ĐẶT VẤN ĐỀ Với xu hƣớng công nghiệp hoá, hiện đại hoá vào Nông nghiệp,một trong những hƣớng công nghiệp hoá nông nghiệp là áp dụng hình thức sản xuất kiểu công nghiệp tức là thực hiện thâm canh hiệu quả cao và bền vững bằng phƣơng thức sản xuất nông nghiệp hiện đại, sản xuất quanh năm không phụ thuộc vào điều kiện khí hậu môi trƣờng. Để đáp ứng đƣợc mục tiêu này nhất thiết các cây trồng phải đƣợc trồng trong nhà kính, trong đó hệ thống thiết bị điều khiển tiểu khí hậu trong nhà kính nhằm tạo ra môi trƣờng tốt cho cây trồng phát triển là yếu tố quyết định. Ứng dụng kỹ thuật trồng cây trong nhà lƣới, nhà kính sẽ mang lại hiệu quả thiết thực cho ngƣời sản xuất cũng nhƣ nâng cao năng suất và chất lƣợng sản phẩm nông nghiệp.Do vậy góp phần nâng cao công nghệ và với mong muốn đƣợc áp dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn chúng em đã đề xuất thực hiện đề tài “Mô Hin ̀ h Điề u Khiể n và Giám Sát Nhà Kính Qua Mạng Internet Ứng Dụng Kit Intel Galileo ”.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Ngày nay sự bùng nổ thông tin ngày càng nhiều và lan rộng khắp thế giới. Cùng với đó là ngành khoa học kỹ thuật cũng không ngừng phát triển làm cho mỗi ngƣời chúng ta cần phải nâng cao kiến thức chuyên môn cũng nhƣ khả năng nắm bắt các thông tin mới trong nƣớc và trên thế giới áp dụng vào thực tiễn.
Mạng Internet ngày càng phát triển rộng rãi gắn liề n với công viê ̣c và cuô ̣c số ng hằ ng ngày của con ngƣời. Sƣ̉ du ̣ng Internet đã và đang trở thành mô ̣t thói quen không thể thiế u trong cuô ̣c số ng , tƣ̀ ho ̣c tâ ̣p , công viê ̣c đế n giải trí. Với sƣ̣ xuấ t hiê ̣n của các thiế t bi ̣thông minh nhƣ smartphone, máy tính bảng,… viê ̣c truy câ ̣p Internet trở nên dễ dàng và tiện lợi hơn rất nhiều. Trong những năm gần đây điều kiện khí hậu thời tiết thay đổi bất thƣờng gây ra nhiều khó khăn trong sản xuất nông nghiệp.
Việc giám sát và điều khiển đƣợc nhiệt độ, ẩm độ và ánh sáng môi trƣờng sẽ góp phần nâng cao mức độ tự động hóa, thuận tiện cho ngƣời sử dụng và nâng cao chất lƣợng hệ thống, nâng cao hiệu quả sản xuất trong nông nghiệp. Xuất phát từ thực tế này nhóm đã tìm hiểu và nghiên cứu xây dựng mô hình “Mô Hin ̀ h Điề u Khiể n và Giám Sát Nhà Kính Qua Mạng Internet Ứng Dụng Kit Intel Galileo ”.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Trong giới hạn của đề tài, ngƣời thực hiện đề tài chỉ tập trung vào nghiên cứu việc giám sát và điều khiển nhà kính thông qua internet với 3 thông số là nhiệt độ không khí, độ ẩm không khí và độ ẩm đất. Với sự hạn chế về thời gian cũng nhƣ kiến thức chuyên môn, nên nhóm chỉ thực hiện mô hình tƣơng đối so với thực tế. SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH 1 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS.4 GIỚI HẠN Nghiên cứu KIT Intel Galileo và Công nghệ IoT.
Thiết kế giao diện Web giám sát và điều khiển. Mô hình nhà kính, động cơ công suất nhỏ.5 DÀN Ý NGHIÊN CỨU Tìm hiểu khái quát về đề tài. Cơ sở lý thuyết để thực hiện đề tài. Giới thiệu linh kiện sử dụng.
Giới thiệu tổng quan về các linh kiện, module, KIT sử dụng trong đề tài. Xây dựng mô hình. -Xây dựng giao diện điều khiển trên WEB. -Thiết lập WEB SERVER trên KIT INTEL GALILEO.
-Lập trình giao tiếp, điều khiển giữa KIT INTEL GALILEO và các thiết bị vào/ra. -Xây dựng mô hình nhà kính. - Lắp ráp các thiết bị.6 Ý NGHĨA THỰC TIỄN GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHÀ KÍNH QUA MẠNG INTERNETlàđề tài mang tính ứng dụng thực tế cao, có thể sử dụng vào việc trồng cây ở hộ gia đình, cho đến việc áp dụng tại các mô hình cây giống hay việc trồng cây công nghiệp tự động. Giúp chúng ta tiết kiệm đƣợc thời gian chăm sóc cây trồng nhƣng vẫn đảm bảo tối ƣu điều kiện sống của các loài cây, và có thể quan sát, điều chỉnhđiều kiện sống cho cây mọi lúc, mọi nơi thông qua internet.
Ngoài ra với đề tài này nhóm hy vọng sẽ là tài liệu hữu ích cho các khóa sinh viên tiếp theo có thể tham khảo và phát triển đề tài cũng nhƣ việc ứng dụng KIT INTEL GALILEOcông nghệ IoT và internet vào những đề tài khác. SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH 2 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS. NGUYỄN VĂN THÁI CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH NHÀ KÍNH Nhà kính là một mô hình hữu ích và quan trọng trong việc sản xuất nông nghiệp theo hƣớng nông nghiệp công nghệ cao, đặc biệt Nhà kính cho phép kiểm soát đầy đủ và chặt chẽ hầu hết các thông số của quá trình sản xuất, kể cả việc sử dụng tối ƣu đất canh tác và sản lƣợng cây trồng trong thời vụ, do nhà kính đáp ứng đƣợc yêu cầu cho sự sinh trƣởng phát triển tốt nhất của cây trồng (nhƣ nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, khí carbonic, khí oxy…) và kiểm soát đƣợc sâu bệnh hại cho cây. Do vậy, Nhà kính có vai trò rất quan trọng trong việc sản xuất rau, hoa cho năng suất hiệu quả kinh tế cao, sản phẩm đạt đƣợc tiêu chuẩn xuất khẩu và có thể sản xuất theo kiểu công nghiệp.
Nhà kính có rất nhiều loại để phù hợp từng địa phƣơng, loại cây trồng nên đề tài này chỉ trình bày các yêu cầu cơ bản. Khi thiết kế nhà lƣới nhà kính, cần quan tâm đến các khía cạnh quan trọng sau: Thông gió tự nhiên. Độ xuyên thấu ánh sáng. Độ đồng đều của các điều kiện khí hậu trong nhà kính.
Độ bền, tuổi thọ nhà kính. Dễ lắp đặt và bảo dƣỡng. Thích nghi với dải rộng các loại cây trồng. Kích thƣớc: Chiều cao, Chiều rộng, Chiều dài & Số nhịp nhà kính, hành lang.
Kiểu thông gió. Kiểu che phủ. Hệ thống điều khiển khí hậu và tƣới có phân bón. Yêu cầ u các yếu tố khí hâ ̣u trong nhà kính Điều kiện môi trƣờng trong nhà lƣới, nhà kính bao gồm các yếu tố chính nhƣ nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng và độ thông thoáng.
Nhà lƣới, nhà kính có thể tạo môi trƣờng tiểu khí hậu tối ƣu cho cây trồng qua việc khống chế các yếu tố chính nhƣ nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng và CO2. Nhiệt độ SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH 3 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS. NGUYỄN VĂN THÁI Mỗi loại rau, hoa đều yêu cầu một giới hạn nhiệt độ để sinh trƣởng và phát triển. Hiệu suất quang hợp của hầu hết các loại rau đều dừng lại ở nhiệt độ là 300C.
Một số loài rau thực hiện quang hợp có hiệu quả ở 12 - 240C, trong khi một số loại khác lại quang hợp tốt ở nhiệt độ từ 18 - 240C. Ở nhiệt độ thích hợp đồng thời đƣợc cung cấp đầy đủ nƣớc và dinh dƣỡng thì cây có thể phát triển nhanh nhất. Nhiệt độ quá cao và quá thấp đều làm cho cây dừng sinh trƣởng và có thể bị chết ở nhiệt độ thấp (00C) và nhiệt độ cao (400C). Độ ẩm Độ ẩm tuyệt đối của không khí là khối lƣợng của hơi nƣớc có trong 1m3 không khí ẩm, (kg/m3).
Độ ẩm tƣơng đối là tỷ số giữa độ ẩm tuyệt đối trên độ ẩm tuyệt đối lớn nhất ứng với nhiệt độ nào đó của không khí ẩm. Độ ẩm không khí thấp sẽ làm cho cây bị khô do hiện tƣợng chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nƣớc,của cây và trong không khí. Ngƣợc lại ẩm độ không khí quá cao sẽ làm cho cây trồng trong nhà kính dễ bị bệnh. Thông Thoáng Làm loãng không khí có chứa hơi nƣớc và các chất độc hại do phân,cây trồng thải vào không khí.
Tạo ra sự trao đổi không khí bên trong và bên ngoài nhà kính, giúp cây trồng hô hấp, quang hợp và sinh trƣởng trong điều kiện tối ƣu nhất. Giải pháp tố i ƣu hóa cho các yếu tố khí hậu trong nhà kính Giải pháp làm mát nhà kính Đầu tiên là sử sụng màng che phủ để lọc ánh sáng bởi mỗi loại cây trồng cần mức độ ánh sáng khác nhau, có ý nghĩa quan trọng đến quá trình quang hợp của cây.Sự thiếu hoặc giảm ánh sáng xuyên qua vật liệu làm mái sẽ tác động xấu đến sản lƣợng và chất lƣợng hoa màu. Cần nên lƣu ý rằng lớp màng phim trên mái sẽ bị bám bụi và đất và sẽ mất độ trong suốt theo thời gian. Do đó cần phải rửa mái thƣờng xuyên trong mùa vụ để sạch bụi bẩn và tăng cƣờng ánh sáng xuyên qua.
SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH 4 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS. NGUYỄN VĂN THÁI Hình 2.1:Nhà kính sử dụng màng che phủ Mặt khác ta có thể dùng kèm với lƣới cắt nắng aluminet. Màng cắt nắng aluminet ta dùng có hai mặt, một mặt màu bạc, mặt này đƣợchƣớng ra nhà kính để phản xạ ánh nắng mặt trời, mặt còn lại màu xanh đƣợc hƣớng vào nhà kính .2:Nhà kính sử dụng lưới cắt nắng Giải pháp thông thoáng cho nhà lƣới nhà kính Có hai phƣơng pháp chính thông thoáng cho nhà kính là thông thoáng tự nhiên (natural ventilation) (hình 3.5a) và thông thoáng cƣỡng bức (force ventilation) (hình 3.Thông thoáng tự nhiên. Thông thoáng dùng quạt.
Thông thoáng hợp lý không những giảm nhiệt độ trong nhà mà còn làm phân bố nhiệt trong nhà. Theo mô hình của Netafim, quạt thông gió là loại quạt hƣớng trục SVTH: ĐẶNG QUANG VIỆT – LÊ VĂN VỊNH 5 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2016 GVHD: TS. NGUYỄN VĂN THÁI có lƣu lƣợng 40m3/phút, công suất 1 - 1,5 kWh. Số lƣợng quạt đƣợc tính theo công thức sau: N=(I*V)/Q Trong đó: N: số quạt cần thiết.
I : Lƣợng gió cần thiết trong khuôn viên nhà (m3). V: Yếu tố thông thoáng (lần/giờ hoạt động quạt). Quạt đƣợc bố trí nhƣ (Hình 2.4) tạo đối lƣu cƣỡng bức làm giảm nhiệt độ, ẩm độ trong nhà.4:Sơ đồ bố trí quạt 2.2 CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG NHÀ KÍNH 2.1 Vòi phun sƣơng chống tắc Các vòi phun sƣơng có thể đƣợc gắn kết theo dạng treo hoặc gắn cố định dƣới mặt đất để làm mát,tạo độ ẩm. Các vòi phun sƣơng làm bằng nhựa đƣợc pha chất chống UV để đảm bảo tuổi thọ cao trong môi trƣờng khô nóng ngoài trời và tránh đƣợc sự ô xi hóa đi kèm bộ lọc chuyên dụng để tránh tắc vòi.