CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1. Tính cấp thiết 1. Lý do lựa chọn đề tài Hiện nay nông nghiệp ở Việt Nam được đánh giá là một trong những ngành kinh tế quan trọng. Mặc dù đất nước đang thực hiện công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.
Thế nhưng ngành nông nghiệp với những thay đổi phù hợp đã và đang khẳng định đúng vị thế của mình trong nền kinh tế nước nhà. Và ngành nông nghiệp Việt Nam hiện nay đã và đang phát triển theo hướng nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao. Được sự phê duyệt của Thủ tướng chính phủ về Chương trình phát triển nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao nhằm góp phần thúc đẩy phát triển, xây dựng nông nghiệp theo hướng hiện đại, tạo năng suất cao, nâng cao chất lượng và hiệu quả cạnh tranh. Theo đó, các vùng nông nghiệp công nghệ cao đã thực hiện quy hoạch, sản xuất tập trung, ứng dụng công nghệ cao để sản xuất một số sản phẩm có lợi thế của vùng bảo đảm đạt năng suất cao và thân thiện với môi trường.
Khi tiến hành ứng dụng công nghệ vào nông nghiệp đặc biệt là các công nghệ sinh học đã có vai trò quan trọng trong việc chọn tạo các giống cây trồng, vật nuôi có chất lượng tốt, có sức chống chịu cao. Nhiều chế phẩm sinh học đã được nghiên cứu tạo ra và ứng dụng vào sản xuất nông nghiệp để cung cấp dinh dưỡng cho cây trồng, vật nuôi, hạn chế dịch bệnh và thay thế dần thuốc hóa học. Thực trạng nông nghiệp Việt Nam khi ứng dụng các công nghệ vào sản xuất giúp người sản xuất chủ động trong kế hoạch sản xuất, khắc phục được rủi ro do thời tiết, sâu bệnh phá hoại, đáp ứng tốt cho nhu cầu của thị trường nông nghiệp trong nước và cả nước ngoài. Chính vì vậy, nhóm em đã quyết định lựa chọn đề tài: “Hệ thống chăm sóc cây trồng tự động” 1.
Vấn đề và lợi ích của đề tài Hệ thống chăm sóc cây trồng tự động nhằm giải quyết vấn đề trong khâu tưới nước tự động, điều chỉnh nhiệt độ phù hợp cây trồng. Giúp cho năng suất sản xuất được cao hơn, rút ngắn về thời gian và nhân lực. Ngoài ra, để thuận tiện trong việc giám sát 2 vườn rau cách xa nhau. Ví dụ: Hệ thống tưới phun sương với thiết bị đầu tưới tạo nên một chùm tia hạt sương nhỏ và mịn dễ lan rộng tạo điều kiện thuận lợi cho cây trồng phát triển nhanh chóng.
Tổng quan về tình hình nghiên cứu 1. Tổng quan về các phương pháp Tưới nước tự động là áp dụng thành tựu công nghệ, thay đổi phương thức sản xuất để tối ưu hóa quy trình sản xuất, nâng cao chất lượng nông sản, bảo vệ môi trường. Những công nghệ tiên tiến đã giúp nền nông nghiệp của nhiều quốc gia phát triển và đạt được những thành tựu quan trọng. Do đó, việc ứng dụng thành quả của khoa học công nghệ và cuộc Cách mạng công nghiệp 4.0 vào sản xuất nông nghiệp thông minh là xu hướng tất yếu.
Sinh viên thực hiện: Lê Danh Anh Người hướng dẫn: TS. Phạm Duy Dưởng 2 Thiết kế và chế tạo hệ thống chăm sóc cây trồng tự động Hình 1.1: Tưới cây tự động Để xây dựng nền nông nghiệp thông minh hiện đại, cạnh tranh quốc tế và thích ứng với biến đổi khí hậu, nâng cao giá trị gia tăng và phát triển bền vững thì vấn đề hàng đầu hiện nay là phải tập trung tái cơ cấu ngành nông nghiệp gắn với lợi thế từng vùng, từng địa phương tạo ra khối lượng sản phẩm lớn hay nhỏ đều dựa vào năng suất; gắn với thị trường tiêu thụ trong nước và quốc tế, lấy thị trường quốc tế là mục tiêu để cạnh tranh, phát triển. Cụ thể, thực hiện mạnh mẽ hơn nữa cơ cấu lại gắn với đổi mới mô hình tăng trưởng và xây dựng nông thôn mới để phát triển nông nghiệp, kinh tế nông thôn và nâng cao đời sống vật chất, tinh thần của nông dân trên cơ sở khai thác hiệu quả lợi thế của từng vùng, miền, địa phương và từng lĩnh vực để giải phóng và sử dụng có hiệu quả các nguồn lực xã hội. Đồng thời phải khai thác tốt các điều kiện thuận lợi trong hội nhập quốc tế cho phát triển lực lượng sản xuất; phát huy cao nội lực; tăng mạnh đầu tư của Nhà nước và xã hội, ứng dụng nhanh các thành tựu khoa học, công nghệ tiên tiến cho nông nghiệp, nông thôn, phát triển nguồn nhân lực, nâng cao dân trí nông dân.
Đẩy mạnh thu hút doanh nghiệp đầu tư vào nông nghiệp, nông thôn; khuyến khích phát triển doanh nghiệp công nghiệp ở khu vực nông thôn nhằm tạo nhiều việc làm mới góp phần chuyển dịch cơ cấu kinh tế, cơ cấu lao động ở nông thôn, góp phần giảm lao động trong khu vực nông nghiệp để thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngành nông nghiệp, nâng cao đời sống người dân. Tăng cường hợp tác, liên kết chuỗi giá trị trong sản xuất và tiêu thụ sản phẩm nông nghiệp, hình thành các mô hình liên kết chặt chẽ, bình đẳng tin cậy giữa nông dân và doanh nghiệp. Đẩy mạnh hỗ trợ khởi nghiệp sáng tạo trong lĩnh vực nông nghiệp, tập trung vào các mô hình kinh doanh mới, góp phần định hướng sản xuất và xây dựng thương hiệu sản phẩm. Cùng với đó phải có giải pháp căn cơ để đẩy mạnh tiêu thụ nông sản, bảo đảm kết nối giữa sản xuất và tiêu thụ; cần nghiên cứu các mô hình kinh tế chia sẻ, có giải pháp công nghệ mới nâng cao khả năng kết nối sản xuất - thị trường, tăng cường năng lực dự báo cung - cầu nông sản; cải thiện khả năng truy xuất nguồn gốc sản phẩm, ngăn chặn thực phẩm bẩn, kém chất lượng.
Thực tế sản xuất ở Việt Nam tùy thuộc vào vùng sinh thái; loại cây trồng, vật nuôi; quy mô sản xuất, do đó chủ trang trại không nhất thiết phải ứng dụng tất cả các thành Sinh viên thực hiện: Lê Danh Anh Người hướng dẫn: TS. Phạm Duy Dưởng 3 Thiết kế và chế tạo hệ thống chăm sóc cây trồng tự động phần công nghệ nêu trên mà có thể sử dụng bốn đến năm thành phần công nghệ phù hợp với mục tiêu, yêu cầu sản xuất của trang trại; phải hướng đến mục tiêu hiệu quả kinh doanh là chính, song việc ứng dụng IoT là công nghệ cốt lõi cần và đủ phải sử dụng ở tất cả các trang trạng nông nghiệp thông minh 4. Trong 5 năm trở lại đây; xuất hiện cả các mô hình nghiên cứu và sản xuất kinh doanh ở các viện nghiên cứu, trường đại học, các doanh nghiệp và trang trại ở nhiều vùng sinh thái và trên nhiều loại cây trồng, vật nuôi như: Học viện Nông nghiệp Hà Nội, Trường đại học Nguyễn Tất Thành, Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh, Khu NNUDCNC thành phố Hồ Chí Minh, Tập đoàn TH True Milk, Trung tâm Giống vật nuôi thành phố Hồ Chí Minh, các dự án rau sạch của Tập đoàn Vingroup triển khai tại Hải Phòng, Quảng Ninh và Lâm Đồng, Tập đoàn Thành Thành Công, Công ty Dalat Hasfarm, Trung tâm nghiên cứu và thực nghiệp nông nghiệp Đà Lạt thuộc Tập đoàn Lộc Trời, Trường CĐ nghề kỹ thuật công nghiệp Việt Nam – Hàn Quốc, Công ty cổ phần nông nghiệp U&I, Công ty cổ phần thủy sản Việt Úc, Công ty cổ phần Ba Huân… Hệ thống tưới tự động được tự động hóa với bộ hẹn giờ, cảm biến hoặc thiết bị cơ khí giúp chủ khu vườn có thể hẹn lịch tưới dễ dàng. Ngoài việc tiết kiệm thời gian, hệ thống tưới còn giúp tiết kiệm nước tốt hơn so với các phương pháp tưới thông thường.
Với các hệ thống kiểm soát thông minh hẹn giờ tắt/bật và cài đặt lưu lượng nước tùy chỉnh theo nhu cầu, hệ thống tưới cây tự động không chỉ giúp tiết kiệm về thời gian, công sức mà còn tiết kiệm lượng nước dùng để tưới tiêu một cách hợp lý, hiệu quả. Tưới tự động là hình thức tưới cung cấp nước một cách tự động hóa cho cây trồng. Một số hình thức của nó như tưới nhỏ giọt, tưới phun sương, tưới phun mưa, .Hệ thống tưới được tự động bằng một hệ thống điều khiển bằng cách mạch điện tử với các thiết bị cảm biến nhiệt, cảm biến độ ẩm của đất để có thể lên lịch tưới một cách tự động hoặc do người dùng lên lịch tưới. So với việc tưới nước thủ công, hệ thống tưới tự động đã được tiết kiệm công sức, thời gian, lượng nước, rất nhiều chi phí khác, giúp nâng cao năng suất cây trồng gấp nhiều lần.
Việc lắp đặt hệ thống tự động cũng khá đơn giản và tiện lợi, hoàn toàn phù hợp với nhiều điều kiện địa hình khác nhau. Dưới đây là hệ thống tưới tự động phổ biến nhất: a, Sử dụng hệ thống tưới phun sương. Hệ thống tưới phun sương với thiết bị đầu tưới tạo nên một chùm tia hạt sương nhỏ và mịn dễ lan rộng tạo điều kiện thuận lợi cho cây trồng phát triển nhanh chóng., phù hợp với các loài hoa mỏng như hoa lan và tạo ra môi trường phù hợp cho các giống cây, rau trồng có điều kiện phát triển phù hợp. - Ưu điểm: + Nước phun đều, mịn.
+ Phù hợp cho các giống hoa, rau trồng. + Tốn ít lượng nước cần thiết. - Nhược điểm: + Khó thẩm thấu được vào sâu trong đất. + Nước dễ bị bốc hơi.
Sinh viên thực hiện: Lê Danh Anh Người hướng dẫn: TS. Phạm Duy Dưởng 4 Thiết kế và chế tạo hệ thống chăm sóc cây trồng tự động Hình 1.2: Hệ thống tưới phun sương b, Sử dụng Hệ thống tưới phun mưa Hệ thống này khá giống với phun sương đó là nước được tưới đều cho những vị trí mà bạn muốn tưới. Hệ thống tưới phun mưa phù hợp cho việc tưới khuôn viên cây xanh, bồn hoa và khuôn viên vườn của gia đình. hoặc sử dụng trong các hệ thống tưới cây tự động trong nông nghiệp: Tưới phun mưa tại gốc cho các dòng cây ăn quả hay tưới mặt lá cho rau ăn lá hay cây công nghiệp như chè, cafe.
Thích hợp cho tưới bồn hoa, tưới rau, cây cảnh, … Có thể dễ dàng điều chỉnh lượng nước tưới ra cho từng gốc cây như mong muốn. Tiết kiệm tới 40–50% lượng nước tưới so với các phương pháp tưới truyền thống Tạo điều kiện tối ưu cho cây trồng phát triển: Tưới phun mưa giúp cho cây trồng luôn được sống ở trong điều kiện tốt nhất. Những hạt phun mưa nhỏ, khi tiếp xúc với bề mặt đất không gây ra hiện tượng xói mòn đất, không gây ra hiện tượng đóng váng đất, đảm bảo thấm đều và giúp rễ cây hấp thu tối đa các chất dinh dưỡng.