Chương 1: Giới thiệu chung 9 do an Trình bày quá trình phát triển cũng như đưa ra mục đích làm đề tài *Chương 2: Cơ sở lí thuyết - Nêu ra các cơ sở công nghệ về lí thuyết, cơ khí - Nguyên lí hoạt động chung của hệ thống - Các ứng dụng đã được phát triển *Chương 3: Thiết kế - Đưa ra giải pháp và tính toán cấu trúc cơ khí - Chọn lựa các thiết bị điện tử phù hợp với đề tài *Chương 4: Thực nghiệm, thu thập kết quả và phân tích - Làm ra mô hình thực tế - Vận dụng nhưng kết quả tính toán để hoàn thiện mô hình - Kết hợp các thiết bị điều khiển với mô hình cơ khí - Quan sát kết quả và phân tích hiệu quả của hệ thống *Chương 5: Kết luận - Những yêu cầu đã làm đucợ trong hệ thống - Những vấn đề chưa làm được và đưa ra cách giải quyết 10 do an CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở lý thuyết công nghệ Hệ thống tưới cây thông minh là một hệ thống hiện đại với khả năng hoạt động dựa trên các tính năng công nghệ như khả năng điều khiển tưới thông qua mạng wifi, internet,… Các hệ thống tưới này thường đi kèm với các bộ cảm biến thời tiết để có thể điều chỉnh cường độ tưới một cách hiệu quả và phù hợp với cây trồng. Các hệ thống này giúp giảm thiểu tối đa việc lãng phí nước và đảm bảo việc cấp nước đầy đủ cho hệ thống cây trồng của bạn. Ngoài ra các hệ thống này còn có khả năng phát hiện các sự cố xảy ra với đường ống của bạn, giúp bạn sửa chữa và thay thế các phụ kiện kịp thời. Hệ thống tưới thông minh là nhân tố quan trọng giúp cảnh quan, cây trồng của khu vườn nhà bạn trở nên khoẻ đẹp và tươi mới, đảm bảo chất lượng và năng suất cho cây trồng.
Vì thể việc đầu tư cho một hệ thống tưới thông minh là vô cùng cần thiết.2 Cơ sở lý thuyết về cơ khí Các công nghệ: Tưới phun sương: phương pháp này thường được áp dụng cho rau mầm, lan, mấm,…các loài cây trồng cần độ ẩm. Các đầu tưới phun sương thường sẽ được lắp đặt trên các giàn treo, được liên kết với các ống dẫn PE. Hệ thống này không chỉ tưới mà còn giúp cân bằng độ ẩm, nhiệt độ cho toàn bộ khu vực nhà kính của bạn. Đối với các loài cây cần một lượng nước lớn, chúng ta có thể sử dụng đầu tưới phun mưa.
Các béc tưới phun mưa sẽ thay thế các béc tưới phun sương. Chúng có lưu lượng tưới nhiều hơn và bán kính tưới sẽ rộng hơn. Việc tưới phun mưa thường thích hợp cho các vườn rau, các loại cây ăn quả,… Tưới nhỏ giọt là một phương pháp tưới được sử dụng khá phổ biến hiện nay trong việc canh tác rau và hoa trong nhà kính. Nó là kỹ thuật cấp nước trực tiếp vào rễ cây dưới dạng các giọt nước nhỏ giọt với tốc độ chậm và một lưu lượng không đổi.
Cách tưới này sẽ giúp người nông dân tiết kiệm một lượng nước lớn, ngoài ra còn tiết kiệm phân bón. Hệ thống này làm tốt công việc duy trì độ ẩm chính xác hơn so với các phương pháp tưới khác. Các phương pháp trên giúp người nông dân tiết kiệm rất nhiều thời gian và công sức trong việc chăm sóc khu vườn kính của mình. Ngoài ra, chúng còn đảm bảo việc cấp nước cho cây được lặp lại đều đặn và chính xác mỗi ngày.
Các hệ thống tưới này đảm bảo cân bằng độ ẩm, nhiệt độ, và lượng nước cho khu vườn. Người nông dân giờ đây có thể thực hiện công việc chăm sóc cây ở bất kì đâu và bất kì lúc nào. Họ có thể thiết lập chế độ hẹn giờ và cài đặt lượng nước tưới cho phù hợp với yêu cầu của từng loại cây trồng. 11 do an - Nguyên lí hoạt động của hệ thống: + Khi được cung cấp nước, áp lực nước sẽ chảy qua van kiểm tra, van điều chỉnh; rồi vào thùng chứa và hòa tan chất dinh dưỡng dưới một áp lực thích hợp.
Một phần dòng chảy hướng xuyên qua thùng. Nếu trong thùng có chứa phân bón hoặc thuốc trừ sâu hòa tan; thì dòng chảy sẽ hòa lẫn và mang theo chất đó ra khỏi thùng và chảy vào đường ống chính. + Nước được lọc sạch khi qua thiết bị lọc. + Điều chỉnh lưu lượng; áp lực thông qua van khống chế tại đầu các đường ống tưới.
Nước có áp chuyển động trong các đường ống tưới đến các thiết bị tưới phun mưa để cung cấp cho cây trồng. + Tùy theo cấu tạo và chức năng khác nhau của từng thiết bị tưới phun mưa mà nước được cung cấp; phân phối cho cây trồng theo các hình thức và phạm vi khác nhau. Các ống tưới; chùm ống nhỏ; ống đục lỗ. Thiết bị tưới phun mưa khi có dòng nước áp lực đi đến đập vào mặt chắn hay cánh quay sẽ phân xé dòng nước phun ra không khí ở dạng các hạt mưa nhỏ.
- Chọn cơ cấu nhà trồng: + Khí hậu ở Việt Nam là khí hậu nhiệt đới gió mùa, có nền nhiệt và độ ẩm tương đối cao quanh năm. Do đó việc lựa chọn mô hình nhà màngmái che có cửa thông khí có thể đóng mở được sẽ đạt được sự thông thoáng cao, tránh được nấm mốc và dễ điều khiển nhiệt độ hơn. + Kiểu nhà màng này có kết cấu đơn giản, nhẹ và mái có thể đóng mở tự động để tạo sự thông thoáng và dễ dàng đón ánh sáng mặt trời, giúp cho không gian trồng thêm thoáng, sáng và làm cho khả năng sinh trưởng của cây trồng thêm tốt hơn. + Mô hình nhà trên có tỷ lệ so với thực tế.
Lý do chọn kích thước tỷ lệ này là do kinh phí chế tạo và không gian đặt để eo hẹp. Trong thực tế, một nhà màng có thể có kích thước chiều rộng từ 8m đến 10m và nhiều gian ghép lại với nhau. + Khung nhà màng làm bằng sắt hộp có kẽm phủ ngoài. - Cơ sở lý thuyết điện tử: sử dụng rasberry + Sử dụng như máy tính để bàn 12 do an Hình 2.1: Giao diện officecủa raspberry + Camera quay video stop motion: Hình 2.2:Hình ảnh qua camera của raspberry + Máy chủ web: Hình 2.3: Xây dựng hệ thống mạng bằng raspberry + Xây dựng một hệ thống an ninh: 13 do an Hình 2.4: Chế độ bảo mật của raspberry thông qua quản lí dữ liệu + Xây dựng một công cụ giám sát mạng: Hình 2.5: Hỗ trợ việc quản lí các trang mạng + Sử dụng rasberry như 1 smart TV: Hình 2.6: Có hệ thống Smart TV 14 do an CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ 3.1 Khảo sát thực tế Hiện nay hệ thống tưới được nhiều gia đình sử dụng để tưới nước cho khu vườn, điều đó sẽ giúp tiết kiệm được thời gian để tưới và chăm sóc cây mỗi ngày.
Giải pháp tưới cây thông minh này phun ra những tia nước giống như hạt mưa, bao phủ đều diện tích bạn muốn tưới, cung cấp đầy đủ nước giúp cây phát triển tốt. Các bước để chọn một hệ thống tưới hoàn chỉnh: - Bước 1: Khảo sát diện tích nơi cần tưới cây trồng + Đo đạt, tính toán được diện tích khu vực bạn muốn lắp đặt hệ thống tưới. + Xác định số lượng thiết bị cần dùng: Số mét dây dẫn, đầu tưới, Timer hẹn giờ, phụ kiện…. - Bước 2: Chuẩn bị các thiết bị tưới + Bộ màn lọc: Lọc rong rêu từ nguồn nước, hạn chế tình trạng béc tưới bị tắt nghẽn.
+ Ống dẫn nước: Bao gồm ống dẫn chính PE 16mm và ống dẫn phụ PE 4mm. + Các loại đầu tưới phun mưa. + Các loại co nối ống khác. - Bước 3: Lắp thiết bị hút nước + Lắp đặt hệ thống hẹn giờ và van đóng mở - Bước 4: Đi đường ống + Đi đường ống dẫn chính qua những khu vực bạn muốn tưới cho cây - Bước 5: Nối ống dẫn chính sang các ống dẫn đưa ra cây + Dùng các co nối ống chính sang các ống đãn phụ đưa ra cây + Bịt lỗ ở cuối ống dẫn.2 Thông số kỹ thuật về mô hình muôn phát triển *3.1 Các thông số kĩ thuật: - Phạm vi tưới: Đây là thông số quan trọng vì nó liên quan đến kích thước của khung và cách bố trí đường tưới cây.
Khi ống tưới cây hoạt động lưu lượng nước sẽ tạo áp lực đến từng phân đoạn của ống, mức độ lưu lượng của nước phù hợp sẽ phụ thuộc vào lượng nước cũng như chiều dài của ống. Ở mỗi đoạn ra của ống dẫn, nước sẽ có áp lực khác nhau nên cần tính toán để lưu lượng nước ở mỗi gốc câylà như nhau. - Lưu lượng nước: 15 do an Mỗi ống tưới cây có thông số lưu lượng khác nhau, thông số này cho chúng ta biết lượng nước mà ống tưới cung cấp trong một khoảng thời gian nhất đinh (một giờ hoặc một phút). Đơn vị dùng để đo lưu lượng là m3/giờ hoặc lít/phút.
Do yêu cầu của đề tài nên nhóm chúng em đã chọn lưu lượng nước cho mỗi cây là 2 lít/giờ. - Áp lực nước: Áp lực của ống tưới cây là thông số thể hiện khả năng chịu đựng sức nước và sự ổn định trong hoạt động của béc tưới. Đơn vị thường được sử dụng để xác định áp lực của béc tưới cây là bar hoặc kg/cm2. Ví dụ một ống tưới có áp lực từ 1 – 4 bar nghĩa là nó sẽ hoạt động tốt trong khoảng áp lực đó.
Áp lực nước có liên hệ mật thiết với lưu lượng và bán kính tưới, vì khi áp lực càng lớn thì ống tưới cây sẽ phun ra lượng nước càng nhiều và có bán kính tưới càng xa. Áp lực nước cũng đại diện cho mức độ an toàn của ống tưới. Nếu áp lực của hệ thống tưới vượt quá mức cho phép thì béc tưới sẽ nhanh hư hỏng, do đó chúng ta thường dựa vào thông số áp lực để xác định công suất phù hợp cho máy bơm. Ở hệ thống tưới tự động, áp lực nước trong đường ống sẽ giảm dần khi chảy qua các thiết bị như van điện từ, máy bơm, lọc, phụ kiện… Chính vì thế chúng ta phải biết được áp lực cần thiết tại béc tưới cây để tính ra được áp lực cần có ở đầu nguồn nước.2 Các yêu cầu kĩ thuật: - Biện pháp giữ ẩm là hạn chế khả năng bốc thoát hơi nước của đất hoặc các biện pháp cải tạo đất để tăng khả năng giữ ẩm, giữ nước mưa của đất.
- Độ ẩm của đất là khả năng chứa nước của đất, được tính bằng phần trăm độ rỗng của đất hoặc phần trăm trọng lượng đất.