I. Mô hình tự động hóa hệ thống thu hoạch rau thủy canh tại HCMUTE
Công trình nghiên cứu tập trung vào thiết kế mô hình tự động hóa hệ thống thu hoạch rau thủy canh, một giải pháp nhằm giải quyết vấn đề thiếu hụt lao động và nâng cao hiệu quả sản xuất trong nông nghiệp thông minh. Nghiên cứu này được thực hiện tại Đại học Công nghệ TP.HCM (HCMUTE), phản ánh xu hướng ứng dụng công nghệ trong nông nghiệp và cụ thể là trong lĩnh vực thủy canh tại Việt Nam. Mục tiêu chính là tự động hóa thu hoạch rau nhằm giảm chi phí, thời gian và nhân lực, hướng đến một mô hình nông nghiệp bền vững. Công trình bao gồm các giai đoạn thiết kế, chế tạo, lập trình và đánh giá hiệu quả của hệ thống. Nghiên cứu thủy canh này góp phần đáng kể vào việc phát triển giải pháp thủy canh hiệu quả và hiện đại.
1.1. Tổng quan về hệ thống tự động hóa
Phần này tập trung vào mô hình tự động hóa toàn bộ hệ thống. Hệ thống thu hoạch rau thủy canh được thiết kế với bốn bộ phận chính: gắp, tách, đóng gói và di chuyển (xe tự hành). Tuy nhiên, nghiên cứu tập trung vào việc thiết kế và phát triển ba bộ phận đầu tiên. Thiết kế cơ khí được thực hiện bằng phần mềm Inventor, cho phép mô phỏng 3D và phân tích khả năng chịu tải. Hệ thống điều khiển tự động được thực hiện bằng PLC Mitsubishi FX3U, sử dụng ngôn ngữ lập trình ladder. Việc lựa chọn PLC dựa trên ưu điểm về độ tin cậy, khả năng lập trình phức tạp và khả năng tích hợp với các thiết bị khác. Điều khiển tự động được thực hiện thông qua các cảm biến và động cơ bước, đảm bảo độ chính xác trong quá trình thu hoạch. Phân tích dữ liệu về hiệu quả hoạt động của từng bộ phận và toàn hệ thống là phần quan trọng để đánh giá hiệu quả của mô hình tự động hóa. Chi phí tự động hóa thủy canh cũng là một yếu tố được xem xét.
1.2. Thiết kế cơ khí và tính bền
Phần này trình bày chi tiết thiết kế cơ khí của từng bộ phận trong hệ thống, bao gồm: bộ phận gắp sử dụng xy lanh để thu hoạch rau; bộ phận tách thực hiện tách rau khỏi rọ và làm sạch; và bộ phận đóng gói tự động đóng gói rau vào bao bì. Tính toán kiểm nghiệm độ bền được thực hiện chi tiết cho các trục chính của hệ thống, đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn và bền vững. Các thông số kỹ thuật của các bộ phận, vật liệu sử dụng, và các phép tính cụ thể về độ bền, tải trọng được trình bày. Kiểm nghiệm độ bền trục được thực hiện dựa trên các thông số đầu vào như tải trọng, chiều cao nâng, tốc độ động cơ. Phân tích khả năng chịu tải được thực hiện bằng phần mềm Inventor. Bản vẽ 2D và 3D được sử dụng để minh họa thiết kế. Cơ cấu hệ thống đảm bảo sự hoạt động trơn tru và hiệu quả của hệ thống thu hoạch.
1.3. Thiết kế hệ thống điều khiển tự động và đánh giá
Phần này tập trung vào thiết kế hệ thống điều khiển tự động, bao gồm sơ đồ khối, nguyên lý hoạt động và mã lập trình PLC cho từng bộ phận. Lập trình điều khiển được thực hiện trên PLC Mitsubishi FX3U. Cảm biến được sử dụng để thu thập dữ liệu và điều khiển hoạt động của các bộ phận. Nguyên lý hoạt động của hệ thống được mô tả chi tiết, nhấn mạnh vào sự phối hợp giữa các bộ phận để hoàn thành quá trình thu hoạch. Đánh giá hệ thống bao gồm cả ưu điểm và nhược điểm, cung cấp cái nhìn tổng quan về hiệu quả và khả năng ứng dụng thực tiễn. Ưu điểm có thể bao gồm tăng năng suất, giảm chi phí lao động, và đảm bảo chất lượng sản phẩm. Nhược điểm có thể bao gồm chi phí đầu tư ban đầu cao, yêu cầu kỹ thuật cao trong vận hành và bảo trì. Hiệu quả thu hoạch rau thủy canh được đánh giá dựa trên các chỉ số cụ thể.
1.4. Kết luận và hướng phát triển
Phần này tóm tắt kết quả nghiên cứu, đánh giá thành công và hạn chế của mô hình tự động hóa hệ thống thu hoạch rau thủy canh. Kết quả nghiên cứu bao gồm bản vẽ thiết kế, mô phỏng hoạt động, và mã lập trình PLC. Hướng phát triển đề cập đến những cải tiến và mở rộng có thể thực hiện trong tương lai, ví dụ như tích hợp IoT và AI để nâng cao hiệu quả quản lý và điều khiển. Phát triển bền vững là yếu tố quan trọng được đề cập đến. Ứng dụng IoT trong thủy canh và AI trong thủy canh được xem xét như những hướng đi tiềm năng. Thu hoạch rau sạch là mục tiêu quan trọng của nghiên cứu, liên quan đến an toàn thực phẩm. Nông nghiệp đô thị là một lĩnh vực ứng dụng tiềm năng của công trình này.
