ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Xây dựng hệ thống IoT cho cây thuỷ canh tĩnh Hà Duy Hiếu hieu hd173117sis hust edu vn Ngành Kỹ thuật máy tính Chuyên ngành Trí tuệ nh.
GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Đặt vấn đề
Thực phẩm là nhu cầu thiết yếu của mọi người, và thực phẩm sạch ngày càng được chú trọng hơn Sau thời gian giãn cách xã hội do Covid, vấn đề thực phẩm đã trở thành một thách thức lớn trong nhiều gia đình, đặc biệt là ở các thành phố lớn.
Hà Nội và Tp.HCM đang đối mặt với nhu cầu thực phẩm lớn, trong khi sự xuất hiện của nhiều loại hóa chất bảo quản khiến người tiêu dùng lo ngại về nguồn gốc thực phẩm Tình trạng này đã dẫn đến việc giá rau tại các khu vực thành phố tăng cao, đồng thời tạo ra nỗi lo lắng về thực phẩm sạch, từ đó người dân ngày càng có nhu cầu cao về rau sạch với giá cả hợp lý.
Mặc dù dịch COVID-19 đã lắng xuống, nhưng sự xuất hiện của biến thể Omicron với khả năng lây lan cao đã làm tăng nhu cầu về thực phẩm sạch Hiện nay, các mô hình IoT trong nông nghiệp chủ yếu áp dụng cho trang trại lớn và hệ thống nhà kính, trong khi các giải pháp cho hộ gia đình có không gian hạn chế vẫn còn thiếu Tại các căn hộ chung cư, người dân thường sử dụng chậu cây thủy canh nhưng việc chăm sóc vẫn chủ yếu dựa vào kinh nghiệm cá nhân, dẫn đến tình trạng thừa hoặc thiếu nước, ảnh hưởng đến chất lượng cây trồng Nhiều hộ gia đình bận rộn cũng không có thời gian chăm sóc cây, khiến cây chết hoặc không phát triển tốt Do đó, tôi đã quyết định nghiên cứu đề tài "Ứng dụng hệ thống IoT cho cây thủy canh tĩnh" nhằm đo đạc và tính toán để tối ưu hóa quy trình chăm sóc rau tại nhà, giúp người dân dễ dàng trồng rau sạch một cách hiệu quả và tiết kiệm công sức.
Mục tiêu và phạm vi đề tài
Dựa trên những đánh giá, tôi nhận thấy rằng việc chăm sóc cây thủy canh hiện tại gặp nhiều hạn chế, bao gồm sự tốn công sức, thiếu hiểu biết về sinh trưởng cây và tình trạng người trồng thường quên chăm sóc Để khắc phục những vấn đề này, tôi đề xuất xây dựng một hệ thống IoT cho phép người dùng theo dõi và chăm sóc cây thủy canh một cách bán tự động Hệ thống này sẽ cung cấp lượng nước phù hợp, giúp người dùng tránh tình trạng quên chăm sóc hoặc tưới nước quá nhiều, dẫn đến cây bị chết Nhờ vào hệ thống theo dõi và chăm sóc cây thủy canh tĩnh, người dùng sẽ tiết kiệm được thời gian và công sức mà vẫn đạt hiệu quả cao trong việc trồng cây.
Hệ thống được thiết kế để phục vụ cho các cá nhân và doanh nghiệp thực hiện giao dịch mua bán sản phẩm phần cứng và dịch vụ liên quan đến IoT, chủ yếu tập trung vào người dân sống tại các căn hộ chung cư Hệ thống hỗ trợ nhiều người dùng và thiết bị, mặc dù trong phạm vi đồ án này, vấn đề bảo mật chưa được chú trọng nhiều.
Định hướng giải pháp
Để xây dựng một hệ thống theo dõi và chăm sóc cây thủy canh tĩnh, tôi đã phát triển phần mềm giúp người dùng theo dõi và điều chỉnh lượng nước phù hợp với từng giai đoạn phát triển của cây trồng Phần mềm cũng cung cấp thống kê về lượng nước tiêu thụ và các yếu tố môi trường như nhiệt độ và độ ẩm Để đáp ứng các chức năng cần thiết, hệ thống được phát triển trên nền tảng web và ứng dụng theo mô hình Client-Server, bao gồm ba khối tách biệt: khối cơ sở dữ liệu, khối phần mềm và khối IoT.
Hình 1.1:Biểu đồ tổng quan các khối của hệ thống.
Về khối cơ sở dữ liệu em chọn sử dụng Firebase để triển khai hệ thống do Firebase miễn phí và phù hợp với phạm vi đồ án.
Tôi đã phát triển một ứng dụng website cho quản trị viên và ứng dụng di động cho người dùng Để triển khai hiệu quả cả hai nền tảng này, tôi đã chọn sử dụng Flutter, vì nó cho phép xây dựng cả website và ứng dụng di động một cách tiết kiệm thời gian và công sức, đồng thời đảm bảo hiệu suất cao cho hệ thống.
Khối IoT được xây dựng dựa trên chức năng thu thập và điều khiển thiết bị Để hoàn thiện các chức năng này, tôi đã chọn sử dụng vi mạch điều khiển tích hợp wifi, cảm biến đo nhiệt độ và độ ẩm, cùng với van nước thông minh.
Thông qua khảo sát, tôi đã lựa chọn các công nghệ phù hợp nhằm tối ưu hóa chi phí, đáp ứng đa số yêu cầu của khách hàng Tính thực tiễn cao của đề tài này là động lực lớn để tôi tiếp tục theo đuổi.
Bố cục đồ án
Phần còn lại của báo cáo đồ án tốt nghiệp này được tổ chức như sau:
Trong chương 2 em sẽ khảo sát và phân tích yêu cầu, nêu tổng quan chức năng của hệ thống.
Trong chương 3, tôi sẽ lựa chọn các công nghệ chủ chốt để xây dựng hệ thống, bao gồm phần mềm sử dụng Flutter, cơ sở dữ liệu với Firebase, và IoT áp dụng vi điều khiển kết hợp với module wifi cùng các cảm biến và thiết bị điều khiển.
Trong Chương 4 em trình bày chi tiết về thiết kế kiến trúc, quá trình nghiệm triển khai hệ thống và đánh giá.
Trong chương 5 em trình bày về phần kết luận và định hướng phát triển của hệ thống trong tương lai.
Cuối cùng trong chương 6 em sẽ đưa ra các tài liệu tham khảo của đồ án.
KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH YÊU CẦU
Khảo sát hiện trạng
Trong vòng một tháng qua, tôi đã thực hiện hai cuộc khảo sát về nhu cầu hệ thống IoT cho cây trồng, với khảo sát đầu tiên tại 50 căn hộ chung cư Đồng Phát, Hoàng Mai, Hà Nội và khảo sát thứ hai tại 50 hộ gia đình ở phường Quỳnh Lôi, quận Hai Bà Trưng, Hà Nội Kết quả khảo sát đầu tiên cho thấy 47/50 căn hộ có chủ sở hữu đang trồng cây cảnh và rau ăn, trong đó 29 căn hộ trồng cây thủy canh và 27 trong số đó quan tâm đến hệ thống IoT để chăm sóc cây Trong khảo sát thứ hai, 37 hộ gia đình trồng cây cảnh và rau ăn, với 8 hộ trồng thủy canh, nhưng chỉ có 3 hộ bày tỏ hứng thú với hệ thống IoT Qua hai khảo sát, tôi nhận thấy rằng 90.62% khách hàng tiềm năng cho hệ thống của mình đến từ chung cư và 96.67% trong độ tuổi 20-40.
Hộ hiện đang trồng cây
Hộ trồng cây thuỷ canh/ Hộ trồng cây
Hộ hứng thứ với hệ thống
