Nghiên cứu thiết kế và thi công mô hình hệ thống giám sát chất lượng nước nuôi trồng thủy sản

MỤC LỤC

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................................................ i
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................... iii
LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................................... v
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................................. vi
MỤC LỤC ................................................................................................................................... vii
DANH MỤC HÌNH V ................................................................................................................ x
DANH MỤC BẢNG .................................................................................................................. xiv
T M T T ................................................................................................................................... xv
Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU C U, GIỚI HẠN Đ TÀI ...................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................................. 1
1.2 Mục tiêu đề tài ....................................................................................................................... 1
1.3 Nội dung nghiên cứu ............................................................................................................. 2
1.4 Giới hạn đề tài ....................................................................................................................... 2
1.5 Bố cục đồ án .......................................................................................................................... 3
Chương 2: CƠ S

L THUYẾT ................................................................................................ 5

2.1 Giới thiệu về ngành nuôi trồng thuỷ sản ............................................................................... 5
2.1.1 Các loại hình ni trồng thuỷ sản phổ biến .................................................................... 5
2.1.2 Các chỉ tiêu sinh – hoá – lý của nước tác động đến con ni – lấy ví dụ cụ thể ở tôm. 6
2.2 Giới thiệu công nghệ truyền dữ liệu không dây bằng sống RF – LORA. .......................... 10
2.3 Giới thiệu về công nghệ truyền dữ liệu di động GPRS ....................................................... 14
2.3.1 Khái niệm ...................................................................................................................... 14
2.3.2 Ứng dụng ...................................................................................................................... 15
2.4 Giới thiệu các chuẩn giao tiếp sử dụng ............................................................................... 17
2.4.1 Chuẩn giao tiếp SPI ...................................................................................................... 17
2.4.1.1 Giới thiệu giao thức truyền thông SPI .................................................................... 17

2.4.1.2 Cách thức hoạt động ............................................................................................... 18
2.4.2 Chuẩn truyền dữ liệu UART ......................................................................................... 20
2.4.2.1 Giới thiệu về chuẩn truyền dữ liệu UART ............................................................. 20

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

vii


MỤC LỤC

2.4.2.2 Cách thức hoạt động ............................................................................................... 21
2.4.3 Chuẩn truyền dữ liệu Modbus ...................................................................................... 22
2.4.3.1 Giới thiệu về Modbus RTU .................................................................................... 22
2.4.3.2 Cách thức hoạt động ............................................................................................... 23
Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ........................................................................................ 25
3.1 Giới thiệu tổng quan về đề tài ............................................................................................. 25
3.1.1 Yêu cầu của hệ thống .................................................................................................... 25
3.1.2 Sơ đồ khối và chức năng từng khối .............................................................................. 26
3.1.2.1 Sơ đồ khối của cả hệ thống..................................................................................... 26
3.1.2.2 Trạm điều khiển trung tâm (Gateway) ................................................................... 27
3.1.2.3 Điểm thu thập dữ liệu (Node) ................................................................................. 28
3.1.2.4 Trạm điều khiển động cơ ........................................................................................ 28
3.2 Tính tốn và thiết kế hệ thống ............................................................................................. 29
3.2.1 Khối điều khiển ............................................................................................................. 29
3.2.1.1 Khối điều khiển của Gateway ................................................................................ 29

3.2.1.2 Khối điều khiển của trạm Node .............................................................................. 30
3.2.2 Khối cảm biến ............................................................................................................... 31
3.2.2.1 Mạch đọc dữ liệu từ cảm biến pH, nhiệt độ nước ASPSA2121,
độ mặn và nồng độ chất tan trong nước ASDSSTY8077 .................................................. 32
3.2.2.2 Mạch cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 ................................................................. 34
3.2.3 Khối hiển thị ................................................................................................................. 34
3.2.4 Khối truyền dữ liệu LoRa ............................................................................................. 35
3.2.4 Khối kết nối với Server ................................................................................................. 37
3.2.5 Khối kích relay.............................................................................................................. 39
3.2.5 Khối nguồn ................................................................................................................... 40
3.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch ................................................................................................. 43
3.3.1 Trạm điều khiển trung tâm ........................................................................................... 44
3.3.2 Trạm thu thập dữ liệu và trạm điều khiển động cơ ....................................................... 45
Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG ........................................................................................ 46
4.1 Giới thiệu ............................................................................................................................. 46

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

viii


MỤC LỤC

4.2 Thi công hệ thống................................................................................................................ 46
4.2.1 Thi công bo mạch ......................................................................................................... 46
4.3 Đóng gói và thi cơng mơ hình ............................................................................................. 51

4.4 Thiết kế website hiển thị và điều khiển ............................................................................... 52
4.5 Lưu đồ giải thuật ................................................................................................................. 57
4.5.1 Lưu đồ giải thuật của trạm điều khiển trung tâm.......................................................... 57
4.5.2 Lưu đồ giải thuật của trạm thu thập dữ liệu nước và trạm điều khiển động cơ ............ 57
4.6 Giới thiệu các phần mềm đã dùng ....................................................................................... 63
4.6.1 Giới thiệu về phần mềm Visual Studio Code ............................................................... 63
4.6.2 Giới thiệu về phần mềm Keil C và CubeMX ............................................................... 64
4.6.3 Giới thiệu về phần mềm Microsoft SQL ...................................................................... 66
4.6.4 Giới thiệu về các ngôn ngữ web ................................................................................... 67
4.6.4.1 Giới thiệu về ngôn ngữ HTML .............................................................................. 67
4.6.4.2 Giới thiệu về ngôn ngữ CSS ................................................................................... 68
4.6.4.3 Giới thiệu về ngôn ngữ C# .net .............................................................................. 69
4.7 Viết tài liệu hướng d n sử dụng, thao tác ........................................................................... 70
Chương 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ ................................................................ 72
5.1 Kết quả đạt được ................................................................................................................. 72
5.2 Nhận xét và đánh giá ........................................................................................................... 78
Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................................. 79
6.1 Kết luận ............................................................................................................................... 79
6.2 Hướng phát triển ................................................................................................................. 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 81
PHỤ LỤC .................................................................................................................................... 82

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

ix

DANH MỤC HÌNH V

DANH MỤC HÌNH V
Hình 2.1 Ni trồng thuỷ sản quy mơ nhỏ ................................................................................. 5
Hình 2.2 Mơ hình nuôi trồng thuỷ sản ứng dụng công nghệ cao ............................................. 6
Hình 2.3 Ao ni tơm cơng nghiệp ............................................................................................ 10
Hình 2.4 Mơ hình thành phố thơng minh ứng dụng IoT có hỗ trợ LoRa ............................. 12
Hình 2.5 Ứng dụng LoRa trong truyền tín hiệu báo cháy trong tồ nhà .............................. 13
Hình 2.6 Ứng dụng LoRa trong nông nghiệp thông minh ...................................................... 14
Hình 2.7 Giải pháp thu thập dữ liệu từ xa ............................................................................... 15
Hình 2.8 Ứng dụng GPRS trong quân sự ................................................................................. 16
Hình 2.9 Ứng dụng của GPRS trong mạng lưới viễn thơng ................................................... 16
Hình 2.10 Ứng dụng của GPRS trong đời sống ....................................................................... 17
Hình 2.11 Mơ tả giao thức truyền thơng SPI giữa thiết bị chủ và thiết bị tớ ....................... 18
Hình 2.12 Mơ tả đường truyền dữ liệu đồng bộ giữa hai thiết bị bằng SPI .......................... 18
Hình 2.13 Kết nối giữa hai thiết bị trong bus SPI ................................................................... 19
Hình 2.14 Truyền UART theo phương pháp nối tiếp ............................................................. 20
Hình 2.15 Truyền UART theo phương pháp song song ......................................................... 21
Hình 2.16 Cấu trúc một frame truyền của UART ................................................................... 21
Hình 2.17 Sơ đồ của 1 frame truyền dữ liệu Modbus RTU .................................................... 23
Hình 3.1 Sơ đồ bố trí các trạm đo ............................................................................................. 25
Hình 3.2 Sơ đồ khối của hệ thống ............................................................................................. 26
Hình 3.3 Sơ đồ khối trạm điều khi n trung tâm ...................................................................... 27
Hình 3.4 Sơ đồ khối đi m thu thập dữ liệu .............................................................................. 28
Hình 3.5 Sơ đồ khối trạm điều khi n động cơ ......................................................................... 28
Hình 3.6 Module ESP32-WROOM-32 ..................................................................................... 29
Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý của khối điều khi n Gateway......................................................... 30
Hình 3.8 Chip ARM Cortex M3 dùng cho STM32F103 ......................................................... 31
Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý khối điều khi n ở trạm đo và trạm điều khi n động cơ .............. 31

Hình 3.10 Cảm biến đo nồng độ pH .......................................................................................... 32
Hình 3.11 Cảm biến độ mặn và nồng độ chất tan trong nước ............................................... 33
Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý của mạch đọc dữ liệu cảm biến ................................................... 33

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

x


DANH MỤC HÌNH V

Hình 3.13 Sơ đồ ngun lý cảm biến DHT22 ........................................................................... 34
Hình 3.14 Sơ đồ nguyên lý mạch hi n thị LCD ....................................................................... 35
Hình 3.15 Module LoRa Ra-02 .................................................................................................. 36
Hình 3.16 Sơ đồ nguyên lý module LoRa Ra-02 ...................................................................... 37
Hình 3.17 Module sim800C ....................................................................................................... 38
Hình 3.18 Sơ đồ nguyên lý module sim800C ............................................................................ 38
Hình 3.19 Sơ đồ nguyên lý điều khi n relay đóng/ngắt .......................................................... 39
Hình 3.20 Sơ đồ kết nối đ sặc ắc quy từ năng lượng mặt trời .............................................. 41
Hình 3.21 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn của trạm điều khi n trung tâm ............................... 41
Hình 3.22 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch trạm điều khi n trung tâm ........................................ 44
Hình 3.23 Sơ đồ nguyên lý trạm thu thập dữ liệu nước và điều khi n .................................. 45
Hình 4.1 Sơ đồ thiết kế PCB trạm điều khi n trung tâm ....................................................... 46
Hình 4.2 Sơ đồ sắp xếp linh kiện 3D trạm điều khi n trung tâm .......................................... 47
Hình 4.3 Mạch sau khi thi cơng ................................................................................................. 47
Hình 4.4 Sơ đồ thiết kế PCB trạm thu thập dữ liệu nước và điều khi n .............................. 48

Hình 4.5 Sơ đồ sắp xếp linh kiện 3D trạm thu thập dữ liệu nước và điều khi n.................. 48
Hình 4.6 Mạch sau khi thi cơng ................................................................................................. 49
Hình 4.7 Bộ điều khi n của trạm trung tâm ............................................................................ 51
Hình 4.8 Mạch điều khi n của trạm trung tâm ....................................................................... 51
Hình 4.9 Tủ điều khi n trạm thu thập dữ liệu nước ............................................................... 52
Hình 4.10 Giao diện đăng nhập vào trang web quản lý .......................................................... 53
Hình 4.11 Giao diện trang chủ của web ................................................................................... 53
Hình 4.12 Thiết lập thơng số cảnh báo của nước..................................................................... 54
Hình 4.13 Giao diện khai báo thơng tin người dùng ............................................................... 54
Hình 4.14 Giao diện thay đổi mật khẩu người dùng ............................................................... 55
Hình 4.15 Giao diện thêm thơng tin của các trạm được lắp mới ........................................... 55
Hình 4.16 Giao diện giám sát thông số và điều khi n động cơ ............................................... 56
Hình 4.17 Giao diện thiết lập thời gian tự động cho ăn .......................................................... 56
Hình 4.18 Lưu đồ giải thuật chương trình chính .................................................................... 57
Hình 4.19 Lưu đồ khởi tạo module sim800C ........................................................................... 58

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

xi


DANH MỤC HÌNH V

Hình 4.20 Lưu đồ khởi tạo module LoRa Ra-02 ..................................................................... 58
Hình 4.21 Lưu đồ truyền nhận dữ liệu LoRa .......................................................................... 59
Hình 4.22 Lưu đồ chương trình đọc cảm biến độ mặn và độ pH .......................................... 59

Hình 4.23 Lưu đồ chương trình đọc cảm biến DHT22 ........................................................... 60
Hình 4.24 Lưu đồ chương trình gửi dữ liệu lên server ........................................................... 60
Hình 4.25 Lưu đồ chương trình nhận lệnh điều khi n từ server ........................................... 61
Hình 4.26 Lưu đồ chương trình chính trạm thu thập dữ liệu nước ...................................... 61
Hình 4.27 Lưu đồ chương trình ngắt khi có lệnh từ LoRa của trạm trung tâm .................. 62
Hình 4.28 Giao diện soạn thảo code Visual Studio Code ........................................................ 63
Hình 4.29 Bi u tượng của phần mềm Keil C khi khở động .................................................... 64
Hình 4.30 Giao diện lập trình của phần mềm Keil C uVision5.............................................. 64
Hình 4.31 Giao diện khởi động của STM32CubeMX ............................................................. 65
Hình 4.32 Khai báo IO cho chip STM32 dùng STM32CubeMX ........................................... 65
Hình 4.33 Giao diện điều chỉnh các thơng số cấu hình cho các ngoại vi ............................... 66
Hình 4.34 Bi u tượng phần mềm Microsoft SQL Server ....................................................... 66
Hình 4.35 Màn hình làm việc của phần mềm Microsoft SQL Server ................................... 67
Hình 4.36 Một đoạn code HTML mẫu ..................................................................................... 68
Hình 4.37 Bi u tượng ngơn ngữ C# .NET của Microsoft ........................................................ 69
Hình 4.38 Phần mềm Visual Studio 2019 phiên bản 16.3 ....................................................... 70
Hình 5.1 Bộ điều khi n trạm trung tâm ................................................................................... 72
Hình 5.2 Mơ hình phao nổi của trạm nhìn từ trên .................................................................. 73
Hình 5.3 Mơ hình phao nổi của trạm nhìn từ măt bên ........................................................... 73
Hình 5.4 Các thành phần bên trong tủ điều khi n .................................................................. 74
Hình 5.5 Bộ điều khi n động cơ ................................................................................................ 74
Hình 5.6 LCD hi n thị số liệu đo đạt của NODE ..................................................................... 75
Hình 5.7 LCD hi n thị số liệu đo đạt ở GATEWAY ............................................................... 75
Hình 5.8 Tin cảnh báo được gửi thơng qua e-mail .................................................................. 76
Hình 5.9 Tin nhắn cảnh báo được gửi thông qua hệ thống tin nhắn di động ....................... 77
Hình 5.10 Các thơng số được hi n thị trên website hệ thống ................................................. 78

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

xii


DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Các thông số sinh – lý – hố của nước ni tơm ........................................................ 7
Bảng 2.2: Tỉ lệ các khoáng chất trong nước bi n có độ mặn 35‰ ........................................... 8
Bảng 3.1 Tính tốn cơng suất của từng thiết bị trong trạm điều khi n trung tâm .............. 42
Bảng 3.2 Tính tốn cơng suất của từng thiết bị trong trạm thu thập dữ liệu nước ............. 42
Bảng 3.3 Tính tốn cơng suất của từng thiết bị trong trạm điều khi n động cơ .................. 43
Bảng 4.1 Các linh kiện dùng trong hệ thống ............................................................................ 49

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

xiii


T MT T

T MT T
Hiện nay, ngành nuôi trồng thuỷ sản là một ngành quan trọng trong hệ thống nông nghiệp của
nước ta. Hằng năm ngành thuỷ sản đóng góp vào GDP hàng trăm nghìn tỷ đồng. Từ đó đã cho

thấy tầm quan trọng của ngành thuỷ sản đối với thu nhập bình quân đầu người của nước ta. Nhưng
để nâng tầm chất lượng cảu sản phẩm xuất khẩu của nước ta cao hơn nủa thì các cơng đoạn từ
việc sản xuất con giống, nuôi trồng và chế biến xuất khẩu thì q trình ni trồng lại cần phải
được chú trọng nhiều hơn. Do đó, trong q trình ni trồng, người nông dân phải thường xuyên
kiểm tra môi trường nước nuôi để kịp thời phát hiện các dấu hiệu của nhiễm phèn, nhiễm mặn,
nồng độ oxy thấp, … Công việc này hiện nay được tiến hành thủ công và tốn nhiều thời gian,
cơng sức. Vì vậy nhu cầu về một hệ thống giám sát chất lượng nước từ xa thông qua Internet là
điều vô cùng cần thiết vào lúc này. Hệ thống này phải đáp ứng được yêu cầu cơ bản là giám sát
các thông số cơ bản của nước ni. Điều này có thể giúp tiết kiệm được ơng sức, chi phí quản lý
chất lượng nước cho người dân, mở ra bước phát triển mới cho ngành thuỷ sản nước nhà.
Với mong muốn giải quyết bài tốn này, nhóm chúng em quyết định thực hiện đề tài: “NGHIÊN
CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC
NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN”, ứng dụng IoT vào quản lý chất lượng nước nuôi trồng thuỷ sản.
Hiện nay, theo xu hướng sử dụng các thiết bị thông minh như điện thoại thơng minh, máy tính
bảng, … trở nên rất phổ biến, nên việc truy cập và giám sát, điều khiển hệ thống từ xa luôn được
ưu tiên phát triển. Thông qua các thiết bị thông minh, người dùng có thể truy cập vào hệ thống để
xem các thơng số của nước. Đồng thời người dùng cịn có thể điều khiển các động cơ như máy
bơm, máy sục khí oxy, … thông qua giao diện web. Các thông số đo được sẽ được lưu trên cơ sở
dữ liệu và được hiển thị theo biểu đồ, tạo sự dễ dàng cho việc phân tích sự thay đổi các thơng số
nước, từ đó có những biện pháp phù hợp để bảo vệ con nuôi, ph ng các trường hợp con nuôi chết
do mơi trường nước ơ nhiễm.

B

MƠN ĐIỆN T

CƠNG NGHIỆP – Y SINH

xiv

Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU C U, GIỚI HẠN Đ TÀI

Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU C U, GIỚI HẠN Đ TÀI
1.1 Đặt vấn đề
Theo Tổng cục Thống kê, năm 2019 GDP thủy sản theo giá thực tế đạt 205.252 tỷ đồng chiếm
3,4% GDP toàn quốc và chiếm 24,4% GDP toàn ngành nơng nghiệp. Tính đến thời điểm cuối
năm 2019, tổng giá trị xuất khẩu thuỷ sản của cả nước đạt 111.846 tỷ đồng. Các mặt hàng thuỷ
sản đông lạnh của nước ta đã có thể thâm nhập vào thị trường các nước EU, M , Trung Quốc,
Nhật Bản, Hàn Quốc, … Trong đó Trung Quốc v n là nước có lượng tiêu thụ các mặt hàng thuỷ
sản của ta nhiều nhất. Từ đó ta có thể thấy đóng góp của ngành thuỷ sản vào GDP của tồn ngành
nơng nghiệp nói riêng và GDP của tồn quốc nói chung là rất lớn. Vì vậy để phát triển mạnh mẽ
hơn nửa ngành thuỷ sản của nước nhà, đặt biệt là với ngành nuôi trồng thuỷ sản, chúng ta phải
lưu ý thật k đến các điều kiện cấu thành nên chất lượng và năng suất đạt được trong q trình
ni trồng. Và một trong những điều kiện tiên quyết đó là chất lượng của môi trường nước nuôi.
Chất lượng nước là yếu tố cực k quan trọng trong ni thủy sản nhưng khó khăn trong việc dự
đoán và kiểm soát. Chất lượng nước quyết định hiệu quả của thức ăn, tốc độ sinh trưởng và tỉ lệ
sống của các loại thuỷ sản. Tu vào từng loại thuỷ sản khác nhau sẽ có nhu cầu về môi trường
nước nuôi khác nhau. Con nuôi chết, bệnh, chậm lớn, hay thức ăn kém hiệu quả đều do chất lượng
nước. Để thủy sản phát triển bình thường và có khả năng xuất khẩu mang lại hiệu quả kinh tến
cao thì nước phải sạch, khơng bị ơ nhiễm. Chất lượng nước phụ thuộc vào chất lượng nguồn nước,
chất đất, chế độ cho ăn, thời tiết, công nghệ và chế độ quản lý đầm nuôi. Chất lượng nước được
đánh giá bằng nhiều thơng số sinh, hóa, lý khác nhau; và cần được kiểm tra liên tục để có thể xử
lý nước kịp thời để bảo vệ con nuôi. Nhận biết được tầm phát triển quan trọng trong việc phát
triển ngành thuỷ sản đóng góp vào nền kinh tế nước nhà nói chung và giúp cải thiện được đời
sống người nơng dân nói riêng, nhóm xin chọn đề tài “NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG
MƠ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHẤT LƯỢNG NƯỚC NUÔI TRỒNG THUỶ SẢN”.
1.2 Mục tiêu đề tài
Mục tiêu của đề tài là thiết kế một hệ thống đo đạc các thông số của môi trường nước nuôi thuỷ
sản (ở đây lựa chọn việc nuôi tôm làm đại diện) bao gồm các thông số độ pH, độ mặn, nồng độ

chất tan, nhiệt độ nước nuôi. Các thông số này được bộ điều khiển tổng hợp và gửi về server hiển
B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

1


Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU C U, GIỚI HẠN Đ TÀI

thị lên website cho người dùng. Người dùng có thể lên trang web đã được thiết kế để xem các
thông số của nước và điều khiển các động cơ bơm từ xa thông qua các nút nhấn được thiết kế trên
trang web. Ứng dụng này sẽ giúp ích cho người nơng dân ni trồng thuỷ sản có thể nắm được
tình hình mơi trường nước ni mà khơng cần phải ra ao đo đạc thủ cơng. Điều này cịn giúp ích
cho việc chủ động trong việc phòng tránh các loại bệnh hại do nguồn nước gây ra, hạn chế thấp
nhất tình trạng chết cá, gây thua lỗ cho bà con nông dân.
1.3 Nội dung nghiên cứu
Quá trình thực hiện đồ án gồm 10 nội dung như sau:
- Nội dung 1: Nghiên cứu về các loại hình ni trồng thuỷ sản hiện nay ở nước ta, các chỉ số
của nước nuôi như độ pH, độ mặn, nồng độ chất rắn hoà tan, … ảnh hưởng đến chất lượng con
nuôi và thành phẩm của ngành thuỷ sản.
- Nội dung 2: Tìm hiểu và nghiên cứu các cảm biến có khả năng đo pH trong nước, đo độ mặn,
nồng độ chất tan và nhiệt độ nước, cách sử dụng và đọc dữ liệu từ các cảm biến.
- Nội dung 3: Tìm hiểu và nghiên cứu cách lập trình cho vi điều khiển ESP32 và
STM32F103C8T8 để giao tiếp với các cảm biến.
- Nội dung 4: Tìm hiểu và nghiên cứu cách giao tiếp giữa vi điều khiển ESP32 với module
sim800C và module lora Ra2, giao tiếp giữa STM32F103C8T6 với module lora để truyền dữ
liệu không dây giữa các trạm với nhau.

- Nội dung 5: Tiến hành liên kết các bộ phận lại thành một hệ thống với đầy đủ các bộ phận cần
thiết như cảm biến, bộ phận truyền nhận dữ liệu bằng lora, bộ phận truyền dữ liệu về server.
- Nội dung 6: Tiến hành thiết kế và thi cơng mơ hình hồn thiện
- Nội dung 7: Xây dựng trang web hiển thị các thơng số của hệ thống đồng thời có thể điều
khiển thiết bị có trong hệ thống.
- Nội dung 8: Chạy thử nghiệm hệ thống và sửa chữa các lỗi xảy ra.
- Nội dung 9: Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp
- Nội dung 10: Báo cáo đồ án tốt ngiệp
1.4 Giới hạn đề tài
- Module lora Ra2 có thể truyền dữ liệu tốt trong phạm vi bán kính 500 mét.
B

MƠN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

2


Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU C U, GIỚI HẠN Đ TÀI

- Các thơng số được hiển thị trên màn hình LCD tại trạm đo và được gửi về server để hiển thị
lên website cho người dùng khi họ muốn xem thông số qua điện thoại thông minh.
- Cảm biến pH ASPS2221 có thể đo độ pH từ 0 – 14 với sai số ±1%, đo nhiệt độ nước trong
phạm vi từ 0°C đến 110°C.
- Cảm biến độ mặn có thể đo nồng độ muối từ 0 đến 100 phần triệu, hay từ 0 – 0.1 phần nghìn,
độ d n điện từ 0 – 200mS, có sai số nằm trong khoảng ±2% trên tất cả thông số đo sử dụng
cảm biến này.
- Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 đo được độ ẩm từ 0 – 100% với sai số ±2%, nhiệt độ đo
được trong khoảng từ -40°C – 80°C với sai số ±0.5°C.

- Module sim800C truyền dữ liệu về server dùng GPRS.
1.5 Bố cục đồ án
Với đề tài giám sát chất lượng nước trong hồ ni thuỷ sản có bố cục đồ án như sau:
- Chương 1: Tổng quan
Chương này chủ yếu nói về phần đặt vấn đề, mục tiêu nghiên cứu, nội dung nghiên cứu, các giới
hạn thông số và bố cục của đề tài.
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương này giới thiệu về ngành nuôi trồng thuỷ sản ở nước ta, lấy ví dụ các thơng số ở ngành
nuôi tôm, những lý thuyết nền tảng của các loại hình truyền thơng khơng dây được dùng rộng rãi
trong lĩnh vực IoT và một vài chuẩn truyền thông dữ liệu nối tiếp được sử dụng trong đề tài.
- Chương 3: Tính tốn thiết kế
Chương này trình bày về thiết kế sơ đồ khối và giải thích chức năng từng khối, tính tốn thiết kế
mạch phần cứng của các khối trong sơ đồ khối, lựa chọn linh kiện phù hợp, thiết kế sơ đồ nguyên
lý toàn mạch.
- Chương 4: Thi cơng hệ thống
Chương này trình bày về q trình thi cơng mơ hình hệ thống bao gồm thiết kế layout sơ đồ mạch
hệ thống, thi công mạch, lắp ráp và kiểm tra hệ thống. Đồng thời tiến hành viết chương trình hồn
chỉnh cho hệ thống, nạp chương trình, thiết kế website cho hệ thống và chạy kiểm tra thử. Cuối
cùng là đóng gói sản phẩm hồn chỉnh.
B

MƠN ĐIỆN T

CƠNG NGHIỆP – Y SINH

3


Chương 1: GIỚI THIỆU YÊU C U, GIỚI HẠN Đ TÀI

- Chương 5: Kết quả, nhận xét, đánh giá
Chương này trình bày kết quả đạt được sau khi nghiên cứu, từ đó đưa ra nhận xét và đánh giá q
trình thực hiện.
- Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Chương này nêu lên kết luận chung về những gì đã thực hiện, đưa ra ưu – khuyết điểm của hệ
thống và hướng phát triển cho đề tài.

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

4


Chương 2: CƠ S

LÝ THUYẾT

Chương 2: CƠ S

L THUYẾT

2.1 Giới thiệu về ngành nuôi trồng thuỷ sản
Ngành nuôi trồng thuỷ sản là hoạt động của con người đem con giống (tự nhiện hoặc nhân tạo)
thả vào môi trường nuôi (ao nuôi hoặc các thiết bị nuôi như lồng, b , …) và đối tượng nuôi được
sở hữu trong suốt quá trình ni.
Sản phẩm từ ngành ni trồng thuỷ sản bao gồm:
- Sản xuất con giống nhân tạo cho nuôi trồng thủy sản và đánh bắt được tăng cường trên cơ sở

nuôi trồng - hoạt động đem con giống nhân tạo thả vào các thủy vực tự nhiên (hồ chứa, sơng
ngịi và biển) để tăng sản lượng đánh bắt.
- Thực phẩm cho nhu cầu tiêu thụ trực tiếp của con người.
- Sản xuất cá mồi cho khai thác thủy sản và vỗ béo cá tự nhiên.
2.1.1 Các loại hình ni trồng thuỷ sản phổ biến
- Nuôi trồng thủy sản quy mô nhỏ: là loại hình ni trồng theo sở thích, sản phẩm tự tiêu thụ
hay để bán, sử dụng nguồn lực tự có như ao đào ở vườn nhà, kênh mương quy mơ nhỏ.

Hình 2.1 Ni trồng thuỷ sản quy mơ nhỏ

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

5


Chương 2: CƠ S

LÝ THUYẾT

- Nuôi trồng thủy sản bằng nguồn giống khai thác tự nhiên: là hình thức thu gom “giống” ở
ngoài tự nhiên từ các giai đoạn con non đến con trưởng thành, sau đó ni tiếp đến c thương
phẩm với việc sử dụng các k thuật nuôi.
- Nuôi trồng thủy sản quảng canh cải tiến: nuôi trong một diện tích rộng, có bổ sung thêm giống,
thức ăn, cải tạo dọn các bãi nhỏ, trông coi, bảo vệ thu hoạch.
- Ni trồng thủy sản cao sản: là hình thức ni thâm canh, có năng suất cao, đạt trên 200
tấn/ha/năm, sử dụng hồn tồn thức ăn cơng nghiệp có đủ các chất dinh dư ng theo nhu cầu

của loài, thả giống ương từ các trại sản xuất giống, không sử dụng phân bón, kiểm sốt hồn
tồn địch hại và trộm cắp, có chế độ kiểm tra và điều phối cao, thường xuyên cung cấp nước
tự chảy hay bơm, hoặc ni trong lồng, sử dụng máy sục khí và thay nước hồn tồn, tăng
cường kiểm sốt chất lượng nước cấp trong hệ thống ao, lồng, bể và mương xây nước chảy.

Hình 2.2 Mơ hình ni trồng thuỷ sản ứng dụng cơng nghệ cao
2.1.2 Các chỉ tiêu sinh – hố – lý của nước tác động đến con nuôi – lấy ví dụ cụ th ở tơm.
Theo số liệu được cung cấp từ Cơng ty TNHH Sinh hố Mơi trường Bình Lan, ta có bảng số
liệu giới hạn các đặc tính của nước đối với việc ni tơm.
B

MƠN ĐIỆN T

CƠNG NGHIỆP – Y SINH

6


Chương 2: CƠ S

LÝ THUYẾT

Bảng 2.1 Các thông số sinh – lý – hố của nước ni tơm

Để đảm bảo chất lượng nước thì việc đánh giá chất đất, thiết kế ao, chuẩn bị ao nuôi l n việc
quản lý ao, kiểm sốt các thơng số trong giới hạn cho phép đều rất quan trọng. Tác động của mỗi
đặc tính nước được thể hiện như sau:
- Chất lượng nước và chất đất: Đất phèn có tính axit, pH rất dễ xuống thấp nên khơng có lợi cho
tơm cá. Do đó nếu có thể, nên tránh đất phèn nặng. Vùng đất ven biển có nước lợ và nước
mặn, thuận lợi cho nuôi tôm nhưng thường là đất ph n. Để hạn chế ảnh hưởng của phèn thì

phải thiết kế ao tơm thích hợp và chế độ quản lý nước phù hợp. Muốn vậy thì trước khi đào
ao, nên biết rõ chất lượng đất và chiều sâu các lớp đất. Việc tìm hiểu chất đất vừa giúp thiết
kế ao sao cho giảm ảnh hưởng của phèn, vừa giúp tính lượng hóa chất cần thiết để cải tạo đất,
nhờ đó tiết kiệm nhiều chi phí.
- Nhiệt độ nước: Nhiệt độ nước ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng và tỉ lệ sống của tôm. Nhiệt
độ tốt nhất cho tôm là 26 - 32°C. Cần chú ý khi nhiệt độ tăng trên 32°C. Ở nhiệt độ 35°C,
100% tôm dưới một tháng tuổi chết; trên 40°C thì tồn bộ tơm sẽ chết. Nhiệt độ thấp thì tơm
sẽ chậm lớn.

B

MƠN ĐIỆN T

CƠNG NGHIỆP – Y SINH

7


Chương 2: CƠ S

LÝ THUYẾT

- Độ mặn (độ muối): Độ mặn thích hợp cho tơm sú và tơm thẻ chân trắng là 5 – 35 (‰ - phần
ngàn). Tuy nhiên, hiện nay nuôi tôm thẻ chân trắng được khuyến cáo ở độ mặn 5‰ để giảm
nguy cơ bệnh gan tụy.
- Độ pH: pH thích hợp cho đa số động vật thủy sinh là 6,5-9,0. pH tối ưu cho tôm là 7,5 – 8,5,
cho cá basa là 7 – 8,5. Ngoài ra, pH không được dao động quá 0,5 đơn vị trong ngày để tránh
sốc cho tôm cá.
- Nồng độ oxy hồ tan: Ơxy h a tan là dư ng khí cho động vật dưới nước. Nước nuôi tôm phải
đảm bảo ôxy h a tan > 3,5 mg/l, nhưng tối ưu là > 5 mg/l.

- Độ kiềm: Độ kiềm là thước đo khả năng giữ pH ổn định và được tính bằng đơn vị mg/l CaCO3.
Độ kiềm cho ao tôm nên trong khoảng 100 - 150 mg/l. Độ kiềm cao thì pH ít dao động. Độ
kiềm thấp thì pH thay đổi mạnh, bất lợi cho tôm. Độ kiềm rất dễ thay đổi, do đó cần kiểm tra
độ kiềm mỗi 3 - 5 ngày.
- Độ cứng tổng và khoáng chất: Độ cứng (GH) là thước đo tổng lượng các khoáng quan trọng
cho tôm là Canxi (Ca) và Magiê (Mg) trong nước. Độ cứng được tính bằng đơn vị đo là mg/l
CaCO3 tương tự như độ kiềm, nhưng độ cứng và độ kiềm là các thơng số hồn tồn khác nhau.
Với tơm ni trong mơi trường nước lợ thì quan trọng hơn cả là tỉ lệ Mg:Ca:K. Tỉ lệ này phải
bằng với tỉ lệ trong nước biển để tơm phát triển bình thường. Độ khoáng và tỉ lệ khoáng trong
nước biển (độ mặn 35 ‰) được cho trong bảng sau:
Bảng 2.2: Tỉ lệ các khống chất trong nước biển có độ mặn 35‰

- Độ trong: Nước trong hay đục là do phù sa lơ lửng hay quần thể vi sinh vật (tảo và vi khuẩn).
Tảo rất quan trọng, vì tảo vừa là nguồn thức ăn, vừa là nguồn cung cấp và tiêu thụ ơxy hịa
tan. Có tảo lợi nhưng c ng có tảo hại như tảo lam. Tảo nhiều thì ban ngày ơxy hịa tan cao,
nhưng đêm ơxy h a tan lại thấp, do đó cần giữ mật độ tảo vừa phải. Đục do phù xa khơng có
lợi cho sự phát triển của tảo, nên cần lắng trước khi gây màu nước (gây tảo). Khi phù xa đã
lắng, thì độ trong/đục của nước đặc trưng cho nồng độ tảo. Độ trong 30 - 35 cm là tối ưu cho
nước ni tơm.
B

MƠN ĐIỆN T

CƠNG NGHIỆP – Y SINH

8


Chương 2: CƠ S

LÝ THUYẾT

- Hydro Sunphua (H2S): Suynphua Hyđrô là khí rất độc đối với tơm và động vật trong đó có
người. H2S hình thành do sự phân hủy yếm khí thức ăn thừa, xác cây cỏ và chất thải của vật
nuôi, hay từ iôn Sunphat nhờ vi khuẩn khử Suynphat. Bùn đáy có màu đen và có mùi trứng
thối là vì sự hiện diện của H2S. Các ao đất ph n có nguy cơ bị nhiễm Suynphua Hydrơ cao.
Tơm ưa sống gần lớp bùn, nên sự tích tụ H2S trong bùn đáy và lớp nước đáy ảnh hưởng rất
lớn. Tôm mệt mỏi khi H2S 0,1 –0, 2 mg/l; chết từ từ và chìm xuống đáy khi nồng độ H2S trong
nước đáy là 0,9 mg/l, cho dù ôxy cao; và chết ngay lập tức khi H 2S lên 4 mg/l. Theo TCVN
cho nước nuôi tôm, nồng độ sunphua tự do H2S không được vượt quá 0,05 mg/l.
- Nitrat: Nitrat không độc và là dư ng chất để tảo phát triển. Tôm không bị ảnh hưởng của nồng
độ NO3- ở 900 mg/l. Tuy nhiên NO3 quá cao sẽ d n đến hiện tượng phú dư ng; tảo, trong đó
có tảo độc phát triển mạnh, làm giảm chất lượng nước.
- Amôniac: Amôniac rất độc với tôm. Thử nghiệm trên 5 loại tôm cho thấy, NH3 0.45 mg/l làm
giảm tốc độ lớn 50%. Theo TCVN, nồng độ amôniac tự do NH3 trong nước nuôi tôm không
được vượt ngư ng 0,3 mg/l, nhưng ngư ng tối ưu là 0,1 mg/l.
- Nitrit: Nitrit NO2- là chất độc cho con nuôi. Nitrit ngấm vào cơ thể tôm cá qua mang và da.
Nitrit tác dụng với máu, làm q trình vận chuyển ơxy trong cơ thể trở nên khó khăn, con ni
èo uột, chậm lớn, dễ bị bệnh và thậm chí tử vong. Đặc biệt, cá rất nhậy cảm với nitrit. Giới
hạn nitrit cho ao tôm là 1 mg/l NO2- (hay 0,3 mg/l NO2-/N).
2.1.3 Các tiêu chuẩn cho ao nuôi thuỷ sản – nuôi tôm sú
Theo nội dung văn bản Tiêu chuẩn ngành 28TCN 171:2001 về quy trình cơng nghệ ni thâm
canh tơm sú do Tổng cục Thuỷ sản ban hành ta có các tiêu chuẩn ao ni như sau:
- Hình dạng ao ni: Hình vng hoặc hình chữ nhật có tỉ lệ kích thước dài/rộng khơng lớn hơn
1.5/1.0.
- Diện tích ao: Từ 0,5 đến 1,0 ha.
- Ðáy ao: Bằng ph ng, được đầm nén chặt; độ dốc về phía cống tiêu từ 0,5 đến 0,8 %.
- Bờ ao:
+ u cầu khơng rị rỉ, khơng sạt lở.
+ Chiều cao: Cao hơn mức nước lớn nhất trong ao 0,5 m.

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

9


Chương 2: CƠ S

LÝ THUYẾT

+ Mặt rộng: Từ 2,0 đến 2,5 m.
- Ðộ sâu nước ao nuôi: Từ 1,5 đến 2,0 m.

Hình 2.3 Ao ni tơm cơng nghiệp
2.2 Giới thiệu công nghệ truyền dữ liệu không dây bằng sống RF – LORA.
Công nghệ LoRa, được phát triển bởi Semtech, là một giao thức không dây mới được thiết kế
để truyền thông tầm xa, năng lượng thấp. Giao thức cung cấp loại khả năng liên lạc mà các thiết
bị thông minh cần có. LoRa sử dụng k thuật điều chế gọi là Chirp Spread Spectrum. Có thể hiểu
nơm na ngun lý này là dữ liệu sẽ được băm bằng các xung cao tần để tạo ra tín hiệu có dãy tần
số cao hơn tần số của dữ liệu gốc (cái này gọi là chipped); sau đó tín hiệu cao tần này tiếp tục
được mã hoá theo các chuỗi chirp signal (là các tín hiệu hình sin có tần số thay đổi theo thời gian;
có 2 loại chirp signal là up-chirp có tần số tăng theo thời gian và down-chirp có tần số giảm theo
thời gian; và việc mã hoá theo nguyên tắc bit 1 sẽ sử dụng up-chirp, và bit 0 sẽ sử dụng downchirp) trước khi truyền ra anten để gửi đi.
Băng tần làm việc của LoRa từ 430MHz đến 915MHz cho từng khu vực khác nhau trên thế giới:
- 430MHz cho châu Á
- 780MHz cho Trung Quốc
- 433MHz hoặc 866MHz cho châu Âu

- 915MHz cho USA

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

10


Chương 2: CƠ S

LÝ THUYẾT

Một phần của phổ LoRa sử dụng thể hiện ít nhiễu điện từ, do đó tín hiệu có thể kéo dài một
khoảng cách xa, thậm chí đi qua các tịa nhà, với rất ít năng lượng. Điều này phù hợp với các thiết
bị IoT với dung lượng pin hạn chế. Các tính năng khác của LoRa c ng khiến nó trở nên lý tưởng
cho IoT. LoRa sử dụng thuật tốn tốc độ dữ liệu thích ứng để giúp tối đa hóa tuổi thọ pin và dung
lượng mạng của thiết bị. Các giao thức của nó bao gồm nhiều lớp mã hóa, ở cấp độ mạng, ứng
dụng và thiết bị, cho phép liên lạc an tồn. Tính hai chiều của giao thức hỗ trợ các thông điệp
quảng bá, cho phép chức năng cập nhật phần mềm.
Các ứng dụng của LoRa trong lĩnh vực IoT cụ thể như:
- Ứng dụng vào việc phát triển thành phố thông minh: Thành phố thông minh bao gồm nhiều
khu vực như vậy. Quản lý giao thông và chất thải thông minh, theo dõi tiêu thụ năng lượng,
đo lường môi trường, giám sát đỗ xe và chiếu sáng, hệ thống phát hiện và báo động cháy tất
cả đều là những trụ cột của khái niệm thành phố thơng minh. Khi nói đến các thành phố k
thuật số, thành phố Thông Minh chỉ riêng kết nối LTE hoặc WiFi là không đủ. Trên thực tế,
thế giới hiện nay đang đối diện với vấn đề lượng thông tin cần truyền tải đi rất lớn trong các
khu vực đơ thị vì chúng ngày càng đơng dân cư hơn mà phổ dữ liệu thì bị hạn chế. Sự căng

thẳng ngày càng tăng đối với các mạng và tín hiệu mạng gặp khó khăn trong việc thâm nhập
các cấu trúc kín và các khu vực ngầm. Đây là một trở ngại lớn trong việc phát triển các thành
phố mà ở đó mọi thứ được kết nối với nhau chỉ thơng qua mạng internet. Ngồi ra, để các cảm
biến được triển khai hoạt động một cách ồ ạt và rộng khắp, mạng mà chúng truyền dữ liệu thu
thập được phải có độ tin cậy, an tồn và bền vững trong thời gian dài. Thật khơng may, điều
này có thể có nghĩa là phải đối mặt với chi phí cực k cao. Tuy nhiên, nơi nào có vấn đề, sẽ
ln có giải pháp. Nhờ kết nối LoRaWAN, các thành phố hiện có thể giải quyết những thách
thức này.

B

MƠN ĐIỆN T

CƠNG NGHIỆP – Y SINH

11


Chương 2: CƠ S

LÝ THUYẾT

Hình 2.4 Mơ hình thành phố thơng minh ứng dụng IoT có hỗ trợ LoRa
- Ứng dụng của LoRa trong tồ nhà thơng minh: Tự động hóa trong tịa nhà bao gồm tất cả các
hệ thống quan trọng của t a nhà như chiếu sáng, kiểm sốt khí hậu, báo cháy, an ninh, v.v.
Chúng ta đã biết rằng LoRa cho phép các cảm biến hoạt động trong nhiều năm mà không cần
nguồn điện liên tục. Điều này đặc biệt thuận tiện cho các địa điểm khó tiếp cận. Thay vì tập
trung vào bảo trì thường xuyên các cảm biến đắt tiền, doanh nghiệp có thể thiết lập cơ sở hạ
tầng và tập trung nỗ lực và đầu tư vào các nhiệm vụ quan trọng trong kinh doanh. LoRa
khơng u cầu k thuật viên có tay nghề cao để cài đặt hoặc bảo trì. LoRa cung cấp cho chủ

sở hữu tòa nhà và doanh nghiệp khả năng giảm chi phí hoạt động. Giảm chi phí năng lượng,
tăng sự hài lòng của người thuê và nâng cao giá trị tài sản giúp doanh nghiệp và chủ sở hữu
tòa nhà tạo ra nguồn doanh thu mới.

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

12


Chương 2: CƠ S

LÝ THUYẾT

Hình 2.5 Ứng dụng LoRa trong truyền tín hiệu báo cháy trong tồ nhà
- Ứng dụng vào nông nghiệp thông minh: Ứng dụng IoT được thiết lập để đẩy tương lai của
kinh doanh nông nghiệp lên một tầm cao mới. Ở một số quốc gia, nông nghiệp thông minh
đang trở nên phổ biến hơn, nhưng để đẩy nhanh việc áp dụng cơng nghệ IoT trên tồn thế giới,
nông dân và người chăn nuôi cần các cảm biến năng lượng thấp, chi phí thấp. Bằng cách tận
dụng Công nghệ LoRa và giao thức mở LoRaWAN, các doanh nghiệp nơng nghiệp có thể theo
dõi k thuật số, quản lý và phân tích mọi khía cạnh của doanh nghiệp của họ, cải thiện hoạt
động chung và lợi tức đầu tư (ROI). Từ theo dõi sức khỏe gia súc, theo dõi chăn nuôi b đến
tăng năng suất cây trồng, LoRa Technology cung cấp một nền tảng vững chắc cho tương lai
của nơng nghiệp thơng minh vì nó dễ triển khai và giúp nông dân và người chăn nuôi phát
triển kinh doanh.

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

13


Chương 2: CƠ S

LÝ THUYẾT

Hình 2.6 Ứng dụng LoRa trong nông nghiệp thông minh
2.3 Giới thiệu về công nghệ truyền dữ liệu di động GPRS
2.3.1 Khái niệm
GPRS là viết tắt của cụm từ General Packet Radio Service – dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp – là
một dịch vụ dữ liệu di động dạng đóng gói dành cho những người dùng hệ thống thơng tin di động
tồn cầu (GSM) và điện thoại di động IS-136. Nó cung cấp dữ liệu ở tốc độ từ 56 đến 114 kbps.
GPRS giúp truy cập giao thức ứng dụng như:
- Truy cập internet (WAP).
- Tin nhắn SMS.
- Tin nhắn đa phương tiện (MMS).
- Email.
GPRS giúp người dùng tiết kiệm chi phí kết nối, liên lạc. Vì dữ liệu được truyền qua GPRS được
tính theo từng megabyte, trong khi cách thức kết nối truyền thống tính theo từng phút kết nối. Có
B

MƠN ĐIỆN T

CƠNG NGHIỆP – Y SINH

14


Chương 2: CƠ S

LÝ THUYẾT

nghĩa là, khi dùng dịch vụ GPRS bạn sẽ chỉ trả phí cho dung lượng bạn đăng tải cao hay thấp chứ
không phải bạn đã kết nối trong bao lâu.
2.3.2 Ứng dụng
Với những ưu điểm và lợi ích của GPRS đem lại thì nó đã và đang được sử dụng rất rộng rãi và
là một phương thức rất quan trọng trong đời sống, đặc biệt là giai đoạn khi mà công nghệ 3G hay
4G như hiện nay chưa ra đời. Một số những ứng dụng của GPRS được sử dụng như:
- Trong các ngành công nghiệp chung, GPRS được sử dụng như là một phương thức truyền nhận tín hiệu khơng dây từ xa cho các trạm điều khiển, giám sát trung tâm như hệ thống giám
sát năng lượng, xử lý nước thải, nhiệt độ môi trường…

Hình 2.7 Giải pháp thu thập dữ liệu từ xa
- Trong lĩnh vực quân sự, quốc phòng: GPRS kết hợp với hệ thống định vị toàn cầu GPS tạo ra
một hệ thống giám sát các thiết bị quân sự tiên tiến như máy bay khơng người lái, tên lửa hành
trình, hệ thống lá chắn phòng thủ tên lửa hiện đại, …

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

15

Chương 2: CƠ S

LÝ THUYẾT

Hình 2.8 Ứng dụng GPRS trong quân sự
- Trong lĩnh vực viễn thông: Với sự hội nhập của internet, con người cảm thấy chỉ nghe gọi,
nhắn tin sms trên mạng 2G là khơng đủ. Do đó, GPRS hay trong viễn thơng cịn gọi là 2.5G là
mạng viễn thông đầu tiên giúp cho các thiết bị như điện thoại di động… có thể kết nối được
với internet.

Hình 2.9 Ứng dụng của GPRS trong mạng lưới viễn thơng
B

MƠN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

16


Chương 2: CƠ S

LÝ THUYẾT

- Trong đời sống sinh hoạt: GPRS được sử dụng trong các thiết bị thông minh như báo chống
trộm, các thiết bị định vị phương tiện trong giao thơng vận tải, smart home …

Hình 2.10 Ứng dụng của GPRS trong đời sống
2.4 Giới thiệu các chuẩn giao tiếp sử dụng

2.4.1 Chuẩn giao tiếp SPI
2.4.1.1 Giới thiệu giao thức truyền thông SPI
Chuẩn truyền thông nối tiếp SPI là viết tắt của cụm từ Serial Peripheral Interface – tạm dịch là
giao tiếp ngoại vi nối tiếp – là một chuẩn đồng bộ nối tiếp để truyền dữ liệu ở chế độ song cơng
tồn phần (full - duplex) tức trong cùng một thời điểm có thể xảy ra cả quá trình truyền và nhận.
Vào những năm 1980, giao thức này được Motorola phát triển như một giao diện chuẩn, chi phí
thấp và đáng tin cậy giữa xi điều khiển và các IC ngoại vi của nó. SPI là một loại giao thức kiểu
Master – Slave cung cấp phương thức đơn giản và chi phí thấp trong việc giao tiếp giữ các thiết
bị ngoại vi với vi điều khiển.

B

MÔN ĐIỆN T

CÔNG NGHIỆP – Y SINH

17