Hệ thống giám sát và điều khiển nhà kính bằng Arduino

Trong bài báo "Hệ thống giám sát và điều khiển nhà kính bằng Arduino" một hệ thống giám sát và kiểm soát nhà kính tự động đã được đề xuất giải quyết các vấn đề chính liên quan đến nông nghiệp, cho phép tăng sản lượng cây trồng được canh tác quanh năm trong không gian nhỏ như nhà ở và cũng để giảm tương tác của con người. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hệ thống giám sát và điều khiển nhà kính bằng Arduino HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHÀ KÍNH BẰNG ARDUINO Nguyễn Văn Đạt, Trần Thị Phương* Viện Kỹ thuật, Trường Đại học Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh GVHD: Phạm Quốc ThiệnTÓM TẮTTrong bài báo này, một hệ thống giám sát và kiểm soát nhà kính tự động đã được đề xuất giải quyết cácvấn đề chính liên quan đến nông nghiệp, cho phép tăng sản lượng cây trồng được canh tác quanh nămtrong không gian nhỏ như nhà ở và cũng để giảm tương tác của con người. Hệ thống được thiết kế dựatrên cảm biến, màn hình LCD, hệ thống làm mát, đèn LED, LDR, bo mạch Arduino. Kết quả thu đượclà một hệ thống hoạt động đầy đủ được thiết lập để giám sát môi trường nhà kính.Từ khóa: Greenhouse, Monitoring and Control, Arduino.1. TỔNG QUANTrong thời nay mọi thứ có thể được theo dõi và được điều khiển tự động. Thật không may, trong mộtđiều quan trọng lĩnh vực như nông nghiệp, quy trình thủ công vẫn còn rất tích cực, có nghĩa là giám sátvà kiểm soát tự động của một hệ thống nhà kính vẫn chưa được mở rộng hoàn toàn, đặc biệt là khi nóiđến canh tác quy mô nhỏ.Với nền nông nghiệp truyền thống, các chủ vườn luôn phải tốn công sức đến trông nom và kiểm soátcây trồng khỏi các yếu tố môi trường. Các yếu tố cơ bản ảnh hưởng đến cây trồng là ánh sáng mặt trời,nhiệt độ, độ ẩm, thành phần đất…Trong điều kiện biến đổi khí hậu với những thay đổi thất thường nhưhiện nay, đây chính là một trong những vấn đề vô cùng nan giải. . Tuy nhiên, với sự phát triển của khoahọc công nghệ, nhà nông hoàn toàn có thể kiểm soát được khí hậu trong nhà kính để trồng trọt và hoàntoàn có thể tự mình giám sát qua các thông số. Trong hệ thống nhà kính này, Arduino làm chức năngkết nối các cảm biến với bộ điều khiển được đặt bên trong nhà kính.Aji Hanggoro và các đồng đội [2] đã đề suất nhà kính kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm bằng arduino tuynhiên do là môi trường đất tự nhiên nên khó trong việc kiểm soát các loại đất , bổ sung các hoạt chấtcho đất. M. Danita và các đồng đội [3] đã đề nhà kính trồng bằng giá thể và sử dụng IoT để kiểm soátnhà kính.2. CÁC YẾU TỐ MÔI TRƯỜNG2.1 Nhiệt độẢnh hưởng của nhiệt độ tới sự phát triển của cây trồng là rất lớn. Nó quyết định tới 70% chất lượng vàsản lượng canh tác. Nhiệt độ giới hạn cho sự tồn tại của sinh vật là khoảng -35o đến +75oC. Nhiệt độcân thiết nhất cho sự sinh trưởng và phát triển của phần lớn cây trồng nông nghiệp. Nhiệt độ là một yếu 212tố môi trường thiết yếu ảnh hưởng mạnh mẽ liên quan đến sự phát triển của cây trồng. Kết quả là, kiểmsoát và giám sát nhiệt độ trong nhà kính [1]. Môi trường là khá quan trọng và điều này đã được thựchiện dễ dàng đạt được hơn, với sự trợ giúp của nhà kính.2.2 Độ ẩmĐộ ẩm: với độ ẩm, thực vật loại bỏ oxy ẩm và sau đó là quá trình CO2 làm cho nhà kính rất ẩmsau một thời gian. Độ ẩm có thể tránh được để tối đa hóa sự phát triển của cây bằng cách có một hệthống thông gió thích hợp và cũng sở hữu khả năng quản lý tuyệt vời của một hệ thống sưởi ấm. Nếunhư hai yếu tố này không được đặt đúng chỗ, nhà kính có thể chứa đựng bệnh tật, và cả sự phát triểncủa nấm mốc sẽ gây hại cho cây trồng . CO2 Nồng độ là một chất dinh dưỡng cần thiết cho sự pháttriển của thực vật . Các carbon dioxide là cần thiết cho quang hợp, đó là quá trình nhờ đó thực vật tựtạo ra thức ăn cho mình. Khí cacbonic được lấy từ không khí trong bầu khí quyển hoặc từ nước. Tronglúc quang hợp, nhà máy sử dụng carbon dioxide để sản xuất carbohydrate, có tác dụng thúc đẩy thựcvật phát triển2.3 Ánh sángÁnh sáng mặt trời: Đối với thực vật, một số thích ánh nắng mặt trời đầy đủ trong khi một số thích cómột chút bóng râm. Liên quan đến điều này thông tin, chọn một phạm vi bảo hiểm cụ thể cho bạn nhàkính sẽ giúp điều chỉnh lượng ánh nắng mặt trời nhận [1].2.4 NướcChất lượng nước là một trong những yếu tố quyết định kết quả trong một trang trại thủy canh bởi thủycanh được hiểu là trồng cây bằng nước. Nước được sử dụng để pha dung dịch dinh dưỡng để vậnchuyển chất dinh dưỡng cho cây đặc biệt là hệ thống rễ của chúng. Tuy nhiên trong nước không phải lànước nguyên chất, có thể chứa tạp chất. Chính vì vậy, cần phải kiểm tra chất lượng nước để biết đượcnồng độ các chất có trong nước [1].3. CẤU TRÚCMục đích của hệ thống này là tạo ra một hệ thống hiệu quả môi trường nhà kính giúp cho người nôngdân giảm nhân công và sức lực khi tham gia giám sát nhà kính.3.1 Phần cứngHệ thống bao gồm vi điều khiển Arduino, hệ thống các cảm biến và bộ động cơ/quạt.Nền tảng được thiết lập bắt đầu bằng cách thiết lập tất cả các cảm biến được gắn vào bộ vi điều khiểnArduino. Mỗi cảm biến được chỉ định để đo một thông số cụ thể của hệ thống nhà kính vi khí hậu. Cáccảm biến sẽ báo ...