1. Trang Chủ
  2. Nông nghiệp
  3. Giáo trình Sản xuất cây trồng quy mô trang trại (Nghề: Khoa học cây trồng - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp

Giáo trình Sản xuất cây trồng quy mô trang trại (Nghề: Khoa học cây trồng - Cao đẳng): Phần 2 - Trường Cao đẳng Cộng đồng Đồng Tháp

Giáo trình Sản xuất cây trồng quy mô trang trại với mục tiêu giúp các bạn có thể trình bày các khái niệm về trang trại và những vấn đề trong quản lý trang trại; Trình bày quy trình thiết lập một trang trại chuyên canh cây ăn trái với quy mô lớn; Thiết lập được vùng canh tác lúa với quy mô lớn;... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 2 giáo trình! CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TRONG TRANG TRẠI MH 15-03 Giới thiệu Cung cấp kiến thức thành lập một hệ thống tưới từ nguồn nước, hệ thống dẫn nướ

Thể loại Tài liệu miễn phí Nông nghiệp

Số trang 22

Ngày tạo 4/9/2023 10:29:47 PM +00:00

Loại tệp PDF

Kích thước 1.31 M

Tên tệp

Tải Giáo trình Sản xuất cây trồng quy mô trang trại (N... (.pdf)

Xem mẫu

  1. CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƯỚI TRONG TRANG TRẠI MH 15-03 Giới thiệu Cung cấp kiến thức thành lập một hệ thống tưới từ nguồn nước, hệ thống dẫn nước và phân phối cho toàn bộ hệ thống tưới. Mục tiêu: Kiến thức: + Trình bày quá trình thiết kế một hệ thống tưới phục vụ trang trạng. + Ứng dụng khoa học trong thiết kế hệ thống tưới tự động. Kỹ năng: Tính được các bước cần cho việc lập hệ thống tưới Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác, ham học hỏi. Có tinh thần làm việc theo nhóm. 1. Khái niệm chung về hệ thống tưới Hệ thống tưới có 3 công đoạn:  Lấy nước từ nguồn nước.  Chuyển nước đến ruộng/vườn cần tưới.  Phân phối nước trên toàn bộ diện tích cần tưới. 2. Nhiệm vụ hệ thống tưới Lấy đủ nước: cung cấp đủ nước cho cây trồng. Cung cấp các thiết bị đo đạc và kiểm tra nước tưới từ nguồn đến khu tưới: đảm bảo tưới đủ lượng và đúng thời gian yêu cầu. Vận chuyển nước đến nơi cần tưới với hiệu suất cao nhất, hạn chế thất thoát. Phân phối nước có hiệu quả đến từng khu tưới. Ngoài ra, hệ thống tưới còn nhiệm vụ: giảm nhiệt độ đất và không khí, chống sương, sương muối và giá rét (tưới phun mưa), điều khiển qua trình ra hoa, điều khiển thời gian nẩy mầm, bón phân và phun thực trừ sâu bệnh, cải tạo đất (rửa phèn, mặn,..),… 27
  2. Hình 3.1: Hệ thống tưới phun sương 3. Phân loại hệ thống tưới Có nhiều hệ thống phân loại:  Theo PP lấy nước nguồn: • Tưới tự chảy • Tưới động lực  Theo đặc điểm mạng dẫn nước • Dẫn nước bằng kênh hở • Dẫn nước bằng đường ống • Dẫn nước kết hợp (giữa đường ống và kênh hở)  Theo kỹ thuật phân phối nước • Kỹ thuật tưới nước mặt • Kỹ thuật tưới phun mưa (phun sương) • Kỹ thuật tưới nhỏ giọt • Kỹ thuật tưới ngầm 3.1. Nguồn nước Gồm có nhiều nguồn nước có thể cung cấp cho hệ thống tưới: 28
  3. • Sông, suối ao, hồ tự nhiên: đây là nguồn phổ biến với nhiều trang trại ở vùng nhiệt đới, chi phí thấp cũng như nguồn nước dồi dào nhưng dễ bị ô nhiễm – bị tác dộng nhiều bởi hoạt động của con người. • Ao hồ nhân tạo (trữ nước trong mùa mưa): chi phí cao, ít được sử dụng, lượng nước hạn chế. • Nước ngầm: chi phí ban đầu cao, nước có thể bị nhiễm kim loại nặng, chứa nhiều rủi ro. 3.2. Hệ thống mương liếp kết hợp với tưới tiêu cho vườn cây ăn trái ở Đồng bằng sông Cửu Long  Tưới nước mặt Ưu điểm: – Không cần bơm – Tầng mặt ruộng được ngấm đều và sâu → có thể rửa phèn, mặn Khuyết điểm: – San bằng mặt ruộng theo độ dốc – HT điều tiết nước mặt ruộng dồi dào – Hệ số sử dụng ruộng thấp, Kinh phí lớn – Lãng phí nhiều nước  Kỹ thuật tưới phun mưa Điều kiện áp dụng: – Diện tích nhỏ hay lớn. – Thích hợp với nhiều loại đất khác nhau. Ưu điểm: – Không cần xây dựng HT điều tiết nước mặt ruộng. – Không chiếm diện tích. – Có thể tưới cho mọi địa hình. – Làm giảm nhiệt độ không khí và đất. – Không cần thay đổi kết cấu đất mặt ruộng. Khuyết điểm: – Chi phí cao, KT phức tạp. – Cần nhiều đầu phun. 29
  4. – Bị ảnh hưởng khi có gió lớn. 3.3. Giếng nước tưới cho rau màu vùng đất thiếu nước Những vùng thiếu nước do lượng mưa thấp hoặc tập trung theo mùa; vùng bị nhiễm mặn có thể dùng phương bạc phủ trữ nước hoặc dùng những túi nước ngọt trữ lại phục vụ tưới cho rau màu. Tuy nhiên lượng nước có giới hạn nên diện tích canh tác cũng cần được tính toán cho phù hợp. 3.4. Xử lý nước tưới Tuỳ theo nguồn nước mà có hướng xử lý khác nhau (nước mặt, nước ngầm,…). Đối với nước mặt thì vi sinh và ô nhiễm rác thải là mối nguy lớn; đối với nước ngầm thì kim loại nặng là yếu tố quan trọng cần lưu ý. 4. Hệ thống dẫn nước Thông thường được thiết kế đối với hệ thống tưới phun và tưới nhỏ giọt (có thể kèm bón phân). Hình 3.2: Sơ đồ một hệ thống tưới nhỏ giọt kết hợp với bón phân (Fertigation) 5. Ứng dụng  Tiết kiệm chi phí hiệu quả Khi xây dựng hệ thống tưới tự động nhiều người thường cho rằng lắp đặt sẽ tốn kém nhiều chi phí. Tuy nhiên, bạn có thể hoàn toàn yên tâm về chi phí. Khi sử dụng hệ thống có thể giúp bạn tiết kiệm nước hiệu quả. Khi mà hệ thống tưới tự động thông minh sẽ giúp bạn kiểm soát nước một cách hiệu quả, giúp bạn tiết kiệm khoảng 60% lượng nước so với cách tưới truyền thống. Nước được đảm bảo 30
  5. sử dụng đều trên toàn bộ diện tích cây trồng chứ không bị dồn vũng, giúp cây phát triển khỏe mạnh và toàn diện, không bị chết ủng do thừa nước. Hình 3.3: Ống nhỏ giọt  Tiết kiệm thời gian và công sức hiệu quả Nếu bạn sở hữu cho mình một vườn rau với diện tích lớn mà phải tự mình tưới thì thực sự tốn rất nhiều thời gian cho việc cấp nước cho rau hàng ngày. Còn nếu bạn sử dụng hệ thống tưới tự động thì bạn có thể hoàn toàn yên tâm vì tưới hoàn toàn tự động, bạn chỉ cần thiết lập cài đặt vài phút còn lại hệ thống sẽ tự cung cấp đủ nước cho cây khi cần thiết, đảm bảo cây sinh trưởng phát triển hiệu quả. Trong khoảng thời gian đó bạn có thể sử dụng để làm việc khác mà hoàn toàn không phải lo lắng quá nhiều. Không chỉ giúp bạn tiết kiệm thời gian mà còn giúp tiết kiệm sức lực một cách tốt nhất để có thể chủ động trong công việc hàng ngày, tránh làm ảnh hưởng đến sức khỏe. 31
  6. Hình 3.4: Hệ thống tưới phun  Lợi ích của hệ thống tưới tự động với môi trường Khi sử dụng hệ thống tưới nước tự động ngoài việc giúp tiết kiệm chi phí, công sức thì còn giúp bảo vệ môi trường một cách hiệu quả. Hệ thống tự động tưới nước sử dụng bộ cảm biến và cắt tự động giúp làm giảm tác động của dòng chảy mang theo bụi bẩn và ô nhiễm vào nguồn nước ngầm, không chỉ vậy còn giúp tiết kiệm nước lượng nước tiêu dùng và làm giảm sự ảnh hưởng đến môi trường khi mà lượng nước ngọt sạch ngày càng có xu hướng giảm sút. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Hãy phân tích ưu nhược điểm của hình thức tưới nước mặt? 2. Hãy phân tích ưu nhược điểm của hình thức tưới phun mưa? 3. Trình bày phân loại của hệ thống tưới? 4. Mục tiêu chính của việc áp dụng tự động hoá hệ thống tưới trong canh tác nông nghiệp là gì? 5. Phân tích những lợi thế khi áp dụng hệ thống tưới vào trong hình thức kinh tế trang trại? 32
  7. CHƯƠNG 4 QUẢN LÝ ĐỘ MÀU MỠ CỦA ĐẤT TRONG TRANG TRẠI MH 15-04 Giới thiệu Cây trồng có phát triển tốt hay không phụ thuộc rất nhiều vào đất canh tác nhất là trong điều kiện kinh tế trang trại với quy mô lớn. Quản lý được màu mỡ của đất là yếu tố quan trọng chỉ sau nước tưới cho cây. Mục tiêu: Kiến thức: + Trình bày được các yếu tố ảnh hưởng đến dinh dưỡng đầu vào và đầu ra. + Trình bày phương pháp quản lý dinh dưỡng trong trang trại, đảm bảo cân bằng dinh dưỡng tốt cho cây trồng và cân bằng dinh dưỡng trong đất. Kỹ năng: + Tính được lượng dinh dưỡng đầu vào và đầu ra. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác, ham học hỏi. Đánh giá kết quả thí nghiệm và đưa ra nhận định cho kết quả đã phân tích. 1. Định nghĩa độ màu mỡ và chất lượng đất  Chất lượng đất: “Khả năng của đất để thực hiện chức năng trong phạm vi hệ sinh thái và sử dụng đất để khả năng sản suất sinh học bền vững, duy trì chất lượng môi trường và thúc đẩy sức khỏe con người, động vật và cây trồng”.  Chỉ số chất lượng đất: Có khả năng giữ, phóng thích và khoáng hóa chất dinh dưỡng và các khoáng chất khác. Có khả năng giữ và phóng thích nước cho cây trồng, dung dịch đất và nước ngầm. Thúc đẩy sự sinh trưởng của rễ tốt và duy trì môi trường sinh học tốt cho sinh vật đất. Thấm rút nước tốt; có cấu trúc và thoáng khí tốt, chống lại sự suy thoái đất như xói mòn, nén dẽ. 33
  8. pH trung tính (pH = 6-7), thích hợp cho độ hữu dụng của chất dinh dưỡng. Cân bằng dinh dưỡng giữa đa và vi lượng cho cây trồng. Mức độ nhiễm mặn thấp.  Độ mầu mỡ của đất: Khả năng cung cấp chất dinh dưỡng từ đất theo yêu cầu cho sự sinh trưởng của cây trồng. 2. Độ màu mỡ, sức khỏe cây trồng, sự chống chịu và tính đề kháng của cây trồng với sự gây hại của sâu bệnh Đòi hỏi sự cân bằng dinh dưỡng trong đất. Thiếu hay dư dư thừa chất dinh dưỡng đều dẫn đến ảnh hưởng tới sự sinh trưởng, sự mẫn cảm với sâu bệnh và chất lượng sản phẩm sau thu hoạch. 2.1. Mục tiêu quản lý độ màu mỡ bền vững của đất Duy trì khả năng cho năng suất, chất lượng cao và hiệu quả kinh tế của hoạt động Trang Trại. Tối thiểu hóa ảnh hưởng đến chất lượng môi trường và sức khỏe con người. Hạn chế sử dụng hóa chất tổng hợp (phân bón, thuốc trừ sâu,..) có hại đến môi trường và sức khỏe con người. Tránh làm ô nhiễm nguồn nước hay nước ngầm. Ngăn cản sự xói mòn đất và sự lắng tụ của nguồn nước, khi lắng tụ sẽ tích tụ độc chất kèm theo. Hình 4.1: Trồng lạc dại cải tạo đất 34
  9. Hạn chế chu kỳ dinh dưỡng nhiều đến mức có thể trong phạm vi đồng ruộng và trang trại làm giảm sử dụng năng lượng và tác động môi trường của việc sản xuất. 2.2. Phương pháp quản lý độ màu mỡ  Cải thiện và duy trì đặc tính sinh học và vật lý đất • Bón phân hữu cơ và che phủ đất. • Làm đất thích hợp: Tăng độ thoáng khí, thúc đẩy quá trình khoáng hóa CHC, tăng độ thấm và rút nước. • Tưới nước: giữ ẩm độ đất ở mức giữa 50 -100% thông qua biện pháp kiểm soát ẩm độ đất và giữ ẩm độ đất (che phủ). • Luân canh hợp lý, cải tạo đất và kỹ thuật bón phân.  Cải thiện và duy trì đặc tính hóa học của đất Đặc tính hóa học đất tối hảo: Cân bằng các chất dinh dưỡng hữu dụng; pH= 6,0 - 7,0; mức độ nhiễm mặn thấp. Biện pháp cải thiện và duy trì sự tối hảo cho đặc tính hóa học của đất • Bón phân cân đối cho cây trồng. • Phân tích đất định kỳ. • Phân tích lá → xác định tình trạng sinh trưởng của cây. • Kiểm tra sự khoáng hóa chất hữu cơ. • Tránh để đất trống: không bị gió làm xói mòn và nước làm rửa trôi chất dinh dưỡng. • Nên để CHC phân hủy trước khi trồng. • Quản lý sự tưới tiêu để tránh xói mòn và rửa trôi.  Tối thiểu hóa sự mẫn cảm với sâu bệnh Duy trì mức độ chất dinh dưỡng trong đất và pH ở mức thích hợp. Duy trì chất hữu cơ ở mức thích hợp để cải thiện đặc tính vật lý và cung cấp chất dinh dưỡng cho cây trồng. Duy trì ẩm độ đất ở mức thích hợp để tránh sự nén dẻ và xói mòn đất. Luân canh hợp lý để hạn chế sự phát triển của sâu bệnh. Canh tác nhiều loại cây trồng nhằm hạn chế sự bộc phát của dịch bệnh. Phòng ngừa và sử dụng biện pháp sinh học để ngăn ngừa sự phát triển của dịch bệnh. 35
  10. 3. Biện pháp canh tác bền vững 3.1. Biện pháp làm đất  Ích lợi của biện pháp làm đất Chuẩn bị đất để gieo hạt hoặc trồng cây. Tạo điều kiện phân giải dư thừa thực vật trong đất đồng thời trộn đều vôi hay chất hữu cơ vào đất. Cải thiện độ thoáng khí; Cải thiện độ thấm nước; Tăng sự hoạt động của VSV và sự khoáng hóa. Cày sâu → Phá vở tầng đế cày.  Bất lợi của biện pháp làm đất Làm tăng tỉ lệ và phạm vi giảm chất hữu cơ cũng như có thể làm tăng độ nén dẻ ở tầng đất bên dưới từ đó gây cản trở cho sự sinh trưởng của rễ và sự thoát nước. Sự mất chất hữu cơ do làm đât quá kỹ dẫn đến sa mạc hóa tầng mặt gây trở ngại cho sự mọc mầm và sự thấm rút nước. Tốn chi phí cho năng lượng và sức lao động. Dư thừa thực vật che phủ mặt đất làm giảm sự xói mòn do gió và nước. Làm đất tối thiểu giữ ẩm độ đất tốt hơn đối với vùng canh tác nhờ nước trời. Tạo ra mức độ chất hữu cơ sẵn sàng sử dụng tốt hơn trong cùng điều kiện có làm đất. Làm đất tối thiểu tạo ra nguồn carbon lớn hơn đang thu hút những nhà nghiên cứu thay đổi khí hậu và người làm chính sách. Dư thừa thực vật che phủ mặt đất ít làm giảm nhiệt độ đất làm chậm sự nẩy mầm và sự phát triển cây con có thể ảnh hưởng đến năng suất. Khó phòng trừ cỏ dại khi không dùng hóa chất, đòi hỏi sử dụng dụng cụ đặc biệt để gieo hạt, làm tăng sự thấm lậu chất dinh dưỡng và thuốc trừ cỏ vào nước ngầm. 3.2. Che phủ đất Làm tăng sự hữu dụng của chất dinh dưỡng • Che phủ bằng cây họ đậu làm tăng sự cố định đạm. • Là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng cho đất khi dư thừa thực vật bị VSV đất khoáng hóa. • Kích thích sự hoạt động VSV đất và làm tăng sự khoáng hoá CHC. • Cây che phủ có rễ sâu có thể lấy chất dinh dưỡng ở tầng đất sâu hơn. • Cây che phủ đất sử dụng chất dinh dưỡng di động (như N) → làm giảm sự mất dinh dưỡng do rửa trôi hay thẩm lậu. 36
  11. Hình 4.2: Che phủ đất trong vườn cây tiêu Chất lượng của dư thừa thực vật • Tỉ số C/N và sự khoáng hóa N – C/N ≤ 22:1: Nitrate được khoáng hóa phóng thích vào DD đất sẵn sàng cho cây hấp thụ. – C/N ≥ 22:1: Sự khoáng hóa bị giới hạn, cây không hấp thu được. – Tỉ số C/N tăng khi tuổi càng tăng → thu hoạch tốt nhất ở thời điểm cây trổ hoa hoàn toàn. • Sự hiện diện của lignin và tannin làm chậm quá trình khoáng hóa Ức chế sự phát triển của cỏ dại – Cạnh tranh ánh sáng/che phủ cỏ dại. – Sự cảm nhiễm qua lại: nhiều loài cây che phủ tiết ra chất ức chế sự nẩy mầm hay phát triển của cỏ dại. Tập hợp thông tin về cây che phủ trong vùng: Cây có thể trồng, cây nên tránh đối với sâu bệnh chủ yếu trong vùng. 3.3. Phân hữu cơ  Phân trộn: a) Bón hàng năm: 10-20 tấn/ha (tùy loại cây). b) Thành phần dinh dưỡng của phân compost: 1-1-1, tùy nguồn. c) Thời gian bón: sự phóng thích DD trùng với nhu cầu DD của cây. 37
  12. • Tùy thuộc vào chất lượng compost, có thể không hiệu quả trong thời gian ngắn. • Phóng thích N có thể kéo dài từ 6-8 tuần đến nhiều tháng, tùy thuộc vào compost và môi trường. • Cần bón gần rễ nếu bón vào giữa mùa. d) Chỉ số chất lượng của phân compost: (tỉ số C/N; Mức độ CO2, hàm lượng NH4+, mùi, màu, kết cấu, nhiệt độ). e) Điều kiện sử dụng và hiệu quả kinh tế giá vận chuyển, phương tiện bón,.. f) Yêu cầu về lao động, phương tiện để sản xuất compost trong trang trại. g) Tiêu chuẩn quốc gia cho việc sản xuất compost. h) Vận chuyển: • Điều kiện và giá cả. • Sự thay đổi chất lượng.  Phân chuồng: a) Phân tươi và chưa phân hủy hoàn toàn. b) Hàm lượng chất dinh dưỡng trong phân tùy loài. c) Tồn trữ và bảo quản phân: tránh mưa và nắng. d) Ủ phân để tiêu diệt các mầm bệnh. 3.4. Bổ sung dinh dưỡng a) Phân hữu cơ: b) Bổ sung phân bón: Ngăn ngừa tình trạng kiệt quệ dinh dưỡng trong đất và cây bị thiếu dinh dưỡng thông qua phân tích đất, phân tích lá và quan sát tình trạng sinh trưởng của cây. c) Quản lý độ màu mỡ và chất dinh dưỡng: Cân bằng dinh dưỡng đầu vào và đầu ra, đạt mức độ và tỉ lệ chất dinh dưỡng tối hảo. • Đầu vào > đầu ra: Nguy cơ ô nhiễm do thấm lậu và chảy tràn. • Đầu vào < đầu ra: Đất sẽ bị kiệt quệ, cây thiếu DD. → giảm năng suất, tăng khả năng mẫn cảm với sâu bệnh d) Cân bằng dinh dưỡng chất đạm • Đầu vào: Phân bón và nguồn bổ sung + Khoáng hóa từ không khí + N cố định đạm từ cây che phủ. 38
  13. • Đầu ra: Sản phẩm thu hoạch + mất do thấm lậu, rửa trôi và sự khử hóa. 3.5. Luân canh a) Vì sao phải luân canh: • Nhu cầu dinh dưỡgn của từng loại cây khác nhau. • Khả năng hấp thụ dinh dưỡng ở các độ sâu khác nhau. • → Luân canh hợp lý sẽ sử dụng chất dinh dưỡng trong đất. b) Nguyên tắc luân canh • Không luân canh cây cùng loài và cùng ký chủ sâu bệnh. • Luân canh cây sử dụng tối đa các chất dinh dưỡng ở các tầng khác nhau. • Luân canh cây che phủ lâu năm và bỏ hoang: Giúp phục hồi đặc tính vật lý đất. CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Định nghĩa độ màu mỡ của đất là gì? Chất lượng đất bị ảnh hưởng bởi các yếu tố nào? 2. Che phủ đất mang lại lợi ích gì cho vườn cây? Có bất lợi nào không? 3. Luân canh có tác dụng gì? Với hệ thống canh tác trang trại thì luân canh có phù hợp không? 4. Canh tác bền vững là như thế nào? 39
  14. CHƯƠNG 5 CƠ GIỚI HÓA TRONG TRANG TRẠI MH 15-03 Giới thiệu Cung cấp cho người học về các phương tiện máy móc phục vụ cho việc cơ giới hoá, tự động hoá trong trang trại với diện tích lớn. Mục tiêu: Kiến thức: + Trình bày được vai trò của việc cơ giới hoá, tự động hoá trong trang trại. Kỹ năng: + Nhận dạng các loại máy cơ giới chuyên dụng cho trang trại. Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác, ham học hỏi. Đánh giá kết quả thí nghiệm và đưa ra nhận định cho kết quả đã phân tích. 1. Các công đoạn cơ giới trong sản xuất a) Làm đất: b) Gieo trồng: c) Tỉa cành: d) Thu hoạch: Một hệ thống tự động hoá trong trang trại:  ĐẶT VẤN ĐỀ Việc ứng dụng công nghệ IoT (Internet Of Things) tích hợp công nghệ thông tin, điện tử viễn thông và tự động hóa trong sản xuất nông nghiệp công nghệ cao, đặc biệt trong quy mô trang trại trồng hoa cây cảnh đang là xu hướng chính hiện nay. 40
  15. Hình 5.1. Mô hình ứng dụng IoT trong nông nghiệp công nghệ cao Trong đó, việc áp dụng công nghệ IoT để giám sát và điều khiển các thông số nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng của trang trại nuôi trồng hoa cây cảnh trên nền tảng điện toán đám mây sẽ cung cấp các dịch vụ giám sát các thông số đo môi trường sản xuất và cho phép thay đổi, điều chỉnh cho phù hợp các thông số này từ xa qua PC hay ngay trên thiết bị di động như máy tính bảng, điện thoại thông minh.  MÔ HÌNH TRANG TRẠI TRỒNG HOA CÂY CẢNH Trong quy trình sản xuất nuôi trồng hoa cây cảnh, việc áp dụng một số công nghệ cao về tự động hóa, công nghệ thông tin sẽ giúp nâng cao chất lượng nhân giống cho đến nuôi trồng thông qua việc điều chỉnh độ ẩm, cân bằng dòng khí đối lưu, nhiệt độ và độ sáng thích hợp cho từng giai đoạn phát triển của cây. Hình 5.2. Nhà màng lưới nuôi trồng hoa cây cảnh Để đảm bảo điều kiện các thông số nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng đáp ứng đúng tiêu chuẩn môi trường nuôi trồng hoa cây cảnh, khu nhà lưới sản xuất cần một số hạ tầng thiết bị chấp hành sau: • Hệ thống hạ nhiệt làm mát gồm: tường nước, hệ thống cấp nước và quạt hút gió (Fans and cooling Pad). 41
  16. • Hệ thống máy làm lạnh công suất lớn chủ động hạ nhiệt theo yêu cầu • Hệ thống tăng nhiệt là máy gia nhiệt chạy dầu hoặc chạy than để đốt nóng không khí trong buồng đốt, sau đó sử dụng quạt công suất lớn thổi khí nóng vào trong nhà thông qua hệ thống ống vải (hoặc nylon) dạng xương cá đặt bên trong nhà màng • Hệ thống điều chỉnh ánh sáng là hệ thống lưới cản quang. Căn cứ vào vị trí lắp đặt lưới chia ra lưới che nắng bên ngoài và lưới che nắng bên trong. Nếu lưới cản quang căng ở bên trên mái nhà thì gọi là che nắng bên ngoài và ngược lại.  XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN Hệ thống giám sát và điều khiển các thông số nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng trong trang trại nuôi trồng hoa cây cảnh trên nền tảng điện toán đám mây đề xuất theo mô hình sau: - Các trạm giám sát và điều khiển khu vực qua mạng công nghiệp Profibus- DP trên nền thiết bị điều khiển PLC tích hợp mạng Wifi có khả năng giám sát và điều khiển máy bơm, động cơ,...và đo các thông số nhiệt- ẩm, ánh sáng và điều khiển cường độ sáng đèn LED tích hợp mạng không dây Zigbee và Wifi. - Máy chủ Cloud tích hợp hệ phần mềm SCADA giám sát và điều khiển tích hợp công nghệ bản đồ số và điện toán đám mây. Hình 5.3. Hệ thống giám sát và điều khiển trang trại nuôi trồng hoa cây cảnh  Hệ thống SCADA giám sát và điều khiển trên máy chủ Hệ phần mềm SCADA giám sát và điều khiển sẽ được xây dựng và cài đặt trên máy chủ đặt tại trung tâm điều khiển. Mọi thao tác truy vấn thông tin, giám sát trạng thái các trạm đo sẽ được thực hiện ngay trên máy chủ qua hệ thống kết nối mạng viễn thông không dây các trạm đo môi trường. 42
  17. Hình 5.4 Thiết kế tự động hóa nhà trồng hoa cây cảnh Trong đó: • Các nút đo thông số môi trường nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng tích hợp công nghệ truyền không dây Zigbee. • Tủ điều khiển PLC thu thập dữ liệu đo từ các điểm đo qua mạng không dây Zigbee và điều khiển các cơ cấu chấp hành như máy bơm áp lực phun sương, động cơ cuốn mành che ánh sáng, điều chỉnh điều hòa, điều khiển tốc độ quạt gió, điều chỉnh độ sáng từng khu vực cấy mô dựa trên công nghệ đèn LED. • Máy chủ ứng dụng công nghệ điện toán đám mây tại trung tâm giám sát và điều khiển có kết nối internet. • Hệ phần mềm SCADA giám sát và điều khiển trên máy chủ Mô đun trên Server là hệ thống giám sát điều khiển, được cài đặt ở máy chủ trung tâm trên đám mây. Mô đun trên server có các chức năng chính sau: • Quản lý trạm đo, thiết bị đo • Giám sát thông số đo. Cung cấp khả năng tiếp nhận và trả lời truy vấn thông tin về số liệu đo môi trường nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng ở từng điểm đo • Điều khiển trạm đo/thiết bị đo qua hệ thống SCADA • Cảnh báo thông số vượt ngưỡng • Được cài đặt và vận hành trên máy chủ đám mây Mô đun trên Client được cài đặt trên máy tính PC, máy tính bảng, điện thoại thông minh (Adroid Smartphone) cung cấp các tính năng sau: • Cung cấp khả năng truy vấn thông số đo nhiệt độ, độ ẩm, cường độ ánh sáng tại từng điểm đo. 43
  18. • Cho phép thiết lập ngưỡng cảnh báo thông số vượt ngưỡng. • Được phát triển dưới dạng ứng dụng Android chạy trên thiết bị di động.  Hệ thống tự động hoá cho khu nhà trồng hoa cây cảnh Các trạm giám sát và điều khiển khu vực qua mạng công nghiệp Profibus-DP trên nền thiết bị điều khiển PLC tích hợp mạng Wifi có khả năng giám sát và điều khiển máy bơm, động cơ,... và đo các thông số nhiệt-ẩm, ánh sáng tích hợp mạng không dây.. Từ quy trình công nghệ của hệ thống ta có các thiết bị chấp hành và cảm biến như sau:  Kết nối dữ liệu từ thiết bị đo, điều khiển PLC với máy tính chủ điều hành Trong hệ thống tự động hóa nhà trồng hoa cây cảnh, quá trình kết nối dữ liệu từ cảm biến và thiết bị chấp hành với thiết bị đo, điều khiển PLC với máy tính chủ điều hành gồm các bước sau: - Thiết bị đo, điều khiển PLC truyền dữ liệu với máy tính điều hành qua mạng truyền thông công nghiệp MPI. - Máy tính điều hành sẽ lưu trữ dữ liệu trong cơ sở dữ liệu. Trong đó, cơ sở dữ liệu được xây dựng nhằm lưu trữ liên tục dữ liệu thu thập từ các cảm biến, thiết bị chấp hành vào hệ thống cơ sở dữ liệu ở máy tính điều hành. Dữ liệu cập nhật liên tục theo định kỳ với tần suất cao (vài giây đến vài chục giây một lần) nên cần một hệ quản trị cơ sở dữ liệu mạnh để lưu trữ và xử lý với tốc độ cao. 44
  19. Hình 5.5. Sơ đồ khối hệ thống đo, điều khiển  Kết nối dữ liệu giữa máy tính chủ điều hành với máy chủ điện toán đám mây Quá trình kết nối dữ liệu giữa máy tính chủ điều hành với máy chủ điện toán đám mây gồm các bước sau: - Máy tính chủ điều hành kết nối với thiết bị đo, điều khiển PLC có các chức năng thu thập dữ liệu từ các cảm biến, thiết bị chấp hành, sau đó gửi một yêu cầu http request (có thể là một request dạng GET với các thông số đo được gắn vào đường dẫn của Http Request tới máy chủ điện toán đám mây (cloud server) để cập nhật dữ liệu lên đám mây (cloud). - App Engine tích hợp trên máy chủ điện toán đám mây xác định rằng một request gửi tới ứng dụng được tạo trên App Engine sử dụng tên miền của ứng dụng. Khi tạo ứng dụng trên App Engine thì App Engine sẽ tạo cho mỗi ứng dụng một ID định danh. - Khi App Engine nhận được một web request cho ứng dụng được người sử dụng tạo, nó sẽ gọi một script xử lý request tương ứng với URL được mô tả trong tệp cấu hình ứng dụng app. - Máy chủ đám mây sẽ xác định script xử lý nào được chạy để xử lý request bằng cách so sánh URL của request với mẫu URL trong tệp cấu hình của ứng dụng. Máy chủ sẽ chạy đoạn script tương ứng với dữ liệu re- quest và đưa dữ liệu request vào môi trường biến và luồng dữ liệu vào chuẩn. Đoạn script sẽ thực hiện 45
  20. các hành động thích hợp với request được gửi đến, chuẩn bị dữ liệu trả lời và đưa dữ liệu này vào luồng dữ liệu ra chuẩn.  KẾT LUẬN Hệ thống giám sát và điều khiển các thông số nhiệt độ, độ ẩm và ánh sáng trong trang trại nuôi trồng hoa cây cảnh trên nền tảng điện toán đám mây sẽ giúp cho quá trình chăm sóc Lan Hồ điệp được kỹ lưỡng hơn và sẽ là yếu tố giúp tăng năng suất và chất lượng cây trồng. Trên khía cạnh quản lý, lãnh đạo doanh nghiệp hay những người có thẩm quyền có thể làm chủ tình hình thông qua việc sử dụng máy tính cá nhân hay thiết bị di động (máy tính bảng, điện thoại di động...) để giám sát và điều khiển gần như ở mọi lúc và mọi nơi. 2. Máy thu hoạch Việc thu hoạch phụ thuộc vào việc biết khi nào cây trồng đã sẵn sàng, làm việc theo thời tiết và hoàn thành việc thu hoạch trong khoảng thời gian có hạn. Có rất nhiều loại máy hiện đang được sử dụng để thu hoạch cây trồng, nhiều loại trong số đó sẽ phù hợp với việc tự động hóa trong tương lai. Hình 5.6: Máy thu hoạch cơ giới Máy thu hoạch hỗn hợp, thức ăn gia súc và máy thu hoạch đặc sản truyền thống có thể được hưởng lợi ngay lập tức từ công nghệ máy kéo tự động để đi qua các cánh đồng. Bổ sung công nghệ phức tạp hơn với các cảm biến và kết nối IoT, kết nối vô lăng điện tử, và máy móc có thể tự động bắt đầu thu hoạch ngay khi điều kiện lý tưởng, giải phóng người nông dân cho các nhiệm vụ khác. Phát triển công nghệ có khả năng thu hoạch tinh vi, như hái quả từ cây hoặc rau quả như cà chua, là nơi các trang trại công nghệ cao sẽ thực sự tỏa sáng. Các kỹ sư đang làm việc để tạo ra các thành phần robot phù hợp cho những công việc phức tạp này, chẳng hạn như robot hái cà chua của Panasonic, kết hợp các máy 46
nguon tai.lieu . vn
Nông nghiệp Ngư nghiệp Lâm nghiệp Sinh học Hoá học Ngôn ngữ học Ngân hàng - Tín dụng