Download luận văn đồ án tốt nghiệp với đề tài: Xây dựng hệ thống hỗ trợ nuôi trồng thủy sản theo mô hình IoT, cho các bạn làm luận văn tham khảo

1. ……………………………………… CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

2. ẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ………………………………………
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
TÓM TẮT
Mục tiêu của đề tài là xây dựng hệ thống cảm biến để:
 Giám sát nhiệt độ trong hồ nuôi.
 Giám sát độ pH trong hồ nuôi.
 Đưa ra cảnh báo và hướng xử lý khi các điều kiện môi trường vượt quá mức
cảnh báo.
 Hệ thống cảm biến gửi dữ liệu về web server để người dùng có thể giám sát
được trạng thái của hồ nuôi ở bất kì nơi nào có internet.

3. LỜI NÓI ĐẦU
Trước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến Th.S Nguyễn Văn
Nguyên người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi cho chúng
em trong thời gian thực hiện đề tài. Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô,
và các bạn trong khoa Công Nghệ Thông Tin - ĐH Bách Khoa Đà Nẵng đã tận tình
giúp đỡ, động viên và tạo điều kiện để em thực hiện tốt đề tài này.
Mặc dù đã hết sức cố gắng xong chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót.
Chúng em rất mong nhận được sự thông cảm và chỉ bảo tận tình của quý thầy cô,
các anh chị và tất cả các bạn.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2018.

4. LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Những nội dung trong Khóa Luận Tốt Nghiệp này là do chúng tôi thực hiện
dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo Th.S Nguyễn Văn Nguyên.
Mọi tham khảo dùng trong khóa luận tốt nghiệp này đều được trích dẫn rõ
ràng và trung thực tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố.
Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tôi xin
chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2018
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Công Được

5. MỤC LỤC
Tóm tắt.................................................................................................................i
Nhiệm vụ đồ án ...................................................................................................ii
Lời nói đầu và cảm ơn....................................................................................... iii
Lời cam đoan......................................................................................................iv
Mục lục...............................................................................................................v
Danh sách các bảng biểu, hình vẽ và sơ đồ .........................................................vi
Danh sách các cụm từ viết tắt ............................................................................vii
PHẦN 1. MỞ ĐẦU............................................................................................1
1.1. Lý do chọn đề tài ........................................................................................1
1.2. Mục tiêu......................................................................................................1
1.3. Đối tượng nghiên cứu .................................................................................2
1.4. Phạm vi nghiên cứu.....................................................................................2
1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn.....................................................................2
1.6. Bố cục báo cáo............................................................................................2
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IOT..............................................................4
1.1. IoT (Internet of Things) là gì?.....................................................................4
1.1.1. Định nghĩa................................................................................................4
1.1.2. Khái niệm .................................................................................................4
1.2. Lịch sử phát triển của IoT ...........................................................................5
1.2.1. Lịch sử sự phát triển của IoT qua từng giai đoạn......................................5
1.2.2. IoT trong tương lai....................................................................................6
1.3. Kiến trúc của IoT ........................................................................................7
1.3.1. Hệ thống cơ bản........................................................................................7

6. 1.3.2. Công nghệ không dây................................................................................7
1.3.3. Hệ thống điều khiển ..................................................................................7
1.3.4. Cổng Internet............................................................................................8
1.3.5. Cảm biến thông minh................................................................................8
1.4. Vấn đề bảo mật trong IoT ...........................................................................8
1.4.1. Giao diện web bảo mật kém......................................................................8
1.4.2. Cơ chế xác thực chưa đảm bảo an toàn.....................................................8
1.4.3. Các dịch vụ mạng không an toàn ..............................................................9
1.4.4. Thiếu cơ chế mã hoá truyền tin.................................................................9
1.4.5. Nếu cấu hình an ninh không đủ.................................................................9
1.4.6. Bảo mật vật lý kém....................................................................................9
1.4.7. Phần mềm không an toàn..........................................................................9
1.5. Các lĩnh vực ứng dụng của IoT .................................................................10
1.5.1. Quản lý hạ tầng ......................................................................................10
1.5.2. Y tế .........................................................................................................10
1.5.3. Xây dựng và tự động hóa nhà .................................................................10
1.5.4. Giao thông..............................................................................................10
1.5.5. Nông nghiệp............................................................................................11
CHƯƠNG 2: LẬP TRÌNH VỚI BOARD MẠCH ARDUINO ĐỂ XÂY
DỰNG HỆ THỐNG IOT. ...............................................................................12
2.1. Giới thiệu về Arduino ...............................................................................12
2.1.1. Giới thiệu................................................................................................12
2.1.2. Các loại board mạch Arduino..................................................................12
2.1.3. Môi trường lập trình board mạch Arduino...............................................12
2.1.4. Các ứng dụng của board mạch Arduino ..................................................13
2.2. Kiến trúc của Arduino...............................................................................13

7. 2.2.1. Phần cứng của Arduino Uno R3..............................................................14
2.4. Lập trình với mạch Arduino cho dự án IoT ...............................................18
2.4.1. Cấu trúc của một chương trình trên Arduino. ..........................................19
2.4.2. Lập trình với mạch Arduino....................................................................20
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG GIÁM SÁT
CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT TRONG HỒ NUÔI THỦY SẢN DỰA
TRÊN IOT.......................................................................................................31
3.1. Phân tích và thiết kế hệ thống....................................................................31
3.1.1. Yêu cầu của đề tài...................................................................................31
3.1.2. Phân tích đề tài.......................................................................................31
3.2. Triển khai hệ thống...................................................................................32
3.2.1. Thiết kế hệ thống ....................................................................................32
3.2.2. Thông số kỹ thuật của các cảm biến trong mạch .....................................34
3.3. Thử nghiệm và đánh giá kết quả của hệ thống...........................................38
3.3.1. Thử nghiệm hệ thống ..............................................................................38
3.3.2. Đánh giá kết quả của hệ thống................................................................42
KẾT LUẬN......................................................................................................43
1. Những vấn đề đạt được qua đề tài: ............................................................43
2. Hạn chế trong đề tài....................................................................................43
3. Hướng phát triển.........................................................................................43
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................................44

8. DANH MỤC CÁC BẢNG, HÌNH V
Hình 1.1. Khái niệm IoT................................................................................................4
Hình 1.2. Kevin Ashton.................................................................................................6
Hình 1.3. Kiến trúc của IoT...........................................................................................7
Hình 1.4. IoT trong nông nghiệp..................................................................................11
Hình 2.1. Kiến trúc mạch Arduino...............................................................................14
Hình 2.2. Mạch Arduino Uno ......................................................................................14
Hình 2.3. Các chân vào ra của Arduino Uno................................................................17
Bảng 1.1. Một số thông số của Arduino Uno R3..........................................................17
Hình 2.4. Ví dụ về 1 void setup ...................................................................................19
Hình 2.5. Ví dụ về 1 void loop.....................................................................................19
Hình 2.6. Sơ đồ minh họa cấu trúc chương trình trên arduino ......................................20
Hình 2.7. Trang chủ của Arduino.................................................................................22
Hình 2.8. Màn hình của phần download.......................................................................22
Hình 2.9. File chạy phần mềm sau khi download về. ...................................................23
Hình 2.10. Thông báo về điều khoản phần mềm ..........................................................23
Hình 2.11. Các lựa chọn khi cài đặt .............................................................................24
Hình 2.12. Chọn đường dẫn cho phần mềm .................................................................24
Hình 2.13. Quá trình cài đặt đang được thực hiện ........................................................25
Hình 2.14. Cài đặt driver USB cho IDE.......................................................................25
Hình 2.15. Phần mềm đã được cài đặt xong.................................................................26
Hình 2.16. Kết nối arduino uno r3 với máy tính...........................................................26
Hình 2.17. Tìm cổng COM kết nối với arduino uno r3................................................27
Hình 2.18. Arduino uno r3 được kết nối với COM3.....................................................27
Hình 2.19. Chọn đúng board ardunio mình sử dụng.....................................................28
Hình 2.20. Chọn cổng COM cho arduino IDE .............................................................28
Hình 2.21. Xác nhận cổng COM..................................................................................28

9. Hình 2.22. Lưu ý các bạn phải chọn AVR ISP............................................................29
Hình 2.23. Mở chương trình mẫu của arduino IDE ......................................................29
Hình 2.24. Cửa sổ chương trình "Blink" hiện ra...........................................................30
Hình 2.25. Đúp chuột vào chổ chỉ của dấu mũi tên ......................................................30
Hình 3.1. Sơ đồ thiết kế của hệ thống IoT....................................................................33
Hình 3.2. Cấu tạo của cảm biến nhiệt độ nước DS18B20.............................................34
Hình 3.3. Bộ cảm biến đo pH của nước .......................................................................35
Hình 3.4. Cảm biến độ hòa tan oxy trong nước............................................................36
Hình 3.5. Cảm biến độ đục của nước ...........................................................................36
Hình 3.6. Giao diện đăng nhập ....................................................................................38
Hình 3.7. Trang chủ.....................................................................................................39
Hình 3.8. Giao diện xem nhật ký theo dõi....................................................................39
Hình 3.9. Bản đồ thể hiện sự thay đổi của nhiệt độ ......................................................40
Hình 3.10. Bản đồ thể hiện sự thay đổi trạng thái của các thiết bị ................................40
Hình 3.11. Điều khiển bật/tắt đèn led.........................................................................411
Y
Bảng 1.1. Một số thông số của Arduino Uno R3................................................17

10. DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Tiếng anh Tiếng việt
IoT Internet of Things Kết nối vạn vật
CSDL Cơ sở dữ liệu
SNMP
Simple Network
Management Protocol
tập hợp các giao
thức
IP International Protocol Giao thức IP
IDE
Integrated Development
Environment
Môi trường phát
triển tích hợp
MEMS
Micro Electro
Mechanical Systems
Hệ vi điện cơ
PWM Pulse Width Modulation

11. Xây dựng hệ thống hỗ trợ nuôi trồng thủy sản dựa trên mô hình IoT
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Được GV Hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Nguyên 1
PHẦN 1. MỞ ĐẦU
1.1. Lý do chọn đề tài
Trước kia khi khoa học kỹ thuật chưa phát triển, chưa được ứng dụng vào nuôi
trồng thủy sản, người nuôi phải giám sát các điều kiện như nhiệt độ, độ PH, hòa tan
oxy... của hồ bằng thủ công như dùng nhiệt kế, bút đo PH.... đã làm mất thời gian,
sức lực và kinh phí của người nuôi. Cùng với đó là diện tích nuôi trồng thủy sản ở
ta ngày càng lớn và phát triển đi kèm với nó là công nghệ kĩ thuật cần phát triển
theo để đáp ứng được nhu cầu của người nông dân, người nông dân thường ít tiếp
xúc được với các công nghệ mới. Là sinh viên năm cuối với những kiến thức đã
được học em mong muốn tạo ra một hệ thống tự động áp dụng trong nuôi trồng
thủy sản nên em chọn đề tài “Xây dựng hệ thống hỗ trợ nuôi trồng thủy sản theo mô
hình IoT” để người nông dân có thể dễ dàng quản lí khu vực nuôi thủy sản của mình
một cách dễ dàng nhất, đạt hiệu quả đáng kể, giúp cho người nuôi biết được các
trạng thái của môi trường ao hồ nuôi để kịp thời xử lý, giảm thiểu rủi ro và tăng
năng suất nuôi thủy sản.
1.2. Mục tiêu
Mục tiêu của đề tài là xây dựng hệ thống IoT để:
- Giám sát nhiệt độ trong hồ nuôi
- Giám sát độ PH trong hồ nuôi
- Giám sát độ Oxy hòa tan trong hồ
- Giám sát độ đục của nước trong hồ
- Đưa ra cảnh báo và hướng xử lý khi các điều kiện môi trường vượt quá mức
cảnh báo
- Thiết lập chế độ điều khiển tùy chọn để người dùng có thể dễ dàng thiết lập

12. Xây dựng hệ thống hỗ trợ nuôi trồng thủy sản dựa trên mô hình IoT
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Được GV Hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Nguyên 2
các yếu tố và điều kiện cảnh báo phù hợp với loại thủy sản.
- Điều khiển các thiết bị như máy bơm, máy sục thông qua smartphone tại bất
kì đâu có kết nối mạng.
1.3. Đối tượng nghiên cứu
Áp dụng IoT vào mô hình nuôi trồng thủy sản.
1.4. Phạm vi nghiên cứu
Phạm vi đề tài:
- Nghiên cứu về Internet of Things
- Nghiên cứu lập trình trên các thiết bị cảm biến, mạch điều khiển thu nhận và
phát tín hiệu về trung tâm xử lý, điều khiển tự động hóa
- Xây dựng ứng dụng quản lý thông tin về các thông số kỹ thuật của hồ nuôi
thủy sản trên môi trường internet
Giới hạn của đề tài:
Đề tài chỉ xây dựng một hệ thống IoT để thu tập các thông tin của hồ để đưa ra
các cảnh báo và điều khiển một số thiết bị tự động qua môi trường Internet, đề tài
không tính đến độ bền của các thiết bị cảm biến, vì giới hạn về kinh phí nên đề tài
chỉ sử dụng các thiết bị cảm biến và các board điều khiển rẻ tiền nên dễ hỏng
1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Ngày nay với sự phát triển của Internet và công nghệ mạng cảm biến, vì vậy
IoT là một lĩnh vực được nước ta quan tâm và có nhiều đầu tư để ứng dụng vào thực
tiễn. Chính vì vậy, đề tài này sẽ có một ý nghĩa khoa học rất lớn, kết quả của đề tài
sẽ góp phần xây dựng các hệ thống nuôi trồng thủy sản thông minh, mang lại nhiều
lợi ích kinh tế.

13. Xây dựng hệ thống hỗ trợ nuôi trồng thủy sản dựa trên mô hình IoT
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Được GV Hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Nguyên 3
1.6. Bố cục báo cáo
Đề tài gồm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về IoT.
Trong chương này trình bày về định nghĩa, khái niệm và lịch sử phát triển của
IoT. Bên cạnh đó, trình bày về kiến trúc của IoT, các vấn đề bảo mật của IoT và các
lĩnh vực ứng dụng của IoT tại Việt Nam.
Chương 2: Lập trình với Board mạch Arduino để xây dựng hệ thống IoT
Trong chương này trình bày và giới thiệu về mạch Arduino: kiến trúc, ưu
nhược điểm của mạch và cách lập trình với mạch.
Chương 3: Xây dựng và triển khai hệ thống giám sát các thông số kỹ thuật trong hồ
nuôi thủy sản dựa trên IoT.
Trong chương này trình bày về việc phân tích, thiết kế hệ thống và triển khai
hệ thống IoT hỗ trợ trong nuôi trồng thủy sản

14. Xây dựng hệ thống hỗ trợ nuôi trồng thủy sản dựa trên mô hình IoT
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Được GV Hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Nguyên 4

15. Xây dựng hệ thống hỗ trợ nuôi trồng thủy sản dựa trên mô hình IoT
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Được GV Hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Nguyên 5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IOT
1.1. IoT (Internet of Things) là gì?
1.1.1. Định nghĩa
Thiết bị (device): Đối với Internet of Things, đây là một phần của cả hệ thống
với chức năng bắt buộc là truyền thông và chức năng không bắt buộc là: cảm biến,
thực thi, thu thập dữ liệu, lưu trữ và xử lý dữ liệu.
Internet of Things: Là một cơ sở hạ tầng mang tính toàn cầu cho xã hội thông
tin, mang đến những dịch vụ tiên tiến bằng cách kết nối các “Things” (cả physical
lẫn virtual) dựa trên sự tồn tại của thông tin, dựa trên khả năng tương tác của các
thông tin đó và dựa trên các công nghệ truyền thông.
Things: Đối với Internet of Things, “Things” là đối tượng của thế giới vật
chất (physical things) hay thế giới thông tin ảo (virtual things). “Things” có khả
năng được nhận diện, và “Things” có thể được tích hợp vào trong mạng lưới thông
tin liên lạc.
1.1.2. Khái niệm
IoT là một kịch bản của thế giới, khi mà mỗi đồ vật, con người được cung cấp
một định danh của riêng mình, và tất cả có khả năng truyền tải, trao đổi thông
tin, dữ liệu qua một mạng duy nhất mà không cần đến sự tương tác trực tiếp giữa
người với người, hay người với máy tính. IoT đã phát triển từ sự hội tụ của công
nghệ không dây, công nghệ vi cơ điện tử và Internet. Nói đơn giản là một tập
hợp các thiết bị có khả năng kết nối với nhau, với internet và với thế giới bên ngoài
để thực hiện một công việc nào đó.

16. DOWNLOAD ĐỂ XEM ĐẦY ĐỦ NỘI DUNG
MÃ TÀI LIỆU: 50452
DOWNLOAD: + Link tải: Xem bình luận
Hoặc : + ZALO: 0932091562