Ứng dụng công nghệ thông tin trong xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển môi trường nhà kính tự động

Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, thiết kế và xây dựng phần mềm hệ thống tự động giám sát và điều khiển thông số môi trường nhà kính (gồm nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ ẩm đất). Mô hình nhà kính tạo lập môi trường sinh thái theo ý muốn thuận lợi nhất có thể giúp cây trồng sinh trưởng phát triển, kiểm soát môi trường tiểu khí hậu trong nhà kính thông qua hệ thống cảm biến, điều khiển môi trường nhà kính thông qua cơ cấu chấp hành và phần mềm điểu khiển trên điện thoại thông minh.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ứng dụng công nghệ thông tin trong xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển môi trường nhà kính tự động TẠP CHÍ KHOA HỌC – ĐẠI HỌC TÂY BẮC Nguyễn Văn Hải (2020) Khoa học Tự nhiên và Công nghệ (20): 70 - 75 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TRONG XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MÔI TRƯỜNG NHÀ KÍNH TỰ ĐỘNG Nguyễn Văn Hải, Nguyễn Thị Thanh Hà, Lường Nguyệt Hương Trường Đại học Tây Bắc Tóm tắt: Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, thiết kế và xây dựng phần mềm hệ thống tự động giám sát và điều khiển thông số môi trường nhà kính (gồm nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ ẩm đất). Mô hình nhà kính tạo lập môi trường sinh thái theo ý muốn thuận lợi nhất có thể giúp cây trồng sinh trưởng phát triển, kiểm soát môi trường tiểu khí hậu trong nhà kính thông qua hệ thống cảm biến, điều khiển môi trường nhà kính thông qua cơ cấu chấp hành và phần mềm điểu khiển trên điện thoại thông minh. Từ khóa: IoT, Arduino, nông nghiệp công nghệ cao, DHT22, BH1750. 1. Đặt vấn đề ăn mòn của cảm biến…, là các thách thức đặt ra Trong những năm gần đây, việc ứng dụng trong hệ thống nhà kính [2]. cảm biến kết nối vạn vật IoT (Internet of Things) Từ yêu cầu thực tế nhận thấy để có thể phát đã không còn xa lạ trong nhiều lĩnh vực, trong triển các mô hình này là hạ giá thành đầu tư và đó có sản xuất nông nghiệp vốn là ngành kinh cải tiến các đặc tính kỹ thuật phù hợp với yêu tế quan trọng tại Việt Nam. Việc sử dụng các bộ cầu canh tác và điều kiện khí hậu ở Việt Nam. cảm biến kết hợp với hệ thống điều khiển vào Trên cơ sở đó, nhóm tác giả tập trung nghiên sản xuất trong các nhà lưới, nhà kính làm cho cứu, thiết kế mô hình ứng dụng công nghệ quy trình sản xuất được đồng bộ, giám sát và thông tin trong xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển một cách tự động, hạn chế tối đa các điều khiển môi trường nhà kính tự động. tác động của môi trường. Ở Việt Nam, hiện có 2. Vật liệu và phương pháp các tập đoàn Hoàng Anh Gia Lai, Vingroup, Hòa Phát… sử dụng công nghệ của Isarel trong việc Nhà kính tự động là mô hình nhà kính áp canh tác nông nghiệp mang lại hiệu quả cao [1]. dụng những công nghệ mới, tiên tiến vào sản xuất bao gồm: công nghiệp hóa nông nghiệp, tự Môi trường trong nhà kính nông nghiệp công động hóa, công nghệ thông tin, công nghệ sinh nghệ cao thường đòi hỏi rất khắt khe việc duy học và các giống cây trồng có năng suất, chất trì nhiệt độ và độ ẩm cho sinh trưởng của cây lượng cao, các quy trình canh tác tiên tiến, canh trồng theo từng loại cây cũng như thời gian sinh tác hữu cơ, cho hiệu quả kinh tế cao trên một trưởng của chúng. Điều này đòi hỏi cần phải đơn vị sản xuất [3]. giám sát và thu thập số liệu về nhiệt độ và độ ẩm tại nhiều vị trí khác nhau trong nhà kính. Biết Cấu tạo nhà kính tự động gồm hệ thống được độ ẩm của đất, độ ẩm - nhiệt độ của không khung nhà kính, hệ thống các cơ cấu chấp hành, khí sẽ cho phép nhà nông điều chỉnh hoạt động hệ thống các cảm biến và mạch điều khiển trung canh tác của mình một cách thích hợp để đạt tâm Arduino UNO R3 kết hợp với mô – đun được tối ưu năng suất cây trồng. Như vậy, có thể truyền/nhận wifi ESP 8266 [4]. Trong đó hệ thấy việc đo lường nhiệt độ - độ ẩm là điều rất thống cơ cấu chấp hành bao gồm bơm tưới phun quan trọng đối với phát triển nông nghiệp xanh. sương và tưới nhỏ giọt, hệ thống đèn Led quang Tuy nhiên, một số vấn đề phát sinh liên quan hợp và đèn sưởi, hệ thống quạt thông thoáng, hệ đến việc áp dụng các cảm biến độ ẩm - nhiệt độ thống mái che (điều khiển theo cường độ ánh vào hệ thống nhà kính nông nghiệp công nghệ sáng); Hệ thống cảm biến DHT22 đo nhiệt độ cao quy mô rộng đó là giá thành cao, số lượng và độ ẩm và BH1750 đo cường độ ánh sáng, với cảm biến nhiều, vấn đề tiêu thụ điện năng, sự mức ổn định cao và sai số thấp [5]. 70 Hệ thống hoạt động theo nguyên lý (hình điều khiển lên các cơ cấu chấp hành nhằm ổn 1): Cảm biến cập nhật thông số môi trường định lại thông số môi trường theo cài đặt. Hệ theo thời gian thực. Dữ liệu sẽ được gửi đến ...