zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Nông - Lâm - Ngư

» Ngư nghiệp

Hệ thống tự động đo lường và giám sát các thông số môi trường nước nuôi trồng thủy sản

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

2
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong bài viết này tác giả thiết kế và thi công hệ thống thuyền tự hành tự động đo các thông số môi trường nước như nhiệt độ, độ pH và độ mặn sau đó gửi các thông số đo được lên Web và Điện thoại. Các thiết bị đo được đặt trên thuyền và thuyền sẽ tự dò đường đến các vị trí cần đo, các vị trí cần đo này được xác định trên Web.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Hệ thống tự động đo lường và giám sát các thông số môi trường nước nuôi trồng thủy sản

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐO LƯỜNG VÀ GIÁM SÁT CÁC THÔNG SỐ MÔI TRƯỜNG NƯỚC NUÔI TRỒNG THỦY SẢN Mai Văn Lập Trường Đại học Thủy lợi, email: lapmv@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG Trong bài báo này tác giả thiết kế và thi công hệ thống thuyền tự hành tự động đo các Ngày nay chất lượng nước là một trong những vấn đề lớn trên thế giới vì nó đang bị ô thông số môi trường nước như nhiệt độ, độ nhiễm do hoạt động của con người. Chất pH và độ mặn sau đó gửi các thông số đo lượng nước và nuôi trồng nước ngọt trong được lên Web và Điện thoại. Các thiết bị đo điều kiện được kiểm soát là rất quan trọng để được đặt trên thuyền và thuyền sẽ tự dò nuôi trồng hiệu quả các sinh vật dưới nước đường đến các vị trí cần đo, các vị trí cần đo như cá trong lĩnh vực Nuôi trồng Thủy sản này được xác định trên Web. Như vậy với 1 [1,2]. Với sự phát triển công nghệ tiên tiến của hệ thống đo có thể đo được các thông số môi Internet vạn vật (IoT), dữ liệu lớn và trí tuệ trường nước ở các vị trí mong muốn trên đầm nhân tạo (AI), nuôi trồng thủy sản ngày càng mà không cần phải lắp đặt nhiều hệ thống, trở nên thâm canh, chính xác và thông minh tiết kiệm chi phí. hơn. Trong lĩnh vực nuôi trồng thủy sản thâm canh mật độ cao, việc theo dõi và dự đoán liên 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU tục xu hướng chất lượng nước (nghĩa là dự Tác giả sử dụng phương pháp thực nghiệm báo xu hướng của các thông số chất lượng khoa học, kỹ thuật công nghệ kết nối vạn vật nước như oxy hòa tan, pH, nhiệt độ và độ đục) IoT xây dựng mô hình hệ thống đo. theo thời gian thực có ý nghĩa rất lớn trong việc ngăn chặn chất lượng nước không bị suy 3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU giảm và tránh được sự bùng phát dịch bệnh. Hệ thống nuôi trồng thủy sản dựa trên IoT 3.1 Sơ đồ khối hệ thống thông minh có thể giúp nông dân bằng cách Để thực hiện được các chức năng như đã đo liên tục các thông số nước bằng cảm biến nói ở trên, sơ đồ khối hệ thống như hình 1. IoT hiện đại để theo dõi và duy trì chất lượng nước, từ đó đo tất cả các thông số nước cho nuôi trồng thủy sản sinh học và dự đoán chất lượng nước [3] mô hình về sự thay đổi động học của các thông số nước là rất cần thiết. Các cảm biến IoT đo và thu thập các thông số nước một cách chính xác và truyền chúng đến máy tính chủ của trạm gốc. Có thể giám sát việc nuôi trồng thủy sản từ xa dựa trên dữ liệu từ các cảm biến. Sau đó, các bộ dữ liệu thu thập được sẽ được người quản lý trang Hình 1. Sơ đồ hệ thống đo trại sử dụng cho mục đích ra quyết định. các thông số môi trường nước 318
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 Khối thu thập và xử lý số liệu sử dụng vi với đường nối VTT và VTĐ. Góc  là góc điều khiển Atmega328P. Module định vị giữa hướng thuyền hiện tại với hướng Bắc và GPS NEO-M8N-0-10 và Anten GPS dùng để được xác định qua La bàn trong Cảm Biến xác định vị trí của thuyền. Module GSM GY-87 10DOF IMU MPU6050 + HMC5883L GPRS SIM 800L được sử dụng để kết nối + BMP180. giữa thiết bị giám sát (Máy tính hoặc Điện Để thuyền tự hành đến được vị trí cần đo thoại) với khối xử lý trung tâm. Cảm biến Độ ta phải xác định được hướng chuyển động dẫn điện (độ mặn) EC DFRobot Gravity của thuyền chính là đi theo góc phương vị  được dùng để đo độ mặn (độ dẫn điện) của là góc hợp thành giữa VTĐ và VTT. nước. Cảm biến nhiệt độ DS18B20 dùng để Góc phương vị  được xác định như sau: đo nhiệt độ nước. Cảm biến đo độ pH – pH  sin  KD   cos VDVTĐ  ,cos VDVTT   sin VDVTĐ     atan2  * 180 /  (2) meter v1.1 đo độ pH. Cảm Biến GY-87   sin VDVTT   cos VDVTĐ   cos  KD    10DOF IMU MPU6050 + HMC5883L + trong đó:  KD = KDVTĐ − KDVTT BMP180 được dùng để đo và theo dõi Để thuyền đi đúng hướng ta phải quay chuyển động, gia tốc, góc quay và hướng của thuyền sao cho: thuyền. Khối công suất động cơ dùng để       0 , thực tế điều này khó thực cung cấp công suất cho 2 động cơ trái và phải hiện nên chọn: của thuyền giúp thuyền có thể đi thẳng, rẽ |  |  (3) trái và rẽ phải. Tất cả các thiết bị này được Khi |  |  thì bộ vi điều khiển sẽ điều đặt trên thuyền tự hành. khiển động cơ trái hay phải của thuyền thông 3.2. Thuyền tự hành tự động đo các thông qua khối công suất (CS) động cơ đến khi (3) số môi trường nước thỏa mãn. Giá trị góc quay  nhận được Việc thực hiện tự động đo các thông số thông qua cảm biến GY-87 10DOF IMU môi trường tại vị trí đo (VTĐ) gồm kinh độ MPU6050 + HMC5883L + BMP180. (KD) và vĩ độ (VD) xác định thông qua bản Khi (3) thỏa mãn tức là hướng thuyền đồ trên Web được thực hiện bằng thuyền tự trùng với hướng đến điểm đo, lúc đó bộ vi hành theo lưu đồ thuật toán trên hình 2, các điều khiển sẽ điều khiển thuyền chạy đến bước như sau: điểm đo ứng với công thức (1) thỏa mãn, lúc Bước 1: Lấy vị trí hiện tại của thuyền này hệ thống sẽ hạ các Sensor và thực hiện (VTT) và VTĐ. đo các thông số rồi xuất dữ liệu lên Web, kết Bước 2: Kiểm tra VTĐ và VTT: thúc 1 điểm đo. | KDVTĐ  KDVTT |  ,| VDVTĐ  VDVTT |  (1) trong đó  là các số vô cùng bé. Nếu (1) thỏa mãn, tức là VTĐ và VTT trùng nhau thì chuyển bước 3 là đo và xuất dữ liệu lên Web. Nếu (1) sai tức là VTT chưa phải là vị trí đo thì thực hiện quay thuyền sao cho |  |  ( là các số vô cùng bé) và điều khiển thuyền đến VTĐ. Bước 3: Đo các thông số và xuất dữ liệu lên Web. VTĐ được lấy từ Web gửi xuống Vi điều khiển thông qua Module GSM GPRS SIM 800L. VTT được xác định qua Module GPS. Hình 2. Lưu đồ thuật toán thực hiện đo các Góc  là góc giữa hướng hiện tại của thuyền thông số môi trường nước theo vị trí đặt trước 319
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2024. ISBN: 978-604-82-8175-5 3.3. Kết quả thực hiện và thảo luận Tác giả đã nghiên cứu, xây dựng mô hình thuyền tự hành đo và giám 3 thông số môi trường nước nuôi trồng thủy sản. Mô hình hệ thống như hình 3. Thuyền có 2 động cơ dùng phản lực nước đặt 2 bên phía sau giúp thuyền có thể quay trái, phải và chạy thẳng. Các cảm biến đo thông số môi trường nước được đặt trên giá phía sau thuyền, khi đến điểm đo sẽ được hạ xuống, khi đo xong sẽ được kéo lên Hình 4. Kết quả đo 3 thông số nhằm tránh va chạm làm hỏng cảm biến. Các môi trường nước tại vị trí đo thiết bị khác như Vi điều khiển, Module GPS, Module SIM... được đặt trong hộp kín 4. KẾT LUẬN nước để trong thuyền. Hệ thống có cấu trúc Các tác giả đã thiết kế và hoàn thành mô linh hoạt, có thể tự động điều khiển thuyền hình thuyền tự hành tự động đo và giám sát 3 mang các thiết bị đến các điểm đo thực hiện thông số môi trường nước như: Nhiệt độ, pH các phép đo, sau đó gửi các kết quả hiển thị và độ mặn của nước nuôi trồng thủy sản tại trên Web và điện thoại di động giúp người các vị trí bất kỳ được xác định trên Web. Kết nuôi trồng thủy sản có thể giám sát được các quả đo được hiển thì trên Web và Điện thoại thông số và có hướng giải quyết nâng cao di động giúp người quản lý có các thông tin năng suất nuôi trồng. tức thời để đưa các các giải pháp xử lý nhằm Để truyền dữ liệu 2 chiều giữa các thiết bị nâng cao hiệu quả nuôi trồng. Chỉ với 1 hệ IoT tác giả sử dụng nền tảng HiveMQ, thống ta có thể đo được tất cả các vị trí theo HiveMQ là một nền tảng truyền nhận dữ liệu yêu cầu giúp tiết kiệm chi phí. dựa trên giao thức MQTT, được thế kế với đặc tính nhanh, hiệu quả, độ tin cậy cao. 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Naylor, R.L.; Hardy, R.W.; Buschmann, A.H. A 20-year retrospective review of global aquaculture. Nature 2021,591, 551- 563. [CrossRef]. [2] Metian, M.; Troell, M.; Christensen, V.; Steenbeek, J.; Pouil, S. Mapping diversity of species in global aquaculture. Rev. Aquacult. 2020, 12, 1090-1100. [CrossRef]. Hình 3. Mô hình hệ thống [3] Sharma, D.; Kumar, R. Smart Aquaculture: Mô hình được thiết kế với 2 chế độ, đó là Integration of Sensors, Biosensors, and chế độ tự động và chế độ điều khiển bằng Artificial Intelligence. In Biosensors in tay. Đối với chế độ bằng tay có các nút điều Agriculture: Recent Trends and Future khiển thuyền như: Quay trái, quay phải, chạy Perspectives. Concepts and Strategies in tiến, chạy lùi. Plant Sciences; Pudake, R.N., Jain, U., Kole, C., Eds.; Springer: Cham, Để kết quả đo được chuẩn xác, các cảm Switzerland, 2021. [CrossRef]. biến đều được hiệu chỉnh theo đúng các [4] Nguyễn Văn Khanh, Trần Gia Bảo, Huỳnh thông số với các mẫu dung dịch thử của nhà Phú Châu, Nguyễn Tô Cương, Nguyễn Văn sản suất gửi kèm. Sắt: Hệ thống đo lường và giám sát thông Hình 4 là kết quả đo 3 thông số môi trường số môi trường ao nuôi tôm công nghiệp: nước tại vị trí đo có KD: 21.225457 và VD: Hội nghị Toàn quốc lần thứ 8 về Cơ Điện tử 105.993164. - VCM-2016. 320

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 ©2025 TaiLieu.VN. All rights reserved.