Thiết kế và xây dựng hệ thống tươi tiêu tự động cho nhà lưới

Bài viết về Thiết Kế và Xây Dựng Hệ Thống Tưới Tự Động Cho Nhà Lưới là một nghiên cứu độc đáo trong lĩnh vực tự động hóa nông nghiệp.

Nhận biết những thách thức trong nông nghiệp hiện đại và đánh giá nhu cầu tưới tiêu, bài viết tập trung vào cải thiện hiệu suất và tiết kiệm tài nguyên nước. Học cách tích hợp công nghệ cảm biến và IoT, tạo nên hệ thống có khả năng quyết định tự động và linh hoạt.

Với giao diện người dùng và ứng dụng di động, hệ thống trở nên dễ quản lý từ xa. Bài viết thảo luận về quá trình kiểm thử và đánh giá hiệu suất, đảm bảo ổn định và chính xác. Tổng cộng, đây là bước quan trọng trong việc ứng dụng công nghệ vào nông nghiệp, cung cấp giải pháp hiệu quả và bền vững cho vấn đề tưới tiêu trong nhà lưới nông nghiệp hiện đại.

Giới thiệu 1 mô hình nhà lưới hiện đại tại châu Âu – Đức:

Bên trong nhà kính rộng 5000 m2, sử dụng công nghệ tự động, pin mặt trời và hệ thống thu mưa để tăng hiệu quả.

https://video.vnexpress.net/embed/v_392249

Đề xuất một mô hình cụ thể:

1. Giới thiệu chung

(Sơ đồ khối hệ thống điều khiển và giảm sát tưới nước)

Một số ưu điểm

• Giảm chi phí tổng thể rẻ hơn phương án chuyền thống.
• Tưới nước kỹ mỗi lần.
• Tính đồng nhất và tính linh hoạt cao.

2. Hệ thống tưới cho nhà lưới

• Dùng ống cao su mềm để dẫn nước;
• Xe tự hành chạy trên đường ray trên cao.

       Thiết kế 3D

(Hình ảnh thật của hệ thống)

• Tốc độ chạy khung tưới: 4–16 mét/phút.
• Chiều rộng phun: 9 mét
• Khoảng cách chạy phun tối đa: 50 mét.

3. Trạm bơm tưới nước

• Chức năng chính là bơm nước cho hệ thống tưới nước (xe tự hành) tại các nhà lưới;
• Có tủ điện để điều khiển áp suất nước tại đầu ra tự động: phù hợp với từng chế độ tưới (có người vận hành đặt từ phòng điều khiển trung tâm (1);
• Trạm đặt cạnh bể/hồ nước sách.
• Áp lực nước cho 1 trạm có thể đặt được;
• Lưu Lượng Nước tưới có thể đặt được;
• Một máy bơm có thể đồng thời cấp tối đa cho 5 nhà lưới, áp suất nước tự động điều chỉnh.

4. Hệ thống IOT Smart Farm

(sơ đồ hệ thống IoT)

Giới thiêu chung:

• Xây dựng các thiết bị IoT như cảm biến đo chất lượng không khí, đất…, bộ điều khiển, và module kết nối mạng phù hợp để phù hợp với yêu cầu kiểm soát và giám sát các thông số.
• Kết nối với webserver: Thiết lập kết nối giữa các cảm biến và trung tâm giám sát từ xa thông qua mạng internet. Có thể sử dụng giao thức mạng như MQTT, HTTP hoặc HTTPS để gửi dữ liệu từ cảm biến đến webserver.
• Xử lý dữ liệu: Tại trung tâm giám sát từ xa, dữ liệu từ các cảm biến được tiếp nhận, xử lý và lưu trữ vào cơ sở dữ liệu.
• Phân tích và giám sát: Dữ liệu đo được từ các cảm biến sẽ được phân tích và giám sát để đưa ra các chỉ số, đồ thị, báo cáo về hoạt động của nhà vườn. Các thông số đo, thời gian hoạt động, hiệu suất cũng như các cảnh báo sẽ được đưa ra nếu có dữ liệu không đạt chuẩn.
• Điều khiển từ xa (nếu cần thiết có thể mở rộng): Nếu cần thiết, trung tâm giám sát từ xa có thể điều khiển các máy bơm nước từ xa thông qua webserver. Việc điều khiển này có thể được thực hiện tự động hoặc thủ công dựa trên các dữ liệu đo được và các quy tắc được đặt ra.
• Đưa ra báo cáo và ghi nhật ký: Dữ liệu đo được từ các cảm biến cũng như các hoạt động điều khiển từ xa sẽ được ghi nhật ký và đưa ra báo cáo thường xuyên để đánh giá hoạt động, đồng thời cung cấp thông tin hữu ích cho việc quản lý và ra quyết định trong quá trình vận hành và duy trì hệ thống.
• Bảo mật dữ liệu: Đảm bảo tính bảo mật của dữ liệu là yếu tố quan trọng trong quá trình số hóa IoT. Các biện pháp bảo mật như mã hóa dữ liệu, xác thực và phân quyền truy cập cần được thực hiện để đảm bảo an toàn cho dữ liệu của hệ thống.
• Điều chỉnh và cải tiến: Dựa trên dữ liệu thu thập và phân tích, hệ thống có thể được điều chỉnh và cải tiến để tối ưu hoá hoạt động. Các thông số hoạt động, thời gian hoạt động, hiệu suất máy bơm cũng như các dữ liệu đo được khác có thể được sử dụng để đưa ra các quyết định về việc tăng cường hiệu quả và tiết kiệm năng lượng trong quá trình tưới tiêu nông nghiệp.
• Hỗ trợ kỹ thuật: Hệ thống số hóa IoT cần được hỗ trợ kỹ thuật liên tục để đảm bảo hoạt động ổn định và giải quyết các vấn đề kỹ thuật nhanh chóng nếu cần thiết.

Chức năng:

• Có chức năng quản lý dữ liệu với các trạm Data Logger từ trạm thu thập dữ liệu: nhiệt độ, độ ẩm, CO, độ ẩm đất, ánh sáng…
• Giám sát và điều khiển hệ thống tưới nước tự động: trạm bơm nước (điều khiển áp suất, thời gian, lưu lượng nước tưới…)…
• Kết nối với hệ thống camera để giám sát toàn bộ nhà lưới,
• Phần mềm quản lý dữ liệu: Xem lại dữ liệu theo biểu đồ, dạng mảng, xuất file excell, tính nhiệt độ max, min, trung bình (theo ngày, tháng, năm…).
• Tính hợp phần mềm trên webserver và APP, có thể theo dõi dữ liệu trên web từ điện thoại và máy tính.
• Ứng dụng công nghệ ánh sáng đèn led bổ sung, tăng năng suất và chất lượng cây trồng.
• Phân tích dữ liệu kết nối điều khiển các thiết bị chấp hành: Quạt thông gió, hệ thống đèn chiếu sáng, hệ thống bơm nước, hệ thống lưới cắt nắng, hệ thống điều hòa.

Danh sách thiết bị: