zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Nông - Lâm - Ngư

» Nông nghiệp

Nông nghiệp thông minh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Báo xấu

32
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Áp dụng khoa học công nghệ vào trong nông nghiệp có ý nghĩa rất quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp. Trong nghiên cứu này tác giả thực hiện phối hợp các công nghệ mới của lĩnh vực công nghệ thông tin như kết nối vạn vật (IoT), quản lý dữ liệu lớn (Big data), điện toán đám mây (Cloud computing) để tạo ra một hệ thống thông minh ứng dụng trong nông nghiệp, tạo điều kiện cho nông dân tăng thêm giá trị dưới dạng đưa ra được những quyết định khai thác, quản lý hiệu quả hơn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nông nghiệp thông minh

Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học NÔNG NGHIỆP THÔNG MINH Trần Nhật Nam*, Võ Duy Đồng Trường Cao đẳng Công Thương TP.HCM *Tác giả liên lạc: nhatnamcapos@gmail.com TÓM TẮT Áp dụng khoa học công nghệ vào trong nông nghiệp có ý nghĩa rất quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp. Trong nghiên cứu này tác giả thực hiện phối hợp các công nghệ mới của lĩnh vực công nghệ thông tin như kết nối vạn vật (IoT), quản lý dữ liệu lớn (Big data), điện toán đám mây (Cloud computing) để tạo ra một hệ thống thông minh ứng dụng trong nông nghiệp, tạo điều kiện cho nông dân tăng thêm giá trị dưới dạng đưa ra được những quyết định khai thác, quản lý hiệu quả hơn. Từ khóa: Nông nghiệp thông minh, kết nối vạn vật (IoT), điện toán đám mây, quản lý dữ liệu lớn. SMALL AGRICULTURE Tran Nhat Nam*, Vo Duy Dong Industrial and Commercial College Ho Chi Minh City *Tác giả liên lạc: nhatnamcapos@gmail.com ABSTRACT The application of science and technology to agriculture is very important in improving the efficiency of agricultural production. In this study, the author performs a combination of new technologies in information technology such as IoT, Big Data, and Cloud Computing. Develop a smart farm application system, enabling farmers to add value in the form of more informed mining decisions. Keywords: Intelligent Agriculture, IoT, cloud computing, large data management. TỒNG QUAN bao gồm các cảm biến, các bộ điều tiết tự Nông nghiệp là ngành sản xuất vật chất sớm động, công nghệ có thể tính toán như bộ não nhất trong lịch sử phát triển của nhân loại. và giao tiếp kỹ thuật số. Nông nghiệp 4.0 mở Quá trình phát triển nền nông nghiệp thế giới đường cho sự tiến hóa tiếp theo, bao gồm phụ thuộc vào sự tiến bộ của khoa học công những hoạt động không cần có mặt con nghệ. người trực tiếp và dựa vào hệ thống thiết bị Hàng loạt cuộc cách mạng kỹ thuật đã nâng có thể đưa ra những quyết định một cách tự cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp, giúp con động. người mở rộng được diện tích canh tác, chinh Đó là hình thức các canh tác năng động và phục thiên nhiên, vượt qua giới hạn của nền hiệu quả. văn minh nông nghiệp. Vào những năm 2010 Thực chất canh tác thông minh là ứng dụng ở Châu Âu xuất hiện thuật ngữ “Nông nghiệp công nghệ thông tin vào nông nghiệp (Cách 4.0” một số thuật ngữ khác thường được sử mạng Xanh lần thứ ba). Cuộc cách mạng này dụng như “Nông nghiệp thông minh” và phối hợp các công nghệ mới của lĩnh vực “Canh tác số hóa”. Nông nghiệp thông minh công nghệ thông tin như kết nối vạn vật bao hàm nghĩa rộng của cả trồng trọt, chăn (IoT), quản lý dữ liệu lớn (Big data), điện nuôi (có thể hiểu rộng hơn sang cả thủy sản toán đám mây (Cloud computing) tạo điều và lâm nghiệp). Nghĩa là tất cả các đối tượng, kiện cho nông dân tăng thêm giá trị dưới các quá trình sản xuất, giao dịch với các đối dạng đưa ra được những quyết định khai tác bên ngoài như các nhà cung cấp và khách thác, quản lý hiệu quả hơn. hàng tiêu thụ được tự động truyền dữ liệu, xử lý, phân tích dữ liệu qua mạng internet. Dựa VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP trên sự ra đời của các thiết bị thông minh Kiến trúc của hệ thống trong nông nghiệp, các thiết bị thông minh Chúng ta xây dựng hệ thống gồm 2 phần 437
Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học chính, hệ thống vận hành nội bộ và hệ thống với các Service chạy trên các thiết bị, kết nối với Cloud để phục vụ tính năng điều Controller quản lý các session DBus hiện khiển thông qua Internet. Hai hệ thống này hành trong mạng nội bộ, bảo mật kết nối được kết nối với nhau thông qua một thiết bị bằng cơ chế xác thực bằng mật khẩu khi có gọi là Gateway. session yêu cầu kết nối, được lập trình để gọi Vận hành hệ thống nội bộ các hàm có sẵn trên Service, tiếp nhận các Trong hệ thống vận hành nội bộ chia thành phản hồi và gửi lại thông tin cho Client (phần ba thành phần chính là bộ điều khiển trung mềm điều khiển hệ thống) trên các thiết bị tâm của người dùng, cung cấp toàn bộ thông tin Controller: Là thành phần đầu não của hệ kết nối, bus, session, thông số cho Gateway thống, tập trung xử lý và làm việc trực tiếp để đưa hệ thống lên Cloud. Cloud Int er net Gateway Controller PC Smartphone PC Smartphone Hình 1. Kiến trúc hệ thống Service: Là một chương trình chạy trên máy dàng và hầu như không có độ trễ hay mất tính nhúng Linux, tiếp nhận các thông tin mát thông tin. Client hỗ trợ người dùng góm điều khiển, thực hiện các thao tác tương ứng nhóm thiết bị, quản lý các kịch bản để gửi mà Controller yêu cầu sau đó phản hồi toàn cho Controller tự động điều hành hệ thống bộ kết quả lại, lưu trữ và tự động thực hiện như mong muốn. những kịch bản mà người dùng thiết lập Vận hành hệ thống từ xa với Cloud thông qua Client. Service là chương trình Mô hình này sử dụng dịch vụ Cloud để được lập trình để làm việc với phần cứng trên truyền tải dữ liệu, cần có một hệ thống trung máy tính nhúng mà nó chạy, tự động khởi gian để làm việc với Cloud và tiếp nhận động cùng hệ thống để đảm bảo tính tự động thông tin từ Controller, hiện tại có rất nhiều và sẵn sàng cao. Ngoài ra Service còn chịu giao thức dùng trong lĩnh vực Internet of trách nhiệm giao tiếp với vi xử lý khác nhằm Things như XMPP, QMTT… Để truyền tải gián tiếp điều khiển thiết bị. dữ liệu trên internet vì tính bảo mật cũng như Client: Là chương trình để giao tiếp với gọn nhẹ của chúng, trong mô hình này, Controller, tiếp nhận danh sách các thiết bị chúng ta sử dụng giao thức XMPP để truyền có sẵn trong mạng và thể hiện lên giao diện, tải thông tin thông qua một Connector là được tích hợp sẵn các hàm để làm việc với XMPPConnector. Connector là phần làm Controller, gián tiếp yêu cầu và tiếp nhận việc trung gian giữa hệ thống và Cloud, thông tin từ Service. Với cơ chế xử lý đa Connector được tích hợp trong Gateway để luồng (multithread), Client có thể dễ dàng ra đảm bảo tính đồng bộ và nhanh chóng. lệnh cho nhiều thiết bị đồng thời tiếp nhận Gateway và Controller được đặt chung với thông tin từ các thiết bị khác một cách dễ nhau trong bộ xử lý trung tâm nhằm giảm 438
Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học thiểu độ trễ và điều hướng các thông tin, yêu trước đó. cầu cũng như phản hồi mà Controller tiếp Thiết bị thu thập thông tin canh tác nhận được từ các Service, Controller chịu (Service) Thiết bị là một mạch điện tử có trách nhiệm cung cấp thông tin cho Gateway, chức năng nhận dữ liệu từ các cảm biến Gateway có thể làm việc với một Gateway ngoài ra còn thực hiện chức năng điều khiển khác trong mạng nội bộ khác hoặc làm việc như máy bơm, van lưu lượng nước, đóng mở với Connector để đưa thông tin lên Cloud, màn cắt nắng… Mỗi thiết bị như vậy được Connector chịu trách nhiệm đóng gói và sử điều khiển bởi một máy tính nhúng chạy hệ dụng giao thức XMPP để truyền mọi thông điều hành Linux có màn hình LCD để hiển tin phát sinh trong mạng nội bộ mà nó làm thị thông tin và bàn phím mềm điều khiển. việc lên tài khoản Cloud đã được đăng kí Thiết bị điều khiển trung tâm (Controller) hóa khả năng kết nối giữa điểm phát sóng và Thiết bị là một máy tính nhúng chạy hệ điều thiết bị, cũng như thiết lập kết nối không dây hành Linux có bộ vi xử lý mạnh, dung lượng tối ưu giữa các điểm phát sóng với nhau, từ bộ nhớ (RAM) lớn, có khả năng tiếp nhận và đó giảm số lượng điểm phát sóng cần thiết và xử lý một lượng thông tin lớn tiết kiệm chi phí. Controller là một phần mềm được chạy trên Các điểm phát sóng sẽ tự thu thập mô hình môi trường Linux hoặc trên thiết bị Android, tất cả các đường đi đến các thiết bị kèm theo là phần luôn luôn chạy và làm việc trực tiếp hiệu suất, chủ động. Sau đó, điểm phát sóng với các Service, Controller chịu trách nhiệm sẽ định hướng đường truyền tối ưu và dạng lưu trữ các thông số hệ thống, thông tin của thức an-ten được sử dụng để kết nối với từng các Service trong mạng, các kịch bản để tự thiết bị. Nếu do một nguyên nhân nào đó, động điều khiển, trong hệ thống phải tồn tại đường truyền lựa chọn bị suy yếu, hệ thống ít nhất 1 Controller để điều khiển và lưu trữ, sẽ tự động chuyển sang một đường truyền có thể có nhiều Controller, khi có yêu cầu khác tốt hơn. hoặc thông tin về các Service, các Controller Trong trường hợp canh tác tại các không gian cùng đồng bộ dữ liệu với nhau, khi đó nếu rộng các thiết bị được kết nối với nhau dưới một Controller ngưng hoạt động, sẽ có dạng mesh network các thiết bị lúc này còn Controller khác thay thế. có thêm một chức năng như một thiết bị Giải pháp mesh network cho không gian access point (WAP), như vậy hệ thống càng canh tác lớn nhiều thiết bị thì tính ổn định càng cao. Sóng của mạng không dây Wi-Fi thực chất là sóng radio, thường yếu dần khi khoảng cách KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN giữa trạm phát và máy tính kết nối cách xa Kết quả của công trình là chế tạo ra một hệ nhau. Nếu một điểm phát sóng (Access thống hoàn chỉnh, với mục đích phục vụ Point) giao tiếp với một thiết bị tại vị trí cụ trong lĩnh vực nông nghiệp cao, hệ thống bao thể, các nguồn nhiễu xung quanh sẽ ảnh gồm phần cứng và phần mềm. hưởng đến khả năng truyền sóng, từ đó làm Phần cứng là một hệ thống điện tử kết nối giảm tốc độ truyền cũng như độ ổn định của với các loại cảm biến như nhiệt độ, độ ẩm, kết nối. Trong các môi trường canh tác với ánh sáng, pH/PPM ... đặt trong môi trường nhiều vật cản và các thiết bị phát từ gây canh tác, có nhiệm vụ thu thập thông tin môi nhiễu, mức độ phủ sóng và khả năng duy trì trường. Bên cạnh đó hệ thống còn thực hiện kết nối của một điểm phát sóng có thể giảm, các cơ cấu điều khiển như: bơm tưới, quạt, làm giảm hiệu suất truyền dữ liệu. rèm cắt nắng, châm dinh dưỡng, phù hợp vời Tăng hiệu suất mạng: Trong Wireless Mesh nhiều loại hình canh tác (thủy canh, khi canh, Network, khái niệm" định hướng " có thể tưới nhỏ giọt…) diễn giải thành hai phần. Đó là sử dụng an- Phần mềm có nhiệm vụ tiếp nhận các thông ten phát sóng có định hướng đến thiết bị tin từ phần cứng gửi về, những thông tin này trong từng điểm phát sóng, đồng thời sử dụng được lưu trữ vào cơ sở dữ liệu để sử dụng nhóm các điểm phát sóng tự động định tuyến trong tương lai. Phần mềm có thể đưa ra với nhau trong cùng hệ thống mạng. Mục cảnh báo, lệnh điều khiển đảm bảo môi đích chính của công nghệ này nhằm tối ưu trường cho cây phát triển tốt nhất. Người 439
Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học dùng có thể thực hiện các tác vụ giám sát và Bảng 3. Tốc độ đáp ứng của thiết bị điều điều khiển thông qua các hình thức sau: khiển trung tâm  Màn hình cảm ứng gắn cố định ngay tại Số lượng thiết Mạng cục Cloud nơi canh tác. bị bộ  Phần mềm trên một máy tính cá nhân. 5 2s 2.5s  Thiết bị cầm tay sử hệ điều hành Android. 10 2.5s 2.5s Đánh giá tốc độ của thiết bị thu thập thông 15 2.8s 3.0s tin canh tác (Service) 20 2.8s 3.0s Thiết bị với các chức năng trên được thử Đánh giá độ ổn định của hệ thống nghiệm bằng cách thiết kế các dữ liệu đầu Để tiến hành đánh giá sự ổn định của hệ vào thay đổi như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, thống, chúng tôi tiến hành xây dựng hệ thống độ pH. Quá trình thay đổi dữ liệu mẫu đầu gồm 20 thiết bị (Service), 1 bộ điều khiển vào cho thiết bị là 10s, Sau đó chúng ta thu trung tâm, 1 Cloud. Hệ thống được cài đặt được kết quả đầu ra tại phần mềm ở hai vị trí thông số ban đầu (Các thông số này sẽ được khác nhau là mạng cục bộ và Cloud như sau: thay đổi theo chu kỳ 10 ngày) như sau: Bảng 1. Tốc độ đáp ứng của thiết bị thu thập - Nhiệt độ >30oC thì quạt sẽ hoạt động. Cảm biến Mạng cục bộ Cloud - Độ ẩm
Giải thưởng Sinh viên Nghiên cứu khoa học Euréka lần thứ XIX năm 2017 Kỷ yếu khoa học NIKESH GONDCHAWAR, DR. R.S. KAWITKAR, “IoT Based Smart Agriculture”, International Journal of Advanced Research in Computer and Communication Engineering (IJARCCE), Vol.5, Issue 6, June 2016. 441

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.