THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN NÔNG SẢN DẠNG HẠT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
--------------------

ĐÀO VĂN SƠN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN
QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN NÔNG SẢN DẠNG HẠT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Điện khí hóa sản xuất nông nghiệp và nông thôn
Mã số

: 60.52.54

Người hướng dẫn khoa học: TS. LƯU HỒNG VIỆT

1
1


HÀ NỘI, 2011

2
2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng 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 30 tháng 10 năm 2011
Người cam đoan

Đào Văn Sơn

3
3


LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian học tập và thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp, đến nay tôi
đã hoàn thành luận văn thạc sĩ chuyên ngành Điện khí hóa sản xuất nông nghiệp và
nông thôn với đề tài: "Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển quá trình bảo quản
nông sản dạng hạt".
Trước hết, Tôi xin chân thành cảm ơn Viện đào tạo Sau đại học, Khoa Cơ
Điện, Bộ môn Điện kỹ thuật, Trường Đại học nông nghiệp - Hà Nội đã tận tình giúp
đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến những người thân trong gia đình, bạn bè và
đồng nghiệp đã động viên, cổ vũ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu khoa
học. Nếu không có những sự giúp đỡ này thì chỉ với sự cố gắng của bản thân tôi sẽ
không thể thu được những kết quả như mong đợi.
Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 30 tháng 10 năm 2011
Người cảm ơn

Đào Văn Sơn

4
4


MỤC LỤC

5
5


ANH SÁCH HÌNH

6
6


DANH SÁCH BẢNG BIỂU

7
7


Giới thiệu đề tài

Ngày nay khi nền nông nghiệp phát triển mạnh, sản phẩm tạo ra ngày
càng phong phú thì nhu cầu lưu trữ hàng hóa trong các kho lưu hàng càng nhiều.
Việc kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm khi bảo quản, lưu trữ các sản phẩm công - nông
nghiệp trong các kho chứa hàng là rất quan trọng. Thông thường với các loại
hàng hóa được lưu trữ, nhiệt độ, độ ẩm trong phòng lưu trữ phải luôn duy trì ở 1

mức nhất định. Ở nước ta nhiều gian hàng bảo quản vẫn làm theo các phương
pháp thủ công như cán bộ kỹ thuật tiến hành đo đạc, sau đó đưa ra các giải pháp
để tăng hoặc giảm nhiệt độ, độ ẩm theo yêu cầu.
Cũng giống như trên, trong các phòng thí nghiệm, trong bệnh viện, trong
các nhà kính trồng cây cảnh, trong các khu sản xuất rau sạch...kỹ thuật viên
cũng cần giám sát nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng...
Với các phương pháp thủ công, chúng ta sẽ mất rất nhiều thời gian và
công sức mà công việc lại không hiệu quả. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của
công nghệ thông tin, chúng ta đã và đang đưa tự động hóa vào từng ngõ ngách
trong cuộc sống. Chính vì thế, chúng tôi quyết định chọn đề tài: Thiết kế hệ
thống giám sát và điều khiển quá trình bảo quản nông sản dạng hạt. Với sản
phẩm chế tạo được chúng ta có thể đo được nhiệt độ, độ ẩm và có thể thu thập
dữ liệu về máy tính, từ đó đưa ra các biện pháp xử lý thích hợp. Không giống
như các thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm thông thường, sản phẩm không chỉ đơn thuần
là thiết bị hiển thị số liệu đo được mà nó có thể kết nối với nhau thành mạng và
truyền nhận dữ liệu từ máy tính theo chuẩn RS-485. Với một máy tính PC, một
người điều hành có thể giám sát nhiều điểm đo khác nhau trên diện rộng.
Đặc biệt trong các kho tàng cất giữ hàng hóa, thóc gạo, các điểm bảo quản
máy móc, vũ khí, đạn dược v.v... thì vấn đề đo nhiệt độ, độ ẩm của môi trường
không khí là rất cần thiết.
Đa số các đầu đo, thiết bị đo nhiệt độ và độ ẩm có tính thông minh hiện
hành sử dụng một số chip vi xử lý và phần mềm để thiết bị có một số chức năng


tự chỉnh định và suy diễn. Các hệ thống đo truyền xa thường lấy chuẩn truyền
tương tự 4-20mA, 0-10V hoặc truyền số theo chuẩn nối tiếp RS232/RS485. Các
thiết bị đầu đo này mua của nước ngoài, giá thành cao.
Với giới hạn của đề tài, chúng tôi nghiên cứu thiết kế và chế tạo thiết bị
đo nhiệt độ, độ ẩm và đưa ra giải pháp kết nối thiết bị với giao diện giám sát
điều khiển theo chuẩn RS485, các lựa chọn như sau:

- Chúng tôi lựa chọn chip ATmega16 thuộc họ AVR là sản phẩm do công
ty Atmel (Na uy) sản xuất để phát triển thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm. ATmega16
có khả năng xử lý hỗn hợp dữ liệu tương tự và số. Nó cho ta khả năng phát triển
các sản phẩm mới nhanh, dễ dàng mở rộng các chức năng mới sau này. Công
nghệ này cho nhiều giải pháp lựa chọn và hỗ trợ cho đa dạng ứng dụng từ đo
lường, xử lý, điều khiển, truyền thông, kết nối mạng trên cùng một chip với giá
thành thấp.
- Lựa chọn chip sensor SHTxx của hãng Sensirion để đo nhiệt độ, độ ẩm.
Đây là chip có các chỉ tiêu kỹ thuật và giá cả phù hợp.
Có thể đặt tối đa và nối mạng 32 thiết bị với máy tính. Thiết bị hoạt động
rất đơn giản: Tất cả đã được thiết kế và lập trình trong chip ATmega16. Thiết bị
tự động lấy tín hiệu từ đầu đo, tính toán rồi hiển thị thông số nhiệt độ, độ ẩm
trên màn hình LCD. Số liệu được cập nhật và được truyền đi xa. Khi cần lấy số
liệu, người giám sát chỉ việc bật máy tính tại một trung tâm và vào chương trình
để nhận số liệu từ các màn hình LCD đó. Ngoài ra, nó còn tự động lưu giữ thông
tin đo được vào cơ sở dữ liệu, giúp người quản lí biết được và điều chỉnh nhiệt
độ của kho thóc bằng hệ thống quạt gió hoặc hút ẩm ra ngoài...
Ngoài việc đo nhiệt độ, độ ẩm ở kho thóc, sản phẩm này còn có thể tự
động đo, kiểm tra các thông số trên tại kho nông phẩm, dược phẩm, vũ khí, trang
thiết bị công nghiệp và bệnh viện, phòng thí nghiệm...
Mặt khác, hệ thống còn có thể ứng dụng vào các quy trình sản xuất nông
nghiệp công nghệ cao như: tự động hoá tưới cây trong các nhà kính trồng hoa,
trong các khu sản xuất rau sạch, trang trại trồng nấm.


Chương 1. Kỹ thuật bảo quản nông sản dạng hạt

1.1. Phương pháp bảo quản nông sản dạng hạt
1.1.1. Phương pháp bảo quản ở trạng thái thoáng

Bảo quản ở trạng thái thoáng là để khối nông sản tiếp xúc dễ dàng với
môi trường không khí bên ngoài nhằm điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm của khối nông
sản thích hợp. Phương pháp này thường được áp dụng để bảo quản hạt. Bảo
quản ở trạng thái thoáng đòi hỏi phải có hệ thống kho vừa thoáng, vừa kín nhờ
hệ thống thông hơi, thoáng gió hợp lý. Khi nhiệt độ và độ ẩm của khối hạt cao
hơn so với không khí bên ngoài thì tiến hành thông gió tự nhiên hay cưỡng bức
để tận dụng không khí khô và lạnh ở bên trong vào. Ngược lại, khi nhiệt độ và
độ ẩm ở ngoài không khí cao hơn trong kho phải đóng kín kho để ngăn ngừa
không cho không khí nóng và ẩm thâm nhập vào kho.
Thông gió tự nhiên là hoàn toàn lợi dụng thiên nhiên để thông gió, bằng
cách mở thông các cửa kho để cho không khí khô và lạnh ở ngoài vào kho. Đây
là phương pháp tương đối đơn giản, rẻ tiền nhưng phải tính toán nắm đúng thời
cơ thì thông gió mới có lợi.
Thông gió cưỡng bức là thổi một luồng không khí đi qua khối hạt, nhờ đó
sẽ làm thay đổi độ ẩm, nhiệt độ và thành phần khí có trong hạt. Để đạt được mục
đích làm giảm độ ẩm và nhiệt độ hạt, lượng không khí thổi vào kho phải thỏa
mãn các điều kiện sau:
- Không khí phải sạch không làm ô nhiễm khối hạt
- Cần đảm bảo đủ lượng không khí để thực hiện mục đích giảm nhiệt độ
và độ ẩm.
- Chỉ thổi không khí vào khối hạt khi độ ẩm tương đối của không khí
ngoài trời thấp nghĩa là sau khi thổi khí thì độ ẩm của khối hạt giảm xuống.
- Không khí phải được quạt đều trong toàn bộ khối hạt. Nếu không đều thì
những chỗ không được quạt đủ yêu cầu độ ẩm của hạt vẫn cao lại thêm lượng


oxy tạo điều kiện cho hạt hô hấp mạnh, vi sinh vật và côn trùng phát triển nhanh
hơn.
Phương pháp thông gió tự nhiên. Đây là phương pháp hoàn thiện, rẻ tiền,
dễ cơ khí hóa, được áp dụng phổ biến trong các kho bảo quản hạt. Tuy nhiên khi

độ ẩm hạt quá cao thì áp dụng cả hai phương pháp này đều không thỏa mãn.
1.1.2. Phương pháp bảo quản ở trạng thái kín

Mọi hoạt động sống trong khối sản phẩm đều cần có oxy để hô hấp. Lợi
dụng tính chất này người ta cách ly khối sản phẩm với môi trường không khí
xung quanh bằng cách bảo quản kín hoặc nạp vào khối sản phẩm một thứ khí
khác không phải oxy rồi đóng kín lại. Để tạo điều kiện không có oxy người ta có
thể sử dụng hai cách: để cho lượng CO 2 tích tụ lại và lượng O2 mất dần trong
quá trình hô hấp hoặc cho thêm CO2 hay N2 nhưng chủ yếu là CO2
Phương pháp này có ưu điểm:
- Tiêu diệt hoàn toàn các loại vi sinh vật và côn trùng đồng thời không cho
vi sinh vật và côn trùng xâm nhập từ bên ngoài vào.
- Nếu hạt khô thì vi sinh vật không hoạt động được, hiện tượng tự bốc
nóng không xảy ra, tuy nhiên hạt vẫn tiếp tục hô hấp yếm khí làm cho độ axit
trong hạt vẫn tăng.
- Không khí ngoài trời không xâm nhập vào khối hạt nên độ ẩm hạt không
tăng.
- Tiết kiệm được sức lao động và thời gian cần đảo đống hạt
Nhược điểm:
- Phương pháp này chỉ áp dụng bảo quản hạt làm thức ăn cho người và gia
súc không thể bảo quản hạt giống vì làm mất khả năng nảy mầm của hạt.
- Kết cấu kho khá phức tạp và đắt tiền
1.1.3. Phương pháp bảo quản ở trạng thái lạnh

Nguyên tắc của phương pháp này là hạ thấp nhiệt độ của khối sản phẩm
xuống một mức độ nhất định để làm suy yếu hoặc tê liệt mọi hoạt động sống


trong khối sản phẩm, do đó sản phẩm sẽ bảo quản được lâu mà không bị hư
hỏng. Để thực hiện phương pháp này người ta có nhiều cách, song có hai cách

phổ biến là làm lạnh tự nhiên và làm lạnh nhân tạo
- Làm lạnh tự nhiên là lợi dụng nhiệt độ thấp của không khí trong môi
trường bảo quản để hạ thấp nhiệt độ của sản phẩm thông qua phương pháp thông
gió tự nhiên hay cưỡng bức. Phương pháp này thường áp dụng để bảo quản hạt.
- Làm lạnh nhân tạo là sử dụng những phòng lạnh, kho lạnh hoặc kho có
điều hòa nhiệt độ để giữ cho nhiệt độ sản phẩm luôn ở một giá trị thích hợp.
Phương pháp này thường được áp dụng để bảo quản hạt, thịt, sữa và một số loại
rau quả tươi.
1.1.4. Phương pháp bảo quản bằng hóa học

Thực chất của phương pháp này là dùng thuốc hóa học để kìm hãm những
hoạt động sống của khối nông sản và do tính độc của hóa chất mà vi sinh vật và
côn trùng bị tiêu diệt.
Đây là phương pháp có hiệu quả cao ngày càng được sử dụng rộng rãi với
qui mô lớn. Khi sử dụng các loại thuốc hóa học để bảo quản phải đảm bảo yêu
cầu triệt để bảo vệ sức khỏe cho con người, không ảnh hưởng đến chất lượng
sản phẩm.
Tùy theo từng loại sản phẩm mà sử dụng thuốc và nồng độ cho thích hợp.
- Đối với các loại hạt thường dụng Cloropicrin, Bekafot,...
- Đối với rau quả thường dùng anhydric sunfuaro, axit sorbic, axit boric,...
- Đối với các loại củ để chống nảy mầm sớm thường dùng M-1
(estemetyl), M-2 (estedimetyl).
Phương pháp này có nhược điểm là giảm khả năng tự đề kháng của nông
sản, đôi khi cũng có ảnh hưởng đến sức khỏe của người sử dụng.


1.2. Kho bảo quản
1.2.1. Khái niệm

Kho bảo quản có nhiệm vụ bảo quản và lưu trữ các sản phẩm nông nghiệp

trước và sau khi chế biến.
Kho đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản nông sản. Vì vậy, việc
xây dựng kho chủ yếu nhằm phục vụ yêu cầu bảo quản chứ không đơn thuần chỉ
là nơi chứa đựng. Đối với mỗi loại sản phẩm khác nhau cần phải có từng loại
kho bảo quản thích hợp, đặc biệt là phải có các trang thiết bị cần thiết để phục
vụ cho việc sơ chế, kiểm tra theo dõi, phát hiện và sử lý kịp thời các sự cố không
bình thường trong kho. Tuy nhiên, để giữ cho sản phẩm ở trạng thái an toàn
được lâu dài, ngoài việc xây dựng kho theo đúng tiêu chuẩn cũng cần phải quản
lí tốt các tiêu chuẩn về phẩm chất từ khi thu hoạch cho đến khi nhập kho. Muốn
đạt được những yêu cầu về phẩm chất cần phải thu hoạch nông sản đúng độ
chín, lựa chọn phân loại đúng tiêu chuẩn qui định; kiểm tra phẩm chất ban đầu,
chú ý tới các chỉ tiêu độ sạch, độ ẩm, mức độ nhiễm sâu bệnh và thành phần
dinh dưỡng; trong quá trình vận chuyển phải hết sức chú ý ngăn ngừa các yếu tố
có thể gây hư hỏng do tác động cơ học như: gẫy vỡ, dập nát,...
1.2.2. Yêu cầu kỹ thuật

Để bảo quản nông sản được lâu với mức độ hao hụt thấp nhất, khi xây
dựng kho cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau đây:
- Có đủ dung tích để chứa hết khối lượng sản phẩm cần lưu trữ.
- Kho cần phải được xây dựng trên địa bàn cao ráo, thoáng mát, dễ thoát
nước.
- Kết cấu kho phải đảm bảo được các yêu cầu trong bảo quản như cách
nhiệt, cách ẩm, tránh tạo điều kiện cho côn trùng phát triển và loài gậm nhấm
đục khoét, đồng thời phải tạo điều kiện thuận lợi cho công tác kiểm tra và xử lý
sự cố, tiện lợi cho việc diệt trừ vi sinh vật và côn trùng.


- Phải có hệ thống trang bị để sơ chế trước khi nhập kho hoặc xử lý các sự
cố không bình thường xảy ra trong kho như: thiết bị làm sạch, sấy, thông gió,...
đặc biệt là phải có các phương tiện vận chuyển để cơ khí hóa việc bốc dỡ xuất,

nhập kho.
- Có hệ thống đảm bảo an toàn về điện và hỏa hoạn
1.2.3. Phân loại kho

1.2.3.1. Kho cơ giới
- Kho cơ giới không có thiết bị sơ chế, dùng để bảo quản hạt. Trong kho
có trang bị một gầu tải và hai băng tải để cơ khí hóa việc xuất nhập kho, một
quạt cao áp để thông gió cưỡng bức khi khối hạt trong kho bị bốc nóng.
Hạt được gầu tải đưa từ dưới lên rót vào băng tải đặt trên nóc, chạy suốt
chiều dài kho. Trên từng đoạn băng tải có thiết bị gạt hạt xuống từng ô kho một.
Hạt được lấy ra dưới đáy nghiêng cũng bằng băng tải chạy dọc kho.
Khối hạt trong kho được thông gió cưỡng bức khi cần thiết bằng một hệ
thống ống thổi không khí đặt trên mặt nền, theo chiều ngang. Ống phân phối làm
bằng thép, có lỗ về phía trên. Trên miệng lỗ đặt tấm chắn để không khí đi ra hai
bên và hạt không rơi vào ống. Không khí được nén và thổi vào hệ thống đường
ống bằng quạt cao áp.
- Kho cơ giới có thiết bị sơ chế. Thiết bị sơ chế ở đây gồm có lò sấy, sàng
tách tạp chất và một số thiết bị khác để thực hiện việc bốc dỡ, vận chuyển, xuất
nhập kho hoặc xử lý những biến cố bất lợi như bốc nóng, côn trùng phát triển
nhanh. Loại kho này có thể hoàn thành tất cả các quá trình cần thiết trong quá
trình bảo quản.
1.2.3.2. Kho xi lô
Kho xi lô thường được dùng để bảo quản hạt. Cấu tạo kho gồm có một số
ống hình trụ (xi lô) cao khoảng 30 ÷ 35m, làm bằng kim loại hoặc bê tông cốt
thép, đáy có dạng hình chóp. Hạt được đưa lên cao bằng gầu tải và đi tới các xi
lô bằng băng tải, lấy hạt ra ở đây và vận chuyển đi bằng băng tải khác.


Trên từng đoạn ống, theo chiều cao có các ống dẫn không khí thổi vào hạt
để điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm của hạt. Việc theo dõi nhiệt độ ở kho được thực

hiện tự động hóa bằng cách cắm các nhiệt kế, nhiệt kế đo từ xa vào giữa các xi
lô ở nhiều độ cao khác nhau, thường 5 ÷ 7 m đặt một chiếc.
Hiện nay, phần lớn các kho xi lô được giải quyết tự động hoàn toàn. Trong
kho được trang bị các quạt thông gió, lò sấy, hệ thống vận chuyển xuất nhập kho
và đảo hạt,... Hệ thống này liên quan mật thiết với các dữ kiện và các thông số
mà con người đã lập sẵn theo chương trình như: nhiệt độ và độ ẩm hạt, nhiệt độ
và độ ẩm không khí xung quanh. Nhờ thiết bị điện tử và hệ thống máy tính
chương trình làm việc của kho này tự động hóa hoàn toàn. Dung lượng kho là
20000 tấn chỉ cần 1 ÷ 2 người làm việc và bảo vệ kho.
Kho xi lô vốn đầu tư xây dựng cao nhưng hiệu quả kinh tế lại rất lớn do
giảm được hư hỏng sản phẩm và giảm chi phí lao động.
1.3. Kỹ thuật bảo quản thóc
1.3.1. Kho bảo quản và các vật tư, thiết bị

1.3.1.1 Kho bảo quản:
Thóc bảo quản đổ rời trong điều kiện áp suất thấp có thể triển khai trong
tất cả các loại hình kho hiện có của hệ thống kho dự trữ (kho cuốn, kho A1, kho
tiệp...)
Kho dùng bảo quản thóc phải đảm bảo các điều kiện sau:
- Nền kho cao ráo, trần tường không bị thấm dột, nước mưa không hắt vào
trong kho.
- Mặt nền kho và tường trong của kho đảm bảo phẳng, nhẵn, không bị
ngưng tụ ẩm.
- Đảm bảo thoáng khí đồng thời giữ được kín khi thời tiết diễn biến bất
lợi.
- Ngăn ngừa được sự lây nhiễm hoặc xâm nhập của côn trùng, chim,
chuột gây hại.


1.3.1.2. Hệ thống ống dẫn, hút khí

- Ống dẫn khí: Được đặt gọn trong lô thóc nhằm tạo các khoảng trống, thoáng
và lưu thông khí khi hút. Ống dẫn khí thường làm từ ống nhựa PVC cứng có đường
kính từ 100 mm đến 200 mm; các lỗ thoáng được tạo (bằng cách khoan hoặc xẻ rãnh)
suốt chiều dài của thân ống với mật độ và kích thước lỗ phù hợp đảm bảo hút khí
thuận lợi đồng thời không để hạt thóc lọt vào trong ống.
- Ống hút khí: Dùng để chuyển dòng khí trong khối thóc ra ngoài. Ống hút khí
thường làm từ ống nhựa PVC cứng; một đầu ống nối với ống dẫn khí bằng cút

thu, phần ống bên ngoài lô thóc tạo thành cửa hút khí dài khoảng 30 cm có gắn
van khóa khí cách cửa hút từ 10 cm đến 15 cm. Cửa hút khí có đường kính phù
hợp đảm bảo độ kín khít khi nối với thiết bị hút khí. Tùy theo kích thước kho và
khối lượng thóc chứa có thể bố trí một hoặc hai cửa hút khí cho một lô thóc.
Hệ thống ống dẫn, hút khí đảm bảo không bị gãy, bẹp và biến dạng dưới tác
động của quá trình nhập, xuất, bảo quản; dễ gia công (cắt, khoan lỗ, ghép nối...).
1.3.2. Quy trình bảo quản

1.3.2.1. Bố trí lắp đặt ống dẫn khí và ống hút khí
Tuỳ thuộc vị trí đặt các ống hút khí và các ống dẫn khí, có thể lắp đặt
trước khi đổ thóc hoặc sau khi thóc được đổ tới độ cao đã định rồi lắp đặt.
- Các ống dẫn khí và ống hút khí có thể lắp đặt trong phạm vi 1/3 chiều
cao phía dưới lô thóc. Số lượng ống dẫn khí và ống hút khí tuỳ thuộc vào kích
thước loại hình kho tương ứng với khối lượng thóc nhập.
Có 2 kiểu đặt ống dẫn khí: Kiểu song song và kiểu xương cá
+ Kiểu song song: Các ống dẫn khí được đặt song song với tường kho
hướng ra phía cửa. Độ dài mỗi ống nhỏ hơn chiều dài lô thóc 2 m (cách tường
mỗi đầu 1 m). Ống hút khí đặt cách tường bên từ 1 m đến 1,5 m, các ống cách
nhau khoảng 3 m.
+ Kiểu xương cá (ít phổ biến hơn): Yêu cầu các ống được lắp đặt phân bổ
tương đối đều theo mặt phẳng ngang.

- Lắp đặt ống hút, tạo cửa hút khí: Ống hút khí được nối thông với ống
dẫn khí bằng cút thu. Lắp van khóa khí vào phần ống hút ở phần ngoài lô cách
cửa hút từ 10 cm đến 15 cm. Các lô thóc có tích lượng từ 200 tấn trở lên có thể
bố trí hai cửa hút khí để tiện cho việc hút khí giải phóng nhiệt, ẩm ra khỏi lô
thóc trong quá trình bảo quản.
Mô hình hệ thống ống dẫn, hút khí trong các kho

Hình 1.1. Mô hình kiểu song song một cửa hút khí

Hình 1. 2. Mô hình kiểu song song 2 cửa hút khí


Hình 1.3. Mô hình kiểu xương cá dùng cho các loại kho
1.3.2.2. Hút khí trong quá trình bảo quản
- Ba tháng đầu bảo quản: Hút khí lô thóc đạt chênh lệch cột nước trên áp
kế là 100 mm và thường xuyên duy trì áp suất âm trong lô thóc tối thiểu là 10
mm cột nước (tương đương áp suất âm 100 Pa).
- Từ tháng thứ tư đến tháng thứ chín: Khi mực nước trở về thăng bằng thì
sau 3 ngày hút lại một lần tới áp suất âm 1000 Pa.
- Các tháng tiếp theo: Khi mực nước trở về thăng bằng thì cứ sau 7 ngày
tiếp tục hút lại một lần như trên.
1.3.2.3. Diệt trùng thóc bảo quản trong điều kiện áp suất thấp
Trong cả chu kỳ bảo quản (khoảng thời gian từ lúc nhập tới lúc xuất kho): Tối
đa chỉ tiến hành một lần biện pháp phòng ngừa, trừ diệt sâu mọt hại bằng hóa chất.
Tùy thuộc khả năng, mức độ phát sinh phát triển của sâu hại để lựa chọn loại hóa chất,
thời điểm xử lý phù hợp:

- Hoặc sử dụng dạng thuốc tiếp xúc phun trộn cho khối hạt từ thời điểm
nhập kho đến trước khi phủ kín lô thóc;

- Hoặc xử lý bằng thuốc Bảo vệ thực vật dạng xông hơi khi phát hiện có
sâu mọt phát triển trong quá trình bảo quản. Xử lý bằng xông hơi phải đảm bảo
thời gian ủ thuốc ít nhất 5 ngày. Danh mục thuốc và liều lượng sử dụng theo quy
định.
- Hàng tháng theo dõi, ghi chép các chỉ số nhiệt độ, độ ẩm không khí bên
ngoài và trong lô thóc; trước mỗi lần hút khí ghi chép mức độ chênh lệch cột
nước.


- Hàng quý lấy mẫu và phân tích đánh giá chất lượng thóc theo các chỉ
tiêu: Cảm quan, độ ẩm, tỷ lệ hạt vàng. Riêng tỷ lệ xay xát, chất lượng nấu
nướng, chỉ tiêu dinh dưỡng thực hiện trong trường hợp cần thiết theo yêu cầu.
Ba tháng đầu, mỗi tháng lấy mẫu xác định độ ẩm một lần.
- Xử lý chống đọng sương, chống mốc trong quá trình bảo quản: Đề
phòng nhiệt độ môi trường xuống thấp đột ngột, trước khi có gió lạnh tiến hành
đóng kín các cửa kho (cửa thông gió và cửa ra vào), tìm các biện pháp làm tăng
nhiệt độ trong ngăn kho đồng thời tăng cường hút khí nóng, ẩm từ trong khối
thóc ra ngoài. Trường hợp phát hiện lô thóc có hiện tượng bốc nóng điểm, tại
các điểm lấy mẫu tuơng ứng trên bề mặt lô thóc cắm các ống hút khí và nối với
máy hút khí, tăng cường hút khí. Thường xuyên kiểm tra, kịp thời xử lý không
để trình trạng đọng sương kéo dài gây men mốc. Trường hợp thóc có hiện tượng
bị mốc, phải chuyển ngay số thóc mốc ra ngoài xử lý đồng thời áp dụng các biện
pháp kỹ thuật để đưa khối thóc về trạng thái an toàn.
1.3.2.4. Điều kiện nhiệt độ, độ ẩm trong bảo quản thóc
Lúa mới gặt độ ẩm thường là 25- 27%. Phơi trong nắng nhẹ để rút độ ẩm
còn 18% trong nắng thứ nhất, sang nắng thứ hai còn 12% là đạt.
Nên phơi trong nắng nhẹ. Trong trường hợp nắng gắt thì phải có những
biện pháp để làm giảm nhiệt độ sân phơi. Chẳng hạn như phơi ở sàn đất có trải
lưới cước thay vì sàn gạch, xi măng. Vì hạt có thể bị chết khi nhiệt độ lên đến
42- 45 độ C

Khi lúa đạt độ ẩm 12% thì không vô bao liền mà để nguội ít nhất là 6 giờ.
Trong các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hạt giống, ẩm độ hạt và nhiệt độ
không khí là quan trọng nhất. Hạt càng khô, nhiệt độ không khí càng mát thì tuổi
thọ giống càng cao
Bảo quản số lượng ít ở nông hộ: Có thể bảo quản trong lu, hạt, cót, bao
hoặc thùng tôn có nắp đậy. Lúa phải thật khô 12- 13% ẩm độ. Định kỳ nắng ráo
đem ra phơi lại


Kiểm tra định kì 15 ngày/lần. Độ ẩm dưới 14%, nhiệt độ<35 o C, mật độ
côn trùng 10 đến 20 con/kg. Kiểm tra nhiệt độ: cắn hạt giòn, đanh, cảm giác bàn
tay lúa lạo xạo => Độ ẩm <14%.
Kết luận chương 1, từ những nội dung trình bày trên chúng tôi đi đến việc
chọn thiết kế hệ thống gồm yêu cầu sau: Thiết kế hệ thống kiểm soát nhiệt độ
trong kho chứa thóc không vượt quá 35o C, độ ẩm < 14%.


Chương 2. Cơ sở hệ thống giám sát và điều khiển

2.1. Mô hình phân cấp của hệ thống

Hình 2.1. Mô hình phân cấp của hệ thống thông tin công nghiệp
Để sắp xếp, phân loại và phân tích đặc trưng các hệ thống thông tin công
nghiệp, người ta dựa vào mô hình phân cấp cho các công ty, xí nghiệp sản xuất.
Với loại mô hình này, các chức năng được phân thành nhiều cấp khác nhau, như
minh hoạ ở hình 2.1.
Ở các cấp dưới, các chức năng mang tính cơ bản và đòi hỏi yêu cầu cao
về độ nhanh nhạy, thời gian phản ứng. Một chức năng ở cấp trên được thực hiện
dựa trên các chức năng cấp dưới, tuy không đòi hỏi thời gian phản ứng nhanh
như ở cấp dưới, nhưng ngược lại lượng thông tin cần trao đổi xử lý lại lớn hơn

nhiều. Có thể coi đây là một mô hình phân cấp chức năng cho cả hệ thống tự
động hóa nói chung cũng như hệ thống truyền thông công nhiệp nói riêng của
một công ty.
Thiết bị và chức năng của từng cấp bao gồm:
Cấp chấp hành: Bao gồm các thiết bị cảm biến, cơ cấu chấp hành, các
thiết bị trường thông minh... Có chức năng cảm nhận đối tượng đo chuyển đổi
chúng thành đại lượng điện hoặc mạng thông tin về điện rồi gửi lên cấp điều
khiển, đồng thời thực hiện việc điều khiển từ cấp trên truyền xuống. Việc kết nối
các thiết bị ở cấp này với nhau và với các thiết bị ở cấp điều khiển được thực


hiện nhờ hệ thống Bus trường hoặc kết nối trực tiếp theo các tiêu chuẩn về dòng
hoặc áp đã được quy định.
Cấp điều khiển: Bao gồm các máy tính điều khiển (CPU, IP, PLC), các
Module vào ra. Thực hiện việc ghép nối trạm vận hành với dây chuyền công
nghệ thông qua các Module cấp nguồn Module xử lý tín hiệu.... Các Module
điều khiển được đặt riêng rẽ có khả năng thực hiện các chức năng thu nhập số
liệu, điều khiển dây truyền thông qua các ghép nối vào ra. Ngoài ra còn thực
hiện chức năng điều khiển cơ sở, điểu khiển logic, tổng hợp dữ liệu, bảo vệ thiết
bị và quan sát tại hiện trường...
Cấp điều khiển và giám sát: (điều khiển quá trình)
Cấp này bao gồm:
- Trạm thiết kế kỹ thuật (EWS Engineering WorkStation): Thực hiện các
chức năng như thiết kế, định nghĩa các thiết bị kết nối trong hệ thống. EWS
thực hiện được chức năng phân vùng quản lí hệ thống. Máy tính thực hiện chức
năng của EWS có thể dùng chung với trạm vận hành có thể dùng riêng. EWS có
thể là máy tính công nghiệp hoặc là máy tính thông thường được cài đặt các
phần mềm chuyên dụng phục vụ cho hệ thống quản lí. Thực chất khi cần mở
rộng công nghệ thì trạm EWS chính là công cụ đắc lực để thực hiện.
- Trạm vận hành (OS- Operating Station): Thực hiện chức năng giao diện

người máy (HMI- Human Interface Station), bao gồm các máy tính cá nhân
(PC), màn hình chuyên dụng... có khả năng hiển thị các thông tin của hệ thống
Chức năng:
- Điều khiển giám sát (Supervisory Control), vận hành và giám sát quá
trình (Operating and Monitoring). Người vận hành có thể điều chỉnh các thông
số của hệ thống, giám sát các hoạt động về công nghệ …
- Tối ưu hoá quá trình (Process Optimization) về mặt chất lượng, năng
lượng tiêu thụ.
- Xử lí các sự kiện sự cố (Event and Alarm Horling)..
- Chuẩn đoán quá trình. (Process Diagnosis).


- Bảo toàn hệ thống (System Safety).
Cấp quản lí: Cấp quản lí bao gồm quản lí kỹ thuật và quản lí kinh tế. Cấp
này bao gồm các máy tính công ty được nối mạng với nhau. Hệ thống này có thể
nối với máy tính ở xa theo mạng Internet.
Chức năng của quản lí kỹ thuật: Quản lí tình trạng hoạt động của các thiết
bị trong hệ thống, kịp thời đưa ra các cảnh báo giúp người quản lí hệ thống
Chức năng của quản lí kinh tế: Theo dõi đánh giá kết quả sản xuất. Lập
kế hoạch sản xuất dựa vào tình trạng thiết bị. Tính toán tối ưu hoá sản xuất. Tính
toán giá thành lãi suất…
2.2. Các chế độ truyền dẫn
2.2.1. Truyền dẫn song song và truyền dẫn nối tiếp

2.2.1.1. Truyền song song
Là truyền đồng thời một nhóm bít trên đường truyền. Phương pháp truyền
này được dùng phổ biến trong các hệ thống Bus bên trong máy tính, truyền số
liệu giữa máy tính và máy in, truyền số liệu giữa các thiết bị công nghiệp… Ưu
điểm của phương pháp truyền này là tốc độ truyền nhanh nhưng nhược điểm là
đối với các đường truyền dài thì chi phí cho đường dây là quá đắt, không thích

hợp với các đường truyền xa.
Mô tả về truyền song song được trình bày trên hình 2.2


Hình 2.2. Truyền song song có bắt tay
2.2.1.2. Truyền nối tiếp
Trong phương pháp truyền này các bit được truyền đi tuần tự nối tiếp
nhau, ưu điểm của phương pháp này là tiết kiệm dây dẫn đặc biệt khi thực hiện
việc truyền thông trên khoảng cách xa, đây là phương pháp truyền chủ yếu được
áp dụng trong các hệ thống truyền thông công nghiệp hiện nay. Nhược điểm của
phương pháp này là dung lượng truyền bị hạn chế.

Hình 2.3. Truyền số liệu nối tiếp
2.2.2. Truyền đồng bộ và truyền không đồng bộ

2.2.2.1. Truyền đồng bộ
Trong chế độ truyền đồng bộ các trạm thu phát tín hiệu hoạt động chung
nhịp Clock, ưu điểm của phương pháp này là tốc độ nhanh.


Các vấn đề đồng bộ trong hệ thống truyền số liệu:
Các trạm phát, thu truyền tin qua một môi trường và chúng thường ở xa
nhau. Bên phát và bên thu đều có một tín hiệu giữ nhịp (clock). Mỗi tín hiệu
nhịp được tạo ra nhờ một bộ dao động riêng, từ tín hiệu nhịp, người ta tạo ra tất
cả các tín hiệu giữ nhịp cho mọi hoạt động của bên phát và bên thu. Tức là nhịp
đưa tín hiệu ra và nhịp đưa tín hiệu vào được quyết định bởi các xung nhịp này.
Nếu tần số làm việc của hai nhịp khác nhau (fT ≠ fR), khi đó thông tin phía nhận
sẽ khác thông tin phía thu, vậy phải có fT = fR. Theo nguyên lý tín hiệu số, điểm
lấy mẫu tín hiệu phải nằm giữa độ rộng của xung nhận được. Nếu khác pha thì
dù cùng tần số cũng làm cho điểm lấy mẫu tín hiệu bị dịch chuyển dẫn đến sai

số. Vậy yêu cầu 2 clock phải cùng tần số và cùng pha (fT = fR , PT = PR ).
Nếu đảm bảo được điều này ta nói đã đồng bộ được dao động chủ của bên
phát và bên thu. Ở phía bên thu phải nhận biết được các sự kiện về việc xuất
hiện/kết thúc một bản tin, một đoạn tin và một tin (đồng bộ sự kiện).
Hai bộ tạo sóng chủ không đồng bộ với nhau là do: mọi bộ dao động đều
có độ ổn định với tần số xác định, độ ổn định này phụ thuộc vào rất nhiều
nguyên nhân khác nhau mà chủ yếu là sự thay đổi của môi trường. Người ta
thống kê nếu dùng bộ dao động RC thì độ ổn định không vợt quá 10 -3, nếu dùng
bộ dao động thạch anh thì độ ổn định không vượt quá 10 -6 còn nếu sử dụng hốc
cộng hưởng hạt nhân thì độ ổn định không thể vượt quá 10 -12 rõ ràng không thể
có hai bộ dao động có tần số bằng nhau trong thời gian đủ lớn.
Sai lệch về tần số luôn dẫn đến sự sai lệch về pha. Thực tế đặc tính của
đường truyền luôn thay đổi theo thời gian và theo môi trường bên ngoài, do đó
pha của sóng truyền đến bên thu là luôn thay đổi. Người ta gọi hiện tượng này là
hiện tượng rung pha của sóng tới. Sóng tới thì pha rung còn ở phía thu thì ta cố
làm cho pha cố định hoặc nếu có rung thì cũng khác sự rung pha sóng tới. Do đó
luôn luôn có sự sai pha.