Nghiên cứu xây dựng hệ thống tự động hóa tưới tiêu thủy lợi với giải pháp thu thập dữ liệu từ xa

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CÁM ƠN

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH

DANH MỤC BẢNG BIỂU

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

MỞ ĐẦU

0.1. Tính cấp thiết của Đề tài

0.2. Mục đích của Đề tài

0.3. Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

0.4. Kết quả dự kiến đạt được

1. CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU THỦY LỢI

1.1. Khái niệm hệ thống tưới – tiêu thủy lợi

1.1.1. Khái niệm hệ thống tưới - tiêu thủy lợi

1.1.2. Phân loại trạm bơm tiêu

1.1.3. Đặc điểm trạm bơm tiêu

1.2. Sơ đồ phổ biến của một hệ thống tưới – tiêu thủy lợi

1.2.1. Nguồn nước

1.2.2. Bể hút và nguồn hút

1.2.3. Trạm bơm

1.2.4. Máy bơm

1.2.5. Đặc điểm của máy bơm nước

1.2.6. Bể xả

1.2.7. Ruộng

1.3. Vai trò của hệ thống tưới – tiêu thủy lợi

2. CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA TƯỚI TIÊU THỦY LỢI ĐIỂN HÌNH

2.1. Khái niệm về hiện đại hóa hệ thống tưới

2.2. Hệ thống tưới truyền thống và hệ thống tưới được hiện đại hóa

2.2.1. Hệ thống tưới truyền thống

2.2.2. Hệ thống tưới hiện đại

2.3. Vai trò hiện đại hóa hệ thống tưới

2.4. Lựa chọn giải pháp điều khiển hệ thống bơm tưới tiêu thủy lợi

2.5. Sơ đồ hệ thống tưới cho nhiều đồng ruộng

3. CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PLC S7 – 1200 TRONG TỰ ĐỘNG HÓA TƯỚI TIÊU THỦY LỢI

3.1. Tổng quan thiết bị

3.2. Khai báo biến ngõ Vào/Ra của bài toán

3.3. Ngôn ngữ lập trình

3.4. Lựa chọn cấu hình PLC S7 – 1200

3.5. Lập trình ứng dụng

4. CHƯƠNG 4: GIẢI PHÁP TRUYỀN DỮ LIỆU TỪ XA VỀ PLC S7 - 1200

4.1. Tầm quan trọng của mạng MODBUS

4.2. Tổng quan mạng truyền thông MODBUS

4.3. Các dạng MODBUS phổ biến hiện nay

4.4. Truyền thông RS485

4.5. Module truyền thông GPRS/GSM CP1242-7 PLC S7 – 1200/1500

4.6. Ứng dụng Telecontrol

4.7. Cấu hình và chế độ làm việc

5. CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT

5.1. Tổng quan về giao diện giám sát HMI

5.2. Giới thiệu về WinCC Professional

5.3. Thiết kế giao diện HMI

5.4. Thiết kế giao diện

6. CHƯƠNG 6: MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM

6.1. Giới thiệu về chương trình mô phỏng PLCSIM

6.2. Mô phỏng chương trình hệ thống

6.3. Mô phỏng giao diện HMI

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Hệ thống tự động hóa tưới tiêu thủy lợi

Hệ thống tự động hóa tưới tiêu thủy lợi là một giải pháp công nghệ hiện đại nhằm tối ưu hóa quá trình quản lý và điều khiển tưới tiêu trong nông nghiệp. Hệ thống này kết hợp các công nghệ tiên tiến như PLC S7-1200, mạng truyền thông MODBUS, và giải pháp thu thập dữ liệu từ xa để đảm bảo hiệu quả và chính xác. Việc tự động hóa giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người, tăng năng suất và tiết kiệm tài nguyên nước. Hệ thống này đặc biệt hữu ích trong các khu vực có quy mô lớn, nơi việc quản lý thủ công trở nên phức tạp và tốn kém.

1.1. Giải pháp thu thập dữ liệu từ xa

Giải pháp thu thập dữ liệu từ xa là một phần không thể thiếu trong hệ thống tự động hóa tưới tiêu thủy lợi. Bằng cách sử dụng các cảm biến và module truyền thông như GPRS/GSM CP1242-7, dữ liệu về mực nước, lưu lượng và các thông số khác được thu thập và truyền về trung tâm điều khiển. Điều này cho phép người quản lý theo dõi và điều chỉnh hệ thống từ xa, đảm bảo sự chính xác và kịp thời trong quá trình tưới tiêu. Giải pháp này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn giảm thiểu rủi ro do sai sót trong quản lý thủ công.

1.2. Công nghệ tưới tiêu tự động

Công nghệ tưới tiêu tự động đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp. Hệ thống này sử dụng các thiết bị như PLC S7-1200 để điều khiển các van tưới, máy bơm và các thiết bị khác dựa trên dữ liệu thu thập được. Việc tự động hóa giúp điều chỉnh lượng nước tưới phù hợp với nhu cầu của cây trồng, tránh tình trạng thừa hoặc thiếu nước. Điều này không chỉ cải thiện năng suất cây trồng mà còn góp phần bảo vệ môi trường bằng cách tiết kiệm nước và giảm thiểu lãng phí.

II. Hệ thống tưới tiêu thông minh

Hệ thống tưới tiêu thông minh là một bước tiến lớn trong việc ứng dụng công nghệ vào nông nghiệp. Hệ thống này kết hợp các công nghệ như IoT, cảm biến không dây, và hệ thống giám sát SCADA để tạo ra một mạng lưới quản lý tưới tiêu hiệu quả. Với khả năng thu thập và phân tích dữ liệu thời gian thực, hệ thống này giúp người quản lý đưa ra các quyết định chính xác và kịp thời, đảm bảo sự phát triển tối ưu của cây trồng.

2.1. Quản lý tưới tiêu từ xa

Quản lý tưới tiêu từ xa là một tính năng quan trọng của hệ thống tưới tiêu thông minh. Bằng cách sử dụng các công nghệ truyền thông như MODBUS RTU và GPRS, người quản lý có thể theo dõi và điều khiển hệ thống từ bất kỳ đâu. Điều này đặc biệt hữu ích trong các khu vực có quy mô lớn hoặc khó tiếp cận. Việc quản lý từ xa không chỉ tiết kiệm thời gian và công sức mà còn giảm thiểu rủi ro do sai sót trong quá trình vận hành.

2.2. Công nghệ thủy lợi hiện đại

Công nghệ thủy lợi hiện đại đang dần thay thế các phương pháp truyền thống, mang lại hiệu quả cao hơn trong quản lý tưới tiêu. Các công nghệ như PLC, SCADA, và IoT được tích hợp vào hệ thống, giúp tự động hóa toàn bộ quá trình từ thu thập dữ liệu đến điều khiển thiết bị. Điều này không chỉ cải thiện năng suất cây trồng mà còn góp phần bảo vệ môi trường bằng cách tiết kiệm nước và giảm thiểu lãng phí.

III. Ứng dụng thực tế và giá trị của hệ thống

Hệ thống tự động hóa tưới tiêu thủy lợi không chỉ là một giải pháp công nghệ mà còn mang lại giá trị thực tiễn lớn trong sản xuất nông nghiệp. Hệ thống này giúp tối ưu hóa quá trình tưới tiêu, giảm thiểu sự lãng phí nước và nâng cao năng suất cây trồng. Đồng thời, việc ứng dụng các công nghệ hiện đại như PLC, SCADA, và IoT cũng mở ra những cơ hội mới trong việc quản lý và phát triển nông nghiệp bền vững.

3.1. Giá trị kinh tế

Giá trị kinh tế của hệ thống tự động hóa tưới tiêu thủy lợi được thể hiện qua việc tăng năng suất cây trồng và giảm chi phí vận hành. Bằng cách tự động hóa quá trình tưới tiêu, hệ thống giúp tiết kiệm nước và năng lượng, đồng thời giảm thiểu sự can thiệp của con người. Điều này không chỉ giúp nông dân tăng thu nhập mà còn góp phần phát triển nông nghiệp bền vững.

3.2. Giá trị môi trường

Giá trị môi trường của hệ thống tự động hóa tưới tiêu thủy lợi được thể hiện qua việc tiết kiệm nước và giảm thiểu lãng phí tài nguyên. Hệ thống này giúp điều chỉnh lượng nước tưới phù hợp với nhu cầu của cây trồng, tránh tình trạng thừa hoặc thiếu nước. Điều này không chỉ bảo vệ môi trường mà còn góp phần duy trì sự cân bằng sinh thái trong khu vực canh tác.

Luận Văn Thạc Sĩ: Xây Dựng Hệ Thống Tự Động Hóa Tưới Tiêu Thủy Lợi Với Giải Pháp Thu Thập Dữ Liệu Từ Xa