HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN FARM SMARTTEK (SMARTTEK FARM CONTROL SYSTEM)

1.      Giới thiệu

Ø  Nhu cầu về thực phẩm ngày càng tăng cao do dân số thế giới ngày một gia tăng và sự phát triển kinh tế không ngừng. Đồng thời, ngành nông nghiệp đang đối mặt với những thách thức to lớn như biến đổi khí hậu, tài nguyên thiên nhiên ngày càng cạn kiệt và áp lực nâng cao hiệu suất sản xuất. Để đối phó với những thách thức này, Smart Farm - hay nông trại thông minh - đã nổi lên như một giải pháp hiệu quả và tiềm năng, mang lại nhiều hứa hẹn cho tương lai nông nghiệp bền vững và hiệu quả.

Ø  SmartTek không chỉ là hệ thống điều khiển tự động, mà còn là một giải pháp toàn diện cho quản lý và vận hành Farm hiện đại. Được xây dựng trên nhiều nền tảng công nghệ, SmartTek là sự kết hợp giữa công nghệ thông tin, IoT, điều khiển tự động hóa. Với các tính năng thu thập dữ liệu môi trường, quản lý Farm, điều khiển vận hành thông qua website và ứng dụng trên điện thoại di động, tạo ra một môi trường Farming thông minh, hiệu quả và tiện lợi.

Sơ đồ hệ thống điều khiển Farm – SmartTek

2.      Chức năng:

-       Thu thập dữ liệu môi trường: SmartTek sử dụng các cảm biến để giám sát, ghi đo số liệu môi trường như là: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, gió… Lưu trữ dữ liệu, thông tin chi tiết về môi trường farming.

-     Quản lý điều khiển farm: Người dùng có thể quản lý và vận hành tất cả thông tin, hoạt động farming từ xa thông qua website và ứng dụng trên điện thoại di động. Một số chức năng quản lý của hệ thống bao gồm quản lý hồ sơ sản xuất, lịch trồng, mùa vụ, quá trình vận hành thiết bị, giá trị của các cảm biến ghi nhận được và cùng nhiều tính năng khác.

3.      Thành phần cấu tạo hệ thống:

Sơ đồ cấu trúc hệ thống

-         Website và Server: Nơi lưu trữ thông tin dữ liệu, quản lý các hoạt động, vận hành diều khiển của farm

+ Cơ sở dữ liệu: Sử dụng MongoDB làm cơ sở dữ liệu cho website.

+ Server API: Sử dụng nodejs làm server thiết kế API với thư viện express.

+ Trang website được thiết kế bằng Nextjs.

-         Ứng dụng trên điện thoại di động:  Vận hành điều khiển, quản lý thông tin, cấu hình thiết bị cho hệ thống, ghi nhận hình ảnh và quản lý dịch hại cây trồng. Ứng dụng sử dụng Framework Flutter để thiết kế chạy trên điện thoại có hệ điều hành Android.

-         Server điều khiển:

+ Lưu trữ dữ liệu cho điều khiển, realtime thông tin và trạng thái của các thiết bị, cảm biến, … trong hệ thống.

+ Python là ngôn ngữ chín để chạy các chương trình trên Server IoT (Máy tính PC mini) đặt tại Farm.

-         Hạ tầng mạng: Đường truyền mạng giúp liên kết các thành phần, thiết bị bên trong hệ thống với nhau, giao tiếp truyền nhận dữ liệu theo chuẩn ModbusRTU trên đường truyền vật lý RS485. RS485 kết nối lên đến 32 điểm đầu cuối (có thể mở rộng bằng thiết bị trung gian) và khoảng cách truyền dữ liệu lên đến 1,2km (hiệu quả nhất trong khoảng 800m). Và Internet là phần không thể thiếu, là cầu nối giao tiếp người dùng thông qua ứng dụng điện thoại và website với Server điều khiển.

-         Cảm biến: Sử dụng ghi nhận thông tin môi trường của Farm. Hệ thống sử dụng cảm biến có chuẩn giao tiếp Modbus RTU, lựa chọn cảm biến có độ sai số thấp thì độ tin cậy càng cao.

-         Trạm điều khiển (tủ điều khiển thiết bị): Được thiết kế dựa trên tín năng bộ xử lý với vi xử lý là ESP32_S3 giao tiếp với các Module chuyển đổi UART/TTL To RS485. Tủ điều khiển nhận tín hiệu đóng, mở thiết bị từ Server điều khiển. Số lượng ngõ ra điều khiển có thể lên đến vài trăm thiết bị bằng cách kết nối nhiều Module điều khiển relay rất dễ dàng.

4.      Lợi ích mang lại từ hệ thống điều khiển Farm SmartTek

-         Tăng năng suất và hiệu quả: Hệ thống SmartTek giúp tối ưu hóa việc quản lý và sử dụng tài nguyên nước, phân bón và năng lượng. Điều này dẫn đến tăng năng suất và hiệu quả trong sản xuất nông nghiệp.

-         Tiết kiệm chi phí và tài nguyện: Tính chính xác cao của hệ thống giúp giảm lãng phí tài nguyên như nước và phân bón. Việc tự động hóa cũng giảm bớt sức lao động và chi phí vận hành.

-         Quản lý thông minh: Hệ thống SmartTek có thể theo dõi từ xa thông qua các thiết bị di động và website trên máy tính, giúp quản lý hiệu quả hơn và phản ứng nhanh chóng đối với các tình huống khẩn cấp.

-         Dự báo, ngăn chặn dịch bệnh và tác động môi trường: Hệ thống tích hợp các cảm biến đưa ra các giá trị của môi trường từ đó có thể chuẩn bị các biện pháp giảm thiệt hại do sự thay đổi của môi trường. Đồng thời chức năng chụp ảnh để ghi nhận hình ảnh của dịch hại, quản lý dịch bệnh tốt hơn.

-         Truy suất dữ liệu: Truy xuất dữ liệu, thông tin, trạng thái, giá trị đã được lưu trên hệ thống để đánh giá, quyết đinh chính xác.

5.      Tầm quan trọng và ứng dụng thực tế

-         Hệ thống điều khiển Farm SmartTek không chỉ là một giải pháp công nghệ thông minh cho nông nghiệp mà còn mang lại nhiều lợi ích và tầm quan trọng đối với ngành nông nghiệp. SmartTek làm một công cụ hữu ích trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp và là một phần quan trọng trong việc xây dựng một nền nông nghiệp thông minh bền vững và có trách nhiệm.

-         Với SmartTek, hệ thống điều khiển Farm hỗ trợ quản lý và vận hành Farm trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết. Hãy cùng chúng tôi thúc đẩy sự phát triển bền vững trong ngành nông nghiệp thông cùng sự phát triển công nghệ tính năng mới, hiện đại, thông minh của SmartTek.