang | 7
- CPU cấu hình thấp .
- Không có tích hợp WiFi (có thể mua USB WiFi rời gắn vào).
- Yêu cầu phải có kiến thức cơ bản về Linux, điện tử.
2.2 Trình bày cơ sở hạ tầng và kỹ thuật tổng quát
Để vận hành hệ thống ta cần phải tìm hiểu và bố trí các thiết bị hỗ trợ chăm sóc nấm bên
trong nhà nấm một cách thích hợp
2.2.1 Bố trí hệ thống tưới tự động cho nhà nấm
Trong quá trình chăm sóc nấm giai đoạn ươm mầm đến giai đoạn cuối thu hoạch, cần
phải tưới nước thường xuyên và kịp thời. Hệ thống tưới tự động giúp giảm thiểu được
nhân viên xịt tưới nước thường xuyên.
Theo như một nông dân trồng nấm cho biết: Trước đây khi chưa có hệ thống tưới tự
động, cơ sở phải có 5 nhân viên thay phiên nhau dùng bịt xịt phun nước tưới các nhà ươm
trồng nấm. Từ khi sử dụng hệ thống tưới nước tự động, cơ sở chỉ cần có 1 nhân viên phụ
trách điều khiển hệ thống tưới. Ngoài ra sau một thời gian đưa vào sử dụng hệ thống tưới
tự động, năng suất nấm tăng hơn so với trước, lượng nước sử dụng được tiết kiệm hơn.
Hình 4: Lắp đặt hệ thống tưới tự động cho nhà nấm
Trang | 8
2.2.2 Bố trí quạt hút, quạt thổi, máy phun nước trên mái nhà để hạ nhiệt độ
Cần duy trì nhiệt độ trong nhà nấm luôn ở mức 26 - 29 độ C, đây là môi trường nhiệt
độ tốt nhất cho sự phát triển phôi nấm. Cần trang bị máy bơm nước lên mái nhà để hạ
nhiệt độ
Hình 5 Sơ đồ bố trí vòi phun nước tự động
2.2.3 Bố trí lắp đặt máy phun sương để tăng độ ẩm không khí trong nhà nấm
Nấm rất ưa ẩm (độ ẩm tốt nhất khoảng 80%), do vậy người trồng nấm quan tâm đầu
tiên là làm sao khống chế được lượng nước tưới, tạo ra độ ẩm cần thiết, phù hợp với từng
giai đoạn phát triển của nấm. nếu gặp thời tiết hanh khô, nắng nóng thì phải sử dụng vòi
phun sương bơm từ 2-3 lần và phun trực tiếp vào các giá thể nấm
Trang | 9
Hình 2.3c Hệ thống tưới phun tự động tại nhà nấm
2.3 Đề xuất công nghệ
Sau qua trình tìm hiểu các công nghệ điều khiển thiết bị ở trên, luận văn sẽ chọn theo
hướng công nghệ wifi kết hợp bo mạch Raspberry Pi để thực hiện nghiên cứu đề tài này
và phát triển thành hệ thống hoàn chỉnh hỗ trợ cho việc trồng nấm, sẽ ứng dụng thử nghiệm
Trang | 10
thực tế tại một nhà trồng nấm và hy vọng sẽ đưa vào ứng dụng rộng rãi trong tương lai
gần.
Thông thường, các hệ thống điện được đi dây và được thiết kế trong giai đoạn chuẩn
bị xây dựng căn nhà. Với công nghệ wifi cho phép lắp đặt hệ thống mà không cần phải
khoan tường đi lại dây điện.
Hơn nữa chi phí giá thành cho hệ thống với công nghệ wifi kết hợp bo mạch điều khiểm
Raspberry Pi thực tế rất rẻ so với các công nghệ khác.
2.4 Phần mềm cho hệ thống điều khiển
2.4.1 Web IOPI
Là một ứng dụng web để tương tác với bo mạch Raspberry Pi đều khiển các thiết bị
điện từ xa có tên là Web IOPI. Nó cho phép chúng ta điều kiển các chân của bo mạch
Raspberry Pi thông qua mạng bằng cách sử dụng trình duyệt web.
Ngôn ngữ lập trình cho Web Ipoi tương tác với bo mạch Raspberry Pi là python.
2.4.2 Web giao diện người dùng
Được viết bằng ngôn ngữ asp.net, có nhiệm vụ giao tiếp với người dùng để quyền chuyển
điều khiển của các thiết bị từ chế độ tự động sang chế độ thủ công.
Trang chủ thể hiện các hình nấm mẫu tương ứng với các tình trạng của nhà nấm. Với
mỗi nhà nấm, tình tạng nhà nấm được thể hiện thông qua màu sắc để chủ nhà nấm dễ dàng
quan sát
• Nhà nấm màu xanh: Nhà nấm đang trong tình trạng bình thường nghĩa là các thông
số về nhiệt độ, độ ẩm được cập nhật về hệ thống đều tốt.
• Nhà nấm màu vàng: Nhà nấm nào có vấn đề, nghĩa là độ ẩm hoặc nhiệt độ không
khớp với yêu cầu. Việc này khiến người quản lý dễ dàng quan sát nhiều nhà nấm
cùng lúc.
• Nhà nấm màu đỏ: Nếu trong 15 phút mà các thông số nhiệt độ, độ ẩm bên trong
nhà nấm vẫn không đáp ứng được nhu cầu của nấm. Khi nhà nấm hiển thị tình trạng
Trang | 11
màu đỏ thì người quản lý phải kiểm tra nhà nấm đó xem có vấn đề gì với hệ thống
hay không, để tìm hướng giải quyết.
Hình 6: Giao diện web điều khiển và hiển thị tình trạng với các màu khác nhau
Những nút Auto/Manual thể hiện trạng thái của các thiết bị trong nhà nấm. Ngay khi
nhân viên bấm vào nút “Manual” thì trạng thái sẽ được cập nhật vào CSDL, hệ thống sẽ
báo rằng nhà nấm này đang được điều khiển bằng tay.
Sau khi đã điều khiển thành công người quản lý sẽ trả lại quyền tự điều khiển bằng cách
nhân vào nút “Auto”
Trang | 12
2.4.3 Ứng dụng giao diện người dùng trên điện thoại di động
Hình 7
Giao diện chính tr ên đi ện thoại di động
- Ứng dụng được viết chạy trên các thiết bị di động cài hệ điều hành Android.
- Màn hình giao diện chính của hệ thống được xây dựng có đầy đủ các chức năng sau:
Hệ thống chạy ở chế độ tự động: Khi nhấn nút AUTO, chế độ tự động được thực hiện theo
nguyên tắc sau:
+ Quạt thổi để giảm nhiệt độ: Khi nhiệt độ tăng quá nóng đến 1 ngưỡng nào đó, hệ
thống tự động bật quạt thổi để giảm nhiện độ nhà nấm (Hệ thống kích hoạt bật Rờ
le 4). Khi nhiệt độ giảm xuống dưới ngưỡng này thì hệ thống tự động tắt quạt thổi
(Tắt rờ le 4)
+ Đèn chiếu sáng để tăng nhiệt độ: Khi nhiệt độ giảm đi quá lạnh đến 1 ngưỡng nào
đó, hệ thống tự động bật đèn chiếu sáng để làm tăng nhiệt độ nhà nấm (Bật Rờ le 1).
Khi nhiệt độ tăng trở lại trên ngưỡng này thì tắt đèn chiếu sáng (Tắt Rờ le1)
+ Quạt hút để giảm độ ẩm: Khi độ ẩm quá nhiều lớn hơn mức cho phép hệ thống tự
động bật quạt hút để giảm độ ẩm (Bật/Tắt rờ le 3)
Trang | 13
+ Máy phun sương để tăng độ ẩm: Khi độ ẩm quá ít dưới ngưỡng cho phép, hệ thống
tự động bật máy phung sương để tăng độ ẩm (Bật/tắt Rờ le 2).
+ Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm được hệ thống đo bằng thiết bị cảm biến DHT11.
Hệ thống chạy ở chế độ thủ công (manual): Khi nhấn nút Manual, hệ thống sẽ
không chạy tự động, tức là thiết bị cảm biến sẽ không tác động kích hoạt các rờ le
để bật/tắt các thiết bị nữa, mà để cho người dùng tự bật/tắt thiết bị thông qua các nút
nhấn trên màn hình điện thoại di động.
+ Trên giao diện màn hình di động có các nút On/Off để bật/tắt các thiết bị như Đèn,
quạt hút, quạt thổi, máy phun sương.
Trang | 14
Chương 3 THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
3.1 Mô hình hệ thống
3.1.1 Mô hình mô tả hoạt động hệ thống :
Hình 8 Sơ đồ khối hoạt động
Hệ thống xây dựng tương tác với bộ điều khiển sử dụng bo mạch Raspberry Pi để tương
tác với các thiết bị điện trong nhà nấm.
Hệ thống gồm 2 phần xử lý chính:
Phần 1: Xử lý tương tác giữa người dùng với hệ thống.
Hệ thống cung cấp giao diện web hỗ trợ trên nền tảng thiết bị di động giúp cho người
dùng tương tác với hệ thống một cách dễ dàng ở mọi lúc mọi nơi. Bên cạnh đó, hệ thống
cũng cung cấp ứng dụng trên điện thoại di động chạy hệ điều hành Android, giúp người
dùng tương tác điều khiển thiết bị một cách dễ dàng.
Phần 2: Xử lý chức năng hệ thống điều khiển các thiết bị điện
Trang | 15
Chức năng điều khiển thiết bị điện được xử lý bởi bo mạch Raspberry Pi tương tác với
ứng dụng web WebIopi đểu điều khiển hệ thống. Đó cũng là nơi lưu trữ thông tin người
dùng, lưu trữ các thiết lập của người dùng vào cơ sở dữ liệu. Bộ điều khiển trung tâm sẽ
điều khiển các thiết bị được gắn kết trong hệ thống và dễ dàng xem trạng thái, điều khiển,
tương tác đến từng thiết bị trong hệ thống.
3.1.2 Mô hình điều khiển thiết bị nhà nấm từ xa cơ bản
Hình 9 Mô hình điều khiển bật/tắt thiết bị từ xa
-
(1): Người dùng tương tác với các thiết bị thông qua giao diện trình duyệt hoặc tương
tác trên thiết bị di động
-
(2): WebIopi đóng vai trò tương tác với người dùng
-
(3): WebIpoi tiếp nhận các yêu cầu từ người dùng và chuyển tiếp đến controller xử
lý.
Trang | 16
-
(4): Controller thiết lập các chân của bo mạch Raspberry Pi để tương tác với các replay
tương ứng bật/tắt các thiết bị.
-
(5): Các relay bật/tắt các thiết bị tương ứng.
3.1.3 Mô hình điều khiển thiết bị nhà nấm từ xa bán tự động
(4)
WebIopi
HTTP
Thiết bị điện
(5)
(2
(1)
Controller
(Raspberry Pi)
(3)
(6)
(7)
Relay
Hình 10 Mô hình điều khiển từ xa bán tự động của hệ thống
-
(1): Dựa vào những thiết lập sẵn, hệ thống yêu cầu cảnh báo đến điện thoại di động
của người dùng.
-
(2): Từ cảnh báo, người sử dụng xác nhận thực hiện với hệ thống là điều khiểu thủ
công hay tự động. Hệ thống xử lý yêu cầu: Nếu hệ thống không nhận được trả lời của
người dùng trong khoảng thời gian quy định sẵn, thì hệ thống tự động thực thi bước tiếp
Trang | 17
theo mà không chờ phản hồi từ người sử dụng, tức là hệ thống tự chuyển sang chế độ điều
khiển tự động.
(3): Hệ thống đọc các thông số nhiệt độ min, max, độ ẩm min, max được thiết lập
-
trong cơ sở dữ liệu của người dùng để xác định thông số ngưỡng môi trường.
-
(4): Bộ phận cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm môi trường bên ngoài
-
(5): Tùy theo nhiệt độ, độ ẩm môi trường vượt mức ngưỡng cho phép, bộ phận cảm
biến sẽ tác động đến bộ điều khiển
-
(6): Controller thiết lập các chân của bo mạch Raspberry Pi để tương tác với các
replay tương ứng bật/tắt các thiết bị
-
(7): Các relay bật/tắt các thiết bị tương ứng.
Trang | 18
3.2 Thiết lập các mức độ điều khiển của hệ thống
3.2.1 Cấp độ 1 - Hệ thống điều khiển bật/tắt các thiết bị điện cơ bản
Cấp độ đầu tiên này, hệ thống sẽ cung cấp giải pháp nhằm đáp ứng nhu cầu cơ bản trong
việc tắt/mở các thiết bị điện trong nhà nấm. Mức độ này có thể xem như điều khiển cơ
bản nhất.
Thỉnh thoảng chủ nhà nấm có việc đi xa khỏi nhà, hệ thống cung cấp cho giải pháp tiện
lợi và dễ dàng thực hiện việc tắt/mở các thiết bị điện trong nhà nấm trực tiếp trên điện
thoại di động một cách dễ dàng. Chủ nhà nấm chỉ cần dùng thiết bị di động truy cập vào
website hoặc chạy ứng dụng trên điện thoại di động và thực hiện tắt/mở các thiết bị điện
trong nhà nấm mà không cần phải đến nơi đặt những công tắt mất thời gian.
Chức năng hệ thống:
Xem thông số môi trường tại nhà nấm
1. Xem thông số nhiệt độ hiện tại của nhà nấm
2. Xem thông số độ ẩm hiện tại của nhà nấm
Xem trạng thái hoạt động của các thiết bị điện trong nhà nấm: 1. Xem trạng thái
đèn chiếu sáng trong các nhà nấm 1, 2, 3
2. Xem trạng thái máy phun sương 01 dãy nhà nấm A.
3. Xem trạng thái máy phun sương 02 dãy nhà nấm B.
4. Xem trạng thái máy bơm nước.
5. Xem trạng thái quạt hút, quạt thổi
Trang 19
Tắt/mở trực tiếp các thiết bị điện bằng công tắc:
1. Tắt/mở đèn đèn chiếu sáng trong các nhà nấm 1, 2, 3
2. Tắt/mở máy phun sương 01 dãy nhà nấm A.
3. Tắt/mở máy phun sương 01 dãy nhà nấm B.
4. Tắt/mở máy bơm nước.
5. Tắt/mở quạt hút, quạt thổi.
Tắt/mở các thiết bị điện qua thiết bị di động.
6. Tắt/mở đèn đèn chiếu sáng trong các nhà nấm 1, 2, 3
7. Tắt/mở máy phun sương 01 dãy nhà nấm A.
8. Tắt/mở máy phun sương 01 dãy nhà nấm B.
9. Tắt/mở máy bơm nước.
10. Tắt/mở quạt hút, quạt thổi.
Sơ đồ hệ thống:
Hình 11: Sơ đồ hệ thống ở cấp độ 1
Trang 20
