THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH
GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG

Họ và tên sinh viên:
BÙI VŨ LUÂN
Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ
Niên khóa: 2014-2018

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TƯỚI
CÂY TỰ ĐỘNG

Tác giả

Tháng 6 năm 2018
1


BÙI VŨ LUÂN

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

Giáo viên hướng dẫn:
Th.S TRẨN THỊ KIM NGÀ

Tháng 06 năm 2018

2


LỜI CẢM ƠN
Em xin trân trọng cảm ơn tất cả quý thầy (cô) ở trường Đại học Nông Lâm Thành
Phố Hồ Chí Minh và quý Thầy (Cô) trong khoa Cơ Khí - Công Nghệ đã trang bị cho
em những kiến thức quý báu cũng như đã giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại
trường.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy (cô) trong bộ môn Cơ Điện Tử - Trường Đại
Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh đã dạy bảo tận tình, trang bị cho em những
kiến thức quý báu, bổ ích và tạo điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình em học tập và
nghiên cứu tại trường.
Em cũng xin bày tỏ sự biết ơn chân thành và sâu sắc đến cô Trần Thị Kim Ngà,
cô đã giành nhiều thời gian tận tình chỉ bảo, hướng dẫn em trong suốt quá trình tìm
hiểu, triển khai và nghiên cứu đề tài. Cô là người đã định hướng và đưa ra nhiều góp ý
quý báu trong quá trình em thực hiện luận văn này.
Đặc biệt, em xin cảm ơn quý thầy (cô) trong hội đồng đã dành thời gian nhận
xét và góp ý để luận văn của em hoàn thiện hơn.
Em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình cũng như bạn bè đã động viên, ủng hộ và
luôn tạo cho em mọi điều kiện thuận lợi trong suốt quá trình hoàn thành luận văn.
Cuối cùng em xin gữi lời chúc sức khỏe và thành đạt tới tất cả các quý thầy
(cô) cùng toàn thể gia đình và bạn bè.
Xin chân thành cảm ơn!

TPHCM, ngày........tháng 06 năm 2018
Sinh viên thực hiện

BÙI VŨ LUÂN

3


TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu “Thiết kế, chế tạo mô hình giám sát và điều khiển tưới cây”
được thực hiện tại trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, thời gian từ
tháng 2 tới tháng 6 năm 2018.
Đề tại được dựa trên những ý tưởng và mô hình có trên thực tế bao gồm các
khâu:
-

Tìm hiểu về các phương pháp giám sát và điều khiển tưới cây tự động.
Xây dựng mô hình tưới cây tự động.
Xây dựng thuật toán điều khiển tưới cây theo các chế độ khác nhau.
Thiết kế mạch điều khiển để giám sát và điều khiển tưới cây tự động.
Sử dụng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm đo nhiệt độ, độ ẩm tại vùng tưới để điều
chỉnh lưu lượng cũng như là thời gian tưới hợp lý và cảm biến siêu âm đo
mực nước để có thể kiểm soát mực nước trong bồn chứa tránh tình trạng

thiếu nước trong quá trình tưới.
- Hẹn giờ tưới cây thời gian thực thông qua module sim A7
GSM/GPRS/GPS.
- Điều khiển tưới trực tiếp qua điện thoại.
- Khảo nghiệm, đánh giá mô hình.
Ngoài ra, em cũng thiết kế giao diện giao tiếp để người dùng tiện thao tác thông
qua web server một cách thân thiện, dễ hiểu và dễ thao tác.
Do thời gian còn hạn chế, cũng như mức độ rộng lớn của đề tài, nên dù đã cố
gắng hết sức nhưng phương án giải quyết bài toán của em chắc chắn không thể tránh
khỏi những thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thấy
cô và bạn bè để đề tài của em càng được hoàn thiện hơn.

4


MỤC LỤC

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
PLC: ............................... Programmable logic controller.
AT: .................................. Attention.
GSM: ............................... Global System for Mobile Communications.
GPRS:............................... General Packet Radio Service.
GPS:.................................. Global Positioning System.
SMS: ................................ Short Message Service.
CR: ................................... Carriage return.
LF: .................................... Line Feed.
MT: ................................... Mobile Terminal.
TE: .................................... Terminal Equipment.
HTTP: ............................... Hypertext Transfer Protocol.
HTML: ............................. HyperText Markup Language.
IP: ..................................... Internet Protocol.
CSS: .................................. Cascading Style Sheets.
URL:.................................. Uniform Resource Locator.
PHP: ................................. Hypertext Preprocessor.
CMS:................................. Content management system.
IDE: .................................. Integrated Development Environment.
PVC:.................................. Polyvinyl clorua

5

DANH SÁCH CÁC HÌNH

6


DANH SÁCH CÁC BẢNG

7


Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1

Đặt vấn đề
Hiện nay trên thế giới việc ứng dụng các công nghệ điều khiển vào trong sản

xuất là rất nhiều và cần thiết trong các ngành nghề kể cả trong nông nghiệp. Nhờ có
ứng dụng các công nghệ điều khiển hiện đại mà năng suất và chất lượng nông sản tăng
lên đáng kể. So với nước ta hiện nay thì nền nông nghiệp vẫn còn lạc hậu cũng như
chưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật áp dụng vào thực tế. Trong nông nghiệp
ngoài những kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc thì tưới nước là một trong các khâu quan
trọng nhất trong trồng trọt để đảm bảo cây sinh trưởng và phát triển bình thường. Tưới
đúng và tưới đủ theo yêu cầu nông học của cây trồng sẽ không sinh sâu bệnh, hạn chế
thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn, đạt năng suất hiệu quả cao.
Mặt khác hiện nay nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa hiện đại hóa
các thiết bị máy móc tự động được đưa vào phục vụ thay thế cho sức lao động của con
người. Vì vậy thiết bị tưới đang được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo để đưa vào thực tiễn
ngày càng nhiều. Thiết bị tưới cũng rất đa dạng về chủng loại (vòi phun mưa, phun
sương, vòi nhỏ giọt bù áp, vòi không bù áp,..) có thông số khác nhau phục vụ cho các

loại cây khác nhau được chế tạo từ nhiều quốc gia khác nhau tiêu biểu như: Israel, Mỹ,
Trung Quốc,.. Rất tiện cho người sử dụng lựa chọn phù hợp với nhu cầu sử dụng của
mình. Việc thiết kế, chế tạo một hệ thống tưới cây tự động sẽ giúp con người không
phải tưới cây, không phải tốn chi phí nhân công tưới nước và có thể giám sát thời gian
tưới 1 cách cụ thể nhất. Người lao động sẽ không cần quan tâm tới việc tưới cây mà
cây vẫn sinh trưởng phát triển tốt hơn nhờ việc tưới phù hợp và chính xác hơn. Đồng
thời can thiệp vào nền nông nghiệp nước ta hạn chế phụ thuộc vào điều kiện khí hậu tự
nhiên.

8


Ngoài ra trên những tuyến đường ở khu vực trung tâm thành phố, chúng ta vẫn
hay bắt gặp hình ảnh các xe bồn chở nước tưới cây dọc đường gây cản trở, mất an toàn
giao thông.
Do đó đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình giám sát và điều khiển tưới cây tự động”
được chọn để giải quyết các vấn đề nêu trên.
1.2

Mục tiêu đề tài
Vận dụng kiến thức đã học để nghiên cứu và thực hiện: “Thiết kế, chế tạo mô

hình giám sát và điều khiển tưới cây” từ đó đưa vào ứng dụng trong thực tiễn. Giúp
cho việc tươi tiêu cây trồng ở nước ta có những phương án mới và đạt được hiệu quả
cao.
Hệ thống tích hợp module gọi điện sử dụng mạng di động, xử lý dữ liệu. Hệ
thống sẽ thu nhận các tín hiệu của thiết bị đầu cuối (mobile), để thực hiện các lệnh
điều khiển tưới cây và phản hồi lại trạng thái của thiết bị được điều khiển.
Một số chức năng của hệ thống:
-

Hẹn thời gian tưới thông qua web server.
Đọc được giá trị độ ẩm, nhiệt độ của đất thông qua giao diện web.
Gọi điện để kích hoạt tưới khẩn cấp.
Module SIM A7 GSM/GPRS/GPS có thể làm việc tại các ví trí có phủ
sóng của mạng điện thoại di động đang hoạt động trong nước như Viettel,

1.3

Mobile Phone, Vina Phone...
Nội dung đề tài
Vì thời gian có hạn cũng như mức độ rộng lớn của đề tài nên em chỉ thực hiện

nghiên cứu các vấn đề cơ bản như sau:
- Tìm hiểu về các phương pháp giám sát và điều khiển tưới cây tự động

hiện đang có trên thị trường, từ đó đánh giá những ưu điểm và nhược điểm
-

của từng loại.
Tìm hiểu một số loại cảm biến.
Tìm hiểu modul sim A7 GPRS/GPS/GSM và tập lệnh AT để điều khiển.
Tìm hiểu về web server.
Xây dựng mô hình tưới cây tự động.
Xây dựng thuật toán điều khiển tưới cây theo các chế độ khác nhau.
Xây dựng mạch điều khiển để giám sát và điều khiển tưới cây tự động.
Khảo nghiệm, đánh giá mô hình.

9

Chương 2
TỔNG QUAN
2.1 Tổng quan về hệ thống tưới cây
2.1.1 Hệ thống tưới là gì?

Hệ thống tưới là một công cụ để chuyền tải một lượng nước từ nguồn nước đến
các điểm khác nhau trên một phạm vi đất nào đó với mật độ bao phủ đồng đều cao phù
hợp cho từng giai đoạn sinh trưởng khác nhau của cây.
Ngày nay với sự phát triển của xã hội, khoa học công nghệ cụ thể là công nghệ
ứng dụng vào nông nghiệp cũng từng bước nâng cao. Lao động chân tay dần được
thay thế bằng máy móc và hệ thống tưới nước cũng là một trong số đó. Hệ thống tưới
hay còn gọi là hệ thống tưới tự động là một trong những hệ thống ứng dụng công nghệ
tiên tiến nhất hiện nay. Trước kia, để có nước canh tác người lao động phải tìm kiếm
những nơi có nguồn nước dồi giàu hoặc là phải dùng sức mình vận chuyển từng khối
nước tới tưới cho cây trồng thì ngày nay chỉ cần một nút bấm cây đã có nước để hấp
thụ. Vừa giảm được thời gian, giảm được nhân công lao động lại vừa có thể kiểm soát
tiết kiệm cho nguồn nước tránh khỏi việc hao phí nước.
2.1.2 Lịch sử phát triển của hệ thống tưới cây.
Vì vấn đề có thể cung cấp đủ nước đảm bảo độ ẩm cho cây trồng phát triển, cũng
như là tiết kiệm thời gian, tiết kiệm chi phí nhân công, tiết kiệm được nguồn nước nên
hệ thống tưới cây được ra đời và ngày càng hiện đại hơn:

10


thủ công
sức
TướiTưới
thủ công

có hỗbằng
trợ máy
người
móc

Điều Tưới
khiểntự
tưới
từ xa
động

Robot tưới cây
Hình 2.1: Lịch sử phát triển quá trình tưới cây

11


2.1.3 Các phương pháp tưới được áp dụng hiện nay:

Tưới cây không chỉ đơn giản là hình thức tưới bình thường như chúng ta nghĩ mà
nó là một trong những biện pháp chủ yếu để sử dụng nước hợp lý, thích hợp cho từng
loại cây trồng, nhằm tăng năng suất lao động và tăng năng suất cho cây trồng.
Trong số những hệ thống tưới phổ biến, nổi bật lên ba hệ thống tưới tự động là tưới
phun sương, tưới phun mưa và tưới nhỏ giọt. Đặc điểm riêng của từng hệ thống như
sau:
2.1.3.1

Hệ thống tưới phun sương

Hệ thống tưới phun sương là một hệ thống tưới nước chịu áp suất của máy bơm

tăng áp khiến dòng nước phun ra có dạng hạt rất nhỏ, khuất tán nhanh vào không khí.
Vì đặc tính đó nên tưới phun sương chịu ảnh hưởng rất lớn bởi gió, nên thường chỉ
được lắp đặt ở trong nhà kính, hoặc ở những nơi không chịu ảnh hưởng mạnh bởi các
yếu tố khí hậu. Tưới phun sương thường được lắp trong các khu vườn ươm giống, các
vườn hoa trong nhà kính, trồng rau hữu cơ, rau thủy canh, trồng hoa, tưới cảnh quan,
… Ngoài ra tưới phun sương còn được lắp trong các trang trại, nhà xưởng, quán café,
giúp cho không gian xung quanh luôn mát mẻ và dễ chịu.
Khi bốc hơi nhanh sương hấp thu nhiệt và do đó làm giảm nhiệt độ của môi
trường xung quanh từ 5 – 70C.

12


Hình 2.2: Hệ thống tưới phun sương.

 Ưu điểm:
- Cho phép khả năng kết hợp phân hóa học, thuốc khử trùng hòa tan vào

nước để rãi lên mặt vườn một cách đều và hiệu quả hơn.
- Kích thước hạt nhỏ, mịn nên sẽ an toàn đối với hoa và cây trồng, không

gây hại cho cây.
- Tiết kiệm nước tối ưu. Thỏa mãn yêu cầu sinh lý của cây trồng: không chỉ
về nước mà còn về dinh dưỡng cũng như bảo vệ lớp đất có bộ rễ cây hoạt
động.
- Chống nóng, chống lạnh, điều hòa vi khí hậu, không gây ra hiện tượng
sương muối và giúp điều hòa khí hậu tốt hơn hẳn. Phù hợp với nhiều địa
hình.
 Nhược điểm:
- Đòi hỏi người sử dụng phải có hiểu biết nhất định về kỹ thuật và quản lý

để vận hành.
- Chi phí đầu tư lớn.
- Nguồn nước phải đảm bảo sạch.
- Chịu ảnh hưởng lớn bởi gió và nhiệt độ.
2.1.3.2
Hệ thống tưới phun mưa

13


Đây là phương pháp tưới mới được phát triển rộng rãi trong vòng 40 năm nay.
Nguyên tắc chính của hệ thống tưới nước này là dùng máy bơm, ống dẫn nước và vòi
phun để tạo các tia nước bắn ra xung quanh nhờ đầu phun tạo mưa, phun trực tiếp lên
bề mặt lá cây. Hệ thống này giúp người nông dân tưới cây nhanh hơn, hiệu quả hơn,
nâng cao hiệu quả kinh tế. Hệ thống này được áp dụng phổ biến nhất do phù hợp với
nhiều mô hình canh tác từ hoa màu cho đến cây ăn quả, cây công nghiệp.

Hình 2.3: Hệ thống tưới phun mưa.
 Ưu điểm:
- Tưới phun mưa có thể thực hiện ở nhiều địa hình, không gây xói mòn trôi

màu, không phá vỡ cấu tượng của đất, không làm dập nát cây trồng vì có
thể thực hiện được mức tưới nhỏ, tưới nhiều lần với cường độ tùy ý, thích
hợp với từng loại cây trồng đất đai. đảm bảo mức nước cần tưới và độ phủ
tương đối đồng đều, bề mặt lá đều được tưới, làm sạch bụi bám trên lá rất
hữu ích cho cây sinh trưởng phát triển, cải tạo vi khí hậu khu vực tưới,
tưới tự động hoàn toàn và dễ dàng vận hành.
- Tưới phun mưa thuận tiện cho việc phòng trừ sâu bệnh và chống cỏ dại có

thể hòa lẫn các loại thuốc cùng với nước tưới cho cây trồng.

14


- Tưới phun mưa nâng cao hệ số sử dụng hữu ích của hệ thống tưới và sử

dụng nước trên đồng ruộng. Ở Mỹ hệ số sử dụng hữu ích khi tưới phun
mưa là 0.67, còn phương pháp tưới khác là 0.56; ở Nhật hệ số sử dụng
hữu ích khi tưới phun mưa là 0.75 – 0.8 và phương pháp tưới khác là 0.65
– 0.7
- Tưới phun mưa còn làm tăng năng suất các loại cây trồng . Ở Italia khi

tưới phun mưa cho nho, người ta đã nhận thấy chất lượng nho tốt hơn,
hàm lượng đường trong nho tăng 2%. Ở Việt Nam, qua thí nghiệm phun
tưới mưa tại đồi chè 66 – Hợp tác xã Tiên Phú – Phù Ninh – Vĩnh Phúc
cho thấy năng suất chè tăng được 50% so với đối chứng không tưới.
 Nhược điểm:
- Vốn đầu tư chi phí ban đầu hơi cao.
- Lưu lượng nước và áp lực ngồn nước đòi hỏi cao để dẫn đến bơm, đường

ống, van phải lớn làm tăng giá thành, nguồn nước dự trữ phải lớn và ổn
định.
- Vòi phun mưa rất dễ bị tắt nếu trong nước tưới có chứa nhiều tạp chất bởi
vòi phun mưa có những lỗ phun rất nhỏ.
- Khi phun mưa tổn thất bốc hơi lớn, đất được làm ẩm đều nên cỏ dại phát

triển mạnh.
- Không thích hợp ở vùng có gió mạnh.
Theo tài liệu của Tritrexop năm 1970 ở Tiệp Khắc 97% tưới bằng phương pháp
tưới phun; ở Dức 79%; ở Israel 90%; ở Anh 80%; Hungari 70%....

Ở Việt Nam hiện nay đang được áp dụng rất phổ biến phương pháp tưới phun
mưa cho các vùng chuyên canh rau ở Hà Nội, Hải Phòng, Đà Lạt... và các vùng trồng
cây công nghiệp ở Tây Nguyên.
2.1.3.3

Hệ thống tưới nhỏ giọt

Tưới nhỏ giọt là hệ thống tưới nước đưa nước đến từng gốc cây, nước sẽ được
tưới trực tiếp lên bề mặt của đất chứ không phải phun trên bề mặt lá. Từ đây hạn chế
đến tối đa việc bốc hơi của nước, giúp cây thu đủ chất dinh dưỡng để phát triển. Tưới
nhỏ giọt đã có từ thời cổ đại với các bình đất sét đục lỗ cho nước thấm qua hay hệ
15


thống ống dẫn đục lỗ tại Đức (năm 1920) nhưng phải đến 1959, nhờ công sức của 2
cha con Simcha Blass và Yeshayahu người Israel, phương pháp này mới được hoàn
thiện.
Hệ thống tưới nhỏ giọt đơn giản bao gồm: bồn chứa nước, hệ thống ống dẫn và
đầu tưới nhỏ giọt hay dây nhỏ giọt.

Hình 2.4: Tưới nhỏ giọt
 Ưu điểm:
- Tiết kiệm nước do nước tưới được cấp trực tiếp cho cây trồng, không bị

thất thoát do bốc hơi và thấm sâu.
- Tưới nhỏ giọt còn có khả năng giữ độ ẩm đồng đều trong tầng đất canh tác

góp phần nâng cao năng suất cây trồng.
- Hiệu suất sử dụng nước tưới được tăng lên và đảm bảo đúng chế độ nước

của đất theo nhu cầu của từng cây trồng.

16


- Phạm vi tưới nước trên mặt đất nhỏ nên trên mặt đất phần lớn vẫn giữ

được khô, các loại cỏ dại sẽ không đủ độ ẩm để phát triển và giữ được
thoáng khí.
 Nhược điểm:
- Đây là vấn đề chủ yếu trong sử dụng tưới nhỏ giọt, nghiêm trọng có thể

làm cho hệ thống tưới hoạt động không bình thường, ngừng hoạt động.
Nguyên nhân gây tắc có thể do phù sa trong nước, chất hữu cơ, vi sinh vật
hoặc vật lắng kết hóa học.
- Tưới nhỏ giọt không có khả năng làm mát cây và cải tạo vi khí hậu như

tưới phun mưa, không có khả năng rửa lá giúp cây quang hợp.
- Tưới nhỏ giọt cần có vốn đầu tư ban đầu, người đầu tư phải có trình độ

tiến cận kỹ thuật tưới.
- Khi tưới nhỏ giọt bị gián đoạn, cây trồng sẽ xấu đi nhiều so với phương

pháp tưới cây khác
2.1.4 Một số công trình nghiên cứu trước
2.1.4.1
Các nghiên cứu trong nước
 Hệ thống tưới của trường Cao đẳng Công Nhiệp Huế:
Hệ thống phun tự động đa năng của hai giảng viên trường Cao đẳng Công
Nghiệp (CĐCN) Huế: tiến sĩ Lê Văn Luận và thạc sĩ Lê Đình Hiếu. Các thiết bị chính

của hệ thống tưới phun đa năng gồm 1 cảm biến đo nhiệt độ và 1 cảm biến đo độ ẩm
đất cài đặt tại nhà màng trồng hoa, hệ điều khiển được lập trình trên PLC- S7- 1200.
Khi các cảm biến cho thông số độ ẩm của đất và nhiệt độ của không khí tại nhà màng
báo hiệu cần nước, tín hiệu sẽ đưa về bộ điều khiển PLC. Tại đây các chức năng sẽ
được điều khiển tử động nhận nước và đưa tưới tự động tưới phun theo cái vòi lắt đặt
và tự ngừng trong 5 phút, khi cảm biến báo độ ẩm hoặc nhiệt độ đã đạt yêu cầu.
Một thuận lợi nữa là Hệ thống tưới phun đa năng này còn có thể sử dụng để phun
thuốc sâu cho cây hoa bằng cách, thay đấu nối từ nguồn nước tưới sang nguốn nước đã
hòa thuốc sâu. Hệ điều khiển thay vì tự động nhận tín hiệu sẽ được điều khiển bán tự
động bằng tay, mọi hoạt động của hệ thống sẽ chạy cơ chế tương tự.
17


Với các ưu điểm: tự động hóa, tiết kiệm công sức, tiết kiệm điện, thân thiện với
môi trường, dễ sử dụng… hệ thống tưới phun đa năng này còn cải thiện được hàng loạt
các nhược điểm của các phương pháp tưới truyền thống khác. Đó là giảm bám bẩn,
tắc nghẽn ống tưới, làm mát toàn thân cây kịp thời, tự nhiên, không gây gãy đổ. Có thể
tưới rửa bẩn bám trên thân lá, hoa. Tiết kiệm nước và có giá thành thấp, dễ bảo dưỡng.
 Hệ thống tưới bằng điện thoại của nông dân trẻ Nguyễn Quốc Huy

Để chăm sóc khu vườn rộng hàng ngàn mét vuông của gia đình mình, giờ đây
chàng nông dân trẻ Nguyễn Quốc Huy (22 tuổi, ngụ tại thôn Đa Lộc, xã Xuân Thọ,
thành phố Đà Lạt, tỉnh Lâm Đồng) có thể ngồi cách xa hàng trăm km điều khiển hệ
thống thiết bị tưới nước hiện đại tự động, thông qua chiếc điện thoại thông minh.
Hệ thống bơm nước với các van điện từ đóng mở nhịp nhàng theo một chương
trình đặt trước sẽ lần lượt dẫn nước tới các béc phun nước dựng đều trên các luống rau,
tưới đủ nước lần lượt cho từng khu vực.
Chỉ bằng những tin nhắn từ điện thoại dù ở cách xa cả ngàn km, hệ thống thiết bị
của Huy sẽ tự động vận hành, làm những công việc như hút nước từ giếng lên bể chứa;
dẫn nước tới các bép phun đã chôn sẵn trên các luống cây trồng lần lượt từng khu vực;

tưới theo thời gian đã cài đặt từ hệ thống cho từng khu vực, tùy thuộc vào từng loại
cây trồng…
2.1.4.2
Các nghiên cứu của nước ngoài:
 Máy tự động dùng trong nông nghiệp.

Đầu những năm 80 Liên Xô đã chế tạo ra một loại mấy tự động dùng trong năm
nghiệp. Khi làm việc loại máy này có thể đo được độ ẩm đất, nhiệt độ không khí, sức
gió... có thể xác định được phương pháp tưới và tiến hành tưới cho cây trồng thông
qua một loại máy làm mưa nhân tạo.
 Robot tưới cây của hãng Droplet

18


Hình 2.5: Robot tưới cây của hãng Droplet.
Hãng robot Droplet giới thiệu robot tưới cây tích hợp những công nghệ mới nhất,
điện toán đám mây và một số dịch vụ kết nối khác cho phép Droplet có khả năng điều
chỉnh hướng vòi phun, lượng nước, tần suất nước để tự động tưới nước cho cây theo
lịch trình tự tính toán dựa trên phân tích của các dữ liệu đầu vào.Theo thông từ hãng
sản xuất, robot Droplet chẳng những có thể thay thế con người chăm sóc cây cối mà
còn có thể giúp tiết kiệm tới 90% lượng nước lãng phí trong quá trình tưới nước cho
cây.
Về mặt kỹ thuật, Droplet là 1 chiếc vòi phun tự động có khả năng tự điều chỉnh
hướng dòng nước phun ra từ ống đến thân cây trong bán kính 9,14 mét. Trước khi
robot tự động vận hành, người dùng chỉ cần khai báo tên của các loại cây có mặt trong
vườn thông qua điện thoại, máy tính bảng,... được kết nối không dây với robot. Tiếp
theo, người dùng cần điều chỉnh hướng vòi phun bằng tay đến mỗi cây và Droplet sẽ
lưu từng vị trí của các cây vào bộ nhớ của mình.
Dựa trên thông tin về tên các loại cây, Droplet sẽ tự tra cứu thông tin trên mạng

nhằm xác định lượng nước cũng như tần số tưới cho phù hợp với từng loại cây.Bên
cạnh đó, Droplet cũng tự tra cứu dữ liệu về tình hình thời tiết của địa điểm làm việc để
xác định mưa/nắng nhằm đưa ra lịch làm việc thích hợp.
 Hệ thống điều khiển tưới cây tự động của Israel.
Nói về công nghệ tưới thì không thể nói đến hệ thống tưới của Israel, đó là cả
một thành công về một nền nông nghiệp gặp nhiều khó khăn, một nền nông nghiệp đã
vượt qua được sự thiếu hụt về tài nguyên nước, nơi có lượng mưa thấp nhất thế giới,
19


một vùng đất được xem là khô cằn thế nhưng Israel đã chứng tỏ là một quốc gia đi đầu
cho những tiến bộ công nghệ không chỉ về nông nghiệp mà còn các lĩnh vực khác ảnh
hưởng đến toàn thế giới.
Bộ điều khiển tưới cây tự động Israel dễ dàng được lập trình theo yêu cầu tưới
của người sử dụng. Chỉ cần vài thao tác lập trình, cung cấp cho hệ thống nguồn nước
đầu vào và dẫn các đầu tưới đến các vị trí cần tưới là đã hoàn tất việc lắp đặt hệ thống
tưới tự động.
Có 3 loại điều khiển: Điều khiển theo giờ tưới và điều khiển theo chu kỳ.
- Điều khiển theo giờ tưới: Hệ thống hoạt động đúng theo thời gian đồng hồ

yêu cầu
- Điều khiển theo chu kì tưới: Hệ thống hoạt động theo vòng lặp thời gian.
- Điều khiển bằng tay : người sử dụng có thể tưới cây hoặc ngừng tưới ngay
mà không cần đến thời gian đã hẹn, chỉ cần nhấn nút trực tiếp trên timer
Bộ điều khiển thời gian và van điện từ.
Bộ điều khiển tự động: dùng để cài đặt thời gian tưới tự động, như giờ hoạt
động, thời gian hoạt động, thời gian dừng hay chuyển đổi các vị trí tưới. Bộ cảm
biến mưa sẽ tự động ngừng tưới khi có mưa hay độ ẩm cao.
Van điện từ: là thiết bị nhận và truyền tín hiệu từ bộ điều khiển đến các đầu
tưới, để các đầu tưới hoạt động.

20


Hình 2.6: Bộ hẹn giờ và van điều khiển
Hoạt động của hệ thống tưới: Hệ thống được mặc định giờ tưới, đến giờ hoạt
động thì bộ điều khiển sẽ tự động truyền tín hiệu đến các van điện từ, các van sẽ tự
động mở ra và cung cấp nước cho các đầu phun. Thời gian tưới được cài đặt sẵn
theo ý muốn của người sử dụng.
Sau quá trình nghiên cứu, tìm hiểu thì em chọn cho đề tài phương án tưới cây
bằng phương pháp phun mưa, hình thức tưới trực tiếp bằng điện thoại và hẹn giờ trên
web. Do phương pháp phun mưa tối ưu trên nhiều địa hình, phù hợp với nhiều loại cây
trồng đặc biệt là nhưng cây hoa màu nông nghiệp với việc điều khiển tưới thông qua
điện thoại di động hoặc hẹn giờ trên web sẽ giúp được người điều khiển bớt đi thời
gian cũng như không gian. Chỉ cần kết nối mạng vào địa chỉ trang web thực hiện đặc
lịch cho hệ thống hay một cuộc gọi đến thì máy bơm sẽ được hoạt động bơm nước tưới
cho cây trồng dù cho người điều khiển có ở đâu đi chăng nữa thì cũng có thể tưới cây
trồng của mình một cách dễ dàng.
2.2 Tổng quan tập lệnh AT trong đề tài
2.1.1 Tập lệnh AT

21


Tập lệnh AT viết tắt là Attention các hướng dẫn được sử dụng để điều khiển một
modem. Là tập lệnh chuẩn được hỗ trợ bởi hầu hết các thiết bị di động như điện thoại
di động, GSM modem mà có hỗ trợ gửi và nhận tin nhắn tin nhắn dưới dạng SMS
(Short Message Service) và điều khiển cuộc gọi.
Từ các lệnh “AT” này, người lập trình có thể làm một số bước sau:
-

Ban đầu đọc tin nhắn, viết tin nhắn và xóa tin nhắn.
Thực hiện gửi tin nhắn SMS.
Kiểm tra toàn bộ chiều dài nội dung tin nhắn.
Thực hiện gọi điện, nghe máy, gác máy.

Trong khuôn khổ của đồ án này em chỉ tìm hiểu 1 số tập lệnh cơ bản phục vụ cho
việc làm đồ án của mình. Sau đây em xin giới thiệu 1 số tập lệnh cơ bản để cài đặt
dùng cho dịch vụ gọi điện bao gồm:
- Bước đầu tiên là công việc khởi tạo.
- Bước thứ hai là nhận, xử lý cuộc gọi và lấy thời gian thực từ nhà mạng

của sim.
- Bước làm cuối cùng là gửi tín hiệu đi.
2.2.2 Các thuật ngữ
<CR>: Carriage return (được dịch từ mã ASCII là $0D).
<LF>: Line Feed (được dịch từ mã ASCII là 0x0A)
MT : Mobile Terminal – Thiết bị đầu cuối mạng (ở đây là Module simA7).
TE : Terminal Equipment – Thiết bị đầu cuối (ở đây là máy tính giao tiếp được
dùng để giao tiếp với Module sim).
2.2.3 Cú pháp lệnh AT

Lệnh khởi đầu: luôn là “AT” hoặc “at”. Lệnh kết thúc là: ký tự <CR>. Thông
thường sau mỗi lệnh AT là một đáp ứng, cấu trúc của đáp ứng này là:
“<CR><LF><Response><CR><LF>” Cú pháp chính của lệnh AT có thể được phân
chia thành 3 loại : cú pháp có cấu trúc cơ bản, cú pháp có cấu trúc tham số S, cú pháp
có cấu trúc mở rộng.
Với các cú pháp nêu trên thì các lệnh có thể hoạt động ở nhiều chế độ khác nhau.
Các chế độ này được thống kê như sau:
Bảng 2.1: Các chế độ lệnh AT.

<Lệnh kiểm tra>

AT+<x>=?

Thống kê lại các tham số trong câu lệnh và
các giá trị có thể thiết lập cho tham số.
22


<Lệnh đọc>
<Lệnh thiết lập>
<Lệnh thực thi>

AT+<x>?

Đọc nội dung tin nhắn được gửi đến, kiểm tra
giá trị tin nhắn về mặt dữ liệu.
AT+<x>=<…> Được sử dụng để thiết lập các giá trị cho tham
số.
AT+<x>
Thực thi nội dung tin nhắn được tiến hành bên
trong của Module sim

2.2.4 Một vài lệnh AT được sử dụng trong để tài.

Lệnh ATZ dùng thiết lập lại (reset) tất cả các tham số hiện tại theo mẫu được
người dùng định nghĩa. Lệnh trả về của modem là lệnh OK. Mẫu người dùng định
nghĩa trước đó được lưu trên bộ nhớ cố định. Nếu không thiết lập lại được theo mẫu
của người dùng định nghĩa thì nó sẽ reset lại theo đúng các tham số mặc định của nhà
sản xuất. Bất cứ lệnh AT cộng thêm nào trên cùng một dòng với lệnh ATZ đều không

được thực hiện.


Lênh AT+CPIN?

Lệnh trả về một chuỗi ký tự chữ số cho biết một số mật khẩu có được yêu cầu
hay không.
Kiểm tra đến khi nào Ready để biết sim sẵn sàng hoạt động chưa nên chờ từ 5-10
giây trước khi làm việc.


Lệnh AT+CLIP=1 : Hiển thị thông tin cuộc gọi đến

Thông tin nhận dạng đường dây gọi (CLI) của bên gọi khi nhận cuộc gọi bị kết
thúc trên thiết bị di động.



Lệnh AT + CMGL: danh sách thư đã nhận trong chế độ văn bản.

Lệnh AT + CMGL liệt kê các tin nhắn nhận được trên modem GSM. Nó có thể
được sử dụng để nhận được tất cả các tin nhắn nhận được, tất cả các tin nhắn chưa đọc
hoặc tất cả các tin nhắn đã đọc.
Thông số
-

<stat>: Trạng thái = "TẤT CẢ", "REC UNREAD" hoặc "REC READ"
<index>: Số chỉ mục của thư
<oa>: Địa chỉ người tạo
<alpha>: Tên trình khởi tạo (nếu có trong danh bạ)

<scts>: Tem thời gian trung tâm dịch vụ
<data>: Nội dung của tin nhắn văn bản
23


- <CR>: ký tự ASCII 13
- <LF>: Ký tự ASCII 10


Lệnh ATDxxxxx...: Cuộc gọi gốc đến số điện thoại nào đó.

Lệnh này có thể được sử dụng để thiết lập các cuộc gọi thoại, dữ liệu hoặc fax
đi. Với “xxxx...” là số điện thoại muốn gọi đi. Nó cũng phục vụ để kiểm soát các dịch
vụ bổ sung. Lưu ý: Lệnh này có thể bị hủy bỏ thường bằng cách nhận lệnh ATH hoặc
ký tự trong khi thực thi.


Lệnh ATH : tắt máy

Ngắt kết nối cuộc gọi hiện tại với TE cục bộ từ dòng lệnh và kết thúc cuộc gọi
2.3 Tổng quan về WEBSERVER
2.3.1 Giới thiệu Webserver

Web server (máy chủ web) là máy chủ được dùng để xử lý các truy cập được gửi
từ máy khách, thông qua giao thức HTTP. Thuật ngữ web server có thể được dùng để
đề cập tới 2 khía cạnh: phần cứng/phần mềm.
- Phần cứng: Web server là một loại máy chủ giống như các máy chủ khác,

tuy nhiên web server cần được cài đặt ít nhất một phần mềm giúp xử lý
các truy cập gửi tới thông qua giao thức HTTP.

- Phần mềm: Web server được dùng là tên gọi của các phần mềm cài đặt
trên máy chủ web. Hai phần mềm web server phổ biến hiện nay là:
Apache, Nginx. Ngoài ra, còn có các phần mềm web server khác như:
unicorn, IIS hay Node.js...

Hình 2.7: Giao tiếp giữa thiết bị và web server.
Web server là máy chủ có dung lượng lớn, tốc độ cao. Tất cả các web server đều
có một địa chỉ UP (IP Address) hoặc có một domain name. Ví dụ, khi bạn gõ:
vào thanh trình duyệt và gõ phím Enter, tức là bạn đang gửi
yêu cầu đến máy chủ có domain name là www.facebook.com.vn. Khi đó, máy chủ web
này sẽ tìm đến website có tên mà bạn muốn tìm rồi gửi đến trình duyệt của bạn.
24


2.3.2 Tìm hiểu sâu hơn

Như đã nói, để lấy một trang web, trình duyệt của bạn gửi một request tới web
server, nó sẽ tìm kiếm file được yêu cầu được lưu trữ trên ổ đĩa của nó. Khi tìm thấy
file, server đọc nó, xử lý nếu cần, và gửi nó tới trình duyệt.


Lưu trữ các file (Hosting files)

Đầu tiên, một web server phải lưu trữ các file của website, đó là các tài liệu
HTML và các tài nguyên liên quan đến nó, bao gồm các ảnh, file CSS, file JavaScript,
fonts và videos.


Giao tiếp thông qua HTTP

Thứ hai, một web server hỗ trợ HTTP (Giao thức truyền phát siêu văn bản Hypertext Transfer Protocol). Như tên gọi, HTTP là cách truyền các siêu văn bản hypertext (ví dụ: các tài liệu web) giữa hai máy tính.
Một giao thức là một tập hợp các quy tắc để kết nối giữa hai máy tính. HTTP là
một giao thức textual, stateless.


Textual

Tất cả các lệnh là văn bản thuần túy (plain-text) và con người có thể đọc được.


Stateless

Cả server và client không nhớ kết nối trước đó. Ví dụ, nếu chỉ có HTTP, một
server không thể nhớ mật khẩu bạn đã nhập hoặc bước nào bạn đã làm trong một giao
dịch. Bạn cần một application server cho những nhiệm vụ như vậy. (Chúng tôi sẽ đề
cập đến công nghệ này trong một bài viết khác).
HTTP cung cấp các quy tắc rõ ràng, về cách một client và server giao tiếp với
nhau.
Chỉ client có thể tạo các HTTP request tới các server. Các server chỉ có thể đáp
trả HTTP request của client.
Khi yêu cầu một file thông qua HTTP, client phải cung cấp URL của file.
Web server phải trả lời mọi HTTP request, ít nhất với một thông điệp lỗi (error
message).
Trên một web server, HTTP server chịu trách nhiệm xử lý và trả lời các request
đến.
25