Chương 1: Tổng quan GVHD: TS. Nguyễn Hùng tại Hoa Kỳ đã có hơn 100 khu khoa học công nghệ. Ở Anh quốc, đến năm 1988 đã có 38 khu vườn khoa học công nghệ với sự tham gia của hơn 800 doanh nghiệp. Phần Lan đến năm 1996 đã có 9 khu khoa học nông nghiệp công nghệ cao.
Phần lớn các khu này đều phân bố tại nơi tập trung các trường đại học, viện nghiên cứu để nhanh chóng ứng dụng những thành tựu khoa học công nghệ mới và kết hợp với kinh nghiệm kinh doanh của các doanh nghiệp để hình thành nên một khu khoa học với các chức năng cả nghiên cứu ứng dụng, sản xuất, tiêu thụ và dịch vụ. Bên cạnh các nước tiên tiến, nhiều nước và khu vực lãnh thổ ở Châu á cũng đã chuyển nền nông nghiệp theo hướng số lượng là chủ yếu sang nền nông nghiệp chất lượng, ứng dụng công nghệ sinh học, công nghệ tự động hoá, cơ giới hoá, tin học hoá… để tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, an toàn, hiệu quả. Công nghệ trồng cây trong nhà kính: nay được gọi là nhà màng do việc sử dụng mái lớp bằng màng polyethylen thay thế cho kính (green house) hay nhà lưới (net house). Trên thế giới, công nghệ trồng cây trong nhà kính đã được hoàn thiện với trình độ cao để canh tác rau và hoa.
Ứng với mỗi vùng miền khác nhau những mẫu nhà kính và hệ thống điều khiển các yếu tố trong nhà kính cũng có sự thay đổi nhất định cho phù hợp với điều kiện khí hậu của từng vùng, trong đó hệ thống điều khiển có thể tự động hoặc bán tự động. Tuy nhiên đối với các vùng thường chịu nhiều tác động của thiên tai như bão lũ, động đất thì lại cần cân nhắc kỹ giữa lợi ích và chi phí do rủi ro.2 Tình hình của nước ta Trong những năm gần đây thực hiện Quyết định 176/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ Về việc phê duyệt Đề án phát triển nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao đến năm 2020, các tỉnh, thành phố trong cả nước đang triển 4 0 0 Chương 1: Tổng quan GVHD: TS. Nguyễn Hùng khai xây dựng các khu nông nghiệp công nghệ cao; các vùng sản xuất nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao và mô hình sản xuất nông nghiệp công nghệ cao. Có thể nói Lâm Đồng là một trong những địa phương tiên phong trong phát triển nông nghiệp công nghệ cao và hiện tại là tỉnh dẫn đầu về mức độ ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất nông sản hàng hóa.
Từ những năm 1990, Lâm Đồng đã xác định nông nghiệp công nghệ cao là một trong những đột phá phát triển; nhiều mô hình nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao đã được hình thành và hoạt động có hiệu quả. Nhà kính phù hợp với yêu cầu phát triển nông nghiệp bền vững , cho phép kiếm soát đầy đủ và chặt chẻ thông số của quá trình sản xuất như nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng,khí oxy,carbonic.,kể cả việc sử dụng tối ưu đất canh tác để đáp ứng sự sinh trưởng phát triển của cây trồng và kiểm soát được tình hình sâu bệnh để đạt sản lượng cao nhất. Hiện nay ở Việt Nam, bà con nông dân và các doanh nghiệp nông nghiệp cũng đã áp dụng mô hình nhà kính để sản xuất rau sạch và các loại hoa cao cấp bằng công nghệ cao nhiều nhất là ở Đà Lạt , nơi được xem là vùng trồng rau hoa trọng điểm của cả nước. Hiện nay hầu hết các loại nhà kính công nghệ cao ở Việt Nam đều được nhập công nghệ trực tiếp hoặc mô hình chuyển dao công nghệ từ các nước có nền nông nghiệp công nghệ cao phát triển như Nhật Bản,Israel… Hiện nay, trong nước đã có nghiên cứu của các trường, viện về thiết kế mẫu nhà kính như công trình “Nhà lưới trồng cây công nghệ cao” do Viện Nghiên cứu Phát triển Công nghệ cao về Kỹ thuật công nghiệp phối hợp với Viện Khoa học Sự sống thực hiện; công trình “Nghiên cứu xây dựng mô hình và kỹ thuật trồng rau năng suất cao cho quần đảo Trường Sa” do Trung tâm 5 0 0 Chương 1: Tổng quan GVHD: TS.
Nguyễn Hùng Nhiệt đới Việt - Nga và Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam thực hiện… Bên cạnh đó, một số công ty trong nước cũng chủ động sản xuất được loại nhà kính áp dụng kỹ thuật, công nghệ nhà kính của nhiều nước phát triển trên thế giới, kết hợp những ưu điểm của các mô hình nhà kính đang ứng dụng tại Việt Nam, đồng thời khắc phục những nhược điểm của các nhà kính đã được bà con nông dân và các doanh nghiệp triển khai ở trong những năm qua. Ngoài ra, với sự phát triển một cách nhanh chóng của ngành điện tử cũng như nhiều ngành khác thì ý tưởng về nhà vườn thông minh không còn vướng bởi rào cản công nghệ. Việc điều khiển nhà vườn thông minh thông qua smartphone hoặc máy tính tạo nên bước ngoặc lớn trong việc điều khiển tự động, không dây một cách linh hoạt, có thể nói sự phát triển không ngừng của những chiếc smartphone đã làm cho công nghệ có thêm bước tiến, việc điều khiển dễ dàng hơn.1: Mô hình nhà kính trồng cà rốt sạch ở Đà Lạt.3 Mục đích nghiên cứu Để chế tạo được một sản phẩm nhà kính công nghệ cao phục vụ cho nền nông nghiệp Việt Nam mà không phải đi nhập khẩu công nghệ của nước 6 0 0 Chương 1: Tổng quan GVHD: TS. Nguyễn Hùng ngoài.Là nỗi trăn trở của biết bao nhiêu nhà khoa học,kỹ sư cả trong và ngoài nước… Vấn đề chính để có thể phát triển các mô hình nhà kính ở nước ta là hạ giá thành đầu tư và cải tiến các đặt tính kỹ thuật phù hợp với yêu cầu canh tác và điều kiện khí hậu ở Việt Nam.
Vì vậy qua đề tài tốt nghiệp này chúng em muốn góp một phần nhỏ công sức để làm phong phú thêm các phương pháp , một cách làm khác nhằm góp phần vào sự phát triển chung của nghành nông nghiệp công nghệ cao.2: Mô hình nhà kính trồng hoa có hệ thống thông gió ở Đà Lạt.4 Nhiệm vụ nghiên cứu Dùng phần mềm PLC S7-300 thông qua các cảm biến nhiệt độ,độ ẩm,ánh áng để thiết lập một mô hình nhà kính có thể điều khiển tự động, giám sát từ xa. Nhằm mục đích đem lại một môi trường sinh trưởng tốt nhất cho cây trồng. Nghiên cứu các ứng dụng của PLC Siemens vào điều khiển chu trình chăm sóc nuôi trồng cây nông nghiệp. 7 0 0 Chương 1: Tổng quan GVHD: TS.
Nguyễn Hùng Thiết kế giao diện người dùng trên WinCC cho hệ thống giám sát nuôi trồng chăm sóc cây nông nghiệp đồng thời tìm hiểu giao thức kết nối giữa WinCC và PLC. Dùng PLC Siemens điều khiển hệ thống và WinCC làm giao diện giao tiếp.5 Phương pháp nghiên cứu Phương pháp mô hình hóa là một phương pháp khoa học để nghiên cứu các đối tượng, các quá trình … bằng cách xây dựng các mô hình của chúng (các mô hình này bảo toàn các tính chất cơ bản được trích ra của đối tượng đang nghiên cứu) và dựa trên mô hình đó để nghiên cứu trở lại đối tượng thực. Mô hình: là một hệ thống các yếu tố vật chất hoặc ý niệm (tư duy) để biểu diễn, phản ánh hoặc tái tạo đối tượng cần nghiên cứu, nó đóng vai trò đại diện, thay thế đối tượng thực sao cho việc nghiên cứu mô hình cho ta những thông tin mới tương tự đối tượng thực.3 Phương pháp mô hình hoá, nguồn internet Cơ sở logic của phương pháp mô hình hóa là phép loại suy. Phương pháp mô hình hóa cho phép tiến hành nghiên cứu trên những mô hình (vật chất hay ý 8 0 0 Chương 1: Tổng quan GVHD: TS.
Nguyễn Hùng niệm (tư duy)) do người nghiên cứu tạo ra (lớn hơn, bằng hoặc nhỏ hơn đối tượng thực) để thay thế việc nghiên cứu đối tượng thực. Điều này thường xảy ra khi người nghiên cứu không thể hoặc rất khó nghiên cứu đối tượng thực trong điều kiện thực tế. Phương pháp mô hình hóa xem xét đối tượng nghiên cứu như một hệ thống (tổng thể), song tách ra từ hệ thống (đối tượng) các mối quan hệ, liên hệ có tính quy luật có trong thực tế nghiên cứu, phản ánh được các mối quan hệ, liên hệ đó của các yếu tố cấu thành hệ thống – đó là sự trừu tượng hóa hệ thống thực. Dùng phương pháp mô hình hóa giúp người nghiên cứu dự báo, dự đoán, đánh giá các tác động của các biện pháp điều khiển, quản lý hệ thống.Ví dụ: sử dụng phương pháp phân tích cấu trúc (đặc biệt là cấu trúc không gian, các bộ phận hợp thành có bản chất vật lý giống hệt đối tượng gốc) để phản ánh, suy ra cấu trúc của đối tượng gốc như: mô hình động cơ đốt trong, mô hình tế bào, sa bàn….
Cụ thể ở đây chúng em dùng phương pháp nghiên cứu trên mô hình nhà kính mi ni sẽ đề cập cụ thể ở chương 2. Ngoài ra chúng em còn sử dụng phương pháp thu thập thông tin từ nhiều nguồn như: tham khảo tài liệu trên mạng, những báo cáo khoa học trong và ngoài nước để làm cho thông tin nghiên cứu thêm phong phú, khách quan. Các kết quả đạt được sau khi nghiên cứu Hiểu rõ hơn về việc thiết lập cài đặt thông số trong PLC. Nắm vững nguyên lý hoạt động của hệ thống kết nối và truyền dữ liệu giữa PLC và các cổng truyền thông nhằm giám sát hệ thống qua Internet,sóng điện thoại,3G….
Đưa ra được một giải pháp mới nhằm cải tiến mô hình nhà kính trồng cây nông nghiệp trong tương lai gần… 9 0 0 Chương 1: Tổng quan GVHD: TS. Nguyễn Hùng Bước đầu biết xây dựng một hệ thống PLC tương đối hoàn chỉnh, điều khiển lập trình PLC và thiết kế giao diện WinCC mang tính mềm dẻo và linh hoạt, điều khiển dựa vào chương trình và thực hiện lệnh logic.Chúng em hy vọng sau khi nghiên cứu đề tài này sẽ lĩnh hội nhiều hơn về các vấn đề liên quan đến PLC và phần mềm WinCC như: cấu hình phần cứng, tập lệnh của PLC, WinCC, xây dựng lưu đồ và viết chương trình điều khiển hệ thống cũng như các giao thức kết nối giữa chúng.4 Mô hình nhà kính thông minh, nguồn internet 10 0 0 Chương 2: Thiết kế cơ khí của mô hình GVHD:TS. Nguyễn Hùng CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CƠ KHÍ CỦA MÔ HÌNH 2. Giới thiệu về mô hình nhà kính 2.1 Lịch sử phát triển của mô hình nhà kính trồng cây nông nghiệp; Lịch sử phát triển của nhà kính trồng rau hoa đã có từ rất lâu đời.
Ngày nay , sự ứng dụng của chúng đã mang lại sự phát triển rất nhanh cho ngành nông nghiệp.