Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhà nấm sử dụng web server và sms
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.22 MB, 87 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CƠNG NGHỆ ĐIỆN
KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
NHÀ NẤM SỬ DỤNG WEB SERVER VÀ SMS
Sinh viên thực hiện 1: Đặng Duy Cảnh
MSSV: 17113321
Sinh viên thực hiện 2: Nguyễn Duy Khánh
MSSV: 17113331
Lớp: DHDI13BVL
Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Đức Tồn
TP-Hồ Chí Minh, năm 2019
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài
Sinh viên 1: Đặng Duy Cảnh
MSSV: 17113321
Sinh viên 2: Nguyễn Duy Khánh
MSSV: 17113331
2. Tên đề tài
Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhà nấm sử dụng Web Server và SMS.
3. Nội dung
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
4. Kết quả
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
....................................................................................................................................
Giảng viên hướng dẫn
Tp. HCM, ngày
tháng
Sinh viên
i
năm 20..
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
ii
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
MỤC LỤC
PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ................................................................. i
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ........................................................... ii
MỤC LỤC ....................................................................................................................... iii
DANH SÁCH HÌNH VẼ.................................................................................................. vi
DANH SÁCH CÁC BẢNG ............................................................................................ vii
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................... 1
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN .............................................................................................. 2
1.1.Đặt vấn đề: ....................................................................................................... ……2
1.2.Ý nghĩa của đề tài: ................................................................................................... 4
1.3.Giới hạn nghiên cứu của đề tài: ............................................................................... 5
1.4.Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:............................................................................... 5
1.5.Kết quả nghiên cứu của đề tài: ................................................................................ 6
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................... 7
2.1 ỨNG DỤNG IOT TRONG NÔNG NGHIỆP ......................................................... 7
2.1.1 Giới thiệu ....................................................................................................... 7
2.1.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống ứng dụng công nghệ IOT ........................ 8
2.2. GIỚI THIỆU VỀ QUY TRÌNH TRỒNG NẤM .................................................. 9
2.2.1. Giới thiệu ....................................................................................................... 9
2.3. TỔNG QUAN VỀ WEB SERVER .................................................................... 14
2.3.1. Giới thiệu ..................................................................................................... 14
2.3.2. Giao tiếp thông qua HTTP ........................................................................... 16
2.4
TỔNG QUAN VỀ SMS ..................................................................................... 18
2.4.1. Giới thiệu ..................................................................................................... 18
2.4.2. Cấu trúc tin nhắn SMS ................................................................................. 19
2.5. CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU .................................................................. 20
2.5.1. Chuẩn truyền thông UART .......................................................................... 20
iii
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
2.5.2. Chuẩn giao tiếp I2C ..................................................................................... 21
2.5.3. Chuẩn truyền thông SPI ............................................................................... 23
CHƯƠNG 3CÁC THIẾT BỊ CẤU THÀNH HỆ THỐNG ............................................. 24
3.1. GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ VÀO-RA SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI ........... 24
3.2. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG .............................................................................. 24
3.2.1. Cảm Biến Độ Ẩm, Nhiệt Độ DHT21 .......................................................... 24
3.2.2. Cảm biến độ ẩm đất ..................................................................................... 25
3.2.3. Wi-Fi ESP8266 ............................................................................................ 27
3.2.4. Board điều kiển trung tâm STM32F103 ...................................................... 30
3.2.5. LCD 16x2..................................................................................................... 34
3.2.6. Module SIM 800C ....................................................................................... 39
3.2.7. Mạch Module 2 Relay.................................................................................. 41
3.2.8. Module nguồn cấp/ Module điều áp LM2596 ............................................. 42
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ TOÀN HỆ THỐNG ................................................................ 44
4.1. GIỚI THIỆU ....................................................................................................... 44
4.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ..................................................................................... 44
4.2.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống........................................................................ 44
4.2.2
Sơ đồ nguyên lý từng khối .......................................................................... 46
4.2.3. Sơ đồ đi dây Board Master STM32F103 RBT6 .......................................... 54
CHƯƠNG 5 THI CÔNG HỆ THỐNG ........................................................................... 57
5.1. GIỚI THIỆU ....................................................................................................... 57
5.2. THI CÔNG BOARD MẠCH ............................................................................. 57
5.2.1. Mạch điều khiển trung tâm (chính).............................................................. 57
5.2.2. Mạch RF: ..................................................................................................... 59
5.2.3. Module SIM 800C ....................................................................................... 59
5.2.4. Mạch chip trung tâm STM32F103 RBT6 .................................................... 60
iv
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
5.2.5. Mạch nguồn ................................................................................................. 60
5.3. ĐĨNG GĨI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ........................................................... 63
5.4. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA HỆ THỐNG ...................................................... 65
5.5. LẬP TRÌNH VÀ TEST HỆ THỐNG ................................................................ 65
5.5.1. Tổng quan về phần mềm lập trình ............................................................... 65
5.5.2. CODE SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI ........................................................... 67
5.5.3. Tiến hành test hệ thống ................................................................................ 73
CHƯƠNG 6 KẾT QUẢ-NHẬN XÉT-ĐÁNH GIÁ........................................................ 75
6.1. KẾT QUẢ: ......................................................................................................... 75
6.1.1. Kết quả nghiên cứu ...................................................................................... 75
6.2. NHẬN XÉT ........................................................................................................ 76
6.3. ĐÁNH GIÁ ........................................................................................................ 77
6.4. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..................................................................................... 77
TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………………....78
v
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 2.1 Minh họa về ứng dụng IOT trong nơng nghiệp................................................ 7
Hình 2.2 Bốn cấu phần cơ bản của một hệ thống IOT .................................................... 9
Hình 2.3: Nấm rơm .......................................................................................................... 9
Hình 2.4 Giao tiếp qua HTTP........................................................................................ 17
Hình 2.5: Giao diện kết nối 4 dây chuẩn SPI ................................................................ 23
Hình 3.1: Cảm biến DHT21 .......................................................................................... 25
Hình 3.2: Cảm biến độ ẩm đất ....................................................................................... 26
Hình 3.3: Chip Esp8266 ................................................................................................ 27
Hình 3.4: Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 ........................................................ 29
Hình 3.5: Sơ đồ chân Wifi ESP8266 NodeMCU Lua CP2102 ..................................... 30
Hình 3.6: STM32F103 RBT6 ........................................................................................ 31
Hình 3.7: Hình dạng, sơ đồ chân của LCD 16x2 .......................................................... 35
Hình 3.8: Bảng mã ký tự LCD ...................................................................................... 38
Hình 3.9: Module SIM800C .......................................................................................... 40
Hình 3.10: Module 2 Relay ........................................................................................... 41
Hình 3.11: Module LM2596.......................................................................................... 42
Hình 4.1: Sơ đồ khối của hệ thống ................................................................................ 44
Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý của STM32F103 RBT6 ....................................................... 46
Hình 4.3: Sơ đồ nối dây STM32F ................................................................................. 47
Hình 4.4 Khối nguồn STM32F ...................................................................................... 47
Hình 4.5: Khối nạp ........................................................................................................ 48
Hình 4.6 Sơ đồ nguyên lý RF ........................................................................................ 49
Hình 4.7: Khối nguồn chính .......................................................................................... 51
Hình 4.8: Khối Sim........................................................................................................ 51
Hình 4.9: LCD 16x2 ...................................................................................................... 52
Hình 4.10: Sơ đồ nguyên lý LCD .................................................................................. 54
Hình 4.11 Sơ đồ đi dây Board Xử lý trung tâm ............................................................ 54
Hình 4.12: Sơ đồ nguyên lý ESP8266 ........................................................................... 55
Hình 4.13 Motor bơm nước ........................................................................................... 57
vi
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
Hình 4.16: Sơ đồ đi dây tồn hệ thống .......................................................................... 58
Hình 5.1: Mơ phỏng 3D bằng phần mềm Altium.......................................................... 59
Hình 5.2: Hình ảnh thực tế mạch điều khiển trung tâm (chính) .................................... 60
Hình 5.3: Mơ phỏng bằng Altium. ................................................................................ 61
Hình 5.4: Hình ảnh thực tế Module Sim 800C .............................................................. 62
Hình 5.5 Hình ảnh thực tế STM 32F103 ....................................................................... 62
Hình 5.6: Hình ảnh thực tế Mạch nguồn ....................................................................... 63
Hình 5.7 Mặt trước của mơ hình ................................................................................... 63
Hình 5.8 Mặt cạnh bên mơ hình .................................................................................... 64
Hình 5.9 Các vùng giao diện cơ bản ............................................................................. 66
Hình 5.10: Các trạng thái kết nối................................................................................... 73
Hình 5.11: Giao diện chính của hệ thống điều khiển…………………………………74
vii
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Điều kiện nuôi trồng nấm rơm ......................................................................13
Bảng 3.1: Chức năng các chân của LCD .......................................................................35
Bảng 3.2 Chức năng chân RS và R/W của LCD 16x2 ..................................................37
Bảng 3.3: Đặc tính điện của LCD .................................................................................39
Bảng 3.5: Đặc tính điện làm việc điển hình của LCD ...................................................39
viii
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của
chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Và khái niệm về mơ
hình nhà trồng nấm thơng minh đã ra đời. Nhà nấm thông minh là một giải pháp điều
khiển và giám sát các thông số như: nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, ánh sáng, nồng độ C02
và độ ẩm chất nền. Chúng ta cần có những giải pháp giúp người dùng có thể giám sát
qua Smartphone - Internet, nhận cảnh báo các thơng số mơi trường trong nhà nấm,
tích hợp cơng nghệ điều khiển tự động điều hịa mơi trường giúp quản lý nhà nấm hiệu
quả cao và khoa học.
Nhận thức được tầm thực tiễn của nhà nấm thông minh là cơ sở để chúng em
chọn đề tài đồ án tốt nghiệp: “Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhà nấm sử
dụng Web Server và SMS”. Trong suốt thời gian hồn thành đồ án, chúng em đã tìm
hiểu về vi điều khiển, các chế độ truyền thông, cảm biến đo, cơ cấu chấp hành, cách
kết nối mạng Ethernet, điều khiển qua tin nhắn SMS, đồng thời tìm hiểu về các tiêu chí
của một nhà nấm thơng minh.
Dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Nguyễn Đức Toàn cùng với sự
cố gắng nỗ lực của các thành viên trong nhóm, chúng em đã hồn thành đồ án đúng
thời hạn cho phép. Tuy nhiên do thời gian hạn chế, cũng như lượng kiến thức rất lớn
nên chúng em khơng thể tránh khỏi nhiều thiếu sót. Vì vậy, chúng em rất mong sẽ
nhận được nhiều ý kiến đánh giá, góp ý của thầy cơ giáo và các bạn sinh viên để chúng
em có thể phát triển và hồn thiện thêm đề tài này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm sinh viên thực hiện
1. Đặng Duy Cảnh
2. Nguyễn Duy Khánh
1
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1 Đặt vấn đề:
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật,
công nghệ kỹ thuật điện tử mà trong đó là kỹ thuật điều khiển tự động đóng vai trị
quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, kinh tế, cơng nơng nghiệp,... Do đó,
chúng ta phải biết nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào
sự phát triển nền khoa học kỹ thuật nhằm thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế nước
nhà.
Theo thực trạng hiện nay thì ngành nơng nghiệp nước ta vẫn chưa áp dụng
nhiều khoa học kỹ thuật vào sản xuất. Để tăng hiệu quả sản xuất cũng như sản phẩm
sản xuất ra đạt hiệu quả và chất lượng tốt nhất thì cần thiết phải sử dụng các thiết bị
cơng nghệ vào đó. Từ những ý tưởng như trên nhóm đề tài chúng em sẽ áp dụng khoa
học kỹ thuật vào lĩnh vực trồng nấm. Cụ thể là ở đây, các thiết bị điều khiển tự động
được kết nối với nhau thành một hệ thống hoàn chỉnh qua một một thiết bị trung tâm
và có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu để điều khiển và giám sát quá trình sản
xuất.
Điển hình của một hệ thống điều khiển và giám sát nhà nấm qua Web Server và
tin nhắn SMS gồm có các thiết bị đơn giản như hệ thống chiếu sáng, động cơ, các cảm
biến nhiệt độ, độ ẩm,v.v… Nó hoạt động như một nhà nấm thông minh. Nghĩa là tất cả
các thiết bị này có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu thông qua một đầu não trung
tâm. Đầu não trung tâm ở đây có thể là một máy vi tính hồn chỉnh hoặc có thể là một
bộ xử lí đã được lập trình sẵn tất cả các chương trình điều khiển để có thể điều khiển
và giám sát các thiết bị có trong nhà nấm.
Chẳng hạn như người dùng chỉ với một tin nhắn SMS hay điều khiển từ xa qua
mạng là có thể bật hệ thống đèn chiếu sáng hay động cơ phun sương để làm mát,v.v..
Bên cạnh đó nó cũng gửi thơng báo cho người điều khiển biết nhiệt độ trong nhà nấm
hiện tại là bao nhiêu và các thơng số về độ ẩm pH,v.v…Ngồi ra, hệ thống còn mang
2
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
tính bảo mật. Nghĩa là chỉ có những số điện thoại được cài đặt trước và biết đúng mật
khẩu thì mới có thể điều khiển được hệ thống.
Từ những yêu cầu thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của việc phát triển
nông nghiệp, cộng với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di động, internet nên
chúng em đã chọn đề tài " Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát nhà nấm sử dụng
Web Server và SMS " để đáp ứng được nhu cầu phục vụ sản xuất ngày càng cao của
con người và góp phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện đại của nước nhà.
Với đề tài trên nhóm sinh viên chúng em đã thực hiện việc điều khiển và giám
sát nhà nấm theo ba hướng hướng chính:
1) Điều khiển thiết bị qua Ethernet với giao thức TCP/IP. Người dùng đăng nhập
vào Website và thực hiện điều khiển và giám sát thiết bị qua giao diện Web.
2) Điều khiển thiết bị qua tin nhắn SMS từ những số điện thoại được cho phép.
Thiết bị sẽ nhận tin nhắn SMS theo cấu trúc cho trước. Phân tích yêu cầu điều
khiển và thực hiện điều khiển thiết bị.
3) Đo và thông báo nhiệt độ, độ ẩm, độ pH trong nhà nấm cho người dùng theo dõi
qua Web Server hay SMS.
3
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
SƠ ĐỒ TỔNG QUÁT CỦA TOÀN HỆ THỐNG
1.2 Ý nghĩa của đề tài:
Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bị điện tử ra đời
ngày càng nhiều về chủng loại cũng như tính năng sử dụng. Bên cạnh đó nhu cầu cần
thiết phải áp dụng các thiết bị khoa học kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp của con
người ngày càng cao.
Từ những nhu cầu thực tế đó, nhóm em muốn đưa một phần những kỹ thuật
hiện đại vào mơ hình trồng nấm. Đề tài lấy cơ sở là Web Server và tin nhắn SMS để
điều khiển và giám sát thiết bị. Việc sử dụng mạng Web Server và tin nhắn SMS để
điều khiển và giám sát thiết bị có thuận lợi là tiết kiệm chi phí, mang tính cạnh tranh
4
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
và cơ động cao. Ngồi ra, sản phẩm của đề tài này có tính mở, có thể áp dụng cho
nhiều đối tượng khác nhau trong dân dụng cũng như trong công nghiệp.
1.3 Giới hạn nghiên cứu của đề tài:
Để thực thi một hệ thống điều khiển và giám sát nhà nấm sử dụng Web Server
và SMS áp dụng cho một nhà nấm hoàn chỉnh như nói trên là rất phức tạp và rất tốn
kém. Để đáp ứng việc điều khiển toàn bộ các thiết bị này địi hỏi phải có một lượng
thời gian, kiến thức nhất định. Bên cạnh đó cịn là vấn đề tài chính. Với lượng thời
gian và kiến thức có hạn, trong đề tài này nhóm em thực hiện chỉ cịn thiếu sót vài
phần nhỏ của hệ thống hồn chỉnh đó.
Với những gì đã trình bày trên, nhóm em đã tiến hành nghiên cứu, khảo sát và
thực hiện và dự kiến đạt được các mục tiêu đặt ra như sau:
Thiết lập một Website và thực hiện điều khiển các thiết bị qua giao diện Web,
sau khi thực hiện lệnh điều khiển các trạng thái điều khiển của thiết bị và các
tham số đo được thể hiện ngay trên giao diện Web.
Điều khiển các thiết bị trong nhà nấm bằng tin nhắn SMS. Sau khi thực hiện
lệnh điều khiển xong, tự động gửi tin nhắn lại cho người dùng biết đã thực hiện
thành công.
Gửi tin nhắn thông báo trạng thái của các thiết bị và nhiệt độ, độ ẩm, độ pH
trong nhà nấm hiện tại là bao nhiêu.
1.4 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài:
Đồ án được nghiên cứu và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến thức đã
được học trong nhà trường để thiết kế, tạo ra một hệ thống điều khiển và giám
sát tự động từ xa qua Web Server và tin nhắn SMS.
Nghiên cứu và tạo một giao diện Websever để thực hiện điều khiển qua mạng
Ethernet với chuẩn giao tiếp TCP/IP.
Tìm hiều về hệ thống điện thoại di động GSM hiện nay. Nghiên cứu và sử dụng
các module GSM/GPRS phổ biến hiện nay.
Nghiên cứu và sử dụng chip xử lý vào việc điều khiển hệ thống.
5
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
1.5 Kết quả nghiên cứu của đề tài:
Với những mục tiêu và kế hoạch đã đề ra, cùng với sự nỗ lực nghiên cứu, tìm
tịi của các thành viên trong nhóm thực hiện đề tài, nhóm thực hiện đã đạt được những
kết quả nhất định sau:
Thiết kế thành công mạch điều khiển giao tiếp qua mạng Ethernet và tin nhắn
SMS.
Giao tiếp thành công với mạng Ethernet qua chuẩn truyền thông TCP/IP, thực
hiện quan sát trạng thái và ra lệnh điều khiển thiết bị qua giao diện Web Server.
Giao tiếp thành công với module SIM, nhận và gửi tin nhắn thành công, thực
hiện điều khiển thiết bị qua tin nhắn SMS.
Ngoài ra, mạch điều khiển được thiết kế sẵn sàng cho việc tích hợp thêm các
ngoại vi trong tương lai.
6
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. ỨNG DỤNG IOT TRONG NÔNG NGHIỆP
2.1.1 Giới thiệu
Từ khi lần đầu được giới thiệu cách đây gần 20 năm, cho tới hiện nay các ứng
dụng IOT là một trong những mảng công nghệ phát triển nhất trong cuộc cách mạng
công nghiệp 4.0, nó xuất hiện và tác động tích cực tới từng ngành, từng lĩnh vực trong
đó có ngành nơng nghiệp.Ứng dụng IOT trong nơng nghiệp góp phần tạo nên một môi
trường sản xuất năng động, khoa học và giải phóng sức lao động, tăng năng suất, mang
lại hiệu quả kinh tế cao, giúp nâng cao tính chuyên nghiệp và cải thiện bộ mặt cho cho
nền nông nghiệp trong tương lai gần.
Hình 2.1 Minh họa về ứng dụng IOT trong nông nghiệp.
7
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
2.1.2 Cấu trúc cơ bản của một hệ thống ứng dụng công nghệ IOT
Kiến trúc của IOT gồm bốn thành phần cơ bản chính gồm: Vạn vật (Things),
Trạm kết nối (Gateways), Hạ tầng mạng (Internet) và cuối cùng là lớp dịch vụ
(Service).
Vạn vật (Things): Ngày nay có vơ vàn vật dụng đang hiện hữu trong cuộc sống,
ở trên các khu canh tác, ở trong nhà hoặc trên chính các thiết bị lưu động của người
dùng. Giải pháp IoT giúp các thiết bị thông minh được sàng lọc, kết nối và quản lý
dữ liệu của đối tượng nơng nghiệp một cách cục bộ, cịn các thiết bị chưa thơng
minh thì có thể kết nối được thơng qua các trạm kết nối. Từ đó, các thiết bị, vật
dụng sẽ có thể thực hiện nhiệm vụ của mình đối với đối tượng nông nghiệp cần
quản lý.
Trạm kết nối (Gateways): Các trạm kết nối sẽ đóng vai trị là một vùng trung
gian trực tiếp, cho phép các vật dụng có sẵn này kết nối với điện tốn đám mây một
cách bảo mật và dễ dàng quản lý. Gateways có thể là một thiết bị vật lý hoặc là một
phần mềm được dùng để kết nối giữa Cloud (điện toán đám mây) và bộ điều khiển,
các cảm biến, các thiết bị thông minh.
Hạ tầng mạng (Internet): Internet là một hệ thống toàn cầu của nhiều mạng IP
được kết nối với nhau và liên kết với hệ thống máy tính. Cơ sở hạ tầng mạng này
bao gồm thiết bị định tuyến, trạm kết nối, thiết bị tổng hợp, thiếp bị lặp và nhiều
thiết bị khác có thể kiểm sốt lưu lượng dữ liệu lưu thông và cũng được kết nối đến
mạng lưới viễn thông và cáp - được triển khai bởi các nhà cung cấp dịch vụ.
Lớp dịch vụ (Service): Là các ứng dụng được các hãng công nghệ, hoặc thậm
chí người dùng tạo ra để dễ dàng sử dụng các sản phẩm IOT một cách hiệu quả và
tận dụng được hết giá trị của sản phẩm.
8
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
Hình 2.2 Bốn cấu phần cơ bản của một hệ thống IOT
2.2. GIỚI THIỆU VỀ QUY TRÌNH TRỒNG NẤM
2.2.1 Giới thiệu
Hiện nay, trên thị trường có rất là nhiều loại nấm khác nhau. Vì vậy, nhóm đề
tài chúng em xin chọn trồng “nấm rơm”, vì đây là loại nấm phổ biến trên thị trường có
giá trị dinh dưỡng cao.
Hình 2.3: Nấm rơm
9
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
Nấm rơm là loại nấm khá quen thuộc với nhân dân ta. Nấm thường mọc trên
nguyên liệu phổ biến là rơm nên có tên chung là nấm rơm (Straw mushrooom), tên
khoa học là Volvariella volvacea.
Nấm rơm là loại dễ trồng, mau thu hoạch, cho kinh tế cao.Cứ mỗi tấn rơm ra
trồng nấm nói chung trừ chi phí trong thời gian 15 – 20 ngày có thể lãi từ 500.000 –
700.000 đồng. Bã sau khi trồng nấm chế biến thành phân sinh học cao cấp. Ngoài ra,
bã nấm cịn dùng để ni trùn đất, lấy trùn nuôi gia cầm, gia súc và tôm, cá.
Thời vụ trồng:
Nấm rơm có thể trồng được quanh năm, tuy nhiên tùy theo điều kiện thời tiết
mà chúng ta áp dụng các biện pháp khác nhau để khắc phục tình trạng bất lợi. Nếu
tháng giáp Tết, có gió lạnh thì phải che kỹ, giữ ấm và làm mô to hơn.
Nếu vào mùa mưa phải làm mái che cho mô nấm hoặc ủ rơm dầy hơn, làm nền mô cao
hơn để tránh ngập úng.
Ở những nơi có gió mạnh, phải làm rào chắn gió, đồng thời bố trí mơ nấm thẳng
góc với hướng gió.
Chuẩn bị địa điểm:
Có thể chất rơm ở nhiều nơi như: đất ruộng, trong vườn cây, chung quanh nhà
có thể trên nền đất, gạch, xi măng trên kệ. Ngay cả trong nhà, trong bọc nylon. Chọn
địa điểm sao cho bằng phẳng, cao ráo không bị ngập úng, sạch sẽ và nhất là gần đường
vận chuyển rơm rạ, gần nước tưới để tiện việc chăm sóc, thu hoạch và chuyên chở.
Chuẩn bị đất trước khi trồng: nếu đất trũng và nhất là vào mùa mưa, ta nên xẻ
rãnh đê có những liếp rộng 60 – 80cm, cao khoảng 10cm, dốc về hai má, ném chặt mặt
liếp, mục đích sao cho thốt nước khi tưới, khơng bị ngập úng khi tưới.
Vật liệu dùng chất nấm:
Người ta có thể dùng nhiều vật liệu khác nhau để trồng nấm rơm như: rơm rạ,
bã mía, thân và lá chuối, lục bình, bơng gòn. Nhưng thường ta hay dùng rơm rạ. Chất
nấm bằng rơm, lúa mùa hoặc thần nông, lúa tẻ hoặc lúa nếp đều dùng được cả. Có thể
dùng rơm mới suốt cịn tươi hoặc rơm rạ đã khơ, miễn đừng mục nát (đã biến thành
màu nâu đen) sẽ cho năng suất không cao.
10
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
Phương pháp ủ rơm:
Phương pháp được áp dụng với tất cả các loại rơm rạ có thể dùng rơm tươi hoặc
rơm khơ.
Rơm được chất thành đống rộng khoảng 1,5 – 2m, dài ít nhất 1,5m. Chất một
lớp rơm bề cao khoảng 2 – 3 tấc (bổ sung dinh dưỡng 0,5 – 1% urê, 1% vôi) tưới nước
cho thật ướt và dùng chân dậm cho dẽ. Chất lớp thứ hai dầy khoảng 3 tấc, tưới nước và
dậm dẽ như trên. Tiếp tục lớp thứ 3, thứ 4 – cuối cùng đống ủ có chiều cao khoảng
1,5m. Mục đích tưới từng lớp để cho nước thấm đều trong rơm.
Vài ngày sau khi ủ, nhiệt độ trong đống ủ lên cao 60 – 70oC, làm cho nấm dại
chết đi và phân hủy một phần chất hữu cơ để làm cho tơ nấm rơm dễ hấp thụ chất dinh
dưỡng. Sau 3 - 4 ngày đảo một lần, đảo rơm rạ từ dưới lên trên, trên xuống dưới, ngoài
vào trong, trong ra ngoài cho đều. Khi đống ủ xẹp xuống (sau 10 – 12 ngày) ta có thể
kéo rơm ra chất mô.
Xếp mô nấm:
Cách xếp rơm ủ: dỡ bỏ lớp rơm mặt ngoài đồng ủ, mang rơm bên trong để xếp
mô nấm và cố gắng xếp hết trong ngày.
Cách chất mô nấm: rãi vôi xử lý nền trước khi xếp mơ, lấy rơm cuộn trịn như
cái gối và dựng đứng ép thành luống chiều cao khoảng 20cm, rộng 30 - 40cm rãi một
đường meo ở giữa dọc theo mô. Tiếp tục rãi rơm chất lớp thứ hai. Riêng lớp thứ hai
cao khoảng 15cm, tưới nước, đè dẽ dặt rồi rãi lớp meo thứ hai. (có thể chất 2 – 3 lớp
rơm, tùy theo mùa: mùa nóng chất thấp, mùa lạnh chất cao. Cứ mỗi lớp rơm dầy 15 –
20cm thì rãi một lớp meo). Ở trên cùng phủ một lớp rơm mỏng khoảng 5cm tưới nước
đè dẽ dặt, vuốt mặt ngồi mơ cho láng và dùng tay nhét từng cọng rơm rơi vãi bên
ngồi xuống đáy mơ (nếu mặt ngồi mơ khơng láng và khơng dẽ dặt, sau này khi thu
hoạch sẽ làm hư các nụ nấm nhỏ, năng suất thấp).
Hàng ngày theo dõi tưới nước và 4 -5 ngày sau dùng rơm khơ rãi tơi khắp tồn
bộ mặt ngồi của mơ, tạo thành áo mơ dầy 10 - 15cm (mùa lạnh, mùa mưa, chất xong
phủ rơm ngay và phủ rơm dày hơn mùa nắng).
11
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
Chọn giống meo:
Việc chọn giống meo rất quan trọng. Vì meo tốt, đúng tuổi, không nhiễm tạp
khuẩn sẽ cho năng suất nấm cao và chất lượng nấm tốt.
Meo tốt có những sợi tơ nấm (khuẩn ti) màu trắng trong, mùi tương tự như nấm
rơm, tơ nấm phát triển đều và kín bịch meo.
Nếu bịch meo có những đốm màu xanh, đen, vàng cam là đã nhiễm nấm dại,
không nên sử dụng. Không chọn bịch meo có đáy bịch ướt, nhão và có mùi hơi chua.
Một bịch meo giống (khoảng 120g) có thể cấp được 2 – 2,5m mơ (tính theo chiều dài
mơ).
Chăm sóc và thu hoạch:
Chăm sóc:
Chăm sóc nấm rơm trong thời gian ủ tơ quan trọng nhất là theo dõi ẩm độ và
nhiệt độ. Trong đó ẩm độ là yếu tố hàng đầu, vì ẩm độ sẽ tạo nên nhiệt độ thích hợp
cho tơ nấm. Nếu ẩm độ dư thì mơ sẽ lạnh và ẩm độ thiếu nhiệt độ của mô tăng làm cho
tơ chậm phát triển.
Theo dõi độ ẩm trong mô bằng cách dùng tay rút một mớ rơm ở giữa mơ, nắm
chặt trong lịng bàn tay, nước hơi rịn ra ở kẽ tay là vừa, nếu nước không rịn ra là khơ,
ta phải tưới thêm nước. Tưới bên ngồi áo mơ, ở cả phía trên mơ và hai bên hơng mô.
Nếu nắm chặt thấy nước chảy ra thành giọt là dư nước thì ngưng tưới ngày đó và dỡ áo
mơ ra cho nước bốc đi.
Điều chỉnh ẩm độ của mô bằng cách tưới nước. Tưới nước phải dùng thùng tưới
vòi búp sen có tia nhỏ, vì giọt nước mạnh dễ làm hư những tơ nấm và nụ nấm nhỏ.
Theo dõi nhiệt độ có thể sử dụng nhiệt kế đúc sâu vào lớp rơm thứ hai và ngập
khoảng 2/3 nhiệt kế. Sau 3 – 5 phút lấy ra xem. Nếu nhiệt độ của mô khoảng 33 –
37oC là đạt.
12
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
Ni ủ tơ nấm
Yếu tố
Khoảng biến
thiên
Ra quả thể
Tối thích
Khoảng biến
thiên
Tối thích
Nhiệt độ
15-40oC
35±2oC
20-25oC
32±2oC
Ẩm độ
60-70%
70±2%
80-90%
80±2%
pH
6-7
6,5
6-7
6,5
Bảng 2.1: Điều kiện nuôi trồng nấm rơm
Sau khi chất mô nấm, từ ngày thứ 6 – 8, mỗi ngày đảo lớp rơm áo một lần để
tránh tơ nấm ăn lan ra lớp rơm áo, không tạo được nấm.
Cách đảo rơm áo: dỡ lớp rơm áo ra, xốc cho tơi và đậy lại.
Từ 9 – 10 ngày sau khi chất các nụ nấm màu trắng bằng đầu đinh ghim xuất
hiện hai bên hông mô, ngày sau nụ nấm chuyển sang màu nâu và bắt đầu lớn nhanh.
Tuỳ theo từng thời tiết, trung bình khoảng 10 – 15 ngày sau khi cấy meo là có
thể hái nấm được.
Thu hái nấm:
Khi hái lựa các nấm búp hơi nhọn đầu (gần nứt bao) hái trước, xoay nhẹ tay
tách gỡ ra khỏi mơ, khơng nên để sót lại chân nấm bị đứt trên mơ, vì phần này khi thối
rữa sẽ làm hư các nụ nấm kế bên, thu hoạch xong đậy kỹ áo mô lại.
Thời gian thu hoạch kéo dài khoảng 7 – 12 ngày. Trung bình cứ 1m (tính theo
chiều dài mơ nấm) hái được 1 – 2,5 kg nấm tươi (tùy theo chất lượng rơm, meo giống,
chiều cao mơ chất). Thường nơng dân có tập quán hái sớm từ rạng sáng & vào buổi
chiều (mỗi ngày thu hai lần).
Sau khi thu hái đợt 1, ta ngưng tưới 01 ngày, sau đó chăm sóc tiếp tục như lúc
đầu.
Người trồng có thể bón thêm urê hoặc các chất dinh dưỡng. Urê tưới bổ sung
cho nấm vào thời điểm nấm bắt đầu kết nụ (ở đợt 1 & 2), nồng độ sử dụng trong
khoảng 1 – 3% nên tưới vào lúc nấm đã ở dạng đinh ghim hoặc nút và thường phun
tưới vào sáng sớm là tốt nhất.
13
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
Về năng suất lý thuyết: cao nhất là 15% (số kg nấm tươi trên 100kg rơm khô).
Tuy nhiên, thực tế nuôi trồng đại trà năng suất trung bình cịn thấp hơn nhiều, dao
động trong khoảng 5 – 10%. Ngồi ra, năng suất cịn tuỳ theo chất lượng rơm, meo
giống, chiều cao mô chất…
2.3. TỔNG QUAN VỀ WEB SERVER
2.3.1. Giới thiệu
Web server dịch ra tiếng Việt nghĩa là máy chủ. Web server là máy tính lớn
được kết nối với tập hợp mạng máy tính mở rộng. Đây là một dạng máy chủ trên
internet mỗi máy chủ là một IP khác nhau và có thể đọc các ngơn ngữ như file *.htm
và *.html… Tóm lại máy chủ là kho để chứa toàn bộ dữ liệu hoạt động trên internet
mà nó được giao quyền quản lý.
Web server phải là một máy tính có dung lượng lớn, tốc độ rất cao để có thể lưu
trữ vận hành tốt một kho dữ liệu trên internet. Nó sẽ điều hành trơn chu cho một hệ
thống máy tính hoạt động trên internet, thông qua các cổng giao tiếp riêng biệt của mỗi
máy chủ. Các web server này phải đảm bảo hoạt động liên tục khơng ngừng nghỉ để
duy trì cung cấp dữ liệu cho mạng lưới máy tính của mình.
Dễ hiểu hơn web server chính là máy chủ, được thiết kế với các siêu tính năng
dùng để chứa các dữ liệu cho một phần mạng lưới máy tính trên internet. Tất cả những
hoạt động dịch vụ trên internet nào đều phải có máy chủ này mới hoạt động được.
Đôi nét về web server
Web server có thể xử lý dữ liệu và cung cấp thông tin đến máy khách thông qua
các máy tính cá nhân trên mơi trường Internet qua giao thức HTTP, giao thức
được thiết kế để gửi các file đến trình duyệt Web, và các giao thức khác. (Ví dụ:
khi các bạn truy cập vào trang web vinahost.vn máy chủ sẽ cung cấp đến các
bạn tất cả dữ liệu về trang web đó thơng qua lệnh giao tiếp)
Máy tính nào cũng có thể là một máy chủ nếu cài đặt lên nó một chương trình
phần mềm Server Software và sau đó kết nối vào Internet.
Phần mềm Web Server Software cũng giống như các phần mềm khác, nó dùng
để cài đặt và chạy trên bất kì máy tính nào đáp ứng đủ yêu cầu về bộ nhớ. Nhờ
14
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
có chương trình này mà người sử dụng có thể truy cập đến các thơng tin của
trang Web từ một máy tính khác ở trên mạng
Khi là SEO chúng ta thường gặp các máy chủ nhỏ, máy chủ ảo và thông thường
chúng ta hay thuê máy chủ dạng VPS hay Hosting để lưu giữ liệu trang web của
mình.
Tóm lược
"Web server" có thể là phần cứng hoặc phần mềm, hoặc cả hai.
Ở khía cạnh phần cứng, một web server là một máy tính lưu trữ các file thành
phần của một website (ví dụ: các tài liệu HTML, các file ảnh, CSS và các file
JavaScript) và có thể phân phát chúng tới thiết bị của người dùng cuối (enduser). Nó kết nối tới mạng Internet và có thể truy cập tới thơng qua một tên
miền giống như mozilla.org.
Ở khía cạnh phần mềm, một web server bao gồm một số phần để điều khiển
cách người sử dụng web truy cập tới các file được lưu trữ trên một HTTP
server(máy chủ HTTP). Một HTTP server là một phần mềm hiểu được các
URL (các địa chỉ web) và HTTP (giao thức trình duyệt của bạn sử dụng để xem
các trang web).
Ở mức cơ bản nhất, bất cứ khi nào một trình duyệt cần một file được lưu trữ
trên một web server, trình duyệt request (yêu cầu) file đó thơng qua HTTP. Khi
một request tới đúng web server (phần cứng), HTTP server (phần mềm) gửi tài
liệu được yêu cầu trở lại, cũng thông qua HTTP.
Để xuất bản một website, bạn cần một static hoặc dynamic web server.
Một static web server, hoặc stack, bao gồm một máy tính (hardware) với một
HTTP server (phần mềm). Chúng ta gọi nó là "static" bởi vì server (máy chủ) gửi các
file nó lưu trữ "nguyên vẹn" (as-is) tới trình duyệt của bạn.
Một dynamic web server bao gồm một static web server cộng với các phần
mềm mở rộng, phổ biến nhất là một application server (máy chủ ứng dụng) và một
database. Chúng ta gọi nó là "dynamic" bởi vì application server cập nhật các file được
lưu trữ trước khi gửi chúng tới tình duyệt của bạn thông qua HTTP server.
15
Khóa luận tốt nghiệp
Duy Cảnh-Duy Khánh
Ví dụ, để tạo ra các trang web mà bạn nhìn thấy trong trình duyệt, application
server có thể điền một HTML template với những nội dung lấy từ một database. Các
site giống như MDN hay Wikipedia có hàng nghìn trang web, nhưng chúng khơng
phải là các tài liệu HTML thực sự, mà chỉ là vài HTML template và một database
khổng lồ. Thiết lập này làm cho nó dễ dàng và nhanh hơn để bảo dưỡng và phân phối
nội dụng.
Tìm hiểu sâu hơn
Để lấy một trang web, trình duyệt của bạn gửi một request tới web server, nó sẽ
tìm kiếm file được u cầu, lưu trữ trên ổ đĩa của nó. Khi tìm thấy file, server đọc nó,
xử lý nếu cần, và gửi nó tới trình duyệt. Hãy xem xét các bước này chi tiết hơn.
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.
Về mặt kỹ thuật, bạn có thể lưu trữ tất cả các file trên máy tính của mình, nhưng
có nhiều lợi ích hơn khi lưu trữ chúng trên một máy chủ riêng biệt như:
Luôn luôn sẵn sàng (up and running)
Luôn ln kết nối tới mạng Internet
Có một địa chỉ IP cố định
Được bảo dưỡng bởi nhà cung cấp (third-party provider)
Vì tất cả những lý do này, tìm một nhà cung cấp máy chủ (hosting provider) tốt
là một phần quan trọng trong việc xây dựng website của bạn.
Khi bạn đã chọn được một nhà cung cấp web hosting, bạn cần upload các file
của bạn tới web server của mình.
2.3.2. 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.
16
