(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế và thi công mô hình nhà trồng nấm ứng dụng công nghệ IOT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ
THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH
NHÀ TRỒNG NẤM ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT

GVHD: Trương Ngọc Anh
SVTT: Thổ Văn Dũng
MSSV: 14141381

SKL005633

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2019
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH


NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
Chuyên ngành:
Hệ đào tạo:
Khóa:
I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ TRỒNG NẤM
ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ IOT
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:

Chọn nấm rơm là đối tượng nghiên cứu.
Nghiên cứu tài liệu liên quan tới kỹ thuật và quy trình trồng nấm rơm trong nhà.

Tham khảo các mơ hình trong thực tế, từ các đề tài nghiên cứu trước.
-

Nhà trồng nấm tại huyện Bình Chánh Tp Hồ Chí Minh (Ấp 6, Vĩnh
Lợc A, huyện Bình Chánh, Thành phố Hồ Chí Minh.)

Thiết kế mơ hình nhà trồng nấm có kích thước (Dài x Rợng x Cao) là 100
x 50 x 50cm bằng thanh ray, tấm nhựa Mica và lưới lang để làm mái che.
2. Nội dung thực hiện:

Nợi dung 1: Nghiên cứu các mơ hình thực tế, tìm giải pháp phù hợp với
u cầu đặt ra.
Nợi dung 2: Thiết kế hệ thống, lưu đồ giải thuật và chương trình điều
khiển cho nhà trồng nấm.
Nợi dung 3:
-

Xây dựng hệ thống IOT sử dụng giao thức MQTT. Kết nối điều khiển
và thu thập dữ liệu từ xa.

-

Thực hiện giao diện giám sát nhà trồng nấm trên nền web.

-

Thực hiện ứng dụng điều khiển, giám sát nhà trồng nấm trên nền tảng
hệ điều hành Android.

Nội dung 4: Thi công mô hình nhà trồng nấm.

Nợi dung 5: Chạy thử nghiệm hệ thống – cân chỉnh hoạt động của hệ
thống theo yêu cầu đã đề ra.
ii


Nội dung 6: Viết tài liệu báo đồ án tốt nghiệp.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 8/01/2019
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:ThS. Trương Ngọc Anh
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

iii


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o----

Tp. HCM, ngày 8 tháng 1 năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Thổ Văn Dũng

Lớp: 14141DT2A

MSSV: 14141381

Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ TRỒNG NẤM ỨNG
DỤNG CƠNG NGHỆ IOT
Tuần/ngày

1
(01/10-07/10)

2
(08/10-14/10)

3
(15/10-21/10)

iv


4
(22/10-28/10)

5
(29/10-4/11)

6
(05/11-11/11)

7
(12/11-18/11)

8

(19/1 -25/11)

9
(26/12-02/12)



10
(03/11-09/12)
11
(10/12-16/12)
12

13
(24/12-30/12)

14
(31/1 -06/12)
15
(07/01-13/01)
GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)


vi


LỜI CAM ĐOAN
Tôi Thổ Văn Dũng cam đoan đề tài này là cơng trình do bản thân tơi thực hiện
dưới sự hướng dẫn của ThS.Trương Ngọc Anh. Các kết quả công bố trong đề tài là

trung thực và không sao chép từ tài liệu hay cơng trình nào khác.
Người thực hiện đề tài
Thổ Văn Dũng

vii


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đề tài, các thành viên trong nhóm đã khơng ngừng
nỗ lực hồn thành đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ TRỒNG
NẤM ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ IOT”, để có thể đạt được thành quả trên ngoài
sự cố gắng của từng thành viên trong nhóm cịn có sự giúp đỡ của gia đình, các q
thầy cơ và bạn bè. Những người thực hiện xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:
Thầy Trương Ngọc Anh là người trực tiếp hướng dẫn nhóm trong suốt quá
trình thực hiện. Cảm ơn Thầy đã giành thời gian quý báu để hướng dẫn nhóm, hỗ
trợ các thiết bị và góp ý đưa ra hướng giải quyết mỗi khi nhóm gặp khó khăn.
Bên cạnh đó, những người thực hiện cũng xin chân thành cảm ơn đến các thầy
cô trong khoa Điện - Điện tử của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã
tận tình dạy dỗ, chỉ bảo, cung cấp những kiến thức chuyên môn làm cơ sở để hồn
thành đề tài này.
Cảm ơn gia đình đã động viên và luôn luôn bên cạnh trong những lúc khó
khăn nhất.
Xin gửi lời cảm ơn đến những người bạn sinh viên khoa Điện-Điện tử đã cùng
đồng hành trong quá trình học tập, đã cùng cố gắng, cùng giúp đỡ nhau, cùng nhau
tạo đợng lực để nhóm có thể hồn thành tốt đề tài này.
Xin chân thành cảm ơn!
Những người thực hiện:
Thổ Văn Dũng

viii

TÓM TẮT
Hiện nay cùng với sự phát triển của xã hợi, c̣c sống ngày càng được nâng
cao thì việc áp dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào đời sống công việc ngày càng
cần thiết. Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, công nghệ kỹ
thuật điện tử mà trong đó đặc biệt là kỹ thuật điều khiển tự đợng đóng vai trị quan
trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiêp, nông nghiệp, đời
sống, quản lý thông tin.
Nước ta là một đất nước nông nghiệp, tuy nhiên trong nhiều năm quy mô
cũng như chất lượng và sản lượng nông nghiệp của nước ta luôn thấp hơn so với các
nước khác mà ngun nhân chính là việc cơng nghệ sản xuất của nước ta quá lạc
hậu, chủ yếu dựa vào tay chân. Do đó, IoT đã và đang dẫn đầu trong việc cải thiện
chất lượng cũng như năng suất nuôi trồng nông nghiệp nước ta hiện nay. Tất cả đều
được điều khiển hồn tồn tự đợng và áp dụng cơng nghệ khoa học kỹ thuật vào quy
trình giám sát và sản xuất. Việc sử dụng công nghệ ứng dụng IoT này giúp chúng ta
có thể tiết kiệm nhân lực, tăng đợ chính xác trong giám sát và điều khiển môi trường
nhầm nâng cao chất lượng sản phẩm.
Với mục đích muốn tiếp cận với các cơng nghệ đang phát triển trên. Vì vậy,
nhóm thực hiện đồ án với mong muốn đưa ứng dụng cơng nghệ IoT này vào mơ
hình nhà trồng nấm để điều khiển, giám sát bằng máy tính, điện thoại thơng qua
Internet trong đó bao gồm:
Hệ thống chính là điều khiển nhà trồng nấm bằng khối điều khiển trung tâm
Master. Sau đó, dữ liệu cảm biến, trạng thái hoạt đợng của các thiết bị sẽ được
gửi lên Internet. Hệ thống có 2 chế độ hoạt động là Auto và Manual. Ở chế độ
Auto cho phép người dùng cài đặt các thông giới hạn của mơi trường, từ đó các
thiết bị sẽ hoạt động theo các thông số mà môi trường đo đạc được. cịn ở chế
đợ Manual người dùng có thể điều khiển các thiết bị một cách chủ động, bật tắt
các thiết bị tùy ý mà không cần phụ thuộc vào các điều kiện của môi trường.
Chế độ hoạt động trên web thơng qua Internet thì phần cứng sẽ chuyển đổi chế

đợ hoạt đợng theo mơ hình sử dụng ESP32 là cầu nối trung gian để nhận và gửi
dữ liệu cho khối Slave để điều khiển các thiết bị trong nhà trồng.
ix


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ........................................................................
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP...............................................
LỜI CAM ĐOAN..................................................................................................
LỜI CẢM ƠN ......................................................................................................

TÓM TẮT.....................
MỤC LỤC ..............................................................................................................
DANH SÁCH HÌNH ............................................................................................
DANH SÁCH BẢNG...........................................................................................
Chương 1. TỔNG QUAN ........................................................................................

1.1.ĐẶT VẤN ĐỀ ...................................................

1.2.MỤC TIÊU .......................................................

1.3.NỘI DUNG NGHIÊN CỨU..............................

1.4.GIỚI HẠN ........................................................

1.5.BỐ CỤC.............................................................
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................

2.1.TỔNG QUAN VỀ NẤM RƠM ........................

2.1.1 Giới thiệu về

2.1.2 Đặc điểm sin

2.1.3 Các giai đoạn

2.1.4 Các yếu tố m

2.1.5 Điều kiện mô
đoạn. .................................................................................................................

2.2.QUY TRÌNH TRỒNG NẤM RƠM....................

2.2.1 Thời vụ trồn

2.2.2 Chuẩn bị rơm

2.2.3 Chọn meo nấ

2.2.4 Chăm sóc mơ

2.2.5 Giới thiệu gi
rơm. ..................................................................................................................

2.2.6 Giới thiệu gi
nấm. ..................................................................................................................

2.3.GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG..............................

2.3.1 Cảm biến đo

2.3.2Cảm biến đo cườ

2.3.3Tổng quan về LC

2.3.4IC thời gian thực

2.3.5Vi điều khiển .....

2.3.6Module Lora .....

2.3.7Vi điều khiển .....

2.3.8Thiết bị ..............
2.4. CÁC CHUẨN GIAO TIẾP ........................................................................

2.4.1Chuẩn giao tiếp I

2.4.2Chuẩn giao tiếp o

2.4.3Chuẩn giao tiếp S
2.5. TỔNG QUAN VỀ IOT...............................................................................
2.6. TỔNG QUAN VỀ MQTT. .........................................................................

2.6.1Tìm hiểu giao thứ
Chương 3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ ...............................................................
3.1

GIỚI THIỆU .................................................

3.2

TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ..

3.2.1Thiết kế sơ đồ kh

3.2.2Tính tốn và thiế
3.2.3Sơ đồ nguyên lý
Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG ......................................................................
4.1

GIỚI THIỆU QUÁ TRÌNH TRỒNG NẤM..

4.1.1Q trình trồng n

4.1.2Q trình trồng n
4.2

THI CƠNG MẠCH ......................................

4.2.1Thi công mạch đ

4.2.2Thi công mạch đ
4.2.3Lắp ráp và kiểm
4.3

ĐĨNG GĨI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH .....

4.4

LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ............................

4.4.1Lưu đồ giải thuật

4.4.1Phần mềm lập trì

4.4.2Phần mềm lập trì
4.5

VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG
xi


4.5.1

Hướng dẫn sử dụng hệ thống điều khiển trực tiếp...............................92

4.5.2

Hướng dẫn sử dụng hệ thống giám sát thông số qua Web....................92

4.5.3

Hướng dẫn sử dụng điều khiển hệ thống trên điện thoại Android........92

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ.............................................. 94
5.1 KẾT QUẢ.......................................................................................................... 94
5.1.1

Giao diện app điều khiển trên điện thoại Android................................ 98

5.1.2

Web Server.........................................................................................103

5.2 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ.............................................................................104
Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN............................................105
6.1

KẾT LUẬN..............................................................................................105

6.2

HƯỚNG PHÁT TRIỂN...........................................................................106

TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................107
PHỤ LỤC..............................................................................................................108

xii


DANH SÁCH HÌNH
Hình 2. 1. Giới thiệu về nấm.....................................................................................5
Hình 2. 2. Quả thể của nấm rơm................................................................................6
Hình 2. 3. Cấu tạo của nấm rơm................................................................................6
Hình 2. 4. Chu trình sống của nấm rơm.....................................................................6
Hình 2. 5. Các giai đoạn phát triển của nấm..............................................................6
Hình 2. 6. Cảm biến DHT22.................................................................................... 15
Hình 2. 7. Sơ đồ kết nối DHT22 với vi xử lý.......................................................... 16

Hình 2. 8. Giao tiếp giữa cảm biến DHT22 với vi xử lý.......................................... 16
Hình 2. 9. Giao tiếp giữa cảm biến DHT22 với vi xử lý.......................................... 18
Hình 2. 10. Giao tiếp giữa cảm biến DHT22 với vi xử lý........................................ 18
Hình 2. 11. Cảm biến ánh sáng BH1750.................................................................. 19
Hình 2. 12. Màn hình thực tế LCD.......................................................................... 20
Hình 2. 13. Module thời gian thực DS3231............................................................. 22
Hình 2. 14. Board Arduino Uno R3......................................................................... 23
Hình 2. 15. Khối điều khiển trung tâm sử dụng ESP32........................................... 25
Hình 2. 16. Khối truyền nhấn dữ liệu Lora Ra-02................................................... 27
Hình 2. 17. Sơ đồ chân Lora Ra-02......................................................................... 28
Hình 2. 18. IC ổn áp 7805....................................................................................... 29
Hình 2. 19. IC LM1117........................................................................................... 29
Hình 2. 20. Hình ảnh thực tế đèn sưởi..................................................................... 30
Hình 2. 21. Hình ảnh thực tế quạt............................................................................ 30
Hình 2. 22. Hình ảnh thực phun sương.................................................................... 31
Hình 2. 23. Nguồn tổ ong........................................................................................ 32
Hình 2. 24. Sơ đồ kết nối các thiết bị trên bus I2C.................................................. 33
Hình 2. 25. Quá trình truyền nhận dữ liệu theo chuẩn I2C...................................... 33
Hình 2. 26. Trình tự truyền bit trên đường truyền I2C............................................. 34
Hình 2. 27. Truyền dữ liệu trong giao tiếp I2C........................................................ 34
Hình 2. 28. Giao tiếp One – Wire............................................................................ 35
Hình 2. 29. Giao tiếp One – Wire............................................................................ 35
Hình 2. 30. Giao tiếp SPI......................................................................................... 36
Hình 2. 31. Truyền dữ liệu trong giao tiếp SPI........................................................ 37
Hình 2. 32. Tổng quan về hệ thống IoT................................................................... 38
Hình 2. 33. Mơ hình publish/ subscribe................................................................... 40
Hình 3. 1. Sơ đồ khối hệ thống................................................................................ 41
Hình 3. 2. Sơ đồ khối điều khiển trung tâm............................................................. 42
Hình 3. 3. Sơ đồ khối Slave..................................................................................... 42
Hình 3. 4. Khối điều khiển trung tâm sử dụng ESP32............................................. 44

Hình 3. 5. Sơ đồ Pin trên ESP32.............................................................................. 44
Hình 3. 6. Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển trung tâm ESP32.................................45
Hình 3. 7. Sơ đồ nguyên lý module thời gian thực DS3231.................................... 45
Hình 3. 8. Lora Ra-02.............................................................................................. 46
Hình 3. 9. Sơ đồ nguyên lý Lora Ra-02................................................................... 46
Hình 3. 10. Sơ đồ nguyên lý LCD 16x4.................................................................. 47
Hình 3. 11. Sơ đồ nguyên lý khối nút nhấn.............................................................. 48
Hình 3. 12. Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn của Master.............................................. 49
xiii


Hình 3. 13. Sơ đồ nguyên lý Arduino Uno R3......................................................... 50
Hình 3. 14. Sơ đồ nguyên lý cảm biến ánh sáng BH1750........................................ 51
Hình 3. 15. Sơ đồ nguyên lý cảm biến nhiệt đợ, đợ ẩm DHT22..............................51
Hình 3. 16. Relay XH3FF-12VDC.......................................................................... 52
Hình 3. 17. Sơ đồ nguyên lý relay........................................................................... 52
Hình 3. 18. Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn của Slave................................................ 53
Hình 3. 19. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch trung tâm Master....................................... 54
Hình 3. 20. Sơ đồ ngun lý tồn mạch Slave......................................................... 55
Hình 4. 1. Khâu chuẩn bị......................................................................................... 56
Hình 4. 2. Cách trồng nấm rơm nhà......................................................................... 57
Hình 4. 3. Nấm được trùm trong bao nylong........................................................... 58
Hình 4. 4. Nấm được để trong nhà trồng................................................................. 58
Hình 4. 5. Xuất hiện đinh ghim............................................................................... 59
Hình 4. 6. Nấm con dạng màu trắng trên bề mặt..................................................... 59
Hình 4. 7. Nấm phát triển sao vài giờ đồng hồ........................................................ 60
Hình 4. 8. Nấm sau khi phát triển thành ơ dù nhìn ở dưới rổ................................... 60
Hình 4. 9. Rơm được trồng ở ngồi trời................................................................... 61
Hình 4. 10. Xuất hiện đinh ghim............................................................................. 61
Hình 4. 11. Nấm mọc thành ơ dù............................................................................. 62

Hình 4. 12. Nấm có hình dạng chết......................................................................... 62
Hình 4. 13. Bản vẽ thiết kế PCB layout mạch điều khiển trung tâm........................63
Hình 4. 14. Mạch 3D mạch điều khiển trung tâm.................................................... 63
Hình 4. 15. Bản vẽ thiết kế PCB khối đo lường Slave............................................. 65
Hình 4. 16. Sơ đồ bố trí linh kiện khối đo lường Slave............................................ 65
Hình 4. 17. Mơ hình thi cơng thử nghiệm mạch Slave............................................ 67
Hình 4. 18. Mơ hình thi cơng thử nghiệm mạch Master.......................................... 67
Hình 4. 19. Mơ hình chi tiết hệ thống...................................................................... 68
Hình 4. 20. Lưu đồ giải thuật chính khối đo lường Slave........................................70
Hình 4. 21. Lưu đồ quá trình truyền dữ liệu Lora-Ra-02............................................
Hình 4. 22. Lưu đồ quá trình nhận dữ liệu Lora-Ra-02....................................................... 84
Hình 4. 23. Lưu đồ giải thuật chính khối điều khiển trung tâm........................................ 86
Hình 4. 24. Lưu đồ truyền nhận dữ liệu lên MQTT.............................................................. 88
Hình 4. 25. Lưu đồ chính điều khiển bằng điện thoại.......................................................... 89
Hình 4. 26. Lưu đồ giải thuật chính khối Web........................................................................ 90
Hình 4. 27. Bắt đầu cài đặt phần mềm....................................................................................... 91
Hình 4. 28. Chọn nợi dung cần cài đặt....................................................................................... 92
Hình 4. 29. Hợp thoại khởi đợng phần mềm lần đầu tiên................................................... 92
Hình 4. 30. Hợp thoại tạo project mới........................................................................................ 93
Hình 4. 31. Lựa chọn thiết bị sẽ chạy ứng dụng chuẩn bị viết.......................................... 93
Hình 4. 32. Chọn loại Activity....................................................................................................... 94
Hình 4. 33. Màn hình làm việc của Android Studio.............................................................. 94
Hình 4. 34. Vùng cấu trúc hệ thống tin trong một project.................................................. 95
xiv


Hình 4. 35. Màn hình hiển thị giao diện trên thiết bị............................................................ 95
Hình 4. 36. Vùng viết code của project trên Android Studio............................................. 96
Hình 4. 37. Cửa sổ phần mềm Xampp....................................................................................... 97
Hình 4. 38. Giao diện trang quản trị phpMyadmin............................................................... 97

Hình 4. 39. Các bước tạo database.............................................................................................. 98
Hình 4. 40. Giao diện Arduino IDE với project mới............................................................ 99
Hình 4. 41. Biên dịch thành cơng.............................................................................................. 100
Hình 5. 1. Mạch đo lường đang hoạt đợng cho mợt nhà trồng....................................... 104
Hình 5. 2. Mạch điều khiển trung tâm Master....................................................................... 104
Hình 5. 3. Màn hình trạng thái bật/tắt thiết bị nhà trồng mợt.......................................... 105
Hình 5. 4. Màn hình trạng thái bật/tắt thiết bị nhà trồng hai........................................... 105
Hình 5. 5. Màn hình điều khiển chế đợ Auto nhà trồng mợt........................................... 105
Hình 5. 6. Màn hình điều khiển chế đợ Manual nhà trồng hai....................................... 106
Hình 5. 7. Mạch hoạt đợng tồn bợ........................................................................................... 106
Hình 5. 8. Mơ hình chi tiết hệ thống......................................................................................... 107
Hình 5. 9. Giao diện đăng nhập trên điện thoại.................................................................... 107
Hình 5. 10. Thơng báo lỗi đăng nhập....................................................................................... 108
Hình 5. 11. Màn hình giám sát chính........................................................................................ 108
Hình 5. 12. Màn hình giám sát nhà trồng 1............................................................................ 109
Hình 5. 13. Màn hình giám sát nhà trồng 2............................................................................ 109
Hình 5. 14. Màn hình điều khiển chi tiết................................................................................. 110
Hình 5. 15. Cài đặt giá trị chế đợ Auto.................................................................................... 111
Hình 5. 16. Điều khiển thiết bị ở chế đợ Manual................................................................. 111
Hình 5. 17. Màn hình giám sát web server............................................................................. 112
Hình 5. 18. Các database đã tạo................................................................................................. 112

xv


DANH SÁCH BẢNG
Bảng 2. 1.
Bảng 2. 2.
Bảng 2. 3.
Bảng 2. 4.

Bảng 2. 5.
Bảng 2. 6.
Bảng 2. 7.
Bảng 2. 8.
Bảng 2. 9.
Bảng 2. 10.
Bảng 2. 11.
Bảng 2. 12.
Bảng 2. 13.
Bảng 3.
Bảng 3.
Bảng 4.
Bảng 4.

Thông số môi tr
Giải pháp đo lườ
Giải pháp tăng n
Giải pháp giảm
Giải pháp tăng đ
Giải pháp giảm
Giải pháp tăng c
Giải pháp giảm
Cấu tạo và chức
Chức n
Thông
Thông
Mô tả c
1.Thông số điện á
2.Thông số điện á
1.Danh sách các l

2.Danh sách các l

xvi


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Trước đây, nấm được trồng ngồi trời, do đó sản lượng nấm phụ thuộc rất

nhiều vào thời tiết và chỉ trồng được theo mùa [1]. Vài năm gần đây, xu hướng
chuyển từ hình thức trồng nấm ngồi trời sang trồng trong nhà. Cách làm này có thể
kiểm sốt các điều kiện phát triển của nấm như nhiệt độ, độ ẩm và năng suất, chất
lượng ổn định hơn. Nhưng việc trồng nấm ở mợt số cơ sở, hợ gia đình trồng nấm
trong nhà cịn nhiều hạn chế phụ tḥc nhiều vào yếu tố con người, ứng dụng khoa
học kỹ thuật [2], đặc biệt là tự đợng hóa cịn hạn chế.
Trên cở sở và yêu cầu từ thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của phát triển
nông nghiệp công nghệ cao, cộng với sự phát triển mạnh của khoa học công nghệ,
đặc biệt là công nghệ thông tin, kỹ thuật điện-điện tử. Phát triển kỹ thuật điều khiển
tự động từ khoảng cách xa trong nông nghiệp đang là xu thế phát triển nông nghiệp
cao nói chung và nhà kính tự đợng nói riêng [3]. Nhóm đề xuất đề tài “THIẾT KẾ
VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH NHÀ TRỒNG NẤM ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ
IOT”.
Lấy lý do từ nhu cầu thực tế, cũng như một số đề tài đã được nghiên cứu và
thực hiện từ trước [4], với sự hướng dẫn của thầy ThS. Trương Ngọc Anh, nhóm đã
quyết định kế thừa và mở rợng thêm đề tài đồng thời lên kế hoạch thi công và thiết
kế mơ hình nhà trồng nấm với mục đích nghiên cứu, học hỏi, sâu hơn và phát huy

những điểm ưu việt, cải thiện những điểm chưa thực sự tốt của các đề tài từ trước.

1.2.

MỤC TIÊU
Đề tài hướng đến thực hiện mơ hình giám sát và điều khiển các thơng số hoạt

đợng của nhà trồng nấm rơm theo mơ hình IOT. Các thông số cần điều khiển và
giám sát bao gồm: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng đây là những thông số quan trọng ảnh
hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm rơm. Mơ hình IOT mà đề tài xây
dựng bao gồm 2 bợ Slave có nhiệm vụ thu thập các thông số nhiệt độ, độ ẩm, ánh
sáng từ 2 phịng trồng nấm rơm và truyền các thơng số này về bợ điều khiển trung
tâm. Từ đó các thông số này sẽ được bộ điều khiển trung tâm truyền lên Server.
Người dùng có thể theo dõi các thơng số này và ra lệnh điều khiển.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.3.

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

NỘI DUNG 1:
Nghiên cứu đặc tính sinh trưởng của nấm, ảnh hưởng của các yếu tố
môi trường trong nhà trồng tới chất lượng, sản lượng nấm thu hoạch được.
Từ đó đưa ra giải pháp ứng dụng cơng nghệ tự đợng hóa vào việc giám sát,
điều khiển các thông số trong nhà trồng nhằm tăng sản lượng, chất lượng
nấm thu hoạch.
NỘI DUNG 2:

Nghiên cứu, lựa chọn phần cứng để đáp ứng yêu cầu đặt ra cho đề tài.
Cụ thể đề tài sử dụng các phần cứng sau:
 Board DOIT ESP32 DEVKIT V1: board mạch được phát triển trên

nền tảng chip ESP32 của Espressif. Chip đươc tích hợp sẵn kết nối
Wifi, Bluetooth, Ethernet với giá thành rẻ, năng lượng thấp.
 Board Arduino Uno R3: Mạch Arduino UNO R3 với thiết kế tiêu

chuẩn sử dụng vi điều khiển ATmega328.

 IC thời gian thực - DS3231: IC thời gian thực của hãng Maxim

Integrated. DS3231 được tích hợp bợ dao đợng nợi bên trong đợ chính
xác cao.
 Module LoRa RA-02 SX1278: Module thu phát sóng RF ở tần số

433Mhz theo chuẩn LoRa. Sản phẩm được phát triển trên nền IC
SX1278 của Semtech.
 Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT22: Là cảm biến đo nhiệt độ độ ẩm

với thành phần chính là 1 cảm biến đo đợ ẩm dạng điện dung và 1
cảm biến đo nhiệt độ. Giao diện truyền nhận dữ liệu theo chuẩn 1wire.
 Cảm biến cường độ ánh sáng - BH1750: cảm biến đo cường độ ánh

sáng theo đơn vị Lux. Bên trong được tích hợp sẵn bộ ADC nội và bộ
tiền xử lý nên giá trị trả về là giá trị trực tiếp cường độ ánh sáng đo
được. Giao diện truyền nhận dữ liệu theo chuẩn giao tiếp I2C.
NỘI DUNG 3: Thiết kế hệ thống, lưu đồ giải thuật và chương trình điều
khiển mơ hình.
NỘI DUNG 4: Thực hiện giao diện giám sát thông số trên nền Web.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
NỘI DUNG 5: Thực hiện ứng dụng điều khiển và giám sát nhà trồng nấm
trên hệ điều hành Android.
NỘI DUNG 6: Thi cơng mơ hình thực tế.
NỘI DUNG 6: Chạy thử nghiệm hệ thống.
NỘI DUNG 7: Cân chỉnh hệ thống.
NỘI DUNG 8: Viết tài liệu báo cáo đồ án tốt nghiệp.
NỘI DUNG 9: Bảo vệ đồ án tốt nghiệp.

1.4.

GIỚI HẠN
Chọn nấm rơm là đối tượng nghiên cứu.
Thiết kế mơ hình nhà có kích thước (DàixRợngxCao) 100cm x 50cm
x50cm.
Sử dụng đèn sưởi halogen 12VDC tăng ánh sáng, nhiệt độ giảm độ ẩm cho
nhà trồng.
Sử dụng phun sương 24VDC tăng độ ẩm, giảm nhiệt độ cho nhà trồng.
Sử dụng quạt thơng gió 12VDC giảm nhiệt đợ, đợ ẩm cho nhà trồng.

1.5.

BỐ CỤC
Đề tài mơ hình trồng nấm ứng dụng cộng nghệ ứng dụng IOT được thực hiện

chia thành các chương sau:
Chương 1: Tổng Quan.

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.
Chương 3: Thiết Kế và Tính Tốn.
Chương 4: Thi Cơng Hệ Thống.
Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá
Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển.
Với đề tài thiết kế và thi cơng mơ hình trồng nấm ứng dụng cơng nghệ IOT
thì bố cục đồ án như sau:
Chương 1: Tổng Quan.
Chương này trình bày và đặt vấn đề dẫn nhập lý do lựa chọn đề tài, mục tiêu,
nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.
Trong chương này giới thiệu về các loại nấm, cách trồng nấm và cách thu
hoạch nấm. Trình bày sơ lược về các mô-đun được sử dụng về phần cứng, tài
nguyên, phần mềm cũng như khả năng giao tiếp, kết nối giữa các thiết bị.
Chương 3: Thiết Kế và Tính Tốn.
Từ các u cầu cũng như nhiệm vụ của đề tài nhóm đã hệ thống thành sơ đồ
khối.
Thiết kế phần cứng: dựa trên sơ đồ khối tiến hành thiết kế kết nối các môđun lại với nhau tạo thành một hệ thống đáp ứng yêu cầu đề ra.
Chương 4: Thi Công Hệ Thống.
-

Thiết kế: Trình bày lưu đồ thuật tốn để giải quyết các yêu cầu đã được đặt
ra, tối ưu hiệu quả hoạt động.

-

Từ các sơ đồ nguyên lý thiết kế, sơ đồ mạch in cũng như sơ đồ bố trí linh
kiện. Tiến hành thi công bao gồm thi công các board mạch, cho đến kết nối
các mô-đun trong hệ thống lại với nhau và cuối cùng là đóng gói.

Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá
Tiến hành lắp ráp mạch thực tế chạy thử nghiệm để quan sát được độ chính
xác cũng như ổn định của hệ thống.
Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển.
-

Trình bày kết quả, cũng như ưu, nhược điểm còn mắc phải và giải pháp.

-

Đưa ra hướng phát triển và khả năng áp dụng thực tế.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. TỔNG QUAN VỀ NẤM RƠM
2.1.1 Giới thiệu về nấm rơm
Nấm rơm là một trong những loại nấm ăn được sử dụng rất rợng rãi làm
thực phẩm dược liệu, có giá trị dinh dưỡng với hàm lượng đạm cao, đầy đủ các acid
amin thiết yếu, ít chất béo. Đồng thời còn bào chế thành thuốc để chữa bệnh cho
những người bị hạ huyết áp, chống các loại u bướu, tiểu đường, ung thư, suy nhược
cơ thể, trí nhớ giảm sút và các bệnh lý mạch vành tim, được sử dụng rợng rãi. Nấm
rơm có nhiều lợi ích và tốt cho sức khỏe con người, tuy nhiên ta cũng cần hiểu rõ

vai trò, thành phần và sự phân loại nấm trong tự nhiên để đem lại hiệu quả mong
muốn và tốt nhất.
Chúng ta chỉ thường nhìn thấy được mợt phần của cây nấm dạng tựa như quả
của cây, có cấu tạo gồm thân và có mợt cái mũ. Cịn phần chủ yếu của cây nấm nằm
ở dưới lòng đất hoặc trong thân gỗ - nơi cây nấm mọc lên là một hệ thống những sợi

gọi là sợi nấm.

Hình 2. 1. Giới thiệu về nấm
Lồi nấm thơng dụng được biết đến nhiều như: Nấm Rơm, Nấm Bào Ngư,
Nấm Mèo, Nấm Linh Chi…vv.

2.1.2 Đặc điểm sinh học của nấm rơm
a. Đặc điểm hình thái của nấm rơm
- Nấm thường mọc trên rơm rạ mục nên có tên thơng dụng là nấm rơm.
- Nấm rơm là loại nấm ưa nhiệt, nên nấm được trồng chủ yếu vào mùa nắng

nóng.

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
- Nấm rơm có nhiều màu sắc khác nhau: màu xám, xám trắng, xám đen...
- Nấm rơm là một loại nấm ăn rất ngon và giàu chất dinh dưỡng.

Hình 2. 2. Quả thể của nấm rơm
Nấm rơm có cấu tạo gồm các phần: mũ nấm, phiến nấm, cuống nấm, bao
nấm, sợi nấm.

1. Mũ nấm

2.Phiến nấm
3.Cuống nấm
4.Bao nấm
5.Sợi nấm
Hình 2. 3. Cấu tạo của nấm rơm
b. Chu trình sống của nấm rơm

Quả thể nấm rơm được hình thành qua các giai đoạn theo hình 2.4 như
sau:

Hình 2. 4. Chu trình sống của nấm rơm
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Quá trình phát triển của nấm rơm được hình thành như sau:
1.
2.
3.
4.

Hình nút
Qủa trứng
Hình chng
Nở ô dù

Hình 2. 5. Các giai đoạn phát triển của nấm

c. Các nguồn dinh dưỡng cho nấm rơm

Chất đường
Trong quá trình sống, nấm rơm cần nguồn đường rất lớn, đường là thành
phần chính để cấu trúc nên sợi nấm và quả thể nấm rơm. Các loại đường đơn giản
như: đường glucozơ, đường saccarozơ (đường mía).
Chất đạm
Chất đạm là nguồn dinh dưỡng khơng thể thiếu được trong q trình sống
của nấm rơm. Trong q trình ni trồng nấm rơm, chúng ta thường bổ sung nguồn
đạm dưới dạng các hợp chất vô cơ vì đơn giản dễ bổ sung, dễ mua ngồi thị trường,
giá thành rẻ như: urê, sunphat amon, diamond phospha.
Nước
Nước là thành phần cơ bản trong tế bào sợi nấm và quả thể nấm, thường
chiếm 80 – 90% trọng lượng quả thể nấm. Do vậy trong quá trình trồng nấm rơm
cần cung cấp đủ nhu cầu nước cho nấm sinh trưởng và phát triển.

2.1.3 Các giai đoạn phát triển của nấm rơm
Nấm rơm phát triển qua 2 giai đoạn chính:
-

Giai đoạn ủ tơ (khoảng 7 – 8 ngày).
Giai đoạn ra quả thể (khoảng 3 - 4 ngày).
Mỗi giai đoạn trồng nấm rơm cần điều kiện môi trường nhà trồng khác nhau.

Để có giải pháp điều khiển thơng số mơi trường nhà trồng, trước hết cần nghiên cứu
các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của nấm rơm
trong từng giai đoạn.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH