NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ KIT ĐIỀU KHIỂN ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG TƯỚI ĐA NĂNG CHO NHÀ TRỒNG HOA

Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)
BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ
KHOA ĐIỆN
------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG

ĐỀ TÀI:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ KIT ĐIỀU KHIỂN ĐO LƯỜNG VÀ
ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG TƯỚI ĐA NĂNG CHO
NHÀ TRỒNG HOA

Khóa học 2011 - 2014

1


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)
BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ
KHOA ĐIỆN

------

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG

ĐỀ TÀI: NGHIÊNCỨU, THIẾT KẾ KIT ĐIỀU KHIỂN
ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG
TƯỚI ĐA NĂNG CHO NHÀ TRỒNG HOA.

Sinh viên thực hiện: Giáo viên hướng dẫn:
LÊ HỮU CƯỜNG

Th.s LÊ ĐÌNH HIẾU(B)

Lớp:11CDDC01
Niên khoá:2011 - 2014
Huế, tháng 05 năm2014

2


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ KHÓA LUẬN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ
ĐỘNG HÓA TƯỚI PHUN THEO ĐA NĂNG

1.1. Giới thiệu về các công trình nghiên cứu về hệ thống tưới phun hiện
nay.

Kỹ thuật tưới phun là một trong những phương pháp tưới sử dụng nước hợp lý,
tiết kiệm nước và năng lượng, giúp nâng cao hiệu quả kinh tế, tăng năng suất lao
động và tăng năng suất cây trồng.Tưới phun là phương pháp tưới cung cấp nước cho
cây trồng dưới dạng các hạt mưa hoặc hạt sương rơi trên một diện tích nhỏ xung
quanh gốc cây trồng bằng thiết bị gọi là máy phun mưa. Nguyên tắc chính của
phương pháp này là đưa lượng nước rất hạn chế tập trung vào vùng rễ cây thông qua
hệ thống máy bơm, ống dẫn nước và đầu phun để tạo thành mưa cục bộ tưới cho các
loại cây trồng.

Các phương pháp tưới:
- Tưới phun mưa: Kỹ thuật tưới phun mưa là kỹ thuật đưa nước tới cây trồng
vào mặt ruộng dưới dạng mưa nhân tạo nhờ các thiết bị tạo dòng phun mưa (tia mưa)
thích hợp. Phương pháp này ngày càng được phổ biến và áp dụng rộng rãi, nhất là tại
các nước có nền công nghiệp phát triển.Tưới phun mưa: Sử dụng máy bơm nước cột
áp cao kèm theo ống dẫn và mũi phun tạo mưa. Đây là phương pháp tưới hiện đại có
tác dụng nhiều mặt cả về tạo độ ẩm cho đất và làm mát cho cây, kích thích sinh
trưởng cho cây và đặc biệt có thể tiết kiệm được 30-50% khối lượng nước so với
phương pháp tưới tràn theo rãnh.
- Tưới phun sương: tưới phun sương là một giải pháp điều hòa không khí , hoạt
động dựa trên nguyên tắc bốc hơi nhanh .Nước sạch được nén với áp suất cao qua
những vòi được thiết kế đặc biệt , chuyển hóa thành dạng sương phân tử siêu mỏng
với kích thước hạt sương nhỏ , khuếch tán vào không khí nóng xung quanh , khiến
sương bốc hơi ngay lập tức .Khi bốc hơi nhanh sương hấp thu nhiệt và do đó làm
giảm nhiệt độ của môi trường xung quanh từ 5 – 7oC . Để giảm nhiệt độ trong thời

3


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

tiết quá nắng nóng như hiện nay nên lắp đặt hệ thống phun sương ở trước hiên nhà ,
cửa trước khi vào nhà ,hoặc những gia đình có sân vườn thì phun sương là một giải
pháp tạo không gian thoáng mát.
Máy phun sương tạo áp suất cao cho nước để biến thể nước thành sương mù và
hơi ẩm hạ nhiệt cho môi trường, lắng bụi, tạo không khí mát mẻ dễ chịu. Độ bền cao,
vận hành êm không gấy tiếng ồn .Phun sương phù hợp cho: nhà hàng, quán ăn, nhà
máy dệt...
1.2. Các phương pháp tưới thủ công và bán thủ công.
- Phương pháp tưới rãnh
Là phương pháp tưới để nước chảy theo các rãnh được thiết kế giữa các hàng
cây. Nước được thấm dần vào đất và cung cấp cho cây trồng. Cách tưới này tiết kiệm
và chủ động được nước tưới cho vườn cây, lớp đất mặt vẫn tơi xốp, không bị gí chặt,
kết cấu đất vẫn giữ vững, đất không bị bào mòn, chất dinh dưỡng không bị rửa trôi.
Đây là phương pháp tưới thông dụng thường được bà con tưới cho nhiều vườn cây ăn
quả trong cả nước. Nhưng chỉ áp dụng được với nơi có địa hình tương đối bằng
phẳng (độ dốc<50). Biện pháp tưới này cũng có một số hạn chế như: lãng phí một
phần nước ở cuối rãnh tưới; 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 nước.
Tưới rãnh thích hợp với cây trồng hàng rộng như ngô, bông, mía , khoai
lang...Khi tưới nước từ rãnh thấm vào đất nhờ tác dụng của lực mao dẫn trong đất và
chỉ một phần ít thấm xuống đáy rãnh theo trọng lực. Tưới rãnh lớp đất mặt vẫn tơi
xốp, kết cấu đất ít bị phá vỡ, đất ít bị bào mòn, chất dinh dưỡng không bị rữa trôi

- Phương pháp tưới dải
Tưới dải là tạo nên một lớp nước mỏng 5 – 6 cm chảy men theo độ dốc mặt đất.

4

Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

- Phương pháp tưới ngầm
Tưới ngầm là phương pháp tưới tước cho cây qua hệ thống thiết bị máy bơm
kèm theo hệ thống các ống dẫn nước đặc biệt nằm dưới lòng đất hoặc có sự chênh
lệch mực nước của nguồn cung cấp nước. Tưới ngầm tiết kiệm nước. Đất không bị gí
chặt, giữ nguyên hiện trạng kết cấu đất, đất không bị bào mòn, phân bón không bị
rửa trôi. Chi phí đầu tư ban đầu cho phương pháp này khá lớn, chỉ áp dụng được đối
với các loại đất có độ xốp cần thiết cho nước thấm qua dễ dàng. Đây là phương pháp
tưới hiện đại được thực hiện bởi 2 phương pháp sau:
- Biện pháp thứ nhất là đặt ống tưới ngầm hoặc các hầm đào ngầm dưới mặt
đất ở một chiều sâu khoảng 40 – 50 cm và cách nhau một khoảng cách nhất
định để cung cấp nước cho cây trồng.
- Biện pháp thứ hai là xây dựng cống điều tiết trên mương tiêu lộ thiên đểđiều
tiết mực nước trong mương dâng cao cho thông qua các ống ngầm hoặc trực tiếp
ngấm vào tầng đất giữa 2 mương để cung cấp cho cây trồng.

- Phương pháp tưới ngập
Tưới ngập là phương pháp cho nước vào vườn cây một lớp nước nhất định,
trong một thời gian xác định để cung cấp nước cho cây. Phương pháp này kết hợp
được việc tưới nước với tiêu diệt một số loài sâu hại cư trú trong lòng đất (dế cắn rễ
cây, nhộng, các loài ruồi, sâu đục hạt quả xoài và quả các loại cây khác). Phương
pháp tưới này tốn nhiều nước, chỉ áp dụng được với nơi có địa hình tương đối bằng
phẳng, thoát nước tốt. Đất bị gí chặt, dinh dưỡng bị rửa trôi theo dòng nước tiêu, kết
cấu đất bị phá vỡ.

Tưới ngập là tạo nên trên mặt đất một lớp nước nhất định và dần dần thấm vào
đất.Phương pháp này áp dụng cho các cây trồng ưa nước như lúa, cói, một số cây
thức ăn giasúc hoặc áp dụng trong trường hợp rữa mặn.

1.3. Các phương pháp tưới phun mưa.
5


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

Kỹ thuật tưới phun mưa là kỹ thuật đưa nước tới cây trồng vào mặt ruộng dưới
dạng mưa nhân tạo nhờ các thiết bị tạo dòng phun mưa (tia mưa) thích hợp. Phương
pháp này ngày càng được phổ biến và áp dụng rộng rãi, nhất là tại các nước có nền
công nghiệp phát triển.Tưới phun mưa: Sử dụng máy bơm nước cột áp cao kèm theo
ống dẫn và mũi phun tạo mưa. Đây là phương pháp tưới hiện đại có tác dụng nhiều
mặt cả về tạo độ ẩm cho đất và làm mát cho cây, kích thích sinh trưởng cho cây và
đặc biệt có thể tiết kiệm được 30-50% khối lượng nước so với phương pháp tưới tràn
theo rãnh.
* Ưu điểm :
- Hiệu quả sử dụng rất cao vì hạn chế cao độ tổn thất nước do bốc hơi vì tia
phun ngắn, cường độ phun mưa và diện tích - khoảng không gian làm ướt - có thể
được điều chỉnh cho phù hợp sự tăng trưởng của cây trồng, không tạo nên dòng chảy
mặt đất, không phá vỡ cấu tượng đất do hạt mưa nhỏ.
- Do toàn bộ hệ thống đường ống đặt ngầm nên tiết kiệm đất, thuận tiện việc
chăm sóc, canh tác trên đồng ruộng. Mặt khác cũng dễ dàng tự động hóa từng phần
hoặc toàn phần hệ thống tưới, như cơ khí hoá và tự động hóa phần thiết bị điều
khiển, thiết bị tưới mặt ruộng hoặc điều khiển toàn bộ hệ thống từ xa theo chương

trình lập sẵn nên tiết kiệm sức lao động và nâng cao năng suất tưới.
- Nâng cao năng suất tưới và năng suất các khâu canh tác nông nghiệp khác.
- Sử dụng áp lực làm việc loại trung bình và thấp, lưu lượng yêu cầu nhỏ nên
tiết kiệm năng lượng và nguồn nước.
- Có tác dụng cải tạo vi khí hậu khu tưới.
- Hạn chế sâu bệnh, cỏ dại phát triển.
- Kết hợp được tưới nước với phun thuốc trừ sâu, bón phân hóa học.
- Rất phù hợp với các cây trồng mềm yếu (vườn hoa, vườn ươm, cây đang ra
hoa, thụ phấn) và các cây trồng cao cấp trong nhà kính...vv.
*Nhược điểm :
- Vòi phun dễ bị tắc nghẽn (khi nước tưới có nhiều tạp chất), nhất là đối với các
vòi phun sương mù (Mist Sdrayer) có các lỗ phun mưa rất nhỏ.
6


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

- Yêu cầu trình độ nhất định trong thiết kế xây dựng và quản lý.
- Vốn đầu tư ban đầu cao hơn so với các kỹ thuật tưới cổ điển.
- Các đường ống và thiết bị hay hư hỏng, dễ bị mất mát, phá hoại do con người
và côn trùng tại mặt ruộng (điều này rất dễ xảy ra ở Việt Nam).
Ngoài tưới tiết kiệm nước bằng công nghệ nhỏ giọt và phun mưa, còn có các
dạng tưới ngầm theo hình thức nước trong các ống đặt ngầm dưới đất theo các lỗ
thấm ra ngoài, tuy dạng tưới này được xem là tương đối tốt hiện nay nhưng thiết bị
đắt, lắp đặt vận hành và sửa chữa rất phức tạp nên trong bài viết này chúng tôi không
đề cập ở đây.
1.4. Phương pháp tưới nhỏ giọt.

Tưới nhỏ giọt (Drip Irrigation/Strickle Irrigation) là một dạng cơ bản của kỹ
thuật tưới tiết kiệm nước (hay vi tưới micro irrigation). Đây là hình thức đưa nước
trực tiếp trên mặt đất đến vùng gốc cây trồng một cách liên tục dưới dạng từng giọt
nhờ các thiết bị đặc trưng là các vòi tạo giọt (được cấp nước bởi hệ thống đường ống
dẫn cấp nước áp lực).Đây là phương pháp tưới hiện đại, thường được áp dụng đối với
những vườn cây ăn trái đặc sản có hiệu quả kinh tế cao ở những vùng thiếu nước
tưới. Cách tưới này tiết kiệm lượng nước tưới 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.
Nhưng đây là phương pháp yêu cầu đầu tư lớn nhất, khó áp dụng trong sản xuất đại
trà.

* Các ưu điểm :
- Tưới nhỏ giọt đảm bảo phân bố độ ẩm đều trong tầng đất canh tác (phần có bộ
rễ cây trồng) tạo nên điều kiện thuận lợi về chế độ không khí, nhiệt độ, độ ẩm, chế
độ tiêu hóa thức ăn và quang hợp cho cây trồng.
- Cung cấp nước một cách đều đặn nhưng tránh được hiện tượng tập trung muối
trong nước và trong đất, khắc phục được hiện tượng bạc màu, rửa trôi đất trên đồng
ruộng.

7


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

- Tưới nhỏ giọt tiết kiệm nước đến mức tối đa (hơn cả ở tưới phun mưa) vì nó
tránh triệt tiêu đến mức tối thiểu các loại tổn thất nước (do thấm và bốc hơi), ở hệ
thống tưới nhỏ giọt đất tưới cũng được tiết kiệm tối đa.

- Không gây ra xói mòn đất, không tạo nên váng đất đọng trên bề mặt và không
phá vỡ cấu tượng đất do tưới nhỏ giọt được thực hiện một cách liên tục với mức tưới
rất nhỏ dưới dạng từng giọt.
- Đảm bảo năng suất tưới, năng suất lao động được nâng cao không ngừng vì có
khả năng cơ khí hóa, tự động hóa cao độ khâu nước tưới. Tạo điều kiện cơ giới, tự
động hóa thực hiện tốt một số khâu khác như: phun thuốc trừ sâu, bón phân hóa học
kết hợp tưới nước.
- Việc thực hiện tưới nhỏ giọt thực tế đã rất ít phụ thuộc vào các yếu tố thiên
nhiên : độ dốc địa hình, thành phần và cấu trúc đất tưới, mực nước ngầm ở nông hay
sâu, điều kiện nhiệt độ và không bị chi phối bởi ảnh hưởng của gió như là tưới phun
mưa và có thể thực hiện tưới liên tục suốt ngày đêm.
- Kỹ thuật tưới nhỏ giọt sử dụng cột nước áp lực làm việc thấp và lưu lượng nhỏ
nên tiết kiệm năng lượng giảm chi phí quản lý vận hành. Nói chung áp lực tưới nhỏ
giọt chỉ bằng 10% - 15% ở tưới phun mưa và lượng nước bơm lại ít hơn 70% - 80%.
- Tưới nhỏ giọt đã góp phần ngăn chặn được sự phát triển của cỏ dại quanh gốc
cây và sâu bệnh, vì nước tưới chỉ làm ẩm quanh gốc cây.
- Kỹ thuật tưới tiết kiệm nước cho phép cung cấp nước trực tiếp đến tận rễ cây
và khống chế phân bố độ ẩm vùng hoạt động của bộ rễ cây nên rất tiết kiệm nước
tưới. Thực tế kỹ thuật tưới này dùng nước ít hao từ 20 - 30% so với tưới phun mưa
toàn bộ, thậm chí có thể tiết kiệm từ 50 đến 80% so với kỹ thuật tưới thông thường.
- Cung cấp nước thường xuyên, tạo ra môi trường ẩm trong đất gần độ ẩm tối đa
đồng ruộng. Lượng nước tưới có thể được khống chế và điều khiển dễ dàng để bảo
đảm nước tưới được phân bố đều trong vùng đất có bộ rễ hoạt động, duy trì chế độ
ẩm thích hợp theo nhu cầu sinh trưởng và phát triển của cây trồng. Nhờ khả năng
cung cấp nước và chất dinh dưỡng trực tiếp tới rễ cây nên cây trồng sinh trưởng, phát
triển nhanh, đạt năng suất cao.
* Các nhược điểm:
8

Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

- Nhược điểm chủ yếu là dễ gây ra sự tắc bí (nước khó thoát) tại các vòi tạo giọt
và ống nhỏ giọt, các đường ống dẫn trong các thiết bị tạo giọt dễ bị tắc do bùn cát,
rong tảo, tạp chất hữu cơ, các chất dinh dưỡng không hòa tan, các chất keo và
cacbonnatcanxi kết tủa. Sự tắc bí này đã gây tốn công sức xử lý khắc phục và yêu
cầu phải xử lý nước trong sạch (qua hệ thống lọc).
- Khác với kỹ thuật tưới phun mưa, ở tưới nhỏ giọt không có khả năng làm mát
cây, cải tạo vi khí hậu, không có khả năng rửa lá cây. Tác dụng cải tạo tiểu khí hậu
đồng ruộng bị hạn chế.
Vốn đầu tư trong xây dựng tương đối cao và đòi hỏi phải có trình độ trong xây
dựng và quản lý.
- Trong một số trường hợp, sự phân bố độ ẩm tưới bị thiếu và không đồng đều ở
khối đất canh tác chứa bộ rễ cây.
- Nếu việc tưới nhỏ giọt bị gián đoạn, chững lại thì cây trồng sẽ xấu đi nhiều
hơn so với phương pháp tưới thông thường.

1.5. So sánh các phương pháp tưới khác nhau.
Phương pháp

Thủ công và bán Tưới phun mưa

Tưới nhỏ giọt

thủ công
Ưu điểm

- Không yêu cầu

- Năng suất lao động

- Phân bố độ ẩm đều

trình độ kỹ thuật, cao.

trong đất tạo điều kiện

tiết kiệm kinh

- Có thể áp dụng tự

cho cây phát triển tốt.

phí đầu tư.

động hóa vào quá

- Cung cấp nước đều

trình tưới nề giảm

đặn cho cây tránh tình

nhân công.

trạng bạc màu rửa trôi,

- Tiết kiệm nước, tiết

không phá vỡ cấu tượng

kiệm nhân lực, tiết

đất.

kiệm đất, thuận tiện

- Tiết kiệm nhân công,

cho việc chăm sóc và chi phí quản lý và tiết
canh tác.

kiệm nước tối đa (hơn

9


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)
- Cải tạo vi khí hậu

cả pp tưới phun mưa).

khu tưới.

- Tăng năng suất lao

- Có thể điều chỉnh

động, năng suất tưới,

lượng tưới cho phù

kết hợp bón phân và

hợp với quá trình

phun thuốc trừ sâu.

phát triển của cây,

- Ít phụ thuộc vào yếu

không tạo nên dòng

tố thiên nhiên nên có

chảy nên không phá

thể tưới liên tục ngày

vỡ cấu tượng đất.

đêm.

- Kết hợp tưới nước
với bón phân và
thuốc tù sâu.
Nhược điểm

- Tốn rất nhiều

- Vốn đầu tư cao, - Vốn đầu tư cao, yêu

nhân công cho

yêu cầu trình độ xây cầu về trình độ quản lý,

việc tưới tiêu và

dựng quản lý.

chăm sóc.

- Vòi phun dễ bị tắc cao.

- Việc tưới thủ

nghẽn do tạp chất.

công tốn nhiều

- Các đường ống dễ cho đường ống do cát,

nước, gây xói

bị hư hại và mất mát.

xây dựng và vận hành

- Dễ gây ra sự tắc bí

tạp chất... nên gây tốn

mòn và phá vỡ

công xử lý.

cấu tượng đất.

- Không có khả năng

- Khó khăn trong

làm mát cây, xử lý vi

việc bố trí diện

khí hậu và rửa lá cây.

tích trồng trọt để

- Trong một số trường

tiện cho việc đi

hợp sự phân bố độ ẩm

lại chăm sóc.

không đồng đều ở rễ
cây.
- Nếu việc tưới bị
chững lại thì ảnh hưởng

10


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)
đến quá trình phát triển
của cây.

1.6. Tổng kết chương 1.
Nhìn chung các phương pháp tưới đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng
nhưng đều mang lại một lợi ích nhất định cho người trồng cây. Tùy vào từng điều
kiện của từng vùng trồng trọt và điều kiện kinh tế để áp dụng phương pháp tưới tiêu
hiệu quả nhất và mang lại năng suất cao nhất.

CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phát triển của cây trồng.
2.1.1. Yếu tố nhiệt độ môi trường.
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình sinh trưởng của cây trồng. Cây

có thể sinh trưởng và phát triển trong một khoảng nhiệt khá rộng vì vậy mỗi loại cây
trồng khác nhau thì tồn tại ở những khoảng nhiệt độ khác nhau.
Trong giới hạn sinh trưởng của cây thì có khoảng nhiệt độ tối thích cho sự
sinh trưởng, ở nhiệt độ đó sự sinh trưởng của cây xảy ra thuận lợi nhất, trên dưới
khoảng nhiệt độ tối thích thi tốc độ sinh trưởng sẽ giảm so với khoảng nhiệt độ tối
thích. Ban ngày nhiệt độ cao thuận lợi cho cây quang hợp và tích lũy chấthữu cơ, ban
đêm nhiệt độ hạ thấp sẽ hạn chế hô hấp và tiêu phí chấthữu cơ, giảm sự thoát hơi
nước nên sinh trưởng nhanh hơn. Sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm tạo điều
kiện thuận lợi cho sự tích lũy tinh bột trong các cơ quan sinh sản và dự trữ như củ
khoai lang, khoai tây, củ sắn, hạt hòa thảo..., do đó làm tăng năng suất mùa màng.

11


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

2.1.2. Yếu tố độ ẩm môi trường
Ý nghĩa của nước đối với sinh vật: Sau nhân tố nhiệt độ, nước (độ ẩm) là một
nhân tố sinh thái vô cùng quan trọng.
Nước chứa trong cơ thể sinh vật một hàm lượng rất cao, từ 50 - 90% khối lượng
cơ thể sinh vật là nước, có trường hợp nước chiếm tỷ lệ cao hơn, tới 98% như ở một
số cây mọng nước, ở ruột khoang (ví dụ: thủy tức). Nước là nguyên liệu cho cây
trong quá trình quang hợp tạo ra các chất hữu cơ. Nước là môi trường hoà tan chất vô
cơ và phương tiện vận chuyển chất vô cơ và hữu cơ trong cây. Nước tham gia vào
quá trình trao đổi năng lượng và điều hòa nhiệt độ cây trồng.
2.1.3. Yếu tố về ánh sáng.
Ánh sáng là nguồn năng lượng cơ bản cho mọi hoạt động sống của thực vật, có

vai trò chi phối đến các yếu tố khí hậu khác, nhưng phân bố không đề trong không
gian và thời gian. - Mỗi nhóm thích nghi với điều kiện chiếu sáng khác nhau.
+ Nhóm cây ưa sáng mọc ở nơi trống trải có lá dày, màu xanh nhạt.
+ Nhóm cây ưa bóng nhận ánh sáng khuyếch tán có lá mỏng màu xanh đậm
+ Cây chịu bóng phát triển được ở những nơi giàu ánh sáng và nơi ít ánh sáng.

2.1.4. Yếu tố về gió.
Gió có ảnh hưởng rõ rệt đến nhiệt độ, độ ẩm của môi trường dẫn đến sự thay
đổi thời tiết, ảnh hưởng đến sự thoát hơi nước của thực vật. Gió có ảnh hưởng lớn
đến cây trồng, gió là sự thể hiện của nhiệt độ, độ ẩm…

2.1.5. Phân bón.
Phân bón có ý nghĩa rất quan trọng trong đời sống của thực vật.nó không
những có tác dụng làm cho cây sinh trưởng nhanh mà còn là nhân tố ảnh hưởng rất
lớn đến sự hình thành và phát triển cơ thể thực vật.Theo nhiều tài liệu trên thế giới,
chí sử dụng phân bón chiếm 30%. Việc kết hợp cân đối các nguồn phân, khả năng
cung cấp của đất, thế thống canh tác, giống cây trồng, điều kiện thời tiết thích hợp sẽ
nâng cao hiệu quả sư dụng phân bón, giảm chi phí, nâng cao hiệu quả sản xuất, bảo

12


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

vệ môi trường sinh thái bền vững.Phân bón là các chất hữu cơ hoặc vô cơ chứa các
nguyên tố dinh dưỡng cần thiết cho cây trồng đươc bón trực tiếp vào đất hoặc hoà
lẫn vào nước phun, xử lý hạt giống, rễ và cây con.

Cây trồng cần cung cấp các chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển. Các
chất dinh dưỡng này bao gồm các nguyên tố đa lượng, trung lượng, vi lượng và các
nguyên tố khoáng cần thiết cho cây, chúng đều có trong đất và được cây trồng hấp
thụ qua hệ thống rễ. Tuy nhiên số lượng các nguyên tố này đất không có khả năng
cung cấp đủ cho cây trồng trong quá trình sinh trưởng, do đó phải bón phân bổ sung.
Viêc bón phân cho cây trồng phải tiến hành thường xuyên và được chú trọng để tạo
điều kiện cho cây sinh trưởng tốt và nâng cao sức sống cho cây trồng.
Bón phân cũng như những biện pháp kỹ thuật canh tác khác nhau, thường
không chỉ gây ra một tác động trực tiếp dẫn đến một kết quả nào đó mà thường có
nhiều tác động lên các thành tố trong hệ sinh thái và có thể dẫn đến những kết quả
khác nhau. Do đặc điểm của quá trình phản ứng dây chuyền và quá trình tiếp nhận
các tác động từ bên ngoài vào các hệ sinh thái mà có thể có những tác động rất mạnh
nhưng không gây ra hiệu quả gì đáng kể, trong khi đó, có những tác động nhẹ nhàng,
nhưng được nhân lên trong phản ứng dây chuyền và tạo nên những hiệu quả rất lớn.
Bón phân hợp lý có thể không cần sử dụng những lượng phân bón mà có thể đạt
được hiệu quả rất cao.

2.2. Tính toán thiết kế, bố trí hệ thống ống dẫn nước, vòi phun.
2.2.1. Tính toán áp lực nước.
Bảng áp lực và tầm phun
Áp lực thấp,

Các đại lượng

Áp lực vừa,

Áp lực
cao, tầm phun

tầm phun gần

tầm phun vừa

Áp lực làm việc

1¸3

3¸5

>6,0

Lưu lượng (m3/h)

0,3¸11

11¸40

>40,0

Bán

5¸20

20¸40

>40,0

kính

tầm

xa

13


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

phun (m)
Cần có

2.2.2. Tính toán bán kính phun của vòi.
1) Phân loại vòi phun
a) Theo nguyên lý làm việc, vòi phun mưa được chia thành hai loại chính sau:
- Vòi phun ly tâm: sử dụng cho máy phun mưa áp lực thấp và tầm phun gần;
- Vòi phun tia: sử dụng cho máy phun mưa áp lực lớn và tầm phun xa.
b) Theo áp lực nước cho phép ở đầu vòi phun và bán kính tầm phun, vòi phun
mưa được chia thành ba loại nêu trong bảng 1:
Bảng 1 - Thông số kỹ thuật chính của các loại vòi phun mưa thường được sử
dụng để tưới cho cây trồng cạn
Thông số kỹ
thuật

Vòi phun áp
lực thấp

Vòi phun áp

lực vừa

Vòi phun áp
lực cao

1. Áp lực làm
việc

Từ 0,1 đến
0,3

Từ 0,3 đến
0,5

> 0,5

( Mpa)
2. Lưu lượng
phun
(m3/h)
3.Bán kính
tầm phun(m)

Từ 0,3 đến
11,0

Từ 5 đến 20

Từ 11 đến 40

> 40

Từ 20 đến 40

> 40

14


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

2) Lựa chọn vòi phun
Căn cứ vào điều kiện thực tế tại vùng tưới và đặc điểm sinh học của loại cây
trồng cần tưới mà lựa chọn loại vòi phun mưa phù hợp. Bảng 2 quy định trị số H/d
thích hợp đối với các loại cây trồng, trong đó H là áp lực nước đầu vòi phun và d là
đường kính miệng vòi. Đơn vị của H và d tính bằng mét (m).
Bảng 2 - Trị số H/d thích hợp đối với các loại cây trồng
Loại cây trồng

Trị số H/d

1. Các loại rau

 4 000

2. Cây lương thực và cây công nghiệp

 3 000

3. Cây ăn quả

 2 500

4. Cỏ chăn nuôi

 2 000

a) Xác định cường độ phun mưa
- Cường độ phun mưa ký hiệu là p, đơn vị là mm/h, được xác định như sau:
+) Xác định theo lý thuyết:
p = 1 000

q .
 .R 2

trong đó:
R là bán kính tầm phun mưa, m;
q là lưu lượng phun, m3/h, phụ thuộc vào loại vòi phun;
15


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

 là hệ số phụ thuộc vào sơ đồ bố trí vòi phun (xem hình 1):

- Sơ đồ bố trí hình vuông:

 = 1,57;

- Sơ đồ bố trí hình tam giác:  = 1,20;
- Sơ đồ bố trí hình chữ nhật:  = 1,81;
+) Xác định theo số liệu thực đo ngoài hiện trường:
Cường độ phun tại điểm phun thứ i:
p = hi
t
trong đó:
hi là độ sâu lớp nước đo được tại điểm i trên diện tích phun, mm;
t

là thời gian phun, h;

Cường độ phun trung bình toàn khu tưới, ký hiệu là p , mm/h:
h
p =
t

trong đó h là độ sâu lớp nước bình quân đo được trên diện tích được tưới phun
mưa, mm.
d) Cường độ phun mưa xác định theo 5.4.1không lớn hơn hệ số ngấm của đất
được tưới trong thời gian phun mưa và không vượt quá cường độ phun mưa cho
phép. Cường độ phun mưa cho phép phụ thuộc vào đặc điểm của loại đất canh tác và
độ dốc địa hình khu canh tác, lấy theo quy định sau:

+) Với khu tưới có độ dốc mặt đất dưới 5 %:
- Đất cát:

20 mm/h;

- Đất thịt pha cát:

15 mm/h;

- Đất cát pha:

12 mm/h;
16


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường
- Đất thịt:

10 mm/h;

- Đất sét:

8 mm/h;

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

+) Khi độ dốc địa hình khu tưới từ 5 % trở lên, cường độ phun mưa phải giảm
tương ứng với tỷ lệ giảm tốc độ thấm của đất, lấy theo bảng 3:
Bảng 3 - Mức độ giảm tốc độ thấm theo độ dốc bề mặt khu tưới
Độ dốc mặt đất%

Mức độ giảm tốc độ thấm %

<5

0

Từ 5 đến 8

20

Từ 8 đến 12

40

Từ 12 đến 20

60

> 20

75

e) Độ đồng đều của tưới phun mưa
Đánh giá mức độ đồng đều của tưới phun mưa theo công thức :Cu = 1  h 




h 

Trong đó:
Cu(%): là hệ số đồng đều. Hệ số Cu trung bình cho cả khu tưới không nhỏ hơn
75 % và cho từng hàng phun không không nhỏ hơn 85 %
h (mm): là độ sâu lớp nước phun tại các điểm đo, xác định theo công thức:
n

h=

h

i

i 1

n

h là chênh lệch bình quân ở các điểm đo, mm:
n

h =

h

i

h

i 1

n

n là số điểm đo.
17


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

f) Sơ đồ bố trí vòi phun
Tuỳ thuộc điều kiện cụ thể của khu tưới mà lựa chọn một trong các sơ đồ bố trí
sau (xem hình 1):
- Tốc độ gió dưới 1,5 m/s

:

áp dụng sơ đồ a (kiểu tam giác);

- Tốc độ gió từ 1,5 m/s đến 3,5 m/s

:

áp dụng sơ đồ b (kiểu hình vuông);

- Tốc độ gió từ 3,5 m/s đến dưới 5,0 m/s: áp dụng sơ đồ c hoặc sơ đồ d;
- Tốc độ gió từ 5,0 m/s trở lên

:

ngừng tưới.
a

a

R

R

b

b

Sơ đồ bố trí kiểu tam giác

Sơ đồ bố trí kiểu hình vuông
a

a
R

R

b

b

Sơ đồ bố trí kiểu hình chữ nhật

Sơ đồ bố trí kiểu hình bình

hành

CHÚ DẪN:

a: Khoảng cách giữa hai vòi phun;
b:

R: Bán kính tầm phun mưa;

Khoảng cách giữa hai hàng phun

(ống tưới).
Hình 1 - Các sơ đồ bố trí vòi phun mưa

18


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

g)Số vòi phun cần thiết để tưới và thời gian tưới của một lần tưới
- Số vòi phun cần thiết để tưới (ký hiệu là N) xác định theo công thức
N = Q
q
trong đó:
q là lưu lượng của một vòi phun, m3/h;
Q là lưu lượng cần tưới, m3/h:
Q = 10.p.F

p là cường độ phun mưa, mm/h;
F là diện tích khu tưới được tưới đồng thời, ha.
- Thời gian phun mưa t của mỗi lần tưới xác định theo công thức
t = I/p
trong đó I là mức tưới mỗi lần, mm.
h) Khoảng cách giữa các vòi phun
Khoảng cách a giữa các vòi phun phụ thuộc vào sơ đồ bố trí vòi phun và bán kính tầm phun
mưa của vòi phun, xác định như sau:
- Bố trí kiểu hình vuông:
a = b= 2 .R
- Bố trí kiểu hình tam giác:
a = 1,73 R
- Bố trí kiểu hình chữ nhật và hình bình hành:
a=R
trong đó R là bán kính tầm phun mưa của vòi phun, m.

19


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

3) Bố trí đường ống
Các đường ống chính nên bố trí dọc theo đường giao thông nội bộ khu tưới,
cách mép đường một khoảng bằng bán kính tầm phun mưa của vòi phun và nằm sâu
dưới mặt đất từ 60 cm đến 70 cm.
Các đường ống nhánh và đường ống tưới bố trí theo diện tích khu tưới (thường
vuông góc với đường ống chính), đặt sâu dưới mặt đất từ 50 cm đến 60 cm.

Các đường ống chờ nên bố trí cao hơn so với mặt đất. Chiều cao của đường ống
chờ phụ thuộc vào chiều cao lớn nhất của loại cây trồng được tưới. Khoảng cách
giữa các đường ống chờ phụ thuộc vào sơ đồ bố trí vòi phun và bán kính tầm phun
mưa của vòi phun, xác định theo 5.8. Đường ống chờ phải được định vị cố định để
chống rung lắc trong quá trình phun
4) Tính toán thủy lực đường ống .
Sơ đồ bố trí mạng lưới đường ống phụ thuộc vào điều kiện địa hình và quy mô
của khu tưới, hệ thống đường giao thông của vùng tưới, đường sản xuất bố trí trong
khu tưới và cảnh quan môi trường khu vực vùng tưới.
Tính thủy lực đường ống phải đảm bảo các khu vực trong vùng tưới được tưới
đồng đều, tổn thất giữa điểm đầu và điểm cuối đường ống không vượt quá phạm vi
cho phép, áp lực nước tại các đầu vòi phun không được chênh lệch nhau quá 10 %.
Căn cứ vào hình dạng và diện tích khu tưới để tính toán xác định chiều dài,
đường kính các loại đường ống cấp nước.
Căn cứ vào điều kiện địa hình khu tưới và phân bố cây trồng trong vùng tưới để
lựa chọn biện pháp tưới luôn phiên hay tưới đồng thời, xác định quy mô diện tích
được tưới và thời gian tưới của mỗi lần tưới. Lưu lượng tưới thiết kế của vùng tưới
được tính theo số lượng vòi phun hoạt động đồng thời.

20


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

Tổng tổn thất cột nước trong đoạn đường ống tính toán được xác định theo công
thức
Htt = Hd+Hc+ Hdh

Trong đó:
+ Htt là tổng tổn thất cột nước trong đường ống tính toán, m;
+ Hd là tổn thất dọc đường, m, xác định theo công thức : Hd = S x L

+ S là hệ số tổn thất, m/km, tính theo công thức tính của Unicef như sau:
S= 


Q

9
2 ,63 
 86,06.10 . f .D 

1
0 ,54

+ Q là lưu lượng của đoạn ống, l/s;
+ D là đường kính ống, mm;
+ f là hệ số ma sát phụ thuộc vào vật liệu chế tạo ống, L là chiều dài đoạn ống
tính toán, km;
+ Hc là tổn thất cục bộ, xác định theo công thức :
2
Hc=. ξ. V

2g

+ ξ là hệ số tổn thất cục bộ, xác định bằng phương pháp tra bảng tính toán thủy
lực;
+ V là vận tốc dòng chảy của đoạn ống tính toán, m/s;

+ g là gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 ;

21


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

+ Hđh là chênh lệch về độ cao địa hình tại vị trí tim cửa vào (điểm đầu) và tim
cửa ra (điểm cuối) của đoạn đường ống tính toán, m:

Hdh= Hcc-Hcd
Trong đó:
+ Hcd là độ cao địa hình tại vị trí tim cửa vào của đường ống, m;
+ Hcclà độ cao địa hình tại vị trí tim cửa ra của đường ống, m.
2.3. Tính toán chọn bơm nước.
Bơm nước chọn loại có cột nước đẩy: Hđ = (6÷40)m, trong trường hợp vị trí
đặt máy bơm xa nhà trồng (70÷150)m dùng loại có Hđ = (10÷100)m. Lưu lượng của
máy bơm chọn từ (6÷266)lít/phút đối với nhà trồng (200÷400)m2, nếu diện tích lớn
hơn thì nhà trồng nên chọn lưu lượng máy bơm lớn hơn. Cột nước hút tối thiểu 7m,
công suất bơm (1÷3)HP, một pha, điện áp 220V. Nguồn nước tưới được lấy từ giếng
đào, ao hồ, kênh rạch, song suối... Nếu lấy từ ao hồ thì cần xây thêm bể lắng cát, sỏi,
có dung tích từ (5÷10)m3tùy theo diện tích nhà trồng.

4. Giới thiệu vi điều khiển Atmega 16.
1) Tổng quan về chip AVR.
AVR là họ vi điều khiển 8 bit theo công nghệ mới, với những tính năng rất
mạnh được tích hợp trong chip của hãng Atmel theo công nghệ RISC, nó mạnh

ngang hàng với các họ vi điều khiển 8 bit khác như PIC, Pisoc.Do ra đời muộn hơn
nên họ vi điều khiển AVR có nhiều tính năng mới đáp ứng tối đa nhu cầu của người
sử dụng, so với họ 8051 89xx sẽ có độ ổn định, khả năng tích hợp, sự mềm dẻo trong
việc lập trình và rất tiện lợi.

22


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

Hình 2.Chíp AVR đóng gói dạng DIP 40 chân.
* Tính năng mới của họ AVR:
- Giao diện SPI đồng bộ.
- Các đường dẫn vào/ra (I/O) lập trình được.
- Giao tiếp I2C.
- Bộ biến đổi ADC 10 bit.
- Các kênh băm xung PWM.
- Các chế độ tiết kiệm năng lượng như sleep, stand by..vv.
- Một bộ định thời Watchdog.
- 3 bộ Timer/Counter 8 bit.
- 1 bộ Timer/Counter 16 bit.
- 1 bộ so sánh analog.
- Bộ nhớ EEPROM.
- Giao tiếp USART..vv.

2. Giới thiệu vi điều khiển Atmega16L:
Atmelga16L có đầy đủ tính năng của họ AVR, về giá thành so với các loại khác

thì giá thành là vừa phải khi nghiên cứu và làm các công việc ứng dụng tới vi điều
khiển. Tính năng:
- Bộ nhớ 16K(flash) . - 512 byte (EEPROM). - 1 K (SRAM).
- Đóng vỏ 40 chân , trong đó có 32 chân vào ra dữ liệu chia làm 4 PORT
A,B,C,D. Các chân này đều có chế độ pull_up resistors.

23


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

- Giao tiếp SPI. - Giao diện I2C. - Có 8 kênh ADC 10 bit.
- 1 bộ so sánh analog. - 4 kênh PWM.
- 2 bộ timer/counter 8 bit, 1 bộ timer/counter1 16 bit.
- 1 bộ định thời Watchdog.
- 1 bộ truyền nhận UART lập trình được.

2.1. Mô tả các chân:
- Vcc và GND 2 chân cấp nguồn cho vi điều khiển hoạt động.
- Reset đây là chân reset cứng khởi động lại mọi hoạt động của hệ thống.
- 2 chân XTAL1, XTAL2 các chân tạo bộ dao động ngoài cho vi điều khiển, các
chân này được nối với thạch anh (hay sử dụng loại 4M), tụ gốm (22p).
- Chân Vref thường nối lên 5v(Vcc), nhưng khi sử dụng bộ ADC thì chân này
được sử dụng làm điện thế so sánh, khi đó chân này phải cấp cho nó điện áp cố định,
có thể sử dụng diode zener:

Hình 3. Cách nối chân Vref

- Chân Avcc thường được nối lên Vcc nhưng khi sử dụng bộ ADC thì chân này
được nối qua 1 cuộn cảm lên Vcc với mục đích ổn định điện áp cho bộ biến đổi.

24


Khóa luận tốt nghiệp
SVTT: Lê Hữu Cường

GVHD: Th.s Lê Đình Hiếu (B)

3. Phần mềm lập trình codevision(Hitech):
Lựa chọn phần mềm : đây là phần mềm được sử dụng rất rộng dải bởi nó được
xây dựng trên nền ngôn ngữ lập trình C, phần mềm được viết chuyên nghiệp hướng
tới người sử dụng bởi sự đơn giản, sự hổ trợ cao các thư viện có sẳn.
3.1. Mô tả phần cứng trên KIT AVR 03
Các led đơn nối với các cổng vào ra của ATMEGA16L(PORTA-PORTBPORTC-PORTD). Để led sáng cần đưa mức logic của các chân IO của AVR lên mức
cao(5V), để led tắt đưa các chân IO của AVR xuống mức thấp.

2.5. Cảm biến đo nhiệt độ LM35, LM335, DS18b20.
2.5.1. Cảm biến LM35
LM35là một cảm biến nhiệt độ analog
Nhiệt độ được xác định bằng cách đo hiệu điện thế ngõ ra của LM35. Sơ đồ chân của
LM35 như sau:

Chân 1: Chân nguồn Vcc

Chân 2: Đầu ra Vout

Chân 3: GND

25