Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của vòi phun thuốc bảo vệ thực vật thông dụng hiện nay

HÀ NỘI – 2013


Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. LÊ VŨ QUÂN
2. PGS.TS. HOÀNG ĐỨC LIÊN
Mã số: 60.52.01.03
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGHIÊN CỨU CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯ
Ở
NG Đ
Ế
N
CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA VÒI PHUN THUỐC
BẢO VỆ THỰC VẬT THÔNG DỤNG HIỆN NAY


NGUYỄN VĂN HƯNG



HÌI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng, những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận
văn này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.
Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này
đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ rõ
nguồn gốc.
Hà Nội, ngày tháng năm 2013
Học viên

Nguyễn Văn Hưng









Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

i


LỜI CẢM ƠN
Lời cảm ơn chân thành đầu tiên tác giả xin được gửi đến người thầy
TS. Lê Vũ Quân, PGS.TS Hoàng Đức Liên người trực tiếp hướng dẫn đã
dành nhiều thời gian, công sức để chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận
văn này.
Với tình cảm chân thành, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban
Giám hiệu, Ban Quản lý đào tạo, Khoa Cơ - Điên, Bộ môn Máy nông nghiệp,
cùng toàn thể các thầy, cô tham gia giảng dạy lớp Cao học cơ khí nông
nghiệp khóa 2010 - 2012, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tôi được học tập,
nghiên cứu và thực hiện đề tài.
Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Cao đẳng Nghề
Kinh tế - Kỹ thuật Bắc Ninh, các đồng nghiệp, bạn bè, gia đình và người thân
đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn này.
Một lần nữa tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất của mình tới
tất cả những tập thể và cá nhân đã dành cho tác giả mọi sự giúp đỡ quý báu

trong quá trình hoàn thành luận văn.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm 2013
Tác giả

Nguyễn Văn Hưng

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

ii


MỤC LỤC

Trang
Lời cam đoan
i
Lời cảm ơn
ii
Mục lục
iii
Danh mục bảng
vi
Danh mục hình
vii

LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ PHUN THUỐC TRONG
BẢO VỆ THỰC VẬT 3
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ 3

1.1.1. Tình hình nghiên cứu về cơ giới hóa bảo vệ thực vật trên thế giới 3
1.1.2. Tình hình nghiên cứu về cơ giới hóa bảo vệ thực vật ở trong nước 20
Kết luận:……………………………………………………………………25
1.2. Mục tiêu, cách tiếp cận, phương pháp, đối tượng nghiên cứu 26
1.2.1. Mục tiêu nghiên cứu 26
1.2.2. Cách tiếp cận 26
1.2.3. Phương pháp nghiên cứu của đề tài 26
1.2.4. Phạm vi, đối tượng nghiên cứu 27
1.2.5. Nội dung nghiên cứu 27
Chương 2 NGHIÊN CỨU MỘT SỐ LOẠI VÒI PHUN
KHUYẾCH TÁN ỨNG DỤNG TRONG MỘT SỐ THIẾT
BỊ PHUN THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT THÔNG DỤNG 28
2.1. Khái niệm, phân loại máy phun, vòi phun khuyếch tán đang sử
dụng trong và ngoài nước 28
2.1.1. Máy phun kiểu giàn phun 28
2.1.2. Khái niệm, phân loại, cấu tạo một số loại vòi phun 31
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

iii


2.2. Ứng dụng của vòi phun khuyếch tán trong thiết bị phun kiểu giàn
phun 33
2.2.1. Hệ thống giàn phun và vòi phun 33
2.2.2. Dạng giàn phun có trợ gió 37
2.2.3. Hệ thống chỉ thị bề rộng phun 39
2.2.4. Phun thuốc có chọn lọc 40
2.3. Một số vòi phun thuốc BVTV đang sử dụng phổ biến 41
2.3.1. Một số dạng cơ bản của vòi phun 41
2.3.2. Cấu tạo một số loại vòi phun đang sử dụng phổ biến 43

2.4. Các thông số chính ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của vòi
phun 45
2.4.1. Xác định góc phun của vòi phun 46
2.4.2. Sự phân bố đồng đều thuốc phun 49
2.4.3. Cường độ phun 50
Chương 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG KIỂM TRA THỬ NGHIỆM
CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG
LÀM VIỆC CỦA VÒI PHUN 51
3.1. Đề xuất phương án thiết kế hệ thống kiểm tra thử nghiệm các
thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của vòi phun 52
3.2. Thiết kế bàn kiểm tra thực nghiệm 54
3.3 Lựa chọn, thiết kế hệ thống hỗ trợ 60
3.3.1 Bàn đỡ hệ thống xác định các thông số động học dòng phun
bằng laser PIV 60
3.3.2 Lựa chọn hệ thống bơm 61
3.3.3 Thiết kế hệ thống đường ống 61
3.3.4 Thiết kế hệ thống thoát nước 62

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

iv


Chương 4 KHẢO NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ ẢNH
HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA VÒI PHUN 63
4.1. Thí nghiệm xác định lưu lượng thuốc phun tiêu chuẩn 63
4.1.1. Vòi phun DG-TEEJET-11002 66
4.1.2. Vòi phun XR-TEEJET-11003 67
4.1.3 Vòi phun TEEJET-TP11002 68
4.1.4 Vòi phun XR-TEEJET-11002 69

4.2. Thí nghiệm xác định phân bố thuốc phun 70
4.2.1. Mật độ phân bố của giọt thuốc phun 70
4.2.2. Thí nghiệm xác định ảnh hưởng của áp lực tới phân bố thuốc phun 72
4.3. Thí nghiệm xác định góc phun của vòi phun. 77
KẾT LUẬN 79
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 80
A. KẾT LUẬN 80
B. KIẾN NGHỊ 80
TÀI LIỆU THAM KHẢO 81












Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

v


DANH MỤC BẢNG
STT Tên bảng Trang

Bảng 2.1. Khoảng cách tối thiểu của vòi phun so với đối tượng phun 33

Bảng 4.1. Kết quả thí nghiệm lưu lượng phun thực tễ của vòi phun DG-
TEEJET-11002 66

Bảng 4.2. Kết quả thí nghiệm lưu lượng phun thực tế của vòi phun XR-
TEEJET-11003 67

Bảng 4.3. Kết quả thí nghiệm lưu lượng phun thực tễ của vòi phun
TEEJET-TP11002 68

Bảng 4.4. Kết quả thí nghiệm lưu lượng phun thực tễ của vòi phun XR-
TEEJET-11002 69

Bảng 4.5. Ảnh hưởng của áp lực đến góc phun của vòi phun 77






Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

vi


DANH MỤC HÌNH
STT Tên hình Trang
Hình 1.1. Robot phun thuốc trừ sâu trong nhà kính 6
Hình 1.2. Kết cấu bên trong mái che………………………………………….7
Hình 1.3. Mái che…………………………………………………………… 7

Hình 1.4. Hệ thống phun trên máy kéo 9
Hình 1.5. Kết cấu bộ phận hòa trộn thuốc sâu 9
Hình 1.6. Hệ thống hòa trộn thuốc sâu. 11
Hình 1.7. Kết cấu bộ phận hòa trộn dung môi (nước) và hỗn hợp thuốc 11
Hình 1.8. Hệ thống phun cơ động cầm tay Fisher 13
Hình 1.9. Hệ thống cắt cỏ, phun thuốc trừ sâu 15
Hình 1.10. Kết cấu bộ phận phun kiểu ly tâm 15
Hình 1.11. Hệ thống phun thuốc sâu kéo tay 16
Hình 1.12. Thiết phun thuốc trừ sâu tĩnh điện 19
Hình 1.13. Máy phun tự hành MPT260 21
Hình 1.14. Máy phun thuốc kéo tay Hoàng Thắng 22
Hình 1.15. Máy phun có động cơ sử dụng ở Đồng bằng Sông Cửu Long 22
Hình 1.16. Máy phun thuốc trừ sâu OVTA1 23
Hình 1.17. Một số máy phun dùng cho lúa 23
Hình 1.18. Sử dụng vòi phun tự chế cho cây công nghiệp 24
Hình 1.19. Một số hình ảnh máy phun do nông dân cải tiến, chế tạo 24
Hình 2.1. Máy phun dạng giàn phun đeo vai 29
Hình 2.2. Máy phun dạng giàn phun tự đẩy 29
Hình 2.3. Máy phun dạng giàn phun kiểu treo 29
Hình 2.4. Máy phun dạng giàn phun kiểu kéo 29
Hình 2.5. Máy phun dạng giàn phun tự hành 30
Hình 2.6. Máy phun dạng giàn phun cho cây trồng có chiều cao tương
đối lớn 30
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

vii


Hình 2.7. Vòi khuếch tán 32
Hình 2.8. Vòi phun tia 32

Hình 2.9. Máy phun dạng giàn phun có trợ gió 37
Hình 2.10. Máy phun kiểu giàn phun có thêm nắp chụp 38
Hình 2.11. Máy phun có định vị GPS 39
Hình 2.12. Hệ thống giàn phun có chọn lọc đối tượng khi phun 41
Hình 2.13. Cấu tạo một số loại vòi phun đang được sử dụng trong thực tế 43
Hình 2.14. Một số hình ảnh về các loại vòi phun có các hình dạng phun
thuốc khác nhau 44
Hình 2.15. Vòi phun tĩnh điện 45
Hình 2.16. Góc phun của vòi phun 47
Hình 2.17. Sơ đồ nguyên lý thí nghiệm xác định sự phân bố đồng đều
thuốc phun 49
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của hệ thống kiểm tra thử nghiệm
thông số vòi phun…………………………………………………53
Hình 3.2. Hệ thống kiểm tra thử nghiệm thông số của vòi phun 53
Hình 3.3. Sơ đồ cấu trúc bàn kiểm tra thực nghiệm 54
Hình 3.4. Cấu tạo của các rãnh thu chất lỏng phun từ vòi phun 56
Hình 3.5. Bố trí lặp đặt các vòi phun trong trường hợp kiểm tra thử
nghiệm nhiều vòi phun 57
Hình 3.6. Hệ thống khung giá đỡ ống đo 58
Hình 3.7. Cơ cấu thay đổi chiều cao vòi phun 59
Hình 3.8. Cấu tạo và hình ảnh bàn đỡ hệ thống PIV 60
Hình 3.9. Khung gắn bơm và động cơ 61
Hình 3.10. Hệ thống đường ống 62
Hình 3.11. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thoát nước thải 62
Hình 4.1. Lưu lượng phun của vòi phun DG-TEEJET-11002 66
Hình 4.2. Lưu lượng phun của vòi phun XR-TEEJET-11003 67
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

viii

Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………

ix
Hình 4.3 Lưu lượng phun của vòi phun TEEJET-TP11002 68
Hình 4.4. Lưu lượng phun của vòi phun XR-TEEJET-11002 69
Hình 4.5. Ảnh hưởng của độ mòn của vòi phun tới mật độ phân bố của
thuốc phun 71
Hình 4.6. Bố trí thí nghiệm đo mật độ phân bố thuốc phun của 3 vòi
phun 73
Hình 4.7. Ảnh hưởng của áp lực tới sự phân bố của thuốc phun ở vòi
phun XR-TEEJET-11003 74
Hình 4.8. Ảnh hưởng của áp lực tới sự phân bố của thuốc phun ở vòi
phun XR-TEEJET-11002………………………………………….75
Hình 4.9. Ảnh hưởng của áp lực tới sự phân bố của thuốc phun ở vòi
phun TEEJET-TP11002……………………………………………76
Hình 4.10. Ảnh hưởng của áp lực phun tới góc phun vòi phun của vòi
phun XR-TEEJET11002 78


LỜI NÓI ĐẦU
Sâu bệnh hại chính là một trong các nguyên nhân làm giảm năng suất
và chất lượng sản phẩm nông nghiệp. Để ổn định sản xuất nông nghiệp, nâng
cao năng suất, chất lượng sản phẩm nông nghiệp thì công tác phòng trừ sâu
bệnh là một trong các nhiệm vụ hàng đầu. Đã có nhiều biện pháp phòng trừ
dịch hại tuy nhiên cho tới hiện nay, kết quả mang lại của các biện pháp thay
thế vẫn chưa được như mong muốn, nên việc phun các loại thuốc bảo vệ thực
vật trực tiếp vào cây trồng để tiêu diệt và phòng chống sâu bệnh vẫn được sử
dụng là chủ yếu, đặc biệt khi phát sinh dịch hại thì biện pháp này vẫn mang
lại hiệu quả cao nhất.

Có thể nói chất lượng làm việc của máy phun được thể hiện bởi chính
chất lượng làm việc của vòi phun như độ tơi của thuốc phun (kích thước hạt
thuốc phun), cự li phun, bề rộng, hình dạng của dòng thuốc phun. Chính vì
tầm quan trọng của vòi phun nên hiện nay ở các nước nông nghiệp phát triển
có nhiều công trình nghiên cứu liên quan đến vòi phun và chất lượng làm
việc của vòi phun. Các kết quả nghiên cứu này không chỉ dừng ở nghiên cứu
lý thuyết mà còn được ứng dụng rất nhiều trong thực tế, thể hiện qua việc
hiện nay có rất nhiều các loại vòi phun khác nhau đã được chế tạo sử dụng
cho các nhiệm vụ khác nhau, từng loại máy phun khác nhau.
Tuy nhiên để có thể kiểm định đánh giá năng suất, chất lượng của máy
phun thuốc cần phải có các trang thiết bị thí nghiệm kiểm tra xác định thông
số kỹ thuật của vòi phun.
Hệ thống giàn thí nghiệm kiểm tra xác định thông số kỹ thuật của vòi
phun là công cụ để đo các thông số làm việc của vòi phun trong các điều
kiện làm việc khác nhau, đây là thiết bị quan trọng của việc kiểm định thiết
bị vòi phun là các sản phẩm nghiên cứu hoặc sản xuất, kiểm tra mức độ ảnh
hưởng của các thông số kỹ thuật tác động trực tiếp trên các vòi phun khi
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


1


được thiết kế lắp đặt trên giàn phun, qua đó sẽ xác định được chất lượng sản
phẩm và hiệu quả sử dụng.
Do đó, việc nghiên cứu, ứng dụng Hệ thống giàn thí nghiệm kiểm tra xác
định thông số kỹ thuật của vòi phun thuốc bảo vệ thực vật ở nước ta hiện
nay nhằm trợ giúp cho việc thiết kế, chế tạo các loại máy phun, cũng như việc
khuyến cáo cho những người tiêu dùng sử dụng một cách hợp lý, hiệu quả các
loại máy móc thiết bị phun thuốc bảo vệ thực vật phù hợp với từng đối tượng

cây trồng khác nhau là một công việc hết sức cần thiết.
Nhằm đáp ứng được yêu cầu trên, trong luận văn thạc sỹ của mình, tôi sẽ
thực hiện đề tài “Nghiên cứu các thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm
việc của vòi phun thuốc bảo vệ thực vật thông dụng hiện nay ”.










Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


2


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ PHUN THUỐC
TRONG BẢO VỆ THỰC VẬT
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1.1. Tình hình nghiên cứu về cơ giới hóa bảo vệ thực vật trên thế giới
Hiện nay, ở các nước phát triển, trang thiết bị máy móc bảo và kỹ thuật
sử dụng thuốc bảo vệ thực vật đã đạt tới trình độ rất hiện đại, được thể hiện
qua tính chuyên nghiệp hóa cao, tất cả công tác bảo vệ thực vật đều được luật
hóa thông qua hệ thống văn bản quy phạm pháp luật, trang bị các thiết bị luôn
được cải tiến theo hướng hiện đại hóa, áp dụng các tiêu chuẩn quốc tế. Các

thiết bị phun thuốc trừ sâu như thuốc diệt nấm, thuốc diệt cỏ dại và diệt côn
trùng được nông dân sử dụng rộng rãi trên thế giới. Tại các nước phát triển
phương Tây, việc phòng trừ sâu, bệnh hại cây trồng và cỏ dại đã đạt mức cơ
giới hóa cao và các thiết bị đều phải đáp ứng được tiêu chí hàng đầu là tiết
giảm lượng thuốc, nâng cao hiệu quả sử dụng thuốc trừ sâu, có sự kiểm soát
chặt chẽ lượng hóa chất sử dụng. Tại các nước Âu, Mỹ có diện tích đất canh
tác tương đối lớn, tập trung, việc sử dụng máy phun thuốc bảo vệ thực vật
thường có năng suất và công suất lớn; còn ở các nước có Nhật Bản diện tích
đất canh tác nhỏ, lẻ (Nhật Bản, Hàn Quốc …) thường sử dụng các thiết bị
phun có năng suất và công suất nhỏ (tự hành hoặc đeo vai).
Trong nghiên cứu về cơ giới hóa thiết bị bảo vệ thực vật, cho dù là
nghiên cứu cơ bản, nghiên cứu thiết bị phun thuốc, hay nghiên cứu công nghệ
phun thuốc ở các nước phát triển đều đã đi sâu nghiên cứu, kết quả đạt được ở
mức độ rất cao, khả năng ứng dụng trong thực tế lớn. Mục tiêu nghiên cứu
trang thiết bị phun thuốc luôn được xác định theo hướng nâng cao năng suất
làm việc, giảm tới mức tối thiểu lượng thuốc sử dụng và lượng thuốc tổn thất
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


3


trong quá trình sử dụng, sử dụng các kỹ thuật nhận diện đối tượng phun thông
minh để phun chính xác vào đối tượng cần phun và nâng cao tính an toàn với
người sử dụng của thiết bị phun, tăng độ tin cậy và mức độ thân thiện với con
người và môi trường của thiết bị.
Đáp ứng mục tiêu trên hiều kỹ thuật sử dụng thuốc bảo vệ thưc vật hiện
đạiở các nước phương Tây đã được phát triển nghiên cứu từ rất sớm, hiện các
kỹ thuật này phổ biến, đưa sang các nước khác để ứng dụng: như kỹ thuật
giảm lượng thuốc phun ở mức thấp và rất thấp (ULV), kỹ thuật phun tĩnh điện

(ESS), kỹ thuật kiểm soát giọt thuốc phun (CDA), kích thước hạt thuốc phù
hợp với đối tượng sinh vật phun (BODS), công nghệ phun chính xác vào đối
tượng mục tiêu
• Một số kết quả nghiên cứu theo hướng ứng dụng tự động hóa trong thiết
bị phun
Hệ thống phun chính xác vận hành bằng cảm biến được thiết kế để
ngăn chặn việc phát tán thừa thuốc trừ sâu, trừ khi mái che được phát hiện
trong khu vực phun tương ứng. Khi mà thường xuyên có khoảng cách giữa
các hàng cây, sử dụng máy phun vườn cây ăn quả với các hệ thống này có khả
năng giảm chi phí thuốc trừ sâu và giảm lắng đọng ngoài vùng phun. Trong
báo cáo của Ed Stover [13], người ta đã thử nghiệm việc tiết kiệm thuốc trừ
sâu bằng sử dụng của một hệ thống chính xác phun vận hành bằng cảm biến
được đánh giá trong 27 khu vực trồng cây ăn quả được lựa chọn mà không
biết trước các đặc điểm khu vực phun. Với ba nhóm tuổi, mỗi nhóm có 9
khối: 5 - 6 năm, 10 - 12 năm và trên 20 năm. Máy phun đã được tối ưu cho
mỗi khối bằng cách mở những vòi phun thích hợp với kích thước cây và độ
sâu rãnh, để phun không được cung cấp dưới hoặc trên các tán lá của hầu hết
các cây. Lựa chọn ngẫu nhiên các vùng có diện tích 3,0 đến 4,7 mẫu Anh (1,2
đến 1,9 ha) sau đó phun trong mỗi khối, có và không có kích hoạt của hệ
thống phun chính xác. Trong mỗi khối, hệ thống máy tính phun chính xác
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


4


cũng tính toán tiết kiệm phun dựa trên việc sử dụng độ chính xác máy phun
mà không điều chỉnh vòi phun. Mức độ tiết kiệm vật liệu phun trung bình từ
sử dụng máy phun chính xác là 6,6% tổng lượng phun thông thường khi so
sánh đã được thực hiện với vòi phun tối ưu phun trong mỗi khu vực so với

18,6% không có điều chỉnh vòi phun.
Trong nghiên cứu này, phun tối mang lại một tỷ lệ tiết kiệm lớn hơn so
với sử dụng phun chính xác trên 100% các khu vực từ 5 đến 12 tuổi và 44%
của khu vực hơn 20 tuổi. Tuy nhiên, trong 70% khu vực thử nghiệm, hệ thống
phun chính xác tăng tiết kiệm phun hơn 2%, ngay cả khi sử dụng phun tối ưu.
Việc sắp đặt độ chính xác phun cho các khu vực rừng với tiềm năng tiết kiệm
lớn nhất sẽ có khả năng mang lại hiệu quả lớn nhất, trong khi các khu vực
đồng nhất, tạo nên hàng rào sẽ cung cấp rất ít tiềm năng tiết kiệm, thậm chí
những chi phí bổ sung để quản lý cỏ dại có thể sẽ không được lấy lại được.
Hiện nay trên thế giới, để có thể trồng trọt và thu hoạch quanh năm,
người ta sử dụng nhà kính để tạo điều kiện tối ưu cho cây trồng. Để đạt được
điều đó thì cần phải sử dụng thuốc trừ sâu, trừ nấm, nhiệt độ cao và tăng
cường khí CO
2
và độ ẩm. Nhưng cũng chính vì thế mà ảnh hưởng đến sức
khỏe của công nhân làm việc trong nhà kính khi họ phải hít thở, tiếp xúc lâu
dài, và điều đó cũng trái với nguyên tắc về việc làm, sức khỏe và an toàn. Do
vậy, việc tự động hóa trong nhà kính sẽ giúp tránh được những ảnh hưởng
không có lợi đến sức khỏe công nhân, hơn nữa còn có khả năng tăng năng
suất và hiệu quả công việc. Các nhà khoa học Úc nghiên cứu thử nghiệm mô
hình tự động hóa khâu phun thuốc bằng robot trong nhà kính [14]. Robot này
được thiết kế đơn giản mà chi phí hợp lý trong khi vẫn có khả năng phun
thuốc trong nhà kính. Nó di chuyển bằng bánh xe dọc theo các ống nước nóng
dưới nền sàn (hình 1.1). Các cảm biến hồng ngoại và cảm biến được lắp
quanh thân robot để máy tính phân tích, tính toán việc di chuyển, phun thuốc.
Hệ thống phun bao gồm thùng thuốc trừ sâu lớn, bơm và bốn van để hướng
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


5

vòi phun đến khu vực muốn phun ở hai bên robot khi nó di chuyển qua. Các
van này được bằng điều khiển bằng CPU nhận tín hiệu từ cảm biến hồng
ngoại trên thân robot. Khi robot đi qua các khu vực được đánh dấu, bơm sẽ
bật/tắt để kích hoạt việc phun thuốc.

Hình 1.1. Robot phun thuốc trừ sâu trong nhà kính

Việc thử nghiệm được tiến hành tại trung tâm nghiên cứu quốc gia Úc
về trồng cây trong nhà kính tại Gosford cho kết quả rất khả quan. Robot thử
nghiệm đạt được yêu cầu về kinh tế và thời gian thực thi. Lượng thuốc phun
đồng đều về liều lượng và vùng bao phủ.
• Kết quả nghiên cứu tăng hiệu quả sử dụng thuốc bằng cách giảm lượng
thuốc trôi nổi sau khi phun
Phun thuốc trừ sâu có vòm che được sử dụng khi phun chất lỏng trên
mặt đất khi muốn hạn chế dư lượng thuốc bị trôi đi khi phun ở dạng sương.
House đã phát minh hệ thống phun gồm một xe rơ-moóc gắn với xe kéo dùng
để kéo rơ-moóc trên mặt đất [15], sau đuôi nó gắn với các thành phần trợ giúp
vòm che nằm ngang, kéo dài đối diện (hình 1.2). Các vòm che mỗi cái đều có
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


6


tấm chắn che trước và sau hai bên gắn với mái. Một hệ thống phân phối chất
lỏng bao gồm các vòi phun trong vòm che trực tiếp phun chất lỏng lên mặt đất,
trong khi đó vách bên và nóc hạn chế thuốc trừ sâu trôi ra ngoài khi phun dạng
sương (hình 1.3). Các tấm chắn này thường làm bằng chất liệu polymer treo

trên khung hình thành các kênh kéo dài. Các vòm che này khi được kéo các
khu đất hoặc rau quả và thuốc trừ sâu hoặc hóa chất dạng lỏng được phun vào
trong mái che, cửa gió bên thân mái che cho phép không khí chảy rối vào bên
trong, hòa trộn với dung dịch dạng sương được phun. Chính sự hòa trộn của
dòng khí vào tạo điều kiện cho sự phân phối đồng đều bụi lỏng bên trong vòm
che để phun chất lỏng lên đất hoặc rau quả trong giới hạn vòm che, làm chậm
đi sự trôi dung dịch thuốc trừ sâu hoặc hóa chất nông nghiệp được phun.

Hình 1.2. Kết cấu bên trong mái che Hình 1.3. Mái che
• Kết quả nghiên cứu tự động hóa khâu pha, hòa trộn dung dịch phun
Các thiết bị phun thuốc có công suất phun lớn hiện nay thường là loại
được treo trên máy kéo hoặc được máy kéo kéo đi, các thiết bị này có một
bình thuốc phun có sẵn hỗn hợp thuốc trừ sâu với nước. Một máy bơm được
nối với bình để hút dung dịch thuốc trừ sâu từ bình, rồi đẩy đến các vòi phun,
từ đó qua các vòi phun thuốc trừ sâu được phun lên đối tượng cây trồng.
Bởi vì các máy phun hiện nay chỉ có một bình thuốc phun và thuốc trừ
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


7


bảo vệ thực vật thường được nhà sản xuất đóng gói ở dạng đậm đặc trong các
dụng cụ chứa làm bằng kẽm, thủy tinh, nhựa , nên người vận hành phải trộn
dung dịch thuốc chưa pha loãng với dung môi pha thuốc để chuẩn bị phun.
Quy trình pha thuốc vào dung môi pha thuốc được thực hiện thủ công
như sau các dung dịch thuốc được đổ ra dụng cụ định lượng, như một thìa,
cốc, ống định lượng, sau khi đã đạt đến dung tích cần thiết, dung dịch thuốc
sẽ được đổ từ dụng cụ đo vào thùng chứa thuốc phun để pha trộn với dung
môi pha thuốc (thường là nước).

Quá trình xử lý, đong đo, pha thuốc trừ sâu và chất kích thích sinh
trưởng, do đặc tính độc hại của các loại hóa chất này, nên những mối nguy
hiểm cho người sử dụng, vận hành thường xuyên xuất hiện.
Những thao tác thủ công này có độ chính xác không cao, gây ảnh
hưởng đến khả năng tối ưu dung dịch phun cho cây trồng, ngoài ra do tâm lý
của người sử dụng thường xảy ra hiện tượng pha thuốc quá liều.
Hơn nữa, do kích thước bình thuốc phun lớn, nên một phần dung dịch
thuốc trừ sâu vẫn còn lại sau khi phun và người vận hành phải tự đổ đi, nếu
sau đó định phun loại thuốc khác.
Việc vứt bỏ các vỏ chai lọ chứa thuốc sau khi pha, cũng như đổ thuốc
thừa sau khi phun được thực hiện ngay tại đồng ruộng xuống các nguồn nước tự
nhiên, chứa đựng những mối nguy hiểm lớn với người vận hành và môi trường.
Để hạn chế các mối nguy hiểm này, Ghate và cộng sự đã phát minh một
thiết bị phun thuốc trừ sâu có khả năng tự động hòa trộn hóa chất với chất
lỏng có hiệu suất cao [17].
Thiết bị này bao gồm hai thùng, một thùng chứa dung dịch thuốc trừ
sâu đậm đặc và một thùng chứa dung môi pha thuốc (nước), một thiết bị tự
động hòa trộn các thành phần của dung dịch phun ở đầu ra trong quá trình
phun (hình 1.4).
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


8



Hình 1.4. Hệ thống phun trên máy kéo
1. Máy kéo; 2. Van ngắt; 3,9,11. Áp kế; 4. Thùng lớn; 5. Máy nén khí; 6. Máy phun;
7. Bình nén khí;10. Thùng nhỏ; 8. Vòi phun; 12. Thiết bị bơm.

Hình 1.5. Kết cấu bộ phận hòa trộn thuốc sâu

Ở thiết bị này, dung dịch phun không được hòa trộn trong bình thuốc
phun như thông thường mà được hòa trộn trực tiếp trước khi phun ra trong
buồng hòa trộn, nên không có hiện tượng thuốc còn thừa sau khi phun,
tránh được việc phải đổ hỗn hợp thuốc trừ sâu còn lại đi. Việc sử dụng bình
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


9


khí nén để điều khiển quá trình hòa trộn thông qua điều chỉnh áp suất, thiết
bị theo dõi lưu lượng dòng chất lỏng, thiết bị phun tơi như dạng kim phun
rỗng, cũng cho phép hòa trộn chính xác tỷ lệ thuốc và dung dịch mang
thuốc, tránh được hiện tượng pha không đúng nồng độ, đảm bảo được nồng
độ thuốc pha đạt đúng tiêu chuẩn yêu cầu của nhà sản xuất.
Hình 1.5 mô tả thao tác hòa trộn giữa dung môi và dung dịch thuốc trừ
sâu đậm đặc tại buồng hòa trộn trong đó dung dịch thuốc trừ sâu nhờ kim
phun trong buồng hòa trộn phun tơi, nhanh chóng hòa lẫn với dung môi, rồi
theo đường ống được đưa ra ngoài để phun.
Trong một số trường hợp dung dịch thuốc phun được pha bởi không chỉ
một loại thuốc mà là nhiều loại thuốc khác nhau, với các tỷ lệ khác nhau,
Boynton và các cộng sự đã thiết kế một hệ thống kín để hòa trộn thuốc trừ sâu
trong đó thuốc trừ sâu từ các thùng chứa được trộn theo tỷ lệ mong muốn [18]
với dung môi pha thuốc (nước), sau đó dung dịch đã pha được chuyển sang
thùng chứa hoặc thùng phun, tất cả trong một hệ thống hoàn toàn kín và người
sử dụng không phải tiếp xúc với hóa chất.
Thiết bị này có buồng hòa trộn hỗn hợp thuốc cho phép thu nhận thuốc

từ các thùng khác nhau mà không ảnh hưởng đến các thùng thuốc khác,
không làm mất đi tính kín của hệ thống và giảm thiểu khả năng người sử dụng
phải tiếp xúc với hóa chất.
Nguyên lý cấu trúc của thiết bị được thể hiện trên hình 1.6: dung môi
pha thuốc (nước) được hút vào nhờ bơm 2, thông qua qua ống 8 đến vùng ống
vào 7, tại vùng ống vào 7 dung môi được hòa trộn với hồn hợp dung dịch
thuốc từ buồng hòa trộn 11 đưa sang qua ống 10, dung dịch phun tiếp tục
được hòa trộn đều nhờ ống bao 6 và ống xả 5 (hình 1.7), sau đó được chứa
trong thùng chứa dung dịch thuốc phun 1. Dung dịch thuốc đậm đặc từ các
thùng chứa A, B, C, D sẽ được điều chỉnh hút vào buồng hòa trộn 11 do sự
chênh lệch áp suất chân không giữa buồng 11 và các thùng, khi lượng thuốc
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


10


từ thùng vào buồng đã đủ theo tỷ lệ pha lựa chọn, các van sẽ đóng để ngắt kết
nối giữa thùng với buồng 11. Sau khi tất cả các van đều ngắt, hồn hợp thuốc
sẽ được chuyển sang ống vào 7 qua ống 10. Khi các thùng A, B, C, D hết, cần
làm sạch thì mở van nối ống 9 với thùng để xả nước vào.

Hình 1.6. Hệ thống hòa trộn thuốc sâu.
1.Thùng phun; 2.Bơm; 3,8,9,10.Ống; 4.Ống chỉnh lưu; 5.Khu vực ống xả; 6.Ống bao; 7.
Vùng ống vào; 11.Buồng hòa trộn hốn hợp thuốc; 13. Van đóng-mở.

Hình 1.7. Kết cấu bộ phận hòa trộn dung môi (nước) và hỗn hợp thuốc
1. Ống; 2. Ống chỉnh lưu; 3. Ống xả; 4. Khoảng không hình khuyên; 5. Đầu thu;
6,8. Vị trí thu hẹp; 7. Khoang trộn; 9. Ống vào; 10. Ống nối ra bình D; 11.Ống nối từ
buồng hòa trộn.

• Kết quả nghiên cứu máy phun phun giọt thuốc phun có kích thước
rất nhỏ (phun sương)
Khi diệt trừ côn trùng sâu bệnh, như châu chấu và các loại tương tự,
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


11


cần phải thường xuyên phun vào những nơi mà các loại sâu bệnh này thường
bay qua. Những khu vực này bao gồm các góc khuất tủ đồ, tủ quần áo, phía
sau các máy móc thiết bị và các khu vực vắng vẻ tương tự. Một thiết bị phổ
biến để xử lý là các máy phun áp lực cầm tay ví dụ như loại được dùng để
phun các loại chất lỏng trong ứng dụng thương mại và không thương mại. Các
thiết bị này rẻ tiền và đáng tin cậy, thực hiện công việc rất phù hợp để phân
phối chất lỏng ở dạng tương đối mịn. Tuy nhiên với các thiết bị phun thông
thường đang được sử dung rộng rãi, các thiết bị này phát tán các giọt chất
lỏng phun ở có kích thước khác nhau, mật độ phân bố của các giọt thuốc phun
cũng không đều. Những giọt thuốc phun này sau khi đến bề mặt đối tượng
phun lắng đọng lại hoặc tập hợp với nhau lại thành giọt lớn hơn, do tác dụng
của trọng lượng các giọt này sẽ chuyển động xuống và chính chúng mang
chất lỏng độc hại đến khu vực không mong muốn.
Một vấn đề đối với các phương pháp phun trước đây là cần phải đảm
bảo cung cấp đủ thuốc trừ sâu đến các khu vực mà côn trùng hay tập trung và
qua lại. Để làm được điều này, đôi khi cần phải phun được một lượng lớn
thuốc trừ sâu hướng vào khu vực mong muốn, nhưng một phần thuốc phun
trong đó lại rơi vào khu vực không mong muốn.
Ngoài ra, với các loại máy phun thông thường, giọt thuốc trừ sâu sau
khi phun thường có kích thước lớn nên khi tới các bề mặt thẳng đứng nó chảy
hết xuống, mà không dính vào và lắng đọng trên các bề mặt đó. Hơn nữa, vì

kích thước hạt thuốc lớn, mật độ thuốc phân bố không đều, hướng phun xác
định nên có thể sảy ra trường hợp thuốc không phun được vào các khe kẽ và
khu vực ẩn chứa sâu bọ.
Fisher đã phát minh ra một thiết bị phun cầm tay có khả năng phun
chính xác và hiệu quả khu vực cần phun, giảm thiểu lượng thuốc phun vào
khu vực không mong muốn [19]. Đây là dạng thiết bị phun sương sử dụng
trong các công trình dân sinh, thương mại, viện nghiên cứu, nhà máy chế
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


12


biến thực phẩm, nhà kính và các công trình kiến trúc, địa điểm khác. Hệ thống
phun này được sử dụng để lắng đọng thuốc trừ sâu (hiệu quả lâu dài) lên các
dạng bề mặt khác nhau cho các ứng dụng tương đối khô, toàn diện. Ví dụ như
ứng dụng phun kiểm soát bọ chét trên thảm, hoặc loại thuốc khác trên vữa, gỗ
để kiểm soát nhện và các loại côn trùng khác. Nói ngắn gọn, hệ thống thiết bị
này cũng cấp giải pháp phun thuốc trừ sâu nhanh đến những khu vực mà các
loại thiết bị thông thường không tới được. Hệ thống này bao gồm súng phun 9
nối với máy nén khí 6 bằng ống 8. Máy nén khí 6 được đặt trên bệ máy 1 có
các hốc đựng thuốc trừ sâu 2,3 và tay xách 7 (Hình 1.8). Tay xách này giúp
cho việc vận chuyện hệ thống được thuận tiện. Súng phun 9 có thân làm bằng
nhựa với cò súng 10 để điều chỉnh dòng khí từ máy nén khí tới vòi phun 12.

Hình 1.8. Hệ thống phun cơ động cầm tay Fisher
1. Bệ máy; 2,3. Hốc đựng; 4,11.Lọ thuốc trừ sâu; 5. Bình tích áp; 6.Máy nén khí;
7.Tay xách; 8.Ống dẫn; 9. Súng phun; 10. Cò súng; 12.Vòi phun.
Khi bóp cò, súng sẽ phun hỗn hợp thuốc trừ sâu dạng bụi sương, giúp
thấm sâu vào các khu vực mà sâu bỏ ẩn mình. Bụi sương này đậu lên các bề

mặt ở dạng tương đối khô và nhành chóng dính lại, không chảy đi. Vòi phun
ở đây (thân làm bằng đồng) là một thiết bị tạo hạt cỡ micromet dựa trên hiệu
ứng khuếch tán.
• Thiết bị kết hợp phun thuốc và cắt cỏ dại
Trong kỹ thuật kiểm soát cỏ dại bằng sử dụng thuốc trừ cỏ, người ta rất
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


13


quan tâm đến việc phun thuốc bảo vệ thực vật, thường là thuốc diệt côn trùng,
cỏ dại, để hạn chế và diệt trừ sự sinh trưởng của cỏ dại và một số loại côn
trùng với điều kiện phải thực hiện kiểm soát môi trường chặt chẽ và chỉ sử
dụng một số loại thuốc bảo vệ thực vật đã được cấp phép.
Ví dụ như hạn chế sinh trưởng của cỏ dại dọc đường cao tốc. Trong quá
khứ, công việc này được thực hiện đơn giản nhưng tương đối tốn kém, bằng
việc phun thuốc hoặc cắt cỏ. Việc này đã chứng tỏ là không phù hợp bởi đặc
tính độc hại của một số loại thuốc trừ cỏ với cây trồng xung quanh và sự phát
triển của động vật và bởi vì thuốc trừ cỏ được phun bằng vòi phun thông
thường. Như vậy gió sẽ mang hơi thuốc được phun vào đường cao tốc, không
chỉ gây nguy hại cho lái xe đi qua mà còn có thể gây hỏng hóc cho xe cộ trên
đường. Thậm chí với các loại thuốc đã được cấp phép sử dụng, việc phun phải
thực hiện làm sao để thuốc phun chỉ hạn chế chỉ ở khu vực đó, tránh tới mức
tối đa việc phát tán của thuốc từ vùng được phun tới các vùng khác.
Do đó cần có thiết bị phun thuốc trừ sâu giải quyết được yêu cầu trên,
đồng thời có giá thành hợp lý. Domingue đã phát minh ra hệ thống phun giải
quyết được vấn đề này một cách đơn giản [20]. Đó là một máy phun thuốc trừ
sâu vào khu vực mong muốn (Hình 1.9). Máy liên kết với máy kéo nhờ cơ
cấu treo ba điểm 6. Máy được nhận truyền động từ máy kéo thông qua trục

các đăng 5 và hộp số 4, để quay dao cắt cỏ và đồng thời tiến hành phun thuốc.
Thuốc bảo vệ thực vật sẽ thùng chứa thuốc 11, đưa tới bộ phận phun kết hợp
cắt cỏ 3 là thành phần hình tròn quay đặt trên trục quay trung tâm. Nguyên lý
cấu tạo của bộ phận phun kết hợp cắt cỏ 3 được thể hiện trên hình 1.10. Tấm
chắn trên của bộ phận phun kết hợp cắt cỏ được giới hạn bởi đường bao hình
tròn 9 có chu vi bằng chu vi của của thành phần quay, một rãnh 17 được hình
thành dọc theo chu vi ngoài của thành phần quay với các cửa ra 11 để phân
phối dung dịch thuốc từ ống cung cấp 16. Dung dịch thuốc sẽ được cung cấp
cho thành phần quay thông qua cụm phân phối 15 và van 18. Tấm chắn 5 gắn
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


14


ở phía dưới tấm chắn có tác dụng làm chuyển hướng dòng dung dịch bắn từ
cạnh của thành phần quay, đưa thuốc rơi xuống khu vực cỏ dại bên dưới.

Hình 1.9. Hệ thống cắt cỏ, phun thuốc trừ sâu
1. Bánh xe; 2. Khung gầm; 3. Thiết bị phun/cắt; 4. Cụm truyền động; 5. Trục truyền động;
6. Cần nối; 7. Hệ thống; 8. Máy kéo; 9. Động cơ; 10. Thuốc trừ sâu; 11. Thùng chứa.


Hình 1.10. Kết cấu bộ phận phun kiểu ly tâm
1.Tấm chắn; 2. Vách trên; 3. Thành phần hình tròn; 4. Đầu ren liên kết nắp và dao cắt;
5. Tấm chắn; 6. Dao cắt; 7. Trục; 8. Mặt dưới; 9. Đường bao chắn; 10. Hướng ra; 11. Cửa
ra; 12. Phần bên ngoài; 13. Gờ; 14. Tấm tăng cứng; 15. Công cụ phân phối; 16. Kênh phân
phối; 17. Kênh; 18. Van chặn điện từ
• Thiết bị phun cỡ nhỏ sử dụng cho vườn cây
Để khắc phục nhược điểm của các máy phun vườn cây như phun

không đồng đều do áp suất không ổn định, thùng thuốc nhỏ, hay trọng lượng
quá nặng cho người xách, Shih và các cộng sự phát minh ra thiết bị phun
Trường Đại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sỹ kỹ thuật……………… ………………………


15