Ứng dụng điều khiển mờ vào việc xây dựng hệ thống tưới tự động

i

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên tôi xin chân thành cám ơn đến Thầy Trần Văn Lăng đã tận tình
giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập vừa qua và hướng dẫn tôi hoàn thành luận
văn này.
Tôi chân thành cám ơn thầy cô Khoa Công nghệ thông tin nơi tôi học tập và
nghiên cứu đã tạo điều kiện và hỗ trợ tôi trong suốt thời gian qua.
Tôi cũng xin chân thành cám ơn người thân, bạn bè đã giúp đỡ và động viên tôi
trong suốt thời gian học tập cũng như trong thời gian thực hiện luận văn.
Chân thành cám ơn !


Tây Ninh, ngày 10 tháng 09 năm 2013







Nguyễn Lữ Anh Tú

ii

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân. Các số liệu, kết
quả trình bày trong luận văn này là trung thực. Những tư liệu được sử dụng trong
luận văn có nguồn gốc và trích dẫn rõ ràng đầy đủ.


Tây Ninh, ngày 10 tháng 9 năm 2013
Học viên





Nguyễn Lữ Anh Tú

iii

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Nhằm mục tiêu cung cấp nƣớc cho cây trồng một cách phù hợp và chính xác.
Dựa trên hệ thống điều khiển tƣới nƣớc tự động, luận văn này đã mô phỏng và thiết
kế một hệ thống điều khiển tƣới mờ dựa trên hệ thống Fuzzy và bộ PID mềm. Căn
cứ vào sai lệch độ ẩm đất và tốc độ tăng giảm độ ẩm đất đƣợc xem nhƣ đầu vào.
Đầu ra là tốc độ mở bơm tƣới. Kết quả cho thấy hệ thống có thể tin cậy và ứng dụng
rộng rãi trong nông nghiệp.
Từ khóa : Fuzzy, PID, sai lệch độ ẩm đất, tốc độ tăng giảm độ ẩm đất.
iv

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
LỜI CAM ĐOAN ii
TÓM TẮT LUẬN VĂN iii
MỤC LỤC iv
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT vii
DANH MỤC HÌNH viii
DANH MỤC BẢNG x
MỞ ĐẦU 1
Chƣơng 1 TỔNG QUAN 5
1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu 5
1.2 Các phƣơng pháp tƣới 7
1.2.1 Tƣới phun 7
1.2.2 Tƣới nhỏ giọt 9
1.2.3 Tƣới ngầm 10
1.2.4 Tƣới rãnh 11
1.2.5 Tƣới ngập 12
1.3 Ứng dụng Công nghệ thông tin trong nông nghiệp 13
1.4 Logic mờ và ứng dụng 14
1.5 Ứng dụng của điều khiển mờ 14
1.6 Kết luận chƣơng 1 15
Chƣơng 2 ĐIỀU KHIỂN MỜ 17
2.1. Bộ điều khiển mờ 17
2.1.1. Bộ điều khiển mờ cơ bản 18
2.1.2. Kết luận 18
2.2. Ứng dụng điều khiển mờ giải bài toán Hệ thống tƣới tự động 19
v

CHƢƠNG 3 MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TƢỚI TỰ ĐỘNG 23
3.1. Mô phỏng hệ thống trên Matlab 2010b 23

3.1.1. Giới thiệu về MatLab 23
3.1.2. Xây dựng mô hình 23
3.1.2.1. Yêu cầu cụ thể 24
3.1.2.2. Mô hình vật lý 24
3.1.2.3. Mô hình toán học 24
3.1.2.4. Bộ điều khiển số (BDK) 25
3.2. Thiết kế hệ thống tƣới tự động . 31
3.2.1. Tìm hiểu về thiết bị PLC S7-300 và ngôn ngữ lập trình 31
3.2.2. PHẦN MỀM SOẠN THẢO CHƢƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 39
3.2.2.1. Phần mềm STEP7 39
3.2.2.2. Module mềm PID 40
3.2.2.3. Hệ thống SCADA 40
3.2.2.4. Phần mềm WinCC version 7.0 41
3.2.3. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG HỆ THỐNG 42
3.2.4. GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 43
3.1.1. Project MO HINH BOM CAY TRONG 46
3.1.2. THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN TRÊN PLC 46
3.3. Kết luận 47
CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN, KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT
TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 49
4.1. KẾT QUẢ THỰC HIỆN 49
4.2. KẾT LUẬN 53
4.3. HƢỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 53
vi

TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC

vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
CPU
Central Processing Unit
CTV
Cộng tác viên
DP
Tín hiệu đầu vào sau khi qua PID
ĐTĐK
Đối tƣợng điều khiển
ET
Sai lệch đầu vào
FAO
Tổ chức nông lƣơng thế giới
FCPA
Fuzzy Logic Controller
HMI
Human - Machine Interface
PID
Proportional Integral Derivative
PLC
Programmable Logic Controller
PV
Process Value
LAD
Ladder logic
SCL
Structure Language Control
SCADA
Supervisory Control And Data Acquisition
SP

SetPoint
TBĐK
Thiết bị điều khiển
TBĐL
Thiết bị đo lƣờng
USB
Universal Serial Bus













viii

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Tƣới phun mƣa cho ruộng lạc mới mọc mầm 9
Hình 1.2. Tƣới phun mƣa cho ruộng lạc trồng trên đất gò đồi 9
Hình 1.3 . Một hệ thống dàn tƣới phun mƣa 9
Hình 3.1 Mô hình hệ thống tƣới tổng quát 24
Hình 3.2 Mô hình vật lý 24
Hình 3.3 Mô hình điều khiển tƣới mờ 29
Hình 3.4 Hình luật mờ tƣới 29

Hình 3.5 Luật điều khiển trong không gian 30
Hình 3.6 Mô phỏng mô hình trên Simulink 30
Hình 3.7 Mô phỏng các đƣờng cong của PID và Fuzzy 31
Hình 3.8 Thiết bị PLC S7-300 31
Hình 3.9 : Cấu trúc của Modun mềm PID –FB41 36
Hình 3.10 Máy bơm 42
Hình 3.11 Cảm biến độ ẩm 42
Hình 3.12 Biến tần 43
Hình 3.13 Lƣu đồ thuật giải Auto 43
Hình 3.14. Lƣu đồ thuật giải Manual 44
Hình 3.15 Sơ đồ điều khiển Hệ thống PID – Fuzzy 44
Hình 3.16 Lƣu đồ thuật giải Fuzzy 45
Hình 3.17 Giao diện chính 46
Hình 3.18 Giao diện tƣới tự động 47
Hình 3.19 Hình theo dõi ẩm độ đất qua đồ thị 47
Hình 4.1 Theo dõi kết quả thực hiện chế độ Auto giai đoạn Nảy mầm-Cây con qua
hình ảnh 49
Hình 4.2 Theo dõi kết quả thực hiện chế độ Auto giai đoạn Nảy mầm-Cây con qua
đồ thị 49
Hình 4.3 Theo dõi kết quả thực hiện chế độ Auto giai đoạn Ra hoa- Kết trái qua
hình ảnh 50
Hình 4.4 Theo dõi kết quả thực hiện chế độ Auto giai đoạn Ra hoa- Kết trái qua đồ
thị 50
ix

Hình 4.5 Theo dõi kết quả thực hiện chế độ Auto giai đoạn Chín-Thu hoạch qua
hình ảnh 51
Hình 4.6 Theo dõi kết quả thực hiện chế độ Manual qua hình ảnh 51

x

DANH MỤC BẢNG
Bảng 4.1 Bảng kết quả thử nghiệm phƣơng pháp Auto 52
Bảng 4.2 Bảng kết quả thử nghiệm phƣơng pháp Manual 52

1

MỞ ĐẦU

Lý do thực hiện luận văn
Nƣớc là yếu tố quan trọng nhất trong cuộc sống của chúng ta và cây là xƣơng
sống của tất cả cuộc sống trên Trái đất. Nếu không có nó, chúng ta không thể tồn tại
và đóng góp vào sự thịnh vƣợng của nhân loại .
Nhƣ chúng ta đã biết, hầu hết ngƣời nông dân sử dụng cách tƣới bằng tay để
tƣới nƣớc cho cây trong vƣờn. Cách tƣới này là không hiệu quả. Khi tƣới nƣớc thủ
công có thể tƣới nƣớc quá nhiều hoặc quá ít dẫn đến một số cây có thể bị chết khi
chúng ta cung cấp quá nhiều nƣớc hoặc không đủ nƣớc cho chúng. Mặt khác, xuất
phát từ tình hình thực tế, hiện nay ngƣời nông dân trồng cây vẫn còn áp dụng biện
pháp chăm sóc thủ công dẫn đến tốn kém công lao động, không mang lại hiệu quả
sản xuất cao hoặc sử dụng những loại bộ điều khiển để tƣới nƣớc cho cây, mặc dù
tƣơng đối rẻ nhƣng không phải là rất tốt, vì trong nhiều trƣờng hợp chúng không
phải là giải pháp tốt cho vấn đề thủy lợi. Để khắc phục vấn đề này, và để tiết kiệm
tối đa chi phí và sức ngƣời nhằm nâng cao hiệu quả trong sản xuất, việc “Ứng dụng
điều khiển mờ trong việc xây dựng hệ thống điều khiển tƣới tự động” đƣợc sử dụng
kết hợp phƣơng pháp-logic mờ và hệ thống điều khiển tƣới tự động bao gồm các

thiết bị nhƣ cảm biến nhƣ cảm biến độ ẩm đƣợc sử dụng nhằm kiểm soát độ ẩm đất
để từ đó các hệ thống tƣới nƣớc kiểm soát mực nƣớc trong vƣờn là một trong những
giải pháp tốt nhất hiện nay.
Ngoài ra, để xác định lƣợng nƣớc cần thiết cho việc tƣới cây thì cần có một số
thông số ảnh hƣởng đến quyết định của việc tƣới bao nhiêu nƣớc để sử dụng trong
các quá trình tƣới . Một số các thông số cố định cho phiên làm việc và có tính chất
nông nghiệp (chẳng hạn nhƣ các loại cây, loại đất, giai đoạn tăng trƣởng, ) và các
tham số có tính chất vật lý (chẳng hạn nhƣ nhiệt độ, độ ẩm không khí, bức xạ trong
đất, độ ẩm của đất, vv). Vì vậy, khi các điều kiện thay đổi, số lƣợng nƣớc đƣợc sử
dụng khi tƣới sẽ thay đổi theo. Bộ điều khiển sẽ nhận đƣợc thông tin phản hồi theo
các phép đo đƣợc cung cấp bởi các cảm biến thông qua các thông số đƣợc lập trình
sẵn và sau đó sẽ liên tục cung cấp dữ liệu cập nhật để hệ thống điều khiển theo các
2

thông số (chẳng hạn nhƣ mức độ ẩm của đất, nhiệt độ ngoài trời vv) lúc này, bộ
điều khiển sẽ quyết định mở các van nƣớc nhƣ thế nào.
Hệ thống tƣới nƣớc tự động sẽ đƣợc thiết kế và xây dựng bằng cách sử dụng
thiết bị điều khiển logic lập trình (PLC), máy tính, máy bơm nƣớc, van ,vòi phun
nƣớc, các thiết bị cảm biến, sau đó các thiết bị đƣợc kết nối với PLC với cáp . Khi
hệ thống đƣợc kích hoạt sẽ tự động phát hiện tất cả các yếu tố đầu vào và đầu ra dựa
trên bảng đầu vào trong bộ nhớ, lúc này chƣơng trình đƣợc thực hiện một bƣớc tại
một thời điểm, và kết quả đầu ra đã đƣợc cập nhật. Bảng đầu ra đã đƣợc sao chép từ
bộ nhớ vào chip đầu ra. Sau đó, các chip drive đầu ra sẽ báo hiệu máy bơm nƣớc để
bắt đầu. Các khóa van đã đƣợc mở để tạo điều kiện thuận lợi cho lƣu lƣợng nƣớc
thông qua cho đến khi lƣu lƣợng nƣớc cuối cùng kết thúc. Các hoạt động của hệ
thống đƣợc dựa trên chƣơng trình đƣợc thiết kế nạp vào PLC.
Thông qua hệ thống này, độ ẩm ở các giai đoạn sinh trƣởng sẽ đƣợc duy trì phù
hợp với sự sinh trƣởng, phát triển của cây, thuận tiện và chính xác hơn nhiều so với
các phƣơng pháp tƣới khác, giúp nông dân nâng cao năng suất và chất lƣợng nông
sản luôn đƣợc đảm bảo độ ẩm cần thiết cho cây theo từng giai đoạn cụ thể. Mặt

khác, khi tƣới làm giảm lƣợng phân bón vào đất, giúp cho đất giảm sự bạc màu theo
thời gian, đất không bị nén, hạn chế thoái hóa đất.
Mục tiêu thực hiện luận văn
- Nghiên cứu một giải pháp cho hệ thống điều khiển tƣới nƣớc cho cây dựa trên
điều khiển mờ
- Nghiên cứu những công cụ phần cứng, phần mềm cần thiết để xây dựng hệ
thống điều khiển tƣới cây tự động
Nội dung thực hiện
Để hoàn thành đƣợc mục tiêu đề ra luận văn cần nghiên cứu các nội dung nhƣ
sau:
- Xây dựng các thông số đầu vào và ra cho hệ thống.
- Thiết kế một bộ điều khiển tƣới mờ.
- Xây dựng các thành phần cho một hệ thống điều khiển tƣới cây tự động.
- Tiến hành lắp ráp các thành phần thiết bị.
- Kết nối các thành phần
3

- Thử nghiệm và kết luận.
Phƣơng pháp thực hiện
 Xây dựng các thông số đầu vào và ra cho hệ thống
- Các thông số đầu vào đƣợc sử dụng bởi hệ thống là:
 Sai lệch ẩm độ đất
 Tốc độ tăng giảm ẩm độ đất
- Các thông số đầu ra là:
 Tần số của biến tần để kích hoạt bơm tƣới.
 Thiết kế một bộ điều khiển tƣới mờ
 Sai lệch ẩm độ đất
 Tốc độ tăng giảm ẩm độ đất
 Tần số của biến tần để kích hoạt bơm tƣới
 Kết quả mô phỏng

 Xây dựng các thành phần cho một hệ thống điều khiển tƣới cây tự động
- Các thiết bị mua sẵn :
 Máy bơm nƣớc
 Bộ van tƣới
 Bình chứa nƣớc
 Vòi phun nƣớc
 Hệ thống phân phối nƣớc PVC
 Thiết bị điều khiển PLC
 Thiết bị cảm biến đo ẩm độ đất
 Máy tính cá nhân/ Laptop
- Vật liệu sử dụng lắp ráp
 Máy khoan , Điện nối 220V,Vít, Cáp
- Kết nối các thành phần
 Quá trình xây dựng bắt đầu bằng cách sử dụng các phần mềm PLC
(Step7, Scada- WinCC V 7.0)
 Tất cả các kết nối với thiết bị PLC đƣợc thực hiện bằng cách sử dụng dây
tín hiệu hoặc cáp kết nối.
4

 Sử dụng cổng USB kết nối cáp vào cổng thông tin liên lạc của các thiết
bị lập trình (ví dụ nhƣ máy tính cá nhân/Laptop).
 Lập trình cài đặt đầu vào và đầu ra trên thiết bị lập trình theo yêu cầu sử
dụng cho hệ thống .
Bố cục luận văn
Luận văn bao gồm 4 chƣơng :
Chƣơng 1: Tổng quan
Chƣơng này giới thiệu về sự cần thiết ứng dụng công nghệ thông tin vào nông
nghiệp. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu hiện nay trong và ngoài nƣớc, tìm hiểu các
phƣơng pháp tƣới và các ƣu khuyết điểm. Giới thiệu về hệ thống điều khiển mờ và
ứng dụng vào nông nghiệp.

Chƣơng 2: Điều khiển mờ trong hệ thống tƣới tự động
Trong chƣơng này đề cập chi tiết đến các thành phần cơ bản của hệ thống điều
khiển tự động, các nguyên tắc điều khiển, tiêu chuẩn đánh giá bộ điều khiển mờ, và
việc ứng dụng bộ điều khiển mờ vào giải bài toán xây dựng hệ thống tƣới tự động.
Chƣơng 3: Thiết kế hệ thống tƣới tự động
Chƣơng này trình bày việc ứng dụng phần mềm Matlap 2010b để mô phỏng hệ
thống, giới thiệu phần mềm lập trình Step 7, xây dựng hệ thống tƣới tự động thực
tế, sau đó vận hành và giám sát thực tế qua phần mềm WinCC.
Chƣơng 4: Kết luận
Trình bày kết quả thu đƣợc, sau đó, nhận xét về việc ứng dụng bộ điều khiển
mờ vào hệ thống tƣới; cũng nhƣ về tình trạng hoạt động, độ chính xác, sai số trong
điều khiển. Cuối cùng đƣa ra kết luận về tính ổn định sự kết hợp giữa bộ điều khiển
mờ và mô đun mềm PID.




5

Chƣơng 1 TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan về tình hình nghiên cứu
Theo dự báo của Tổ chức Nông – Lƣơng thế giới (FAO), nhu cầu tiêu thụ rau
quả trên thị trƣờng thế giới hàng năm tăng khoảng 3,6%, trong khi đó thì khả năng
tăng trƣởng sản xuất chỉ là 2,6% nên thị trƣờng thế giới đối với mặt hàng rau quả
luôn ở tình trạng cung không đủ cầu, dễ tiêu thụ và giá cả luôn trong tình trạng tăng.
Ở các nƣớc càng phát triển công nghiệp thì nhu cầu nhập khẩu rau lại càng tăng, đời
sống càng đƣợc nâng cao thì nhu cầu đối với các loại hoa tƣơi càng tăng. Có thể
khẳng định rằng thị trƣờng thế giới đối với rau quả là rất có triển vọng.
Chính phủ Việt Nam cũng đã đề ra phƣơng hƣớng phát triển lâu dài và tích cực
đối với kinh tế đất nƣớc, trong đó có lĩnh vực nông nghiệp; tạo bƣớc chuyển dịch

lớn lao trong cơ cấu kinh tế nông nghiệp - nông thôn, sản xuất từng bƣớc đƣợc điều
chỉnh định hƣớng thị trƣờng, tăng nhanh nguồn hàng chất lƣợng cao cho xuất khẩu.
Nhiều địa phƣơng đã chuyển đổi diện tích những loại cây trồng kém hiệu quả sang
sản xuất rau, quả; hình thành đƣợc những vùng chuyên canh lớn với những loại rau
quả đặc sản nhƣ: vùng rau Vân Nội (Hà Nội), vùng rau hoa Đà Lạt (Lâm Đồng),
buởi Phúc Trạch, bƣởi Năm Roi, xoài cát Hoà Lộc, vú sữa Lò Rèn (Vĩnh Kim),
Ngoài ra, về khuyến nông, Chính phủ đã ban hành Nghị định số 13/CP ngày
02/03/1993 quy định về công tác khuyến nông và Nghị định số 56/2005/NS-CP
ngày 26/4/2005 về tổ chức khuyến nông. Qua đó xã hội hoá hoạt động khuyến
nông; tạo sự liên kết chặt chẽ giữa các nhà quản lý, khoa học, doanh nghiệp với
ngƣời sản xuất và giữa ngƣời sản xuất với nhau. Từ đó nâng cao nhận thức về khoa
học kỹ thuật, sản xuất, kỹ năng quản lý và kinh doanh, Để làm tăng năng suất,
chất lƣợng, hiệu quả sản xuất; tạo việc làm, tăng thu nhập cho nông dân; góp phần
thúc đẩy quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá nông nghiệp, nông thôn.
Sản xuất rau hoa quả phải trên cơ sở áp dụng công nghệ cao, trƣớc hết phải
thực hiện quy trình sản xuất theo hƣớng thực hành nông nghiệp tốt (GAP); bảo đảm
an toàn vệ sinh thực phẩm, cạnh tranh với hàng hoá nhập khẩu ngay tại thị trƣờng
trong nƣớc và đẩy mạnh xuất khẩu. Trong thời kỳ 2010-2020, ngoài việc đáp ứng
nhu cầu nội địa; kim ngạch xuất khẩu rau hoa quả Việt Nam phấn đấu đạt 1,2 tỷ
6

USD/năm (Quyết định số 52/2007/QĐ-BNN của Bộ Nông nghiệp và Phát triển
nông thôn về việc phê duyệt quy hoạch phát triển rau quả và hoa cây cảnh đến năm
2010, tầm nhìn 2020).
Việt Nam nằm ở vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa có điều kiện thuận lợi cho quá
trình sinh trƣởng và phát triển của cây công nghiệp ngắn ngày. Sản xuất cây công
nghiệp ngắn ngày đã trở thành tập quán sản xuất của nông dân Việt Nam. Từ khi
nƣớc ta chuyển đổi sang nền kinh tế thị trƣờng, cùng với xu thế áp dụng khoa học
kỹ thuật vào trồng trọt; ngƣời nông đã và đang sản xuất theo hƣớng thâm canh,
chuyên canh có hiệu quả sản xuất ngày càng cao. Nhiều cây công nghiệp đã trở

thành thế mạnh của nƣớc ta. Sản phẩm cây công nghiệp đã sử dụng hết sức đa dạng,
là nguồn thực phẩm giàu đạm và chất béo; là thành phần không thể thiếu trong
những bữa ăn của con ngƣời, không chỉ để tiêu thụ trong nƣớc mà còn để xuất khẩu.
Các cây công nghiệp ngắn ngày này nay có vị trí quan trọng trong hệ thống nông
nghiệp giúp cho hệ thống luân canh, xen canh, gối vụ, tăng vụ và cải tạo đất. Sản
phẩm cây công nghiệp cũng là nguyên liệu của nhiều ngành công nghiệp chế biến.
Tỉnh Tây Ninh có địa hình tƣơng đối bằng phẳng, rất thuận lợi cho phát triển
toàn diện nông nghiệp, công nghiệp và xây dựng. Địa hình vừa mang đặc điểm của
một cao nguyên, vừa có dáng dấp, sắc thái của vùng đồng bằng. Khí hậu Tây Ninh
tƣơng đối ôn hoà, chia thành 2 mùa là mùa mƣa và mùa khô. Mùa khô thƣờng kéo
dài từ tháng 12 năm trƣớc đến tháng 4 năm sau, mùa mƣa bắt đầu từ tháng 5 đến
tháng 11. Nhiệt độ tƣơng đối ổn định, với nhiệt độ trung bình năm là 26 – 27
0
C và ít
thay đổi, lƣợng mƣa trung bình hàng năm từ 1800 – 2200 mm. Mặt khác, Tây Ninh
nằm sâu trong lục địa, có địa hình cao núp sau dãy Trƣờng Sơn, chính vì vậy ít chịu
ảnh hƣởng của bão và những yếu tố thuận lợi khác. Với lợi thế đó là những điều
kiện thuận lợi để phát triển nền nông nghiệp đa dạng, đặc biệt là các loại cây ăn quả,
cây công nghiệp, cây dƣợc liệu và chăn nuôi gia súc.
Cụ thể ở Tây Ninh, tổng diện tích gieo trồng các cây hàng năm ƣớc 167.152ha,
đạt 65,5% so với kế hoạch năm, bằng 99,6% so với cùng kỳ. Trong đó gieo trồng vụ
Hè Thu 75.419ha, đạt 92,8% so với KH vụ và tăng 7,5% so với cùng kỳ. Một số cây
trồng chính nhƣ sau: Tổng diện tích gieo trồng các loại cây hàng năm ƣớc thực hiện
167.152ha, đạt 65,5% so với kế hoạch (KH) năm, bằng 99,6% so với cùng kỳ năm
7

2012 (SCK). Trong đó diện tích cây lúa chiếm 94.615 ha, đạt 63,1% KH năm; cây
mì 34.212 ha, đạt 85% KH năm và tăng 12,8% SCK; cây đậu phộng 6.426 ha, đạt
42,8% KH năm của các nông hộ của vùng. (Báo cáo của Sở Nông nghiệp và Phát
triển nông thôn (NN&PTNT) Tây Ninh, trong 6 tháng đầu năm 2013 ).

Ngày nay, việc ứng dụng hệ thống tƣới tự động vào sản xuất của các nông hộ
ở các địa phƣơng địa phƣơng trên cả nƣớc đã và đang đƣợc sử dụng ngày càng
nhiều nhƣ Ông Lê Văn Xê, chủ trang trại Phƣơng Uyên (xã Hiếu Liêm, Tân Uyên)
nhờ áp dụng hệ thống tƣới phun tự động thì ngoài việc tiết kiệm đƣợc tối đa chi phí
nhân công. Hệ thống phun tƣới tự động còn giúp năng suất vƣờn cây tăng cao gấp
nhiều lần do nƣớc tƣới thấm sâu hơn. Ông Sáu Xê cho biết thêm “ứng dụng hệ
thống tƣới tự động này sẽ tƣới rải đều 100% diện tích vƣờn cây và rễ cây sẽ tiếp xúc
một cách ổn định với nguồn nƣớc. Hiệu quả của việc tƣới phun tự động có thể cao
hơn 300 - 400% so với tƣới bằng vòi phun thông thƣờng”. Ông Bảy Khái - lão nông
Nguyễn Văn Khái - ở xã Lai Uyên, huyện Bến Cát, Bình Dƣơng đã thành công với
trang trại tự động hóa của mình với hệ thống phun tƣới tự động. Theo ông nhờ hệ
thống này, mỗi hécta có thể trồng đƣợc 1.000 cây ăn quả (trong khi thông thƣờng,
mỗi hécta chỉ trồng đƣợc 300 cây). Và tất nhiên, cái hiệu quả lớn nhất cho chính
chủ nhân, cho môi trƣờng và cho xã hội là tiết kiệm điện, tiết kiệm nƣớc. Ông Phạm
Văn Lý ở thôn 5, xã Thiện Hƣng (Bù Đốp) nhờ tƣới nƣớc bán tự động mà giúp ông
có đƣợc năng suất tiêu tăng từ 7-10% cho vƣờn tiêu hơn 6.000 nọc của nhà; quan
trọng hơn là bất kể là mùa khô đều dễ dàng nhận thấy vƣờn tiêu xanh tốt, dây nọc
sum suê trái, chi phí nhân công, điện, dầu giảm rõ rệt .
1.2 Các phƣơng pháp tƣới
Nhìn chung, các biện pháp kỹ thuật tƣới nƣớc trên đều mang lại năng suất cao,
tiết kiệm đƣợc chi phí và cho ra sản phẩm chất lƣợng cho cây rau quả. Tuy nhiên,
qua quá trình tìm hiểu các phƣơng pháp tƣới nƣớc cho cây rau quả vẫn còn một số
ƣu điểm và khuyết điểm nhƣ sau:
1.2.1 Tƣới phun
Đây là phƣơng pháp tƣới bằng cách phun nƣớc từ dƣới mặt nƣớc lên tán cây
qua hệ thống máy bơm, ống dẫn nƣớc với các vòi phun cố định, tự động xoay đƣợc
với góc 3600, đƣợc đặt cao khỏi mặt đất 0,5-1,0m (dƣới dạng phun sƣơng hay phun
8

mù). Phƣơng pháp này thƣờng áp dụng tƣới cho cây con trong vƣờn ƣơm hoặc vòi

phun hạt to di động cầm tay dùng để tƣới cây ăn quả vào những ngày nắng nóng
(phun vào 16-18 giờ chiều) để tăng ẩm độ không khí, giảm độ nóng cho quả, cho
cây, chống hiện tƣợng rụng quả do thời tiết khắc nghiệt.
Phƣơng pháp này có ƣu điểm:
 Không cần san phẳng mặt ruộng và có thể tƣới cho bất kỳ loại địa hình
nào (cao, thấp, gồ ghề, )
 Có thể tạo ra đƣợc độ ẩm đồng đều trong đất, mức tƣới đảm bảo chính
xác, tiết kiệm đƣợc nƣớc tƣới.
 Tốc độ thấm nƣớc nhỏ, với một cƣờng độ mƣa thích hợp, kết cấu đất
không bị phá vỡ, mặt đất không bị kết váng.
 Không khí trên mặt đất mát mẻ, có lợi cho sinh trƣởng của cây trồng
 Tiết kiệm đƣợc nhân lực, nhất là trong diều kiện tự động hoá
 Kết hợp giữa công tác tƣới với các công tác khác trên đồng ruộng.
Chẳng hạn, kết hợp giữa tƣới, bón phân, phòng trừ sâu bệnh rất có hiệu
quả
Song, lại có nhƣợc điểm:
 Cần phải có vốn đầu tƣ ban đầu khá cao
 Chi phí quản lý cao, tốn năng lƣợng, và đòi hỏi kỹ thuật sử dụng cao
 Kỹ thuật tƣới phun mƣa phụ thuộc vào hƣớng gió và tốc độ gió, do đó
những nơi thƣờng xuyên có tốc độ gió lớn thì không chọn phƣơng pháp
này






9

Hình 1.1. Tưới phun mưa cho ruộng lạc mới mọc mầm [1]







Hình 1.2 Tưới phun mưa cho ruộng lạc trồng trên đất gò đồi [1]








Hình 1.3 . Một hệ thống dàn tưới phun mưa [1]
1.2.2 Tƣới nhỏ giọt
Đây là phƣơng pháp tƣới hiện đại, thƣờng đƣợc áp dụng đối với những vƣờn
cây ăn trái đặc sản có hiệu quả kinh tế cao ở những vùng thiếu nƣớc tƣới. Cách tƣới
10

này tiết kiệm lƣợng nƣớc tối đa. Đất không bị gí chặt, giữ nguyên hiện trạng kết cấu
đất, đất không bị bào mòn, phân bón không bị rửa trôi. Nhƣng đây là phƣơng pháp
yêu cầu đầu tƣ lớn nhất, khó áp dụng trong sản xuất đại trà.
Tƣới nhỏ giọt là một phƣơng pháp mới đang đƣợc ứng dụng nhiều ở Israel, Mỹ,
úc và một số nƣớc khác có khí hậu khô cằn, nguồn nƣớc ít, dùng để tƣới cho các
loại cây ăn quả, rau.
Nguyên tắc của tƣới nhỏ giọt là dùng một hệ thống ống dẫn bằng cao su hoặc
chất dẻo có đƣờng kính từ 1,5 - 2cm, để dẫn nƣớc từ đƣờng ống có áp, do trạm bơm
cung cấp chạy dọc theo các hàng cây. ở các gốc cây có lắp các vòi có thể điều chỉnh
đƣợc lƣợng nƣớc chảy ra. Nƣớc do cấu tạo của vòi sẽ nhỏ giọt xuống gốc cây làm
ẩm đất.
Ƣu điểm của phƣơng pháp này là tiết kiệm đƣợc nhiều nƣớc tƣới so với tƣới
rãnh vì ít tiêu hao lƣợng nƣớc do bốc hơi và thấm xuống sâu. Hiệu suất sử dụng
nƣớc tƣới đƣợc tăng lên và đảm bảo đúng chế độ nƣớc của đất theo nhu cầu của
từng cây trồng.
Phạm vi tƣới nƣớc trên mặt đất nhỏ nên trên mặt đất phần lớn vẫn giữ đƣợc
khô, các loại cỏ dại không đủ độ ẩm để phát triển và vẫn giữ đƣợc thoáng khí.
1.2.3 Tƣới ngầm
Phƣơng pháp tƣới này đƣợc nghiên cứu ứng dụng ở Liên Xô cũ từ năm 1935.
Nguyên tắc là dùng hệ thống đƣờng ống dẫn nƣớc trong đất và nƣớc sẽ thấm làm
ẩm đất. Ƣu điểm của phƣơng pháp này là đảm bảo độ ẩm cần thiết trong suốt thời
gian sinh trƣởng của cây trồng, tiết kiệm nƣớc, làm tăng năng suất cây trồng so với
các phƣơng pháp tƣới khác. Đất không bị gí chặt, giữ nguyên hiện trạng kết cấu đất,
đất không bị bào mòn, phân bón không bị rửa trôi, lớp đất trên mặt vẫn giữ đƣợc
khô hoặc ẩm ít do đó giữ đƣợc thoáng làm cho vi sinh vật hoạt động tốt, làm tăng
độ phì của đất.
Cho phép sử dụng phân hóa học hòa lẫn với nƣớc tƣới, trực tiếp bón vào hệ
thống rễ cây trồng, làm tăng thêm hiệu quả của phân bón. Hệ thống tƣới không làm
trở ngại các khâu sản xuất bằng cơ khí trên đồng ruộng, thuận tiện cho việc tự động
hóa việc tƣới nƣớc và tăng năng suất tƣới. Tuy nhiên, việc mở rộng tƣới ngầm trong

11

sản xuất còn hạn chế, chƣa phát triển rộng rãi vì xây dựng hệ thống tƣới phức tạp,
giá thành đầu tƣ trang thiết bị và xây dựng cơ bản cao.
Chi phí đầu tƣ ban đầu cho phƣơng pháp này khá lớn, chỉ áp dụng đƣợc đối với
các loại đất có độ xốp cần thiết cho nƣớc thấm qua dễ dàng.
1.2.4 Tƣới rãnh
Là phƣơng pháp tƣới nƣớc để nƣớc chảy theo các rãnh đƣợc thiết kế giữa các
hàng cây. Nƣớc đƣợc thấm dần vào đất và cung cấp cho cây trồng. Cách tƣới nƣớc
này tiết kiệm và chủ động đƣợc nƣớc tƣới cho vƣờn cây, lớp đất mặt vẫn tơi xốp,
không bị gí chặt, kết cấu đất vẫn giữ vững, đất không bị bào mòn, chất dinh dƣỡng
không bị rửa trôi. Đây là phƣơng pháp tƣới thông dụng thƣờng đƣợc bà con tƣới
cho nhiều vƣờn cây ăn quả trong cả nƣớc. Nhƣng chỉ áp dụng đƣợc với nơi có địa
hình tƣơng đối bằng phẳng (độ dốc <50). Biện pháp tƣới này cũng có một số hạn
chế nhƣ: lãng phí một phần nƣớc ở cuối rãnh tƣới; gặp khó khăn trong việc vận
chuyển công cụ sản xuất qua rãnh; phải chi phí khá lớn nhân công và thời gian cho
việc cải tạo các rãnh nƣớc.
Phƣơng pháp tƣới rãnh đƣợc phổ biến nhất để tƣới cho hầu hết các loại cây
trồng nhƣ bông, nho, mía, các loại cây có củ, quả nhƣ khoai sắn, củ đậu, cà chua và
các loại rau, nhƣ bắp cải, su hào. Khi tƣới rãnh nƣớc không chảy vào khắp mặt
ruộng mà chỉ vào trong rãnh tƣới giữa các hàng cây trồng. Yêu cầu của tƣới rãnh là
xác định chính xác các yếu tố kỹ thuật tƣới chủ yếu, nhƣ lƣu lƣợng nƣớc trong rãnh
tƣới, chiều dài rãnh tƣới và thời gian tƣới để đảm bảo tiêu chuẩn tƣới định trƣớc
theo yêu cầu sinh trƣởng của cây trồng, phù hợp với điều kiện đất đai, địa hình và
khí hậu.
Ƣu, nhƣợc điểm
 Ƣu điểm
 Chi phí tƣơng đối thấp
 Sau khi tƣới lớp đất mặt vẫn giữ nguyên, không tạo lớp đất chặt ở phía
trên, mặt đất vẫn tơi xốp, kết cấu đất ít bị phá vỡ, không gây xói mòn

bề mặt, dinh dƣỡng không bị rửa trôi bởi chế độ nƣớc, không khí và
12

dinh dƣỡng trong đất đƣợc điều tiết thích hợp, thỏa mãn điều kiện
sống của cây trồng.
 Tƣới rãnh ít tốn nƣớc hơn tƣới ngập và khắc phục đƣợc một số mặt
hạn chế của tƣới ngập.
 Khi tƣới, lá cây không bị vết thƣơng, hạn chế đƣợc một số sâu bệnh
 Nhƣợc điểm
 Thời gian tƣới chậm
 Do có nhiều rãnh trên ruộng nên làm cản trở các hoạt động canh tác
 Tổn thất nƣớc lớn khi rãnh dài
1.2.5 Tƣới ngập
Tƣới ngập là phƣơng pháp cho nƣớc vào vƣờn cây một lớp nƣớc nhất định,
trong một thời gian xác định để cung cấp nƣớc cho cây. Phƣơng pháp này kết hợp
đƣợc việc tƣới nƣớc với tiêu diệt một số loài sâu hại cƣ trú trong lòng đất (dế cắn rễ
cây, nhộng, các loài ruồi, sâu đục hạt quả xoài và quả các loại cây khác). Phƣơng
pháp tƣới này tốn nhiều nƣớc, chỉ áp dụng đƣợc với nơi có địa hình tƣơng đối bằng
phẳng, thoát nƣớc tốt. Đất bị gí chặt, dinh dƣỡng bị rửa trôi theo dòng dinh dƣỡng
bị rửa trôi theo dòng nƣớc tiêu, kết cấu đất bị phá vỡ (Theo Nông thôn ngày nay –
số 27/2006).
Đây thực sự là phƣơng pháp cổ truyền có từ lâu đời nó chỉ phù hợp đối với khu
vực bằng phẳng có độ dốc không lớn và chỉ đƣợc áp dụng với một số loại cây trồng
nhƣ lúa nƣớc, rau cần hay một số cây khác trong từng thời điểm sinh trƣởng nhƣ
ngô, khoai lang, cói, đay, Đây cũng là phƣơng pháp dùng để cải tạo đất nhƣ thau
chua rửa mặn hay dùng để giữ ẩm đất trong quá trình chờ canh tác.
 Phƣơng pháp này có những ƣu điểm sau:
- Do chỉ áp dụng ở những vùng bằng phẳng có độ dốc không lớn tính thấm
nƣớc của đất yếu và mức tƣới cao vì vậy năng suất tƣới cao một ngƣời có thể
tƣới 30 - 40 ha/ngày.

13

- Hệ số sử dụng ruộng đất cao, vì có thể xây dựng hệ thống tƣới tiêu cho
những thửa có diện tích lớn.
- Lớp nƣớc trên ruộng tạo điều kiện cho bộ rễ của cây lúa phát triển tốt, hấp
thụ các loại phân bón đƣợc thuận lợi, hạn chế đƣợc nhiều loại cỏ dại và ổn
định nhiệt.
 Nhƣợc điểm
- Tƣới ngập không ứng dụng đƣợc để tƣới cho các loại cây trồng cạn, nhu cầu
về nƣớc ít, hoặc ở các đất có độ dốc lớn.
- Tƣới ngập làm cho độ thoáng khí trong đất kém quá trình phân giải các chất
hữu cơ bị hạn chế. Nếu chế độ tƣới không thích hợp, việc tổ chức quản lý
tƣới kém sẽ làm ảnh hƣởng sấu đến phát triển của cây trồng, gây lãng phí
nƣớc, làm xói mòn đất và rửa trôi phân bón.
1.3 Ứng dụng công nghệ thông tin trong nông nghiệp
Để sản xuất nông sản có năng suất cao, chất lƣợng tốt, an toàn vệ sinh và giá
thành thấp, việc ứng dụng những công nghệ trọng điểm của thời đại nhƣ công nghệ
thông tin là rất cần thiết. Trong những năm qua, Việt Nam luôn quan tâm đẩy mạnh
việc nghiên cứu chuyển giao và ứng dụng khoa học công nghệ để hiện đại hóa nền
nông nghiệp nông thôn nhƣ việc thành lập Khu Nông nghiệp ứng dụng công nghệ
cao ở Ấp Phạm Văn Cội, Huyện Củ Chi, Thành Phố Hồ Chí Minh hay Khu công
nghệ cao ở Huyện Thủ Đức, Thành Phố Hồ Chí Minh. Việt Nam luôn chủ trƣơng
tập trung vào các doanh nghiệp đầu tƣ phát triển công nghệ cao và các vùng ứng
dụng công nghệ tiên tiến trong sản xuất nông nghiệp.
Qua đó cho thấy, kiến thức cao về khoa học công nghệ sẽ giúp nông thôn biết
quy hoạch đất đai, mạnh dạn khoanh vùng để giữ gìn “bờ xôi ruộng mật”, chỉ xây
dựng công trƣờng ở nơi thuận tiện, và sân golf - cũng quan trọng để phát triển du
lịch - phải ở nơi không phải đất nông nghiệp, với con số chừng mực bao nhiêu sân
là hợp lý.
Kiến thức cao về khoa học công nghệ sẽ giúp nông thôn biết ứng dụng các

phƣơng pháp sản xuất hữu cơ, IPM, GAP để bảo vệ môi trƣờng, các phƣơng pháp
xử lý làm sạch nƣớc, nâng cao chất lƣợng nƣớc dùng trong nông nghiệp.
14

Vì vậy, việc ứng dụng Công nghệ thông tin đóng vai trò rất quan trọng trong sự
phát triển của xã hội trong thời đại ngày nay. Công nghệ thông tin đã trở thành nhân
tố quan trọng, là cầu nối trao đổi giữa các thành phần của xã hội toàn cầu, của mọi
vấn đề. Việc nhanh chóng đƣa ứng dụng công nghệ thông tin vào quá trình tự động
hóa trong sản xuất kinh doanh là vấn đề đang, đã và sẽ luôn đƣợc quan tâm bởi lẽ
công nghệ thông tin có vai trò rất lớn trong các hoạt động kinh tế, sản xuất kinh
doanh, bán hàng, xúc tiến thƣơng mại, quản trị doanh nghiệp.
1.4 Logic mờ và ứng dụng
Logic mờ là logic chính xác
 Logic mờ chính xác không kém bất kỳ dạng logic nào khác.
 Đây là một phƣơng pháp toán học có tổ chức để làm việc với các khái
niệm có bản chất không chính xác.
 Logic mờ đƣợc thiết kế để làm việc với các sự kiện không chính xác (các
mệnh đề logic mờ)
Trình tự phát triển :
 Phát minh ra ở Mỹ
 Hoàn chỉnh ở Châu Âu
 Ứng dụng ở Nhật
Sử dụng nhiều :
 Kỹ thuật điện (điều khiển mờ, xử lý ảnh, mạch điện tử, robot, kỹ thuật
máy tính, …)
 Công nghệ Hóa học
 Kỹ thuật xây dựng
 Điều khiển công nghiệp
 Kỹ thuật hạt nhân
1.5 Ứng dụng của điều khiển mờ

Comment [TVL1]: Không thấy có minh chứng,
chỉ nói mang tính chủ quan. Cần bổ sung minh
chứng
15

Ứng dụng đầu tiên của điều khiển mờ phải kể đến của nhóm Mamdani và
Assilian năm 1974. Từ đấy phạm vi ứng dụng thực tiễn của điều khiển mờ trong các
lĩnh vực khác nhau đã hết sức rộng: Từ điều khiển lò nung xi măng [Larsen,1980-
đây là ứng dụng thực sự đầu tiên vào sản xuất công nghiệp] hay quản lý các bãi đỗ
xe [Sugeno và cộng sự 1984,1985, 1989] hoặc điều khiển vận hành hệ thống giao
thông ngầm, quản lý nhóm các thang máy [Fujitec,1988, v.v…, cho tới thám sát các
sự cố trên đƣờng cao tốc [Hsiao et al., 1993] các thiết bị phần cứng mờ [fuzzy
hardware devices, Togai và Watanabe, 1986, nhóm cộng tác với GS. Yamakawa,
1986, 1987,1988 …] [3]
Trong số những ứng dụng thực sự thành công trong thực tiễn còn phải nhắc tới
tới bộ FLC dùng trong quản lý sân bay [Clymer et al. ,1992]; các hệ thống điều
khiển đƣờng sắt và các hệ thống cần cẩu container [Yasunobu và Miyamoto, 1985,
Yasunobu et al., 1986, 1987]. Một ứng dụng rất hay của điều khiển mờ là hệ điều
khiển‚the camera tracking control system‛ của NASA ,1992 ….
Chúng ta cũng không thể không nhắc tới các máy móc trong gia đình dùng FLC
đang bán trên thị trƣờng thế giới: máy điều hoà nhiệt độ [hãng Mitsubishi], máy giặt
[Matsushita, Hitachi, Sanyo], các video camera [Sanyo, Matsushita], tivi, camera
[hãng Canon], máy hút bụi, lò sấy (microwave oven) [Toshiba] vv…. [3]
Ngay từ 1990, trong một bài đăng ở tạp chí AI Expert, Vol.5, T.J.Schwartz đã
viết: ‛Tại Nhật bản đã có hơn 120 ứng dụng của điều khiển mờ ‚.
 Tóm lại điều khiển mờ có nhiều điểm mạnh trong việc thiết kế hệ thống
điều khiển các đối tƣợng phức tạp, các đối tƣợng mà việc mô tả mô hình đối tƣợng
là cực kỳ khó khăn, là cho phép thiết kế hệ thống đơn giản, tiết kiệm nhiều công
sức, thời gian, giảm đƣợc giá thành, …
Bên cạnh những điểm mạnh trên khi sử dụng logic mờ để thiết kế bộ điều khiển

gặp một số hạn chế trong việc tối ƣu hóa hệ thống là do nó đòi hỏi phải có kinh
nghiệm và nghệ thuật thiết kế hệ thống.
1.6 Kết luận
Từ những phân tích trong chƣơng này cho thấy một hệ thống ứng dụng điều
khiển mờ vào trong hệ thống tƣới tự động là rất hợp lý và kinh tế. Hệ thống tƣới tự
động sẽ tiết kiệm đƣợc nƣớc sẽ cung cấp cho cây không lãng phí; giảm bớt công lao
Comment [TVL2]: Một câu văn dài như vậy, chỉ
toàn dấu phấy thì làm sao biết tài liệu nào nói về cái
gì; dấu phẩy nào là của tài liệu này, dấu phẩy nào là
phân cách giữa các tài liệu.
Comment [TVL3]: Những tài liệu này, cũng như
những tài liệu ở đoạn trên hãy đưa vào danh mục
tài liệu tham khảo. Ở đây chỉ cite đến bằng cách viết
[số] như trong các mục trước.