Thiết kế hệ thống điều khiển quá trình tưới phun mưa phục vụ sản xuất rau an toàn

Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 1 -
Mở đầu

1. Đặt vấn đề

Lịch sử tiến hoá của loài ngời đã phát triển qua nhiều thời kỳ, mà mỗi
thời kỳ đợc đánh dấu bởi một phơng thức sản xuất nhất định. Từ xa xa con
ngời với những công cụ hết sức thô sơ nh rìu, búa, lao bằng đá dùng để săn
bắn phục vụ ngay cuộc sống hiện tại của một số rất ít ngời mà không có dự
trữ. Nhng khi xã hội phát triển thì nhu cầu sống của con ngời ngày càng
tăng mà tài nguyên thiên nhiên thì ngày càng cạn kiệt, chính điều đó thúc đẩy
con ngời ngày càng phải tìm tòi cải tiến công cụ, phơng thức lao động để
tạo ra ngày càng nhiều của cải vật chất phục vụ đời sống. Điều đó càng tỏ ra
cấp thiết khi loài ngời bớc sang thế kỷ XXI khi mà tài nguyên thiên nhiên
đang dần cạn kiệt, môi trờng ngày càng ô nhiễm trầm trọng thế nhng nhu
cầu sống và hởng thụ của con ngời ngày càng cao, dân số ngày càng đông.
Nguy cơ thiếu lơng thực ngày càng tăng khó có thể đảm bảo mọi nhu cầu của
con ngời. Để giải quyết vấn đề đó thì có một trong số những cách hữu hiệu
nhất đó là ứng dụng tự động hoá vào sản xuất.
Các nớc trên thế giới đã sớm nhận thấy điều này và đã ứng dụng tự động
hoá vào sản xuất từ rất sớm, kết quả là họ sớm có một nền sản suất đại công
nghiệp đa ra thị trờng hàng loạt sản phẩm số lợng lớn, chất lợng cao tăng
thu nhập cho quốc gia, nh Nhật, Anh, Pháp, Mỹ, Đức... Chính công nghệ tự
động hoá cao ứng dụng vào sản xuất đã đa các quốc gia này trở thành các
cờng quốc giàu mạnh có vị thế cao trên trờng quốc tế.
Nớc ta thuộc nhóm các nớc đang phát triển với một nền kinh tế nông
nghiệp truyền thống, qua nhiều thập niên trở lại đây nền nông nghiệp của Việt

Nam ngày càng phát triển vững mạnh, và đến nay nền kinh tế thế giới đang
chuyển mạnh sang các ngành công nghiệp và dịch vụ đặc biệt là công nghệ
thông tin, với việt Nam Nông nghiệp vẫn là một ngành có đóng góp đáng kể
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 2 -
vào tổng thu nhập quốc dân. Chính vì vậy mà nền nông nghiệp nớc ta luôn
đợc sự quan tâm của Đảng và của nhà nớc, nhờ đó mà ngành nông nghiệp
đã có nhiều bớc phát triển vợt bậc, sản lợng thu hoạch đợc từ các loại
nông sản qua các mùa vụ ngày càng đợc nâng cao.
Tuy nhiên ngày nay nhu cầu về sản phẩm nông nghiệp không chỉ đơn
thuần là số lợng mà phải đảm bảo cả về số lợng và chất lợng, nhất là khi
môi trờng ô nhiễm trầm trọng, việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật bừa bãi
làm ô nhiễm vào các loại sản phẩm nông nghiệp, đây là vấn đề bức xúc của
toàn thể xã hội. Để giải quyết vấn đề trên con đờng lựa chọn tối u là ứng
dụng công nghệ cao vào sản xuất nông nghiệp trong đó tự động hoá đóng vai
trò vô cùng quan trọng về mặt kỹ thuật, phục vụ sản xuất nông nghiệp có chất
lợng cao và đảm bảo an toàn cho ngời sử dụng.
Trong bữa ăn của ngời Việt Nam từ sa đến nay thì rau là một trong
những món không thể thiếu bởi rau là loại thực phẩm rất cần thiết trong đời
sống hàng ngày và không thể thay thế, vì rau có vị trí quan trọng trong đời
sống đối với sức khoẻ của con ngời. Rau cung cấp cho cơ thể những chất
quan trọng nh: Protein, lipit, vitamin, muối khoáng, axit hữu cơ và chất thơm
vv... Nhng trong thực tế sản xuất rau hiện tại do lạm dụng mà dùng quá
nhiều hoá chất nh thuốc trừ sâu, phân đạm... Làm cho số lợng có thể tăng
nhng chất lợng không đảm bảo gây ra rất nhiều vụ ngộ độc thực phẩm.
Trớc yêu cầu cấp bách đó chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài "Thiết kế hệ
thống điều khiển quá trình tới phun ma phục vụ sản xuất rau an toàn".

Nhằm tạo ra hệ thống tới tiêu phục vụ sản xuất rau an toàn. Trong quá
trình thực hiện đề tài chúng tôi đã tiến hành khảo sát mô hình thực tế, nghiên
cứu một số phần mềm trên cơ sở lý thuyết rồi từ đó xây dựng mô hình thực
nghiệm dùng chip vi xử lý trên công nghệ PSoC và các phần mềm mô phỏng
Visual basic 6.0, LabView, Orcad, Multisim. Qua nhiều lần thí nghiệm và trên
cơ sở tính toán lý thuyết chúng tôi khẳng định mô hình chúng tôi xây dựng
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 3 -
đảm bảo tính thực tế và có thể ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp công
nghệ cao ngày nay.

2. Mục đích của đề tài
- Nghiên cứu mô hình tự động tới nớc sản xuất rau an toàn trong thực
tiễn từ đó thiết kế mô hình thực nghiệm trên cơ sở sử dụng các thiết bị có sẵn
ở trong nớc.
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để xây dựng giao diện và mạch điều khiển
dựa trên phần mềm lập trình cho chip vi xử lý trên công nghệ PSoC.
- ứng dụng phần mềm PSoC Design 4.2 để xây dựng chơng trình điều
khiển hệ thống.

3. Nội dung đề tài
- Tổng quan đề tài.
- Xây dựng thuật toán điều khiển mô hình.
- Chọn thiết bị điều khiển, thiết bị nhập xuất. Xây dựng mô hình thực nghiệm
và lập trình điều khiển hệ thống tới tự động phục vụ sản xuất rau an toàn.

4. Ph-ơng pháp nghiên cứu

Để thực hiện đợc nội dung đề tài nghiên cứu, chúng tôi tiến hành phơng
pháp nghiên cứu sau:
* Các kết quả nghiên cứu kế thừa:
- Kế thừa các công trình nghiên cứu của thế hệ trớc về cơ sở lý thuyết của
các phần mềm lập trình. Nh Assembly, Orcad, Multisim, phần mềm mô
phỏng Matlab 7.0.
- Kế thừa các mô hình sản xuất đã có trong thực tiễn.
* Định hớng nghiên cứu.
- Nghiên cứu phần mềm lập trình trên máy tính.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 4 -
- Thay đổi phơng pháp lập trình để tìm ra phơng pháp đơn giản, dễ sử
dụng và hiệu quả kinh tế nhất.
- Xây dựng chơng trình điều khiển.
* Phơng pháp thực nghiệp kiểm chứng:
- Chạy thử mô hình nhiều lần, kiểm tra phát hiện lỗi của mô hình và lỗi
của chơng trình điều khiển, rồi từ đó hoàn thiện hệ thống.
* Thiết bị thí nghiệm:
- Máy tính PC.
- Bộ nạp chip và chip vi xử lý PSoC.
- Bộ mô phỏng, hệ thống cáp, dây nối.

Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 5 -
Chơng 1

Tổng quan


1.1. Tình hình sản xuất rau sạch trong nớc và trên thế giới
1.1.1. Khái niệm rau sạch
Rau sạch là một khái niệm tổng quát để chỉ những loại cây rau đợc
trồng trong môi trờng sạch nh đất trồng, nớc tới, không khí Đảm bảo
hàm lợng độc tố trong rau khi thu hoạch nhỏ hơn một mức quy định theo tiêu
chuẩn.
- Đất trồng rau sạch là những loại đất thịt nhẹ, đất pha cát, đất thịt trung
bình, đất phù sa ven sông, đất không có cỏ dại, mầm mống sâu bệnh hại, độ
pH trung tính, hạn chế tối đa sinh vật và vi sinh vật gây bệnh.
- Phải dùng nớc sạch tới cho rau, tốt nhất dùng nớc giếng khoan,
không đợc dùng nớc thải công nghiệp, nớc rửa chuồng trại mà cha đợc

xử lý. Hàm lợng tối đa của một số nguyên tố hoá học ở trong nớc đợc trình
bày trong bảng sau:

Nguyên
tố
Nớc dùng cho
tất cả các loại đất
(mg/lít)
Nguyên
tố
Nớc dùng cho
tất cả các loại đất
(mg/lít)
Nguyên
tố
Nớc dùng cho
tất cả các loại đất
(mg/lít)
Al 5,00 Beryllum 0,01 Mo 0,01
Asen 0,01 Cadimium 0,01 Zn 2,00
B 0,75 Lithium 2,50 Cu 0,20
Cl 0,10 Selenium 0,20 Co 0,05
F 1,00 Mn 0,20 Cl 0,10
Pb 5,00
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 6 -
1.1.2. Tình hình sản xuất rau sạch trong nớc

Nớc ta là một nớc nông nghiệp lạc hậu xuất phát từ nền văn minh lúa
nớc, phát triển chậm chạp và tụt hậu so với nền nông nghiệp ở các nớc trong
khu vực và trên thế giới. Tuy nhiên trong những năm gần đây do có sự quan
tâm sâu sắc của Đảng, Nhà nớc đã ban hành nhiều chủ trơng chính sách phù
hợp đa nền nông nghiệp nớc nhà ngày càng lớn mạnh chiếm vị trí quan
trọng trong nền kinh tế Quốc dân và đã đạt đợc những thành tựu bớc đầu vô
cùng to lớn. Từ chỗ là một nớc thiếu đói liên miên, hàng năm phải nhập hàng
triệu tấn lơng thực cho đến nay Việt Nam đã chở thành một trong những
nớc xuất khẩu gạo đứng hàng đầu thế giới, hàng năm xuất khẩu hàng triệu
tấn lơng thực khác nh rau, quả, các chế phẩm từ chúng sang thị trờng thế
giới và đợc các bạn hàng a chuộng. Có đợc những thành quả ban đầu đó là
nhờ chúng ta đã áp dụng nhiều tiến bộ kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp, xây
dựng các vùng chuyên canh, xen canh phù hợp, kịp thời ngăn chặn dịch bệnh
sâu hại, khuyến khích nông dân phát triển nông nghiệp, xây dựng mô hình
kinh tế trang trại, nuôi trồng các cây giống con vật nuôi cho năng suất cao có
hiệu quả kinh tế lớn, xây dựng những cánh đồng 50 triệu/ha.
Trong đề án phát triển rau quả và hoa cây cảnh thời kỳ 1999 - 2010 của
Bộ Nông nghiệp và phát triển nông thôn đã đợc Thủ Tớng Chính phủ phê
duyệt ngày 03/09/1999 đã xác định mục tiêu cho ngành sản xuất rau, hoa quả
là: Đáp ứng nhu cầu rau có chất lợng cao cho nhu cầu tiêu dùng trong nớc
nhất là các khu tập trung (Đô thị, khu công nghiệp) và xuất khẩu. Phấn đấu
đến năm 2010 đạt mức tiêu thụ bình quân đầu ngời 85 kg rau/năm, giá trị
kim ngạch xuất khẩu đạt 690 triệu USD.
Trong sự phát triển chung của toàn ngành Nông nghiêp thì ngành sản
xuất rau cũng đợc quan tâm và phát triển mạnh. Theo thống kê diện tích
trồng rau năm 2000 là 450.000 ha tăng 70% so với năm 1990 và diện tích
trồng rau năm 2004 là 650.000 ha trong đó diện tích đợc trồng trên các tỉnh
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 7 -
phía Bắc là 300.000 ha chiếm 46% tổng diện tích trồng rau trên cả nớc, diện
tích trồng rau ở các tỉnh phía Nam là 250.000 ha chiếm 38% tổng diện tích.
Sản lợng rau trên đất nông nghiệp đợc cung cấp từ hai vùng sản xuất chính:
+ Vùng sản xuất rau chuyên canh ven thành phố và khu công nghiệp
chiếm 40 ữ 45% diện tích và đạt 50 ữ 55% tổng sản lợng. Rau tại đây đợc
phục vụ tiêu dùng của dân c tập trung trong đô thị và khu công nghiệp với
chủng loại rau phong phú và năng suất cao.
+ Vùng sản xuất rau luân canh với cây trồng khác chủ yếu trong vụ đông
xuân tại các tỉnh phía Bắc và miền Tây nam bộ. Đây là vùng sản xuất rau lớn
cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp chế biến và xuất khẩu.
Tuy nhiên trong thực tại sản xuất rau nói riêng và sản xuất nông nghiệp ở
nớc ta nói chung: Tuy sản lợng lợng lơng thực xuất khẩu lớn có thể đứng
đầu thế giới nhng giá thành của chúng ta quá thấp bởi do chất lợng và độ an
toàn nông sản của ta không đảm bảo.
Hiện nay hàm lợng độc tố trong rau của nớc ta tơng đối cao do chúng
đợc trồng trong những môi trờng ô nhiễm và việc lạm dụng hoá chất trong
phòng trừ sâu bệnh. Theo Viện bảo vệ thực vật thì hiện nay ở Việt Nam đã và
đang sử dụng tới 270 loại thuốc trừ bệnh, 160 loại thuốc trừ cỏ, 12 loại thuốc
diệt chuột, 30 loại thuốc kích thích sinh trởng. Do chủng loại nhiều và đã
đợc các nhà khoa học khuyến cáo nên sử dụng một số loại hoá chất đảm bảo
an toàn cho ngời tiêu dùng. Tuy nhiên đa số nông dân có thói quen sử dụng
và do sợ bị rủi ro trong sản xuất cho nên họ vẫn dùng một số loại hoá chất có
độc tố cao thậm chí đã bị cấm sử dụng nh Monitor, Wofatox, DDT... Do đó
hàm lợng độc tố trong rau ngày càng tăng, đây là nguyên nhân cơ bản gây ra
hàng loạt các vụ ngộ độc thực phẩm gây tử vong và thiệt hại của nhà nớc
hàng tỷ đồng.
- Hàm lợng (NO
3

-
) trong rau quá cao. Theo quỹ lơng thực thế giới FAO
thì nếu hàm lợng (NO
3
-
) có liều lợng 4g/ngày sẽ gây ngộ độc còn 8g/ngày
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 8 -
thì có thể gây tử vong. ở nớc ta do hàm lợng tích luỹ (NO
3
-
) trong rau quá
cao là nguyên nhân làm rau không đảm bảo an toàn. Theo tiêu chuẩn Việt
Nam thì hàm lợng (NO
3
-
) trong rau nh sau: Cải bắp 500mg/kg, cà chua
150mg/kg, da chuột 150mg/kg.
- Tồn d kim loại nặng trong sản phẩm rau. Do sự lạm dụng hoá chất bảo
vệ thực vật cùng với phân bón các loại đã làm một lợng N, P, K, và hoá chất
bảo vệ thực vật rửa trôi xâm nhập vào mạch nớc làm ô nhiễm mạch nớc
ngầm. Theo Phạm Bình Quân (1994) thì hàm lợng kim loại nặng, đặc biệt là
asen (as) ở Mai Dịch - Hà Nội trong các mơng tới cao hơn hẳn so với mức
quy định gây ô nhiễm nguồn nớc và cây rau sẽ hấp thụ vào trong cơ thể
những hoá chất này.
- Vi sinh vật gây hại trong rau do sử dụng nớc tới có vi sinh vật gây hại
( Ecoli, Salmonella, Trứng giun.) làm cho các vi sinh vật có hại này theo rau

qua đờng tiêu hoá vào cơ thể con ngời. Tuy cha đợc thống kê, song tác
hại của nó là rất lớn.
Do rau là nguồn thực phẩm quan trọng đối với đời sống con ngời nhất là
khi nền kinh tế phát triển, lơng thực thực phẩm đã đủ ăn thì con ngời hớng
tới những thực phẩm có chất lợng, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm do đó
vấn đề cấp thiết đặt ra là bên cạnh tìm cách nâng cao năng suất mở rộng các
loại cây lơng thực còn phải giảm hàm lợng độc tố có trong nông sản đảm
bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. Vì vậy vấn đề cấp bách đặt ra cho ngành Nông
nghiệp là phải áp dụng khoa học kỹ thuật hiện đại vào trong sản xuất, xây
dựng các mô hình sản xuất rau, quả an toàn. Đã có rất nhiều công nghệ mới
đợc áp dụng để sản xuất rau sạch, nhng trong giới hạn đề tài chúng tôi xin
đợc nghiên cứu hệ thống tới nớc (Cụ thể là thiết kế hệ thống điều khiển tự
động hệ thống tới phun m
a) phục vụ sản xuất rau an toàn. Bởi đặc điểm của
cây rau là yêu cầu về nhiệt độ và độ ẩm phù hợp, độ ẩm thờng rất cao khoảng
85 - 90% khối lợng thân cây. Nếu thiếu nớc cây rau sẽ sinh trởng và phát
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 9 -
triển kém, mắc nhiều bệnh tật, vì vậy nếu thiết kế đợc mô hình tới tiêu tự
động đảm bảo yêu cầu của cây rau sẽ giúp chúng sinh trởng và phát triển
mạnh, ngăn ngừa sâu bệnh từ đó sẽ giảm đợc hàm lợng độc tố có trong rau.
1.1.3. Tình hình sản xuất rau sạch trên thế giới
Trên thế giới do khoa học kỹ thuật phát triển đã đợc áp dụng sâu rộng
vào trong cuộc sống cũng nh sản xuất. Trong đó việc trồng rau đã sớm đợc
chú trọng áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất để nâng cao
sản lợng, chất lợng, giảm lợng độc tố trong rau đảm bảo tiêu chuẩn rau
sạch. Các nớc cung cấp nhiều rau sạch trên thế giới phải kể đến nh Isaren,

Hà Lan, NhậtMặc dù diện tích nông nghiệp ở các nớc này không nhiều
nhng sản lợng cung cấp trên thị trờng tơng đối lớn điều đó càng chứng tỏ
u thế của việc áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất. Muốn nâng cao sản
lợng, chất lợng, đảm bảo rau sạch thì các nhà trồng rau của nớc ta cần phải
áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật vào trong sản xuất.
1.2. Các phơng pháp tới
1.2.1. Phơng pháp tới
Tới nớc cho cây trồng nói chung và cho cây rau nói riêng là một công
việc hết sức khó khăn. Tuỳ thuộc vào từng loại cây và từng vùng khí hậu cũng
nh tuỳ thuộc vào từng thời kỳ sinh trởng mà rau cần độ ẩm khác nhau. Trên
thực tế sản xuất rau trong nớc cũng nh trên thế giới mà ta có các phơng
pháp t
ới nh sau:
a. Phơng pháp tới ngập nớc
Phơng pháp tới ngập nớc là phơng pháp mà chúng ta tháo ngập nớc
vào khu vực cây trồng để phục vụ nớc cho cây trồng sinh trởng. Đây thực sự
là phơng pháp cổ truyền có từ lâu đời nó chỉ phù hợp đối với khu vực bằng
phẳng có độ dốc không lớn và chỉ đợc áp dụng với một số loại cây trồng nh
lúa nớc, rau cần hay một số cây khác trong từng thời điểm sinh trởng nh
ngô, khoai lang, cói, đay... Đây cũng là phơng pháp dùng để cải tạo đất nh
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 10 -
thau chua rửa mặn hay dùng để giữ ẩm đất trong quá trình chờ canh tác.
Phơng pháp này có những u điểm sau:
- Do chỉ áp dụng ở những vùng bằng phẳng có độ dốc không lớn tính thấm
nớc của đất yếu và mức tới cao vì vậy năng suất tới cao một ngời có thể
tới 30 - 40 ha/ngày.

- Hệ số sử dụng ruộng đất cao, vì có thể xây dựng hệ thống tới tiêu cho
những thửa có diện tích lớn.
- Lớp nớc trên ruộng tạo điều kiện cho bộ rễ của cây lúa phát triển tốt,
hấp thụ các loại phân bón đợc thuận lợi, hạn chế đợc nhiều loại cỏ dại và ổn
định nhiệt.
Tuy nhiên, tới ngập có nhợc điểm và hạn chế sau:
- Tới ngập không ứng dụng đợc để tới cho các loại cây trồng cạn, nhu
cầu về nớc ít, hoặc ở các đất có độ dốc lớn.
- Tới ngập làm cho độ thoáng khí trong đất kém quá trình phân giải các
chất hữu cơ bị hạn chế. Nếu chế độ tới không thích hợp, việc tổ chức quản lý
tới kém sẽ làm ảnh hởng sấu đến phát triển của cây trồng, gây lãng phí
nớc, làm xói mòn đất và rửa trôi phân bón.
b. Phơng pháp tới rnh
Phơng pháp tới rãnh đợc phổ biến nhất để tới cho hầu hết các loại cây
trồng nh bông, nho, mía, các loại cây có củ, quả nh khoai sắn, củ đậu, cà
chua và các loại rau, nh bắp cải, su hào.
Khi tới rãnh nớc không chảy vào khắp mặt ruộng mà chỉ vào trong rãnh
tới giữa các hàng cây trồng. Yêu cầu của tới rãnh là xác định chính xác các
yếu tố kỹ thuật tới chủ yếu, nh lu lợng nớc trong rãnh tới, chiều dài rãnh
tới và thời gian tới để đảm bảo tiêu chuẩn tới định trớc theo yêu cầu sinh
trởng của cây trồng, phù hợp với điều kiện đất đai, địa hình và khí hậu.
Ưu điểm của tới rãnh là xây dựng đồng ruộng dễ dàng thích ứng với từng
điều kiện cụ thể về đất đai, khí hậu và cây trồng. Đảm bảo đất đợc tơi xốp,
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 11 -
không phá vỡ lớp kết cấu trên mặt ruộng, vẫn giữ đợc thoáng khí làm cho cây
trồng phát triển thuận lợi. Đảm bảo đúng lợng nớc theo nhu cầu của cây

trồng. Tiết kiệm nớc, ít hao phí do bốc hơi và ngấm xuống sâu.
c. Phơng pháp tới dải
Tới dải dùng để tới cho các loại cây trồng gieo dầy hoặc hàng hẹp nh
đay, vừng, lạc, đỗ, các thức ăn cho chăn nuôi. Cũng dùng để tới cho ngô và
các vờn cây. ở vùng khô hạn, có thể tới làm ẩm đất trớc khi gieo.
Những yếu tố kỹ thuật tới dải là chiều dài và chiều rộng dải, lu lợng
riêng của nớc chảy ở đầu dải tính bằng lit/s/m, thời gian tới và chiều cao
giới hạn của bờ dải.
Những yếu tố kỹ thuật của tới dải cũng phụ thuộc vào những điều kiện
nh tới rãnh nhng chủ yếu vào độ dốc ngang của mặt ruộng.
Tới dải thích hợp nhất với độ dốc mặt ruộng từ 0,002 - 0,008. Nếu độ dốc
lớn hơn 0,02 thì không tới dải đợc vì tốc độ chảy trên mặt ruộng lớn, nớc
không kịp ngấm làm ẩm đất lợng nớc chảy đi sẽ nhiều, lãng phí nớc và
gây bào mòn lớp đất trên mặt ruộng.
Nhợc điểm của phơng tới này là làm ẩm đất không đều và tốn nớc do
ngấm sâu xuống rãnh tới.
Mặc dù vậy tùy thuộc vào điều kiện địa hình, phơng pháp canh tác và cây
trồng ngời ta vẫn dùng phơng pháp tới này.
d. Phơng pháp tới phun ma
Phơng pháp tới phun ma là phơng pháp tới mới đợc phát triển rộng
rãi trong vòng 40 năm nay. Nguyên tắc chính của phơng pháp này là dùng hệ
thống máy bơm, ống dẫn nớc và vòi phun để tạo thành ma tới nớc cho
các loại cây trồng.
Ưu điểm nổi bật của phơng pháp tới phun ma là có thể tới trong
những điều kiện sau:
- Khi tiêu chuẩn tới nhỏ, có thể điều chỉnh trong phạm vi lớn (30-
900m
3
/ha).
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 12 -
- Tới trên đất xốp nh đất cát và cát pha, có độ thấm nớc lớn.
- Tới trên mọi địa hình phức tạp: Nh dốc, không bằng phẳng và tiết
kiệm nớc tới (đối với vùng nguồn nớc tới hạn chế).
Tới phun ma là nâng cao hệ số sử dụng hữu ích của hệ thống tới và sử
dụng nớc trên đồng ruộng. ở Mỹ hệ số sử dụng hữu ích khi tới phun ma là
0,67 còn phơng pháp tới khác là 0,56. Tại Nhật là 0,75 - 0,80 còn các
phơng pháp tới khác là 0,65 - 0,7.
Tới phun ma thuận tiện cho việc phòng trừ sâu bệnh và chống cỏ dại.
Có thể hòa lẫn các loại thuốc cùng với nớc tới cho cây trồng.
Tới phun ma còn làm tăng năng suất các loại sản phẩm các loại cây
trồng. ở Italia khi tới phun ma cho nho, ngời ta đã nhận thấy chất lợng
nho tốt hơn, hàm lợng đờng trong nho tăng 2%. ở Việt Nam, qua thí
nghiệm tới phun ma tại đồi chè 66 - Hợp tác xã Minh Hồng - Nho Quan -
Ninh Bình cho thấy năng suất chè tăng đợc 50% so với đối chứng không
tới( Theo tin từ www.vnn.vn).
Tuy nhiên, tới phun ma không thích hợp ở vùng có gió mạnh. Việc phục
vụ kỹ thuật và tổ chức phục vụ các hệ thống máy phun m
a phức tạp, cần có
đội ngũ công nhân có trình độ kỹ thuật. Các thiết bị phun ma do công nghiệp
chế tạo hiện nay có năng suất cha cao, cha đáp ứng đầy đủ các yêu cầu
trong sản xuất, cha phù hợp với điều kiện sinh lý trong từng giai đoạn phát
triển của cây trồng và thích ứng với các loại đất đai địa hình khác nhau. Nhìn
chung giá thành tới trên một đơn vị sản phẩm còn cao.
Tuy có những nhợc điểm trên, nh do những u điểm của tới phun ma
nên phơng pháp tới này đang đợc áp dụng rộng rãi ở nhiều nớc và phát
triển với tốc độ cao.

Theo tài liệu của Tritrexốp năm 1970 ở Tiệp Khắc 97% tới bằng phơng
pháp phun ma; ở Đức 79%; ở Itsaren 90%; Anh 80%; Hungari 72%...
ở Việt Nam hiện nay đang đợc áp dụng rất phổ biến phơng pháp tới
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 13 -
phun ma cho các vùng chuyên canh rau ở Hà Nội, Hải Phòng, Đà lạt, các
vùng trồng cây công nghiệp nh cà phê, chè, cao su, ở Tây Nguyên, Lâm
Đồng đã mang lại hiệu quả kinh tế đáng khích lệ.
e. Tới nhỏ giọt
Tới nhỏ giọt là một phơng pháp mới đang đợc ứng dụng nhiều ở
Itsaren, Mỹ, úc và một số nớc khác có khí hậu khô cằn, nguồn nớc ít, dùng
để tới cho các loại cây ăn quả, rau.
Nguyên tắc của tới nhỏ giọt là dùng một hệ thống ống dẫn bằng cao su
hoặc chất dẻo có đờng kính từ 1,5 - 2cm, để dẫn nớc từ đờng 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 đợc lợng nớc chảy ra. Nớc do cấu tạo của vòi sẽ nhỏ
giọt xuống gốc cây làm ẩm đất.
Ưu điểm của phơng pháp này là tiết kiệm đợc nhiều nớc tới so với tới
rãnh vì ít tiêu hao lợng nớc do bốc hơi và thấm xuống sâu.
Hiệu suất sử dụng nớc tới đợc tăng lên và đảm bảo đúng chế độ
nớc của đất theo nhu cầu của từng cây trồng.
Phạm vi tới nớc trên mặt đất nhỏ nên trên mặt đất phần lớn vẫn giữ
đợc khô, các loại cỏ dại không đủ độ ẩm để phát triển và vẫn giữ đợc
thoáng khí.
f. Tới ngầm
Ph
ơng pháp tới này đợc nghiên cứu ứng dụng ở Liên Xô cũ từ năm

1935. Nguyên tắc là dùng hệ thống đờng ống dẫn nớc trong đất và nớc sẽ
thấm làm ẩm đất.
-u điểm của phơng pháp này là đảm bảo độ ẩm cần thiết trong suốt
thời gian sinh trởng của cây trồng, làm tăng năng suất cây trồng so với các
phơng pháp tới khác.
Lớp đất trên mặt vẫn giữ đợc khô hoặc ẩm ít do đó giữ đợc thoáng
làm cho vi sinh vật hoạt động tốt, làm tăng độ phì của đất.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 14 -
Cho phép sử dụng phân hóa học hòa lẫn với nớc tới, trực tiếp bón vào
hệ thống rễ cây trồng, làm tăng thêm hiệu quả của phân bón.
Hệ thống tới không làm trở ngại các khâu sản xuất bằng cơ khí trên
đồng ruộng, thuận tiện cho việc tự động hóa việc tới nớc và tăng năng
suất tới.
Tuy nhiên, việc mở rộng tới ngầm trong sản xuất còn hạn chế, cha
phát triển rộng rãi vì xây dựng hệ thống tới phức tạp, giá thành đầu t trang
thiết bị và xây dựng cơ bản cao.
1.2.2. Lựa chọn phơng pháp tới
Phơng pháp tới đợc lựa chọn dựa trên nhiều yếu tố khác nhau (Theo
Bùi Hiếu (1985) [5]):
a) Điều kiện địa hình: Độ dốc mặt đất ảnh hởng lớn đến sự chảy của
nớc trên mặt đất và có quan hệ chặt chẽ với phơng pháp tới và kỹ thuật
tới.
- Với độ dốc m = 0 ữ 1,5% có thể áp dụng tất cả các phơng pháp tới.
- Với độ dốc m = 1,5% nên sử dụng loại nớc tới rãnh kèm đờng ống
lu động hoặc tới phun ma.
- Với độ dốc m > 4% (Địa hình dốc cao, mặt đất gồ ghề phức tạp) ta nên

áp dụng phơng pháp tới phun ma.
Bảng 1-1. Quan hệ giữa độ dốc và mức tới

Độ dốc mặt đất 1/400- 1/500 1/500-1/600 1/600-1/700
Mức tới(m
3
/ha) 100 600 800

Khi độ dốc mặt đất lớn mà tới với mức tới nhiều sẽ gây ra hiện tợng
xói mòn và phân bố độ ẩm trên dải đất không đều.
b) Điều kiện thổ nhỡng: Tính chất vật lý đất có ảnh hởng lớn đến
việc lựa chọn phơng pháp tới.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 15 -
* Căn cứ vào loại đất
- Loại đất thịt nhẹ (đất cát): Dùng phơng pháp tới phun ma.
- Loại đất trung bình : áp dụng cho mọi phơng pháp tới.
- Loại đất thịt nặng : Dùng phơng pháp tới dải.
* Căn cứ vào vận tốc thấm nớc của đất
Vận tốc thấm hay hệ số thấm của đất biểu thị tính thấm nớc. Hệ số
thấm bao gồm thấm hút và thấm bão hoà.
- Với hệ số thấm nhỏ (1.10
-4
cm/s) sử dụng phơng pháp tới rãnh.
- Với hệ số thấm trung bình(1.10
-4
ữ5.10

-3
cm/s) thì áp dụng đợc với mọi
phơng pháp tới.
- Với hệ số thấm lớn(5.10
-3
cm/s) áp dụng phơng pháp tới phun ma.
* Độ dày tầng đất canh tác
- Độ dày bình thờng: áp dụng đợc tất cả các phơng pháp tới.
- Độ dày mỏng: Sử dụng phơng pháp tới phun ma là phù hợp.
* Căn cứ vào mức tới
Mức tới là cơ sở xác định các yếu tố của kỹ thuật tới. Mức tới
thờng xác định từ chế độ tới theo các số liệu thử nghiệm hoặc tính toán lý
thuyết. Khi thiết kế tài liệu thực nghiệm có thể tính toán mức tới cho cây
trồng theo công thức:
M
TK
= 10 .Z.K.G
V
.(
max
-
min
).

1
(1-1)
Trong đó: M
TK
.Mức tới thiết kế(m
3

/ha)
Z .Độ sâu lớp đất tới.(mm)
G
V
.Dung trọng đất khô (T/m
3
)


.
Hệ số hiệu ích tới phun ma:

= 0,8-0,95


max
. Độ ẩm tối đa đồng ruộng.

min
. Độ ẩm giới hạn dới cho phép.
min
= 70 ữ 80%
max

Z - Độ sâu của lớp đất canh tác phụ thuộc từng loại cây trồng
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 16 -

Z = 0,5m với cây rễ mỏng nh rau, đậu.
Z = 0,5 ữ 0,75m với cây có rễ sâu hơn, nh sắn, đay...
Z = 0,75 ữ 1m đối với cây ăn quả và cây công nghiệp.
K- Hệ số nhu cầu của cây trồng theo từng thời kỳ sinh trởng.
Theo Viện rau và cây lơng thực ta có hệ số K cho trong bảng sau:

Loại rau Thời kỳ cây giống Thời kỳ sinh trởng
Thời kỳ rau thành
phẩm
Cải bắp 0.4 0,6 0,5
Cà chua 0,3 0,35 0,2
Da chuột 0,3 0,4 0,45

c) Điều kiện địa chất thuỷ văn
Độ sâu và thành phần hoá học của nớc ngầm cũng ảnh hởng đến lựa
chọn phơng pháp tới. Nếu nớc ngầm ở độ sâu không lớn và có khả năng
dâng cao thì nên chọn phơng pháp tới phun ma còn nếu vùng đất trũng ở
ven sông lớn có thể tháo nớc phù xa vào thì ta nên dùng phơng pháp tới rải
hoặc tới rãnh.
d) Cơ cấu cây trồng
Tuỳ thuộc vào từng loại giống cây trồng, thời kỳ sinh trởng mà ta có các
phơng pháp tới khác nhau. Nếu cây có thân lá to bộ rễ chùm ăn nông trên
bề mặt đất thì ta nên sử dụng phơng pháp tới phun ma còn nếu lá nhỏ rễ
cọc ăn sâu trong lòng đất thì ta nên dùng phơng pháp tới dải hoặc tới rãnh.
e) Điều kiện kinh tế kỹ thuật
Vấn đề quan trọng nhất để giúp ta lựa chọn ra phơng pháp tới phù hợp
và hiệu quả là điều kiện kinh tế kỹ thuật. Xem phơng pháp tới truyền thống
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 17 -
là gì, có hiệu quả kinh tế không và điều kiện kỹ thuật có cho phép khi chuyển
sang phơng pháp tới mới không.
Căn cứ vào điều kiện phát triển trong tơng lai không xa và tính hiệu quả
kinh tế của phơng pháp tới phun ma mang lại. Tôi thấy phơng pháp tới
phun ma là phơng pháp hiệu quả và sẽ sớm đợc áp dụng rộng rãi trong
ngành nông nghiệp nớc nhà và hoàn toàn phù hợp khi sử dụng phơng pháp
tới này trong hệ thống sản xuất rau sạch.
1.3. Vai trò của tự động hoá trong quá trình sản xuất
Mặc dù các nguyên lý và máy móc điều khiển tự động xuất hiện trớc
máy tính điện tử rất lâu nhng sự ra đời của máy tính điện tử nhất là sự phát
triển của kỹ thuật vi xử lý đã đa tự động hoá công nghiệp đến việc áp dụng tự
động hoá trong mọi mặt của xã hội loài ngời.
Các hệ thống tự động hoá đã đợc chế tạo trên nhiều công nghệ khác
nhau. Ta có thể thấy các thiết bị máy móc tự động bằng các cam chốt cơ khí,
các hệ thống tự động hoạt động bằng nguyên lý khí nén, thuỷ lực, rơle cơ
điện, mạch điện tử tơng tự, mạch điện tử số.
Các thiết bị hệ thống này có chức năng xử lý và mức tự động thấp so với
các hệ thống tự động hiện đại đợc xây dựng trên nền tảng của công nghệ
thông tin ngày nay.
Trớc kia đầu đo gồm phần tử biến đổi từ tham số đo sang tín hiệu điện,
mạch khuyếch đại, mạch lọc và mạch biến đổi sang chuẩn 4 - 20mA để truyền
tín hiệu đo về trung tâm xử lý. Hiện nay đầu đo đã tích hợp cả chip vi xử lý,
biến đổi ADC, bộ truyền dữ liệu số với phần mềm đo đạc, lọc số, tính toán và
truyền kết quả trên mạng số về thẳng máy tính trung tâm. Nh vậy đầu đo đã
đợc số hoá và ngày càng thông minh do các chức năng xử lý từ máy tính
trung tâm trớc kia nay đã chuyển xuống xử lý tại chỗ bằng chơng trình
nhúng trong đầu đo.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 18 -
Tơng tự nh vậy với cơ cấu chấp hành nh mô-tơ đã đợc chế tạo gắn kết
hữu cơ với cả bộ servo với các thuật toán điều chỉnh PID tại chỗ và khả năng
nối mạng số tới máy tính chủ.
1.4. ứng dụng của tự động hoá trong nông nghiệp
Lịch sử hoàn thiện của công cụ và phơng tiện sản xuất trong xã hội văn
minh phát triển trên cơ sở cơ giới hoá, điện khí hoá. Khi có những đột phá mới
trong lĩnh vực công nghệ vật liệu và tiếp theo là điện tử và tin học thì công
nghệ tự động có cơ hội phát triển mạnh mẽ, đem lại muôn vàn lợi ích thiết
thực cho xã hội. Đó là mấu chốt của năng suất, chất lợng và giá thành.
Trong thực tiễn khi áp dụng tự động hoá vào sản xuất sẽ mang lại những
hiệu quả không nhỏ. Cho phép giảm giá thành sản phẩm và nâng cao năng suất
lao động, cải thiện điều kiện sản xuất nh ổn định về giờ giấc, chất lợng gia
công ... Đáp ứng cờng độ cao của sản xuất hiện đại, thực hiện chuyên môn hoá
và hoán đổi sản xuất. Từ đó sẽ tăng cao khả năng cạnh tranh, đáp ứng yêu cầu
sản xuất, tăng thị phần và khả năng bán hàng cho nhà sản xuất.
Trong nông nghiệp việc ứng dụng tự động hoá sẽ giúp cho quá trình sản
xuất ít phải phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, nâng cao sản lợng, chất lợng
sản phẩm. Thậm chí nhờ áp dụng khoa học kỹ thuật tiến bộ nh kỹ thuật đột
biến gen đã cho ra những loại rau quả trái mùa so với điều kiện tự nhiên phục
vụ nhu cầu của ngời sử dụng.
1.5. Mục đích và ý nghĩa việc thiết kế mô hình tới phun ma
Trong quá trình sản xuất lơng thực nói chung và trong sản xuất rau nói
riêng thì tới nớc cho cây phát triển là một việc làm hết sức cần thiết và nó
càng trở nên quan trọng trong việc sản xuất rau sạch. Bởi trong quá trình tới
ta cần đảm bảo kỹ thuật tới để đảm bảo rau nhận đợc một lợng nớc phù
hợp với từng loại cây, từng thời kỳ sinh tr

ởng mà không bị dập nát, chất
lợng nớc đảm bảo độ sạch.
Tới phun ma là một kỹ thuật tới đáp ứng đợc ở mọi điều kiện địa
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 19 -
hình, với hạt nớc tới nhỏ cho nên rất phù hợp trong việc kết hợp giữa tới
nớc với việc phòng trừ sâu bệnh. Đặc biệt đây là một trong những phơng
pháp tới tiết kiệm nớc và đợc ứng dụng rộng rãi trong thời gian gần đây.
Do vậy trớc nhu cầu sản xuất và yêu cầu cần tiết kiệm tài nguyên và năng
lợng cho nên chúng tôi tiến hành nghiên cứu, thiết kế điều khiển quá trình
tới phun ma phục vụ sản xuất rau sạch.
1.6. Kết luận chơng I
Qua chơng I ta đã đa ra thực trạng nông nghiệp của nớc ta cũng nh
trong khu vực và trên toàn thế giới. Từ đó đa ra tính bức thiết phải áp dụng
khoa học kỹ thuật hiện đại vào sản xuất nông nghiệp nói chung và trong sản
xuất rau an toàn nói riêng. Lựa chọn ra phơng pháp tới hiện đại phù hợp với
điều kiện tự nhiên, nhu cầu sản xuất nhng vẫn đảm bảo điều kiện kinh tế
mang lại lợi nhuận lớn nhất về cho nông dân. Phục vụ lợng rau sạch cho thị
trờng trong nớc cũng nh trên thế giới.


Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 20 -
Chơng 2

Nghên cứu tính toán các thông số kỹ thuật của
hệ thống t-ới phun m-a trồng rau sạch

2.1. Chế độ tới nớc cho rau sạch
2.1.1. Đất, nớc và cây trồng

Trong những điều kiện để cây trồng sinh trởng và phát triển nh khí
hậu, thời tiết, độ ẩm thì đất là một trong những yếu tố quan trọng của cây
trồng. Tuỳ thuộc vào từng loại cây với từng thời kỳ sinh trởng mà độ sâu của
rễ khác nhau cho nên độ xốp, độ sâu lớp đất canh tác cũng khác nhau. Bên
cạnh đó nớc cũng là một yếu tố vô cùng quan trọng. Nếu thiếu nớc (hạn)
hoặc thừa nớc (úng) trong một khoảng thời gian ngắn cũng có thể làm cây
trồng bị hại có thể giảm năng suất hoặc bị chết hoàn toàn không thể thu hoạch
đợc. Nớc giúp cho quá trình quang hợp của cây tạo thành các chất hữu cơ,
vận chuyển các muối hoà tan và cần thiết cho sự điều hoà nhiệt của cây trồng,
qua hiện tợng bay hơi mặt lá.
2.1.2. Tính toán mức tới
Nhu cầu tới nớc của rau sạch đợc xác định bởi giá trị tiêu thụ của cây
rau và hiệu quả tới nớc. Một phần của giá trị tiêu thụ là nớc lắng đọng do
sơng, ma hoặc phun mù và sau đó bốc hơi mà không thâm nhập vào hệ
thống cây trồng. Giá trị tiêu thụ có thể áp dụng cho yêu cầu nớc của một
cây trồng, một cánh đồng, một trang trại hoặc một số trang trại ở trong vùng.
Khi biết đợc giá trị tiêu thụ của cây trồng, có thể tính toán sử dụng nớc ở
đơn vị lớn.
Giá trị tiêu thụ bị ảnh hởng bởi điều kiện thời tiết, kỹ thuật tới nớc,
thời gian gieo trồng, thời kỳ phát triển cây rau. Do đó nhu cầu nớc tới của
cây rau sạch đợc xác định bởi công thức sau:
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 21 -
WR = K
cr
. PET (2-1).
Trong đó: WR(Water requirement) Nhu cầu nớc tới cho cây rau. [mm]
K
cr
Hệ số hoa màu.
Theo tác giả Doorenbos vá Kassam, (FAO, 1979) hệ số hoa màu của một
số hoa màu có giá trị trong bảng sau:
Bảng 2-1: Hệ số nhu cầu nớc (Kcr) của các loại cây trồng ở các giai
đoạn phát triển khác nhau

Các giai đoạn sinh trởng và phát triển
Số
TT
Cây trồng
Hình thành Phát triển cây Giữa vụ Cuối vụ Lúc thu hoạch
Cả vụ
1
Bắp cải 0,40 -0,50 0,70-0,80 0,95 -1,10 0,90 -1,00
0,80 -0,95
0,70 -0,80
2
Cà chua 0,40 -0,50 0,70-0,80 1,05 -1,20 0,85 -0,95 0,70 -0,75 0,75 -0,9
3
Da chuột 0,40 -0,50 0,70-0,80

0,95 -1,05 0,85 -0,90 0,65 -0,75

0,75 -0,85

PET( Potential Evapotration Spration) Tốc độ bốc hơi tiềm năng
Theo Jensen Haise ở Thái Lan thì PET đợc xác định bởi công thức:
PET =
59
)08.0.025.0(
+
aS
TQ
[mm] (2-2).
Trong đó: Qs: Bức xạ mặt trời tổng cộng trong giờ, ngày tuần hoặc tháng.
Ta: Nhiệt độ trung bình trong giờ, ngày ,tuần hoặc tháng.
59: Lợng nhiệt cần thiết để bốc hơi 1mm nớc.
Khi đó lợng nớc cần tới là:
LNCT = WR. S .10
-3
- LNM (2-3).
Trong đó: LNCT : Lợng nớc cần tới (m
3
).
S : Diện tích khu vờn cần tới (m
2
).
LNM : Lợng nớc ma trên diện tích S trong thời gian Ta.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 22 -
Từ công thức 2-1, 2-2, 2-3 có:
LNCT = WR. S .10
-3
- LNM
= K
cr
. PET. S. 10
-3
- LNM
= K
cr
.
59
)08.0.025.0(
+
aS
TQ
. S. 10
-3
- LNM
Từ việc tính toán thiết kế động cơ bơm ta chọn bơm có công suất Q do
vậy tuỳ thuộc vào nhiệt độ Ta, năng lợng bức xạ Qs ta có thời gian cho mỗi
lần tới là:
t = LNCT/Q = LNCT/ Q (h) (2-4).
2.2. Bố trí sơ đồ hệ thống tới phun ma và các thông số kỹ thuật
2.2.1. Cờng độ phun ma
Cờng độ phun ma () là lợng ma rơi xuống một trong đơn vị thời
gian (phút) trên một đơn vị diện tích mm

2
và đợc xác định theo công thức:
=
t
h
(mm/ph hay mm/h) (2-5).
Trong đó: h- Bề dày lớp nớc tới phun đợc trong một đơn vị thời
gian (phút hay giờ) trên một đơn vị diện tích (mm
2
);
t- Thời gian tới(ph, h);
Theo sổ tay thuỷ khí của tác giả Hoàng Ngọc Bình, NXB Khoa học kỹ
thuật (2000)[45] ta có thể tính toán cờng độ phun ma trung bình của máy
hay vòi theo công thức:

tron
=
F
q

1000
( mm/giờ) (2-6).
Trong đó:
tron
- Cờng độ phun trung bình trong diện tích phun hình
tròn (mm/giờ).
q - Lu lợng trung bình của vòi phun hay máy phun ma(m
3
/giờ).
- Hệ số phun ma hữu ích (0,8 - 0.95).

F - Diện tích đợc hứng ma dới vòi hay máy phun ma.
F = . R
2
(2-7).
R: Bán kính phun(m) .
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 23 -
Thông qua công thức trên ta có thể đặt đợc cấu hình của hệ thống bơm
nhng trong thực tế để giám sát và điều khiển hệ thống linh hoạt thì ta phải đo
cờng độ phun thực tế theo công thức:

tt
=
t
W

1000
(mm/ph) (2-8).
Trong đó :
tt
- Cờng độ phun thực tế.
W- Lợng nớc tới phun ma rơi vào vũ kế (m
3
).
- Diện tích miệng trên của vũ kế ( m
2
).

t - Thời gian đo ( phút).
Bảng 2-2: Cờng độ phun ma cho phép với từng loại đất

Cờng độ ma trung bình cho phép (mm/ph)
Độ dốc mặt ruộng
0 ữ 0,05 0,05 ữ 0,08 0,08 ữ 0,12
> 0,12


Loại đất
Có xới
Không
xới
Có xới
Không
xới
Có xới
Không
xới
Có xới
Không
xới
Đất cát 0,85 0,85 0,85 0,63 0,63 0,42 0,42 0,21
Đất cát bị nén chặt 0,75 0,63 0,53 0,42 0,32 0,32 0,32 0,17
Đất cát nhẹ 0,74 0,42 0,53 0,42 0,33 0,25 0,32 0,17
Đất cát nhẹ bị nén 0,53 0,32 0,32 0,21 0,32 0,17 0,21 0,12
Đất thịt trung bình 0,42 0,21 0,33 0,17 0,25 0,13 0,17 0,07
Đất thịt TB bị nén 0,25 0,12 0,21 0,11 0,14 0,06 0,12 0,04
Đất thịt nặng 0,07 0,06 0,06 0,04 0,05 0,03 0,04 0,02

2.2.2. Kích thớc hạt ma
Đờng kính hạt ma ảnh hởng rất lớn đến cây trồng và đất canh tác. Các
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 24 -
mầm lá non rất nhạy cảm với tác động cơ học của hạt ma đồng thời ảnh
hởng đến chất lợng tới, khả năng hút ẩm của đất và tuỳ theo loại cây trồng
và thời kỳ sinh trởng của chúng. Nếu kích thớc hạt ma quá lớn thì sẽ làm
cho rách lá dập búp, rụng hoa quả non thậm trí nó sẽ gây xói mòn đất màu
dới gốc cây, ngợc lại nếu kích thớc hạt ma quá nhỏ thì dễ bị gió thổi và
khi đó sẽ lãng phí nớc khi không tới đúng vị trí. Thông thờng khi tới cho
giống rau non có lá mỏng thì đờng kính kích thớc hạt ma là vào khoảng
0,4mm đến 1,6mm. Đờng kính lỗ vòi phun càng nhỏ hay áp lực ở đầu vòi
càng lớn thì đờng kính hạt ma càng nhỏ, tức là đờng kính hạt ma tỷ lệ
thuận với đờng kính lỗ vòi phun và tỷ lệ nghịch với áp lực ở đầu vòi phun.
Đờng kính hạt ma rất khó đo để xác định cỡ to nhỏ của hạt ma thì theo tác
giả Nguyễn Thanh Tùng trong Thuỷ lực và cung cấp nớc trong Nông
nghiệp Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội (1981) đã
đa ra công thức xác định độ thô của hạt tới phun ma là:
K=
H
d
(2-9).
Trong đó: d- Đờng kính của lỗ vòi phun(mm).
H- áp lực ở miệng vòi phun (mH
2
O).
Theo quy định chung của Quốc tế thì độ thô của hạt ma

K > 0.5 Dùng cho tới cỏ và đất cát.
K = 0,3 ữ 0,5 Dùng cho tới rau màu đã cứng cây và cây ăn quả.
K = 0,1 ữ 0,3 Dùng cho tới cây còn non yếu hay đất nặng.
Theo kinh nghiệm thực tiễn trồng rau nên chọn vòi phun có đờng kính d=1,5
ữ 9 mm với áp lực ở miệng vòi phun khoảng 20 ữ 40 mH
2
O.
2.2.3. Độ đồng đều khi tới
Mức độ đồng đều khi tới phun là mức độ phân bố đồng đều lợng ma
trên diện tích tới phun. Theo Nguyễn Thanh Tùng(1981) thì mức độ đồng
đều của kỹ thuật phun ma có thể đánh giá bằng hệ số đồng đều K.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46

Khoa Cơ Điện Trờng ĐHNN I - H Nội

- 25 -
K=
|| oo
o


+
(2-10).

|| o


=
n
o

||

(2-111).
Trong đó :

o

-
Cờng độ tới phun bình quân trên diện tích tới phun.


-
Cờng độ tới phun thực tế của các điểm trên diện tích đó bằng vũ
lợng kế.
n - Số vũ lợng kế đã dùng để quan trắc.
Độ đều phun ma chịu ảnh hởng của các yếu tố nh: Kiểu vòi phun,
áp lực vòi phun, độ cao và hớng đặt vòi phun, điều kiện khí hậu thời tiết đặc
biệt là điều kiện gió có ảnh hởng lớn đến sự phân bố hạt ma.
Diện tích tới thờng có dạng hình tròn vì vậy các vòng tròn phun của các
vòi phun phải chờm lên nhau để đảm bảo độ đồng đều khi tới.
Hình 2-1. Bố trí khoảng cách giữa các vòi phun.
a:Tới không chờm, b: Tới chờm

2.2.4. Năng suất tới phun ma
Năng suất tới phun đợc đánh giá bằng diện tích do máy phun có thể phụ
trách tới trong thời gian nhất định.
Diện tích đó có thể xác định theo công thức:

m

tQ
.
..
.4,86



= (ha) (2-12).