Giới thiệu sản phẩm:

Sản phẩm góp phần thúc đẩy phát triển kinh tế - xã hội, giải quyết một hoặc nhiều vấn đề tồn tại, mang lại giá trị thiết thực cho cộng đồng, đặc biệt tại các vùng khó khăn. Hệ thống giám sát và đánh giá môi trường nước nuôi tôm giúp người nông dân tiếp cận công nghệ hiện đại, giảm phụ thuộc vào phương pháp đo đạc thủ công, từ đó nâng cao hiệu suất sản xuất, tiết kiệm chi phí và tối ưu hóa quy trình nuôi trồng.

Ngoài ra, sản phẩm còn tạo ra cơ hội việc làm cho lao động địa phương trong quá trình vận hành, bảo trì và triển khai hệ thống. Việc sử dụng công nghệ LoRa cho phép kết nối và giám sát từ xa, phù hợp với điều kiện của các vùng nông thôn, nơi hạ tầng công nghệ còn hạn chế. Hệ thống cũng có thể được nhân rộng và áp dụng trong nhiều mô hình nuôi trồng thủy sản khác, góp phần phát triển bền vững ngành thủy sản tại Việt Nam.

Xuất xứ sản phẩm:

Do bản thân em nghiên cứu, tìm hiểu bằng việc khảo sát ao nuôi thực tế, sau đó nghiên cứu tại phòng STEM trường THPT chuyên Quang Trung. Cuối cùng, em đã thực nghiệm với sản phẩm tại khu nuôi tôm A Hoạt (Long An) và lắng nghe ý kiến từ các bác chủ ao nuôi để có thể cải thiện sản phẩm một cách tốt nhất phù hợp với nhu cầu người dùng.

Tính sáng tạo và đổi mới:

Hệ thống là một giải pháp đột phá, kết hợp nhiều công nghệ tiên tiến để hỗ trợ người nuôi trong việc quản lý ao nuôi hiệu quả, tiết kiệm chi phí và giảm rủi ro dịch bệnh. Các điểm nổi bật về tính sáng tạo, đổi mới và công nghệ của hệ thống bao gồm:

*ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ IOT:
Hệ thống sử dụng cảm biến đo EC, TDS, DO, nhiệt độ và pH để theo dõi chất lượng nước ao nuôi theo thời gian thực.
Dữ liệu được thu thập liên tục, hiển thị trên nền tảng Era IoT giúp người nuôi có thể giám sát từ xa thông qua điện thoại hoặc máy tính.
Khi phát hiện bất thường (ví dụ: nồng độ oxy hòa tan giảm thấp, pH tăng cao), hệ thống sẽ gửi cảnh báo ngay lập tức qua tin nhắn hoặc ứng dụng.

*ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NƯỚC VÀ ĐƯA RA GIẢI PHÁP HOÀN THIỆN
Hệ thống không chỉ thu thập dữ liệu mà còn phân tích dữ liệu mẫu, sử dụng thuận toán so sánh dữ liệu trên Widget Iframe để đánh giá chất lượng nước.
Khi một thông số vượt ngưỡng an toàn, hệ thống sẽ tự động xác định nguyên nhân tiềm ẩn và đề xuất giải pháp khắc phục cho người nuôi.
Ví dụ:
Nếu DO (oxy hòa tan) thấp, hệ thống sẽ khuyến nghị tăng cường sục khí hoặc giảm mật độ tôm.
Nếu TDS cao, hệ thống sẽ cảnh báo khả năng tích tụ chất hữu cơ, đề xuất thay nước hoặc bổ sung vi sinh xử lý đáy ao.
Nếu pH bất thường, hệ thống sẽ hướng dẫn điều chỉnh bằng vôi hoặc giảm lượng thức ăn để tránh ảnh hưởng đến sức khỏe tôm.

*ỨNG DỤNG THỊ GIÁC MÁY TÍNH ĐỂ PHÂN TÍCH HÀNH VI TÔM
Camera giám sát kết hợp với thuật toán nhận diện chuyển động và phân tích hành vi tôm, giúp phát hiện các dấu hiệu bất thường như tôm nổi lên mặt nước, bơi yếu hoặc tụ tập bất thường.
Dữ liệu từ camera được xử lý bằng OpenCV, giúp phát hiện sớm các vấn đề sức khỏe của tôm trước khi chúng trở nên nghiêm trọng.
Người nuôi có thể theo dõi video trực tiếp qua giao diện web hoặc ứng dụng di động để có phương án xử lý kịp thời.
*kẾT NỐI TRÊN MẠNG TRUYỀN THÔNG LORA - ĐẢM BẢO ĐỘ TIN CẬY TRÊN DIỆN RỘNG
Hệ thống sử dụng mạng truyền thông LoRa để truyền dữ liệu từ các trạm giám sát về bộ thu trung tâm, đảm bảo hoạt động ổn định ngay cả khi ao nuôi nằm ở những khu vực xa xôi, không có Wi-Fi hay 4G.
LoRa giúp tiết kiệm năng lượng, đảm bảo hệ thống hoạt động liên tục trong thời gian dài mà không cần thay pin thường xuyên.

*TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ AO NUÔI
Hệ thống có khả năng tự động điều khiển quạt oxy, máy bơm nước dựa trên dữ liệu thu thập được.
Khi phát hiện DO thấp, hệ thống sẽ tự động bật quạt để cung cấp oxy kịp thời.
Nếu nhiệt độ nước tăng cao, hệ thống có thể đề xuất thay nước hoặc giảm lượng thức ăn để tránh gây stress cho tôm.
Cơ chế này giúp người nuôi tiết kiệm 30-40% chi phí điện năng và giảm thiểu rủi ro dịch bệnh.

*HỆ THỐNG MỞ RỘNG VÀ NÂNG CẤP LINH HOẠT
Hệ thống hỗ trợ cập nhật phần mềm từ xa, giúp nâng cấp thuật toán và tính năng mới mà không cần thay đổi phần cứng.
Có thể dễ dàng mở rộng bằng cách tích hợp thêm cảm biến mới phù hợp với từng loại hình nuôi trồng khác nhau như tôm thẻ, tôm sú hoặc các loài thủy sản khác.

*SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG SẠCH - CẮT GIẢM CHI PHÍ VẬN HÀNH
Hệ thống được tích hợp năng lượng mặt trời, giúp cung cấp nguồn điện ổn định cho các thiết bị cảm biến, bộ xử lý và hệ thống truyền thông.
Nhờ sử dụng năng lượng tái tạo, hệ thống có thể hoạt động bền bỉ ngay cả ở những khu vực xa lưới điện, giảm thiểu chi phí vận hành và thân thiện với môi trường.
Việc áp dụng giải pháp xanh này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí điện mà còn góp phần bảo vệ môi trường, phù hợp với xu hướng phát triển bền vững trong ngành thủy sản.

*TRẠM GIÁM SÁT THÔNG MINH - TÍCH HỢP CÁC TÍNH NĂNG BẢO VỆ AN TOÀN
Trạm giám sát không chỉ đo lường thông số môi trường mà còn được trang bị các tính năng an toàn giúp bảo vệ thiết bị và đảm bảo hệ thống hoạt động liên tục:
Cảnh báo bị lật/nghiêng: Nếu trạm giám sát bị lật do gió mạnh hoặc tác động bên ngoài, hệ thống sẽ gửi cảnh báo ngay lập tức.
Cảnh báo vào nước: Khi phát hiện nước tràn vào thiết bị, hệ thống sẽ tự động kích hoạt cảnh báo, giúp người nuôi có biện pháp xử lý kịp thời để tránh hư hỏng.
Cảnh báo sự cố về điện: Khi có vấn đề về nguồn cấp, quá tải hoặc đoản mạch, hệ thống sẽ gửi thông báo ngay lập tức, giúp giảm thiểu rủi ro cháy nổ và đảm bảo an toàn thiết bị.

Tính ứng dụng:

Hệ thống được thiết kế thân thiện với người dùng, kể cả những người không am hiểu về công nghệ. Việc hiển thị dữ liệu trên giao diện đơn giản giúp người nuôi dễ dàng theo dõi. Ngoài ra, sản phẩm có thể được tùy chỉnh ngưỡng cảnh báo theo từng vùng nuôi và từng loại tôm, đảm bảo phù hợp với nhiều mô hình khác nhau.
*LÍ DO CẦN TRIỀN KHAI:
Hiện nay, tôm là loài thủy sản được chú trọng và nuôi trồng nhiều nhất. Với diện tích nuôi tôm tăng trung bình 5%, sản lượng tăng trung bình 8,4% mỗi năm. Đặc biệt tôm của Việt Nam là 1 trong 2 loài thủy sản nằm trong chiến lược phát triển nuôi của quốc gia. Với hơn 350 cơ sở sản xuất tôm xuất khẩu, Việt Nam là quốc gia được đánh giá có công nghệ chế biến tôm hiện đại nhất và có thế mạnh về sản xuất hàng giá trị gia tăng.
Đồng thời, thế giới đang trong thời đại 4.0 – Cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư, khi các công nghệ mới như: trí tuệ nhân tạo (AI), máy học, thị giác máy tính, blockchain và Internet vạn vật (IoT) đang tạo nên một hệ thống liên kết mạnh mẽ và tương tác giữa máy móc, con người và môi trường sống. Những sự kết hợp này không chỉ tạo ra những thay đổi đột phá trong sản xuất, quản lý doanh nghiệp mà còn tạo ra những tác động sâu rộng đến cả xã hội, chính trị và con người.
Qua những bước đột phá của ngành công nghiệp 4.0, cũng như tầm quan trọng của việc phát triển ngành nuôi tôm của cả nước. Việc kết hợp công nghệ cao vào việc nuôi tôm sẽ rất hữu ích, cải thiện về chi phí sản xuất, nuôi trồng, đảm bảo chất lượng đầu ra tốt nhất, góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế của đất nước.
*TÍNH CẤP THIẾT:
Năm 2023, xuất khẩu tôm Việt Nam giảm 40% so năm ngoái, khiến giá và sản lượng tôm giảm. Vấn đề này một phần là do lạm phát, suy thoái toàn cầu khiến người dùng thắt chặt chi tiêu và nguồn tôm giá rẻ từ Ecuador, Ấn độ lại ngày càng nhiều. Phần còn lại do việc biến đổi khí hậu ảnh hưởng tới việc canh tác và nuôi trồng, giá xăng dầu đánh bắt tăng,... ; sự hạn chế khi nuôi trồng bằng phương pháp truyền thống, kèm theo đó chỉ tiêu khắt khe về chất lượng, sản lượng.
Nuôi tôm thành công còn phụ thuộc vào chất lượng tôm giống và môi trường (chủ yếu là nước nuôi); Việt Nam sở hữu giống tôm tốt tuy nhiên các cơ sở nuôi tôm kém, nhỏ lẻ và tự phát vẫn còn nhiều. Tạo vấn đề như không đủ nước sạch, hệ thống kênh, ô nhiễm môi trường cục bộ… dẫn đến lây nhiễm chéo dịch bệnh. Đặc biệt, việc dùng bộ đo chất lượng nước phải pha các chất với tỷ lệ chính xác, so với bảng màu và phải đo nhiều lần nên độ chính xác chưa cao. Giá thành các bộ đo điện tử lại quá cao, khó dùng lâu dài. Phương án sử dụng công nghệ IoT cho việc nuôi trồng đa số sử dụng mạng tầm gần (wifi, bluetooth với khoảng cách truyền kém,...) và nếu đầu tư cho cả một trang trại sẽ phải đầu tư một khoản chi phí lớn cho hệ thống mạng. Bà con ngư dân còn phải đối mặt với các tai nạn lao động, mối nguy sinh học, hóa học khi nuôi trồng, sử dụng các máy móc, thiết bị, các bộ đo hóa học và nguy cơ chết đuối, chấn thương trong lúc giám sát, đo đạc.
(Video khảo sát: https://www.youtube.com/watch?v=ScyXBxswL_o&t=4s)
Từ những cơ hội và thách thức trên, em đã tìm hiểu, phát triển và nghiên cứu dự án: ”MSLora – Hệ thống giám sát và đánh giá môi trường nuôi tôm ứng dụng IoT, thị giác máy tính và mạng truyền thông không dây Lora”

Tính hiệu quả:

*QUA THỰC NGHIỆM ĐÃ KHẲNG ĐỊNH:
+ Hệ thống được đánh giá cao về độ chính xác khi cung cấp các thông số về chất lượng nước hồ nuôi một cách kịp thời. Các thông số được cập nhật liên tục, giúp người nuôi dễ dàng theo dõi tình trạng nước mà không cần dùng các phương pháp đo thủ công.
+ Hệ thống còn đánh giá được chất lượng nước ao nuôi nhờ dữ liệu lấy từ cảm biến (nhờ vào thông tin thu thập các ngưỡng cảnh báo của các thông số). Đồng thời còn cung cấp cho người dùng giải pháp để cải thiện chất lượng nước ao nuôi một cách tốt nhất.
+ Giao diện của bộ trung tâm dễ sử dụng với người dùng dù thực tế người dùng đã lớn tuổi
+ Có thể tự động bật tắt với các thiết bị (quạt Oxy, máy bơm) khi có sự thay đổi của các chỉ số như Oxy, nhiệt độ, EC,… ngoài mức cho phép. Điều này đặc biệt hữu ích trong việc quản lý nồng độ oxy, giúp người nuôi chủ động điều chỉnh số lượng quạt Oxy, giảm chi phí điện năng lên tới 40% so với việc bật quạt theo cảm tính (theo khảo sát là ao nuôi bật quạt 24/7) mang lại lợi nhuận kinh tế lớn cho mỗi mùa thu hoạch.
+ Ngoài ra, nhờ vào công nghệ thị giác máy tính, hệ thống có thể hỗ trợ phát hiện sớm dấu hiệu bất thường của tôm, giúp giảm thiểu rủi ro dịch bệnh, tăng tỷ lệ sống và nâng cao năng suất.
(Video quá trình thực nghiệm tại ao nuôi: https://www.youtube.com/watch?v=uCP08yHlBDw&t=5s)

Tiềm năng phát triển:

*TÍNH KHẢ THI VỀ MẶT KĨ THUẬT
a. Độ chính xác và độ tin cậy:
- Vấn đề về năng lượng: Trạm hoạt động tốt thời gian lâu dài trong điều kiện thiếu nắng nhiều ngày,… cũng như tích hợp IC ACS712 để phản hồi dòng điện về trạm thu (tránh trường hợp hư hỏng về phần cứng mạch điện). Trạm thu sử dụng hệ thống nguồn phụ đảm bảo việc chạy 24/7 mà không bị reset.
- Độ an toàn: Tích hợp cảm biến nghiêng thủy ngân và cảm biến nước để phản hồi khi trạm giám sát bị nghiêng hoặc vào nước.
- Bảo mật: Sử dụng nền tảng E-ra IoT với độ bảo mật cao. Trạm thu có chế độ nhập pass, đổi pass nên tránh được các trường hợp kẻ gian, trẻ con nghịch phá.
- Dữ liệu truyền nhận: Công nghệ LoRa có khả năng truyền dữ liệu ổn định trong khoảng cách xa với mức tiêu thụ năng lượng thấp.
- Xử lí hình ảnh: Ứng dụng thị giác máy tính, độ chính xác và tin cậy cao bằng cách xem hình ảnh được gửi lên Driver.
- Tính thống kê: Dữ liệu được biểu diễn trên biểu đồ, xuất dữ liệu từ file HTML lên Excel để phân tích, đưa ra đánh giá chính xác.
b. Khả năng mở rộng và ứng dụng:
- ESP32 Controller Board dễ dàng tích hợp với các cảm biến khác nhau
- Tính năng Iframe cũng như Open source code được đưa lên github có thể dễ dàng cập nhật và tùy chỉnh mà không ảnh hưởng đến dữ liệu người dùng. Để có thể phát triển nhiều tính năng hay hơn trong tương lai.

*TÍNH KHẢ THI VỀ MẶT KINH TẾ
a. Chi phí phần cứng:
- Các thành phần phần cứng như cảm biến, module LoRa, vi điều khiển, màn hình Nextion,... có
giá cả phải chăng.
- Chi phí triển khai hệ thống có thể được bù đắp bởi lợi ích kinh tế từ việc cải thiện năng suất và
chất lượng nuôi trồng.
b. Lợi ích kinh tế:
- Hệ thống giúp giảm thiểu rủi ro và tổn thất do các biến động môi trường không kiểm soát được.
- Nâng cao hiệu quả quản lý và giảm chi phí lao động, thiệt hại về người và của.
- Sử dụng nguồn năng lượng sạch từ năng lượng mặt trời, giảm thiểu chi phí về điện, tránh các
thiệt hại về điện.

*TÍNH KHẢ THI TRONG VIỆC VẬN HÀNH
a. Dễ sử dụng:
- Giao diện người dùng trực quan trên màn hình Nextion và nền tảng IoT giúp người dùng dễ
dàng theo dõi và điều chỉnh các thông số môi trường. Kèm theo đó là các tính năng tự động của
việc ứng dụng AI giúp cảnh báo các vấn đề bất thường của ao nuôi và lỗi của các trạm giám sát.
b. Bảo trì và hỗ trợ:
- Hệ thống được thiết kế để dễ dàng bảo trì, với các thành phần dễ thay thế và kiểm tra.

*TÍNH KHẢ THI ĐỐI VỚI XÃ HỘI VÀ MÔI TRƯỜNG
a. Tác động môi trường:
- Hệ thống sử dụng nguồn năng lượng sạch, giúp duy trì môi trường nước nuôi trồng trong lành,
góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng sản phẩm tôm nuôi.
b. Tác động xã hội:
- Nâng cao nhận thức và kỹ năng quản lý của người nuôi.
- Tăng cường sự ổn định và phát triển bền vững của ngành nuôi trồng thủy sản nói chung và
ngành nuôi tôm nói riêng; góp phần quan trọng trong việc thúc đẩy nền kinh tế đất nước.
Bằng cách tuân theo quy trình này và đảm bảo các yếu tố khả thi, nhóm em có thể triển khai thành
công hệ thống giám sát môi trường nuôi tôm ứng dụng IoT, thị giác máy tính và mạng truyền thông
không dây LoRa, mang lại lợi ích lớn cho người nuôi trồng và môi trường.

ĐẶC BIỆT, SẢN PHẨM CÒN ĐƯỢC CÁC CHỦ VỰA AO NUÔI ĐÁNH GIÁ RẤT CAO VỀ TÍNH CẢNH BÁO VÈ ĐƯA RA GIẢI PHÁP RẤT TIỆN LỢI, CÓ NHIỀU LỢI THẾ CẠNH TRANH HƠN SO VỚI CÁC HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐO LƯỜNG KHÁC ỨNG DỤNG MẠNG WIFI CHO CÁC DEVICE (ĐIỀU NÀY CẦN TỐN MỘT KHOẢNG PHÍ LỚN CHO CƠ SỞ HẠ TẦNG)

Tiêu chí về cộng đồng:

Cơ sở hạ tầng:

*YÊU CẦU VỀ PHẦN MỀM
Để đảm bảo tính ổn định và dễ dàng triển khai, hệ thống sử dụng nền tảng Era IoT thay vì xây dựng một hệ thống IoT từ đầu. Điều này giúp tiết kiệm thời gian phát triển, tận dụng được công nghệ có sẵn và đảm bảo độ tin cậy cao khi vận hành.
Nhược điểm của nền tảng này là có mức phí 89.000 VNĐ/tháng (miễn phí 6 tháng đầu). Tuy nhiên, chi phí này không ảnh hưởng đáng kể đến việc vận hành và hoàn toàn khả thi khi mở rộng quy mô thương mại.
*YÊU CẦU VỀ HỆ THỐNG MẠNG
Nhờ công nghệ LoRa, hệ thống có thể truyền dữ liệu ổn định mà không cần kết nối Internet, giúp giảm đáng kể chi phí hạ tầng mạng. Người dùng có thể giám sát trực tiếp thông qua trạm thu thập dữ liệu nếu ở gần, hoặc theo dõi từ xa qua Era IoT bằng cách đặt Gateway tại khu vực có Internet.
Cách triển khai này giúp hệ thống hoạt động linh hoạt ở những vùng không có Wi-Fi, phù hợp với điều kiện ao nuôi thực tế.
*YÊU CẦU VỀ CƠ SỞ HẠ TẦNG
Hệ thống sử dụng nguồn năng lượng sạch, tối ưu hóa mức tiêu thụ điện. Trong đó, chỉ trạm giám sát cần cấp nguồn để duy trì hoạt động liên tục.
Đặc biệt, trạm giám sát được tích hợp bộ chuyển nguồn thiết kế trên PCB, giúp duy trì hoạt động ổn định ngay cả khi mất điện. Điều này ngăn chặn tình trạng thiết bị tự động reset, đảm bảo quá trình giám sát và quản lý ao nuôi không bị gián đoạn.

Khoảng thời gian triển khai: 3 tháng

Tài liệu mô tả kỹ thuật https://drive.google.com/drive/folders/1-LZvAtY7OMKa_j2fh3LMXsi-PDmI_nxF

Số người tham gia: 1