Đồ án Thiết kế mô hình hệ thống tưới nước tự động
i
MỤC LỤC
ĐỘNG................................................................................................1
1.1. Khái niệm về hệ thống tự động ..................................................................1
1.5. Các nghiên cứu ở nước ngoài...................................................................11
1.6. Các nghiên cứu trong nước ......................................................................12
1.7. Quy trình công nghệ.................................................................................12
1.9. Kết luận chương 1 ....................................................................................13
2.1 Xây dựng sơ đồ khối .................................................................................14
2.2 Chức năng của từng khối...........................................................................15
2.2.4. Khối hiển thị LCD..............................................................................29
2.2.6. Khối tạo dao động..............................................................................32
2.3. Giao thức I2C...........................................................................................32
ii
2.3.1. Giới thiệu............................................................................................32
2.3.2. Đặc điểm giao tiếp I2C ......................................................................32
2.4. Lưu đồ thuật toán .....................................................................................37
2.5. Kết luận chương 2 ....................................................................................38
3.1. Mô hình thực nghiệm ...............................................................................39
3.1.1. Sơ đồ nguyên lí ..................................................................................39
3.2. Đánh giá và kết luận.................................................................................42
3.2.1. Kết quả đạt được ................................................................................42
iii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 2. 4. Bộ nhớ dữ liệu RAM .......................................................................2
Hình 2. 5. Cảm biến LM35 ..............................................................................2
Hình 2. 6. Cảm biến HS1101 ...........................................................................2
Hình 2. 7. Chip cảm biến SHT10 .....................................................................2
Hình 2. 8. Cảm biến SHT10 .............................................................................2
Hình 2. 9. Sơ đồ chân của SHT10 ....................................................................2
Hình 2. 11. Sơ đồ chân của Ds1307 .................................................................2
Hình 2. 14. Khối hiển thị LCD .........................................................................2
Hình 2. 18. Tín hiệu Start và Stop ....................................................................2
Hình 2. 19. Lưu đồ thuật toán ...........................................................................2
Hình 3. 1. Sơ đồ nguyên lí.................................................................................2
Hình 3. 2. Mạch in 2D.......................................................................................2
v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Tiếng Anh
Tiếng Việt
Cổng giao tiếp đồng
bộ
SSP
SPI
I2C
PSP
Synchronous Serial Port
Serial Peripheral Interface
Inter- Intergrated Circuit
Parallel Slave Port
Giao diện ngoại vi
nối tiếp
Chuẩn giao tiếp nối
tiếp
Cổng giao tiếp song
song
Thanh ghi chức
năng đặc biệt của
bộ nhớ dữ liệu
Thanh ghi mục đích
chung
SFG
Special Function Register
GPR
General Purpose Register
Master Synchronous Serial Port
Real- Time Clock
Khối giao diện đồng
bộ nối tiếp
MSSP
RTC
Đồng hồ thời gian
thực
SQW/
OUT
Ngõ ra tạo xung
vuông của Ds1307
Màn hình hiển thị
LCD
Square Wave/ Output Driver
Liquid Crystal Display
LCD
vi
LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trường Đại Học Công Nghiệp Hà
Nội đã tận tình dạy dỗ trong suốt những năm qua. Trong đó phải kể đến quý
thầy cô trong khoa Điện Tử đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án tốt
nghiệp này.
Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn ThS. Xxx đã tận
tình giúp đỡ em trong quá trình lựa chọn đề tài và hỗ trợ em trong quá trình
thực hiện đề tài. Cung cấp cho em những kiến thức quý báu cũng như những
lời khuyên cực kỳ hữu ích. Tạo động lực cho em hoàn thành tốt nhiệm vụ của
mình.
Em xin cảm ơn những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn
cho việc thực hiện đề tài này. Để hoàn thành em đã nỗ lực nghiên cứu, thiết
kế và chế tạo, nhưng do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không thể
tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những lời góp ý chân
thành từ thầy cô và các bạn để có thêm những hiểu biết và hoàn thiện hơn
trong quá trình làm việc sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện
xxxxxxxxxxxxxxxx
vii
MỞ ĐẦU
Tính cấp thiết của đề tài
Nền nông nghiệp của nước ta là nền nông nghiệp vẫn còn lạc hậu cũng như
chưa có nhiều ứng dụng khoa học kĩ thuật được áp dụng vào thực tế. Rất
nhiều quy trình kĩ thuật trồng trọt, chăm sóc được tiến hành một cách thủ
công và không đảm bảo được đúng yêu cầu. Có thể nói trong nông học ngoài
những kỹ thuật trồng trọt, chăm sóc thì tưới nước là một trong các khâu quan
trọng nhất trong trồng trọt, để đảm bảo cây trồng sinh trưởng và phát triển
bình thường, tưới đúng và tươi đủ theo yêu cầu nông học của cây trồng sẽ
không sinh sâu bệnh, hạn chế thuốc trừ sâu cho sản phẩm an toàn, đạt năng
suất hiệu quả cao.
Mặt khác hiện nay nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hóa, hiện đại
hóa các thiết bị máy móc tự động được đưa vào phục vụ thay thế sức lao động
của con người. Vì vậy thiết bị tưới đang được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và
đưa vào thực tiễn ngày càng nhiều. Thiết bị tưới cũng rất đa dạng về chủng
loại (vòi phun nước, phun sương, vòi nhỏ giọt bù áp, dây tưới nhỏ giọt) có
thông số khác nhau phục vụ cho các loại cây trồng khác nhau được chế tạo từ
nhiều nước như Israel, Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc sẽ rất thuận tiện cho
người sử dụng lựa chọn phù hợp với nhu cầu của mình. Hệ thống tưới phun
đáp ứng độ ấm gốc, độ ẩm lả và không khí cho cây trồng phát triển tốt, hệ
thống tiết kiệm nước tạo điều kiện cho cây trồng hấp thụ dinh dưỡng không
gây rửa trôi, thoái hóa đất, không gây ô nhiễm môi trường. Hơn thế nữa, với
việc thiết kế một hệ thống tưới cây tự động sẽ giúp cho con người không phải
tưới cây, không phải tốn chi phí nhân công tưới nước cũng như giám sát thời
gian tưới cây, Với hệ thống này, việc tưới cây sẽ là tự động tùy theo nhiệt độ,
thời tiết nắng hay mưa, độ ẩm cao hay thấp, mùa nào trong năm . . . Tất cả các
điều kiện đó sẽ đưa vào hệ thống tính toán và đưa ra thời gian chính xác để
bơm nước. Người lao động sẽ không cần phải quan tâm đến việc tưới cây sẽ
viii
được sinh trưởng và phát triển tốt hơn nhờ việc tưới cây phù hợp và chính xác
hơn.
Lý do chọn đề tài
Hệ thống tưới tự động (tưới nhỏ giọt, phun sương . . .) là hệ thống thiết bị
tưới tốt nhất đáp ứng theo yêu cầu sinh trưởng cây trồng đang được ứng dụng
rộng ở các nước phát triển. Hệ thống tưới nước tự động là một hình thức tưới
nước hợp lý, tiết kiệm sức lao động và chi phí nhân công. Vốn đã rất phổ biến
tử nhiều nước trên thế giới. Tuy nhiên ở Việt Nam chỉ vài ba năm trở lại đây
việc vận dụng hệ thống này mới trở thành xu hướng. Hệ thống tưới nước tự
động cũng trở nên phổ biến hơn với người nông dân ở nông thôn cùng với quá
trình hiện đại hóa, nông nghiệp hóa nông thôn nhưng không phải người dân
nào cũng mạnh dạn đưa vào sử dụng vì chi phí đầu tư cao.
Mặt khác khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ đã làm thay đổi cuộc sống
con người, làm cho cuộc sống con người ngày càng trở nên tiện nghi và hiện
đại. Kỹ thuật điện tử phát triển con người đã tạo ra những thiết bị máy móc
hiện đại thay thế cho con người những công việc nặng nhọc và đòi hỏi độ
chính xác cao.
Ngành nông nghiệp nước ta hiện nay còn phụ thuộc nhiều vào khí hậu tự
nhiên và với những phương pháp canh tác truyền thống không mang lại năng
suất cao. Khi kinh tế xã hội phát triển thì nhu cầu con người càng được nâng
cao, đòi hỏi chất và lượng nâng cao. Do đó cần đến các thiết bị kỹ thuật tiên
tiến có khả năng đo đạc và điều khiển các thông số của môi trường như: nhiệt
độ, độ ẩm không khí, chất dinh dưỡng cung cấp phù hợp với từng giai đoạn
phát triển của cây trồng.
Xuất phát từ những vấn đề thực tiễn trên em đã nghiên cứu và tiến hành
thiết kế mô hình hệ thống tưới tự động
1
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TƯỚI NƯỚC TỰ ĐỘNG
1.1. Khái niệm về hệ thống tự động
Hệ thống điều khiển tự động là hệ thống, bao gồm các phần tử tự động
nhằm điều khiển các quy trình xảy ra trong thiên nhiên, cuộc sống mà không
có sự tham gia trực tiếp của con người.
Hệ thống tự động xuất hiện ngày nay rất phổ biến:
- Hệ thống điều hòa không khí.
- Hệ thống tự động báo cháy.
- Hệ thống điều chỉnh độ ẩm.
- Hệ thống tưới nước tự động . . .
Trong môi trường sản xuất:
- Các máy tự động.
- Các đường dây sản xuất, lắp ráp tự động.
- Các robot, máy tính . . .
1.2. Vai trò của tự động hóa trong quá trình sản xuất
Tự động hóa đang được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực khác
nhau: công nghiệp sản xuất, gia công cơ khí, dây chuyền lắp ráp tự động, ứng
dụng kiểm soát chất lượng… Các hệ thống điều khiển thường dùng để vận
hành quá trình sản xuất bao gồm servo, PLC, mạch điện tử, G code… Các hệ
điều khiển này có thể bao gồm việc điều khiển từ đơn giản đến các thuật toán
phức tạp, điều khiển những máy móc đơn giản cho đến những hệ thống công
nghiệp lớn.
Có rất nhiều nhân tố ảnh hưởng tới quá trình tự động hóa của một quốc
gia, hoặc một lĩnh vực. Trong đó, có thể kể đến những nhân tố quan trọng
như: Công nghệ số hóa, trình độ nhân sự, nguồn lực vốn... Để quá trình này
được diễn ra thuận lợi, cần hiểu rõ bản chất tự động hóa trong từng lĩnh vực,
từng quy trình sản xuất, từ đó ứng dụng tối ưu, giúp tăng năng suất, giảm chi
phí.
2
1.3. Ứng dụng của tự động hóa trong tưới tiêu cho cây trồng
Công trường thực vật là căn cứ địa sản xuất nông nghiệp của hiện đại
hóa. Toàn bộ quá trình đều có thể điều khiển tự động để giảm bớt sức người,
nâng cao sản lượng… Mặc dù tự động hóa ứng dụng từ rất lâu cho việc tưới
tiêu, song nó chỉ phát triển ở một số nước phát triển, còn đối với các nước
chậm phát triển tuy nền nông nghiệp chiếm tỉ lệ lớn nhưng việc ứng dụng tự
động hóa cho việc tưới cây vẫn còn rất chậm. Hiện nay, được sự trợ giúp của
nước ngoài các nước đang phát triển đã đưa dần tự động hóa vào đời sống và
sản xuất, đặc biệt là các nước Đông Nam Á nói chung và trong đó có Việt
Nam.
Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ chế tạo thiết bị tự
động hóa, kết hợp với thành tựu trong công nghệ vi điện tử và công nghệ
thông tin, đã cho phép tạo nên một giải pháp tự động hóa trong mọi lĩnh vực
không chỉ trên lĩnh vực nông nghiệp. Có thể nói tự động hóa trở thành xu
hướng tất yếu cho bất kì quốc gia, vùng lãnh thổ nào muốn phát triển kinh tế
trên Thế giới.
1.4. Các dạng chính của hệ thống tưới tự động
Về cơ bản hệ thống tưới nước tự động có 4 dạng chính:
- Tưới phun mưa:
Đây là hệ thống tưới nước tạo các tia nước bắn ra xung quanh nhờ đầu
phun tạo mưa, phun trực tiếp lên bề mặt lá cây. Hệ thống này giúp bà con
nông dân tưới cây nhanh hơn, hiệu quả hơn, nâng cao hiệu quả kinh tế.
Phương pháp này có tác dụng làm tăng độ ẩm cho đất và làm mát cho cây
trồng, tạo điều kiện kích thích cây trồng sinh trưởng và phát triển. Hệ thống
này được áp dụng phổ biến nhất do phù hợp với nhiều mô hình canh tác từ
hoa màu cho đến cây ăn quả, cây công nghiệp. Nước ra vòi phun, béc phun
theo dạng mưa, từng hạt, từng hạt có khả năng văng xa, tùy theo áp lực nước.
Ưu điểm: Tưới phun mưa có hiệu quả sử dụng rất cao vì hạn chế cao
độ tổn thất nước do bốc hơi vì tia phun ngắn.
3
• Cường độ tưới phun mưa và diện tích làm ướt có thể được điều chỉnh
cho phù hợp sự tăng trưởng của cây trồng. Không tạo nên dòng chảy trên mặt
đất. không phá vỡ cấu tượng đất do hạt mưa nhỏ.
• Cường độ tưới phun mưa và diện tích làm ướt có thể được điều chỉnh
cho phù hợp sự tăng trưởng của cây trồng. Cường độ tưới phun mưa và diện
tích làm ướt có thể được điều chỉnh cho phù hợp sự tăng trưởng của cây
trồng.
• Do toàn bộ hệ thống đường ống tưới phun mưa đặt ngầm nên tiết
kiệm đất. Thuận tiện việc chăm sóc, canh tác trên đồng ruộng. Mặt khác cũng
dễ dàng tự động hóa từng phần hoặc toàn phần hệ thống tưới phun mưa. Cũng
như việc cơ khí hoá và tự động hóa phần thiết bị điều khiển. Thiết bị tưới
phun mưa được điều khiển toàn bộ hệ thống từ xa theo chương trình lập sẵn.
Nên tiết kiệm sức lao động và nâng cao năng suất tưới.
• Nâng cao năng suất tưới và năng suất các khâu canh tác nông nghiệp
khác. Sử dụng áp lực làm việc loại trung bình và thấp. Đồng thời lưu lượng
tưới phun mưa yêu cầu nhỏ nên tiết kiệm năng lượng và nguồn nước. Có tác
dụng cải tạo vi khí hậu khu tưới. Hạn chế sâu bệnh, cỏ dại phát triển. Kết hợp
được tưới tưới phun mưa với phun thuốc trừ sâu, bón phân hóa học. Rất phù
hợp với các cây trồng mềm yếu (vườn hoa, vườn ươm, cây đang ra hoa, thụ
phấn).
• Thiết bị tưới phun sương cho phép người sử dụng có thể pha thêm
một số dung dịch an toàn chống lại sâu bệnh gây hại. Tuy nhiên, nếu phải
thường xuyên tiếp xúc với các chất này có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con
người. Vì thế, sản phẩm này giúp đảm bảo sức khỏe của người dùng. Bên
cạnh đó, với mật độ phun đều, lượng nước và chất phòng ngừa sâu hại không
bị tồn đọng quá nhiều gây ngập úng hay dư thừa chất bảo vệ thực vật.
Nhược điểm:
4
• Các loại béc tưới phun mưa dễ bị tắc nghẽn (khi nước tưới có nhiều
tạp chất), nhất là đối với các vòi phun sương mù (Mist Sdrayer) có các lỗ tưới
phun mưa rất nhỏ.
• Yêu cầu trình độ nhất định trong thiết kế xây dựng và quản lý hệ
thống tưới phun mưa.
• Vốn đầu tư cho hệ thống tưới phun mưa ban đầu cao hơn so với các
kỹ thuật tưới cổ điển.
• Các đường ống tưới phun mưa và thiết bị hay hư hỏng, dễ bị mất mát,
phá hoại do con người và côn trùng tại mặt ruộng (điều này rất dễ xảy ra ở
Việt Nam).
Hình 1. 1. Hệ thống tưới nước phun mưa [2]
- Tưới phun sương:
Tưới phun sương là một hệ thống tưới nước chịu áp suất của máy bơm
tăng áp. Nguồn nước đưa vào được nén với áp suất cao qua những vòi được
thiết kế đặc biệt sẽ chuyển hóa thành dạng sương siêu mỏng với kích thước
hạt nhỏ, dễ khuếch tán vào môi trường xung quanh. Tưới phun sương thường
5
được lắp trong các khu vườn ươm giống, các vườn hoa trong nhà kính, trồng
rau hữu cơ, rau thủy canh, trồng hoa, tưới cảnh quan…
Ưu điểm:
• Có tác dụng ngăn bụi, điều hòa vi khí hậu, giúp không khí mát mẻ và
có thể tận dụng lúc tưới để phun các loại thuốc bổ trợ cho cây trồng. Kích
thước hạt nhỏ, mịn nên sẽ an toàn đối với hoa và cây trồng, không gây hại cho
cây.
• Nhắc đến thiết bị tưới phun sương là phải nhắc đến công dụng đầu
tiên của sản phẩm này là chống lãng phí nước. Nếu so với việc tưới thủ công
tốn khá nhiều nước, thì thiết bị này giúp người trồng trọt tiết kiệm được
nguồn tài nguyên quý giá và không thể thiếu đối với sự sống của cây trồng.
Cường độ tưới có thể điều chỉnh cho thích hợp với từng loại cây trồng, cộng
thêm thiết bị có thể tưới trên diện rộng, nên thiết bị này không chỉ chống lãng
phí nước mà còn tiết kiệm thời gian tưới cây.
• Lợi thế tiếp theo của thiết bị này là giúp cho người trồng trọt đỡ vất
vả, đỡ tốn công sức tưới hoặc thuê người tưới. Thay vì mất vài giờ đồng hồ
chỉ để tưới cây, trong khi thời gian là tiền bạc, chủ vườn cây có thể dành thời
gian đó để làm việc khác, hoặc ngồi ngắm nhìn khu vườn đang sai trĩu quả
hoặc đang trổ hoa đẹp mắt. Vừa tiết kiệm nước, vừa tiết kiệm công sức lao
động quả là thiết bị đáng phải xem xét để đầu tư.
• Thiết bị tưới phun sương cho phép người sử dụng có thể pha thêm
một số dung dịch an toàn chống lại sâu bệnh gây hại. Tuy nhiên, nếu phải
thường xuyên tiếp xúc với các chất này có thể ảnh hưởng đến sức khỏe con
người. Vì thế, sản phẩm này giúp đảm bảo sức khỏe của người dùng. Bên
cạnh đó, với mật độ phun đều, lượng nước và chất phòng ngừa sâu hại không
bị tồn đọng quá nhiều gây ngập úng hay dư thừa chất bảo vệ thực vật.
• Với sân vườn nhỏ, khách hàng có thể tự lắp ráp hệ thống tưới phun
sương tự động theo hướng dẫn ghi trên hộp, hoặc theo hướng dẫn của nhà
cung cấp. Đối với diện tích sân vườn lớn hơn, bạn vẫn có thể tự lắp ráp nhưng
6
tốt nhất là nên có sự hỗ trợ kỹ thuật từ phía người bán, vì họ có nhiều kinh
nghiệm và họ sẽ giúp bạn có được hệ thống tưới hiệu quả nhất. Tính năng tự
động không thể không nhắc đến khi nói về sản phẩm này. Người sử dụng chỉ
cần đứng ở đầu nguồn nước để mở vòi, hoặc lắp đặt hệ thống tưới tự động
hẹn giờ, lúc này thiết bị sẽ tưới theo đúng thời gian và lượng nước được cài
đặt sẵn.
• Không gây dòng chảy mặt: Các hạt sương có kích thước nhỏ, di
chuyển với vận tốc bé trong không khí.
• Độ ẩm đồng đều.
Nhược điểm:
• Hệ thống này nếu muốn tưới tự động thì bạn cần đầu tư chi phí để
mua bộ thiết bị hẹn giờ, cảm biến mưa, các vòi phun và đường ống tốt. Đặc
biệt đối với hệ thống lắp đặt ngầm, bạn càng cần có sản phẩm tốt để có thể sử
dụng lâu dài mà không tốn công thay thế bộ phận, chi tiết hay phải sửa lại
đường ống nếu ống dẫn không tốt. Tuy vốn đầu tư ban đầu lớn, nhưng điều đó
không có nghĩa chi phí trung bình cao vì hệ thống thiết bị tưới phun sương có
thể sử dụng từ 10 đến 20 năm. Nếu bạn lấy vốn ban đầu chia cho số năm sử
dụng, bạn sẽ thấy được thiết bị này vừa tiện lợi, lại vừa tốn ít chi phí trung
bình phải bỏ ra.
• Thiết bị sử dụng công nghệ hiện đại đòi hỏi người sử dụng phải có
kiến thức nhất định về sản phẩm, cũng như cách dùng. Với diện tích đất trồng
hay sân vườn lớn, bạn cần có bản thiết kế hoàn chỉnh trước khi bắt tay vào lắp
đặt, chưa kể đến bạn cần có thông tin cách sử dụng sao cho hiệu quả nhất.
Tuy nhiên, bạn cũng không cần quá lo lắng, vì đa phần các nhà cung cấp thiết
bị tưới phun sương uy tín đều có đội ngũ nhân viên kỹ thuật giàu kinh
nghiệm. Họ sẽ giúp đỡ bạn từ khâu thiết kế, lắp đặt, đến vận hành hệ thống
tưới tự động này.
7
Hình 1. 2. Hệ thống tưới nước phun xương [2]
- Tưới nhỏ giọt:
Tưới nhỏ giọt là hệ thống tưới nước đưa nước đến từng gốc cây, nước
sẽ được tưới trực tiếp lên bề mặt của đất chứ không phải phun trên bề mặt lá.
Từ đây hạn chế đến tối đa việc bốc hơi của nước, giúp cây thu đủ chất dinh
dưỡng để phát triển. Nước ra từ các đầu vòi theo dạng từng giọt, từng giọt
một tưới trực tiếp vào gốc cây thích hợp cho việc tưới không gian lớn cho cây
ăn quả, cây lâu năm.
Ưu điểm
• Đảm bảo cung cấp độ ẩm đồng đều cho đất canh tác, ngoài ra còn
điều hòa được các yếu tố như nhiệt độ, chế độ không khí, nước, thức ăn,
quang hơp của cây…
• Tưới nhot giọt giúp tiết kiệm nước một cách tối đa, giảm đến mức
thấp nhất sự hao hụt về nước do thấm ra đất hay bốc hơi.
• Tránh hiện tượng xói mòn, rửa trôi đất, tập trung muối về 1 nơi khiến
đất không đồng đều về dinh dưỡng.
8
• Là bước đệm cho cơ giới hóa, tự động hóa trong nông nghiệp, năng
suất lao động tăng lên đáng kể nhưng lại ít tốn nhân công và giảm thời gian
lao động chân tay bởi vì thao tác bón phân hay bơm thuốc bảo vệ thực vật dễ
dàng kết hợp cùng quá trình tưới.
• Tưới nhỏ giọt ít phụ thuộc vào cấu trúc địa hình, không phá vỡ kết cấu của
đất, thích hợp với mọi điều kiện địa hình ở nước ta.
• Tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí vận hành.
• Góp phần ngăn chặn cỏ dại, sâu bệnh do chỉ đủ nước cho gốc cây chứ
không phung phí ra các vùng xung quanh.
• Và đặc biệt, hệ thống tưới nhỏ giọt luôn duy trì độ ẩm ở mức độ tốt nhất,
phù hợp với từng loại cây trồng, do đó, tăng năng suất cây và giúp cây đạt
chất lượng vượt trội.
Nhược điểm:
• Dễ bị tắc ngẽn do rong rêu, bùn, chất cặn trong dinh dưỡng hay
nguồn nước, do đó nguồn dung dịch đi qua ống tưới cần có bộ lọc trước khi
đến cây trồng.
• Không thể làm mát cây và tăng khả năng quang hợp của lá nhưng các
hệ thống tưới khác.
•Chi phí ban đầu khá cao.
• Đòi hỏi người đầu tư phải am hiểu về kỹ thuật tưới nhỏ giọt mới vận
hành được.
• Nếu quá trình tưới nhỏ giọt bị gián đoạn chất lượng cây trồng sẽ
xuống cấp cực kỳ nhanh so với những cách tưới khác.
Như vậy, sau khi so sánh những ưu – nhược điểm của hệ thống tưới nhỏ giọt
bạn có thể chọn cho mình cách tưới tiêu hợp lý nhất tùy vào loài cây và khả
năng tài chính của bạn.
Có 2 hệ thống tưới nước nhỏ giọt phổ biến:
9
• Tưới nhỏ giọt dọc luống: Được áp dụng đầu tiên trong nông nghiệp
có lẽ là hình thức tưới nhỏ giọt dọc luống. Với khả năng nhân rộng cao, chủ
vườn chỉ cần lắp đặt một đường ống nước và đặt dọc theo các luống cây. Mỗi
gốc cây sẽ lắp thêm một béc để dòng nước chảy nhỏ giọt ra từ từ.
• Tưới nhỏ giọt quanh gốc: Từ phương pháp tưới nhỏ giọt dọc luống
cũ, các nhà khoa học đã nghiên cứu và cải tạo thành tưới nhỏ giọt quấn quanh
gốc. Phương pháp này phù hợp để sử dụng cho những loại cây trồng có nhu
cầu cao về lượng nước, nhưng việc áp dụng các biện pháp tưới phun sương lại
không phù hợp.
Hình 1. 3. Hệ thống tưới nước nhỏ giọt [2]
- Tưới cảnh quan, tưới cỏ:
Hệ thống tưới tự động được hiểu đơn giản là có thể hoạt động mà
không cần sự tác động của con người. Mọi hệ thống tưới nhỏ giọt, phun mưa,
10
tưới cảnh quan, sân vườn đều có thế áp dụng tưới tự động thống tưới tự động
thông qua các thiết bị điện tử như bộ hẹn giờ và các thiết bị cơ khí khác. . .
Việc áp dụng hệ thống tưới tự động có thể làm tăng chi phí ban đầu
nhưng về lâu dài các năm sau chi phí để chăm sóc cây trồng sẽ giảm thiểu tối
đa do giảm thiểu về nhân công lao động, tiền điện, tiền nước.
Ưu điểm
• So với việc tưới cây thủ công thì hệ thống tưới cảnh quan tự động
giúp tiết kiệm được 60% lượng nước. Chính điều này đã giúp giảm chi phí
tiền nước hàng tháng của mỗi gia đình, mỗi công ty. Đồng thời cũng giúp
giảm được sức lực chăm sóc của con người. Không chỉ vậy, đặc điểm của hệ
thống này đó là được lắp đặt cố định nên nó sẽ giúp đảm bảo tuổi thọ lâu dài
cho các thiết bị tưới tiêu.
• Bên cạnh đó, hệ thống tưới cảnh quan còn giúp bạn tiết kiệm được
nhiều thời gian chăm sóc cây, từ đó có thêm thời gian để tập trung vào những
việc khác trong cuộc sống. Khu vườn của bạn sẽ trở nên tươi mới, sống động
hơn nếu được lắp đặt hệ thống tưới cảnh quan tự động. Từ đó công trình sân
vườn do bạn tâm huyết chăm sóc sẽ trở nên ấn tượng và thu hút hơn rất nhiều.
Điều này cũng giúp con người thư thái và thoải mái hơn khi ngắm những loại
cây cảnh ưa thích. Vì hệ thống này có bộ cảm biến và tắt tự động vì vậy nó
giảm lượng bụi bẩn, ô nhiễm vào nguồn nước từ các dòng chảy, giúp bảo vệ
môi trường trong lành hơn.
Nhược điểm:
• Nhược điểm của hệ thống tưới cảnh quan tự động là chi phí đầu tư
ban đầu khá cao so.
• Để vận hành hệ thống hoạt động tốt và hiệu quả thì cần người có kỹ
thuật chuyên môn, am hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống tưới tự động
11
Hình 1. 4. Hệ thống tưới nước cảnh quan, cây cỏ [2]
1.5. Các nghiên cứu ở nước ngoài
Ở nước ngoài đã có nhiều nghiên cứu ứng dụng về hệ thống tưới cây tự
động: Đầu những năm 80, Liên Xô (cũ) đã chế tạo ra một loại máy tự động
ứng dụng trong nông nghiệp. Khi làm việc loại máy này có thể quan sát được
độ ẩm của thổ nhưỡng, nhiệt độ không khí, sức gió… Nó có thể xác định
được phương pháp tưới và tiến hành tưới cho cây trồng, nhờ một loại máy
làm mưa nhân tạo khác. Hãng robot Droplet giới thiệu robot tưới cây tích hợp
những công nghệ tự động mới nhất, điện toán đám mây và một số dịch vụ kết
nối khác cho phép Droplet có khả năng tự động ngắm hướng vòi phun, lượng
nước và tần suất tưới để tự động tưới nước cho cây theo những lịch trình tự
tính toán dựa trên phân tích các dữ liệu đầu vào. Droplet là 1 chiếc vòi phun
tự động có khả năng tự điều chỉnh hướng dòng nước phun ra từ ống đến thân
cây trong bán kính 9,14 mét. Trước khi robot tự động vận hành, người dùng
chỉ cần khai báo tên của các loại cây có mặt trong vườn thông qua điện thoại,
máy tính bảng, được kết nối không dây với robot. Dựa trên thông tin về tên
các loại cây, Droplet sẽ tự tra cứu thông tin trên mạng nhằm xác định lượng
12
nước cũng như tần số tưới cho phù hợp với từng loại cây. Bên cạnh đó,
Droplet cũng tự tra cứu dữ liệu về tình hình thời tiết của địa điểm làm việc để
xác định mưa/nắng nhằm đưa ra lịch làm việc thích hợp. Bộ điều khiển tưới
cây tự động Israel dễ dàng được lập trình theo yêu cầu tưới của người sử
dụng. Chỉ cần vài thao tác lập trình, cung cấp cho hệ thống một nguồn nước
đầu vào và dẫn các đầu tưới đến các vị trí cần tưới là đã hoàn tất việc lắp đặt
hệ thống tưới tự động theo công nghệ tưới tiên tiến.
1.6. Các nghiên cứu trong nước
Ở nước ta đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng hệ thống tự động vào
trong cuộc sống. Người dân đã sáng tạo ra các hệ thống bán tự động giúp tiết
kiệm sức lao động, hiệu quả mang lại cao hơn so với tưới thủ công. Tuy nhiên
hệ thống này còn nhiều nhược điểm cần khắc phục để mang lại hiệu quả cao
nhất có thể. Ở các trường đại học chuyên ngành kĩ thuật đã có nhiều đề tài về
hệ thống tưới nước tự động do sinh viên thực hiện. Tuy nhiên vẫn còn nhiều
mặt hạn chế cần khắc phục.
Hệ thống tưới phun tự động đa năng- một công trình khoa học của 2
giảng viên rường Cao đẳng Công nghiệp (CĐCN) Huế: Tiến sĩ Lê Văn Luận
và thạc sĩ Lê Đình Hiếu. Các thiết bị chính của hệ thống tưới phun đa năng
này gồm có 1 cảm biến đo nhiệt độ và 1 cảm biến đo độ ẩm của đất được cài
đặt tại nhà màng trồng hoa, hệ điều khiển được lập trình trên PLC-S7- 1200.
Khi các cảm biến cho thông số độ ẩm của đất hoặc nhiệt độ không khí tại nhà
màng báo hiệu cần nước, tín hiệu này sẽ đưa đến hộp điều khiển PLC. Tại đây
các chức năng sẽ được điều khiển tự động để nhận nước và đưa tưới tự động
tưới phun theo các vòi phun lắp đặt, và sẽ tự ngừng trong đúng 5 phút, khi
cảm biến báo độ ẩm hoặc nhiệt độ đã đạt yêu cầu.
1.7. Quy trình công nghệ
- Cảm biến đo độ ẩm, nhiệt độ truyền dữ liệu đến bộ điều khiển để tưới nước
một cách tự động (khô thì tưới, thừa nước thì ngừng luôn duy trì độ ẩm ở mức
Tải về để xem bản đầy đủ
70 trang
30/03/2022
5580
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế mô hình hệ thống tưới nước tự động", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_thiet_ke_mo_hinh_he_thong_tuoi_nuoc_tu_dong.doc
