Đồ án tốt nghiệp: Điều Khiển Và Giám Sát Trang Trại Nông Nghiệp​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP. HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRANG TRẠI
NÔNG NGHIỆP

Ngành:

ĐIỆN TỬ

Chuyên ngành: ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Giảng viên hướng dẫn : TS VÕ ĐÌNH TÙNG
Sinh viên thực hiện

: VÕ VĂN HIỀN

MSSV

: 1515010048

Lớp

: 15HDT01

TP. Hồ Chí Minh, 2017


BM03/QT05/ĐT-KT

Viện Kỹ thuật Hutech

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ
THỰC HIỆN ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

1. Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT TRANG TRẠI NÔNG NGHIỆP
2. Giảng viên hướng dẫn: TS.Võ Đình Tùng
3. Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài
(1) Võ Văn Hiền
MSSV: 1515010048
Ngành
: Điện tử
Chuyên ngành : Điện tử viễn thông
Tuần
lễ

Nội dung

Ngày
25/09-1/10

Định hướng chọn đề tài

2/10-8/10

Chọn đề tài thực hiện

9/10-15/10

Chuẩn bị linh kiện

16/10-22/10

Vẽ mạch in

23/10-29/10

Hoàn tất mạch in và gắn linh kiện

30/10-5/11

Viết chương trình cho atmega8

6/11-12/11

Cài đặt và viết chương trình cho
visual basic 6.0

Lớp: 15HDT01

Nhận xét của GVHD
(Ký tên)

1

2

3

4

5

6

7
Kiểm tra ngày:

Đánh giá công việc hoàn thành: …………..%
Được tiếp tục: 

13/11-19/11

Chạy thử nghiệm và chỉnh sữa

20/11-26/11

Tham khảo tài liệu viết báo cáo theo
font của nhà trường

9

10

Không tiếp tục: 


BM03/QT05/ĐT-KT

Tuần
lễ

Ngày

Nhận xét của GVHD
(Ký tên)

Nội dung

27/11-3/12

Chỉnh sửa báo cáo và hoàn tất báo
cáo

4/12-10/12

Chuẩn bị và làm mô hình

11/12-17/12

Chỉnh sữa hoàn chỉnh

18/12-24/12

hoàn tất đề tài

11

12

13

14

Giảng viên hướng dẫn phụ (nếu có)
(Ký và ghi rõ họ tên)

TP. HCM, ngày … tháng … năm ……….
Giảng viên hướng dẫn chính
(Ký và ghi rõ họ tên)


BM04/QT05/ĐT-KT

Viện Kỹ thuật Hutech

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
(GVHD nộp Bản nhận xét này về Văn phòng Viện)

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm 1 ):
(1) Võ Văn Hiền ......................................... MSSV: 1515010048 ........... Lớp:15HDT01
(1)........................................................... MSSV: ………………… Lớp: ................
(2)........................................................... MSSV: ………………… Lớp: ................

2.
3.

4.

5.

Ngành
: điện tử ...................................................................................................
Chuyên ngành : điện tử viễn thông .................................................................................
Tên đề tài: Điều khiển và giám sát trang trại nông nghiệp .............................................
..........................................................................................................................................
Tổng quát về ĐA/KLTN:
Số trang:
84 ................... Số chương:
5 ......................................
Số bảng số liệu:
....................... Số hình vẽ:
45 ....................................
Số tài liệu tham khảo: 3 ..................... Phần mềm tính toán: visual basic 6.0 ...............
Số bản vẽ kèm theo: ....................... Hình thức bản vẽ:
........................................
Hiện vật (sản phẩm) kèm theo: 1 mô hình phần cứng .....................................................
Nhận xét:
a) Về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
b) Những kết quả đạt được của ĐA/KLTN:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
c) Những hạn chế của ĐA/KLTN:

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
Đề nghị:
Được bảo vệ (hoặc nộp ĐA/KLTN để chấm) 
Không được bảo vệ 
TP. HCM, ngày … tháng … năm ……….
Giảng viên hướng dẫn
(Ký và ghi rõ họ tên)

Ghi chú: Đính kèm Phiếu chấm điểm ĐA/KLTN.


BM05/QT05/ĐT-KT

Viện kỹ thuật Hutech

BẢN NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
(GVPB nộp Bản nhận xét này về Văn phòng Viện)

1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm 1):
(1) Võ Văn Hiền .......................................... MSSV: 1515010048 .......... Lớp:15HDT01
(1)........................................................... MSSV: ………………… Lớp: ................
(2)........................................................... MSSV: ………………… Lớp: ................
2. Tên đề tài: Điều khiển và giám sát trang trại nông nghiệp ........................................................
.....................................................................................................................................................
3. Nhận xét:

a) Những kết quả đạt được của ĐA/KLTN:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
b) Những hạn chế của ĐA/KLTN:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
4. Đề nghị:
Được bảo vệ 
Bổ sung thêm để bảo vệ 
Không được bảo vệ 
5. Các câu hỏi sinh viên cần trả lời trước Hội đồng:
(1) ..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
(2) ..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
(3) ..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

TP. HCM, ngày … tháng … năm ……….
Giảng viên phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)

Ghi chú: Đính kèm Phiếu chấm điểm ĐA/KLTN.


LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan tất cả hình ảnh và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là trung thực
và chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện
đồ án này đã được cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong đồ án đã được chỉ rõ nguồn gốc
và được phép công bố.


LỜI CẢM ƠN


Để luận văn này đạt kết quả tốt đẹp, em đã nhận được sự hỗ trợ, giúp đỡ của thầy
TS. Võ Đình Tùng. Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép em được bày tỏ lòng biết
ơn sâu sắc đến thầy đã tạo điều kiện giúp đỡ trong quá trình học tập và nghiên cứu đề tài.
Trước hết em xin gửi tới các thầy cô khoa cơ điện-điện tử trường Đại học công nghệ thành
phố Hồ Chí Minh lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn sâu sắc. Với sự quan
tâm, dạy dỗ, chỉ bảo tận tình chu đáo của thầy cô, đến nay em đã có thể hoàn thành luận
văn, đề tài:
“Thiết kế hệ thống điều khiển và giám sát trang trại nông nghiệp”.
Với điều kiện thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của một học viên, luận
văn này không thể tránh được những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng
góp ý kiến của các thầy cô để em có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức của mình, phục vụ
tốt hơn công tác thực tế sau này.
Em xin chân thành cảm ơn!


Mục lục

LỜI MỞ ĐẦU ........................................................... Error! Bookmark not defined.
1. Tính cấp thiết của đề tài .................................. Error! Bookmark not defined.
2. Mục đích nghiên cứu....................................... Error! Bookmark not defined.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu ...................................... Error! Bookmark not defined.
4. Phương pháp nghiên cứu ................................ Error! Bookmark not defined.
5. Các kết quả đạt được của đề tài ...................... Error! Bookmark not defined.
6. Kết cấu của đồ án : .......................................... Error! Bookmark not defined.
Chương 1: MÔ TẢ TRANG TRẠI NÔNG NGHIỆPError! Bookmark not defined.
1.1

Mô tả ............................................................ Error! Bookmark not defined.

1.2

Yêu cầu từng loại cây .................................. Error! Bookmark not defined.

1.3

Tưới phun sương tự động ............................ Error! Bookmark not defined.

1.4

Cường độ ánh sáng ...................................... Error! Bookmark not defined.

1.4.1 ÁNH SÁNG BAO NHIÊU là đủ cho các loại cây trồng ?............ Error!
Bookmark not defined.
CÂY CÓ THỂ chịu quá nhiều ánh sáng?Error! Bookmark not defined.

1.4.2
1.5

Nhà kính ..................................................... Error! Bookmark not defined.

1.5.1

Vật liệu kính .......................................... Error! Bookmark not defined.

1.5.2

Loại khí hậu và thiết kế nhà kính phù hợpError! Bookmark not defined.

1.6

Nhiệt độ trong nhà lưới ................................ Error! Bookmark not defined.

1.7

Nóc mái ........................................................ Error! Bookmark not defined.

1.8

Bộ thổi khí ................................................... Error! Bookmark not defined.

1.9

Cây cà chua .................................................. Error! Bookmark not defined.

1.9.1

Làm đất: ................................................. Error! Bookmark not defined.

1.9.2

Mật độ trồng: ......................................... Error! Bookmark not defined.

1.10

Dưa lê ( Kim cô nương) ............................. Error! Bookmark not defined.

1.10.1

Thời vụ: ............................................... Error! Bookmark not defined.
i


1.10.2

Cách ngâm ủ hạt: ................................. Error! Bookmark not defined.

1.10.3

Thu hoạch: ........................................... Error! Bookmark not defined.

Cây dưa leo (dưa chuột) ............................ Error! Bookmark not defined.

1.11

1.11.1

Thời vụ ................................................ Error! Bookmark not defined.

1.11.2

Cách Trồng cây dưa leo (dưa chuột) .. Error! Bookmark not defined.

Chương 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN ...................... Error! Bookmark not defined.
2.1

Vi điều khiển Atmega8 ................................ Error! Bookmark not defined.

2.1.2 Hệ thống xung clock và lập trình bộ nhớ on-chipError! Bookmark not
defined.
2.1.3

Các bộ phận ngoại vi khác ................. Error! Bookmark not defined.

2.2

Chip DS1307 ............................................... Error! Bookmark not defined.

2.3

LCD HD44780 ............................................ Error! Bookmark not defined.

2.4

Relay ............................................................ Error! Bookmark not defined.

2.4.1

Giới thiệu .............................................. Error! Bookmark not defined.

2.4.2 Các loại relay và cách xác định trạng thái của nóError! Bookmark not
defined.
2.4.3

Thông số của một module relay............ Error! Bookmark not defined.

2.4.4

Cách sử dụng relay ............................ Error! Bookmark not defined.

2.5

Cảm biến DHT11 ...................................... Error! Bookmark not defined.

Chương 3: TÍNH TOÁN & THIẾT KẾ .................... Error! Bookmark not defined.
3.1

Sơ đồ khối .................................................... Error! Bookmark not defined.

3.2

Chức năng các khối................................... Error! Bookmark not defined.

3.2.1

Khối điều khiển: ................................. Error! Bookmark not defined.

3.2.2

Khối thu tín hiệu: ................................ Error! Bookmark not defined.

3.2.3

Khối điều khiển động cơ: ................... Error! Bookmark not defined.

3.2.4

Khối hiển thị thông tin: ....................... Error! Bookmark not defined.

3.3

Cảm biến mưa ........................................... Error! Bookmark not defined.

ii


3.3.1

Mô tả: ................................................. Error! Bookmark not defined.

3.3.2

Nguyên lý hoạt động: ......................... Error! Bookmark not defined.

3.3.3

ứng dụng: ............................................ Error! Bookmark not defined.

3.4

Khối hiển thị LCD .................................... Error! Bookmark not defined.

3.5

Sơ đồ nguyên lý ......................................... Error! Bookmark not defined.

3.6

Nguyên lý hoạt động ................................ Error! Bookmark not defined.

Chương 4: THI CÔNG MẠCH ................................. Error! Bookmark not defined.
4.1

Phần mềm vẽ mạch ................................... Error! Bookmark not defined.

4.2

Mạch in layout và thực tế ......................... Error! Bookmark not defined.

4.3

Lưu đồ giải thuật ....................................... Error! Bookmark not defined.

Chương 5: ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂNError! Bookmark not defined.
5.1

Ứng dụng vào thực tế................................ Error! Bookmark not defined.

5.2

Đánh giá .................................................... Error! Bookmark not defined.

5.3

Hướng phát triển ....................................... Error! Bookmark not defined.

Tài liệu tham thảo...................................................... Error! Bookmark not defined.
Phụ lục ....................................................................... Error! Bookmark not defined.

iii


DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Luống cây trồng trong nhà kín
Hình 1.2: Hướng nhà kính
Hình 1.3: Bố trí khoảng cách 4 luống trồng trong nhà lưới
Hình 1.4: Bố trí vòi tưới phun sương
Hình 1.5: Sơ đồ lắp đặt vòi phun, van điện và đường ống dẫn nước
Hình 1.6: Hệ thống nóc nhà kín khi mở để thoát hơi nóng
Hình 1.7: Hệ thống thổi khí mát trong nhà kính
Hình 1.8: Cà chua được trồng trong nhà kính
Hình 1.9: Dưa lê trồng trong nhà kính
Hình 1.10: Dưa leo trồng trong nhà kính
Hình 2.1: Chíp Atmega8
Hình 2.2: Các nguồn dao động của atmega8
Hình 2.3: Sử dụng thạch anh ngoài
Hình 2.4: bộ truyền dữ liệu nối tiếp USART
Hình 2.5: Tín hiệu tương đương của UART và RS232

Hình 2.6: Truyền 8 bit theo phương pháp song song và nối tiếp
Hình 2.7: Chíp DS1307
Hình 2.8: Hai gói cấu tạo chip DS1307
Hình 2.9: Mạch ứng dụng đơn giản của DS1307
Hình 2.10: Tổ chức bộ nhớ của DS1307
Hình 2.11: Tổ chức các thanh ghi thời gian
Hình 2.12: Cấu trúc DS1307
Hình 2.13: Hình dáng của 2 loại LCD thông dụng

iv


Hình 2.14: sơ đồ chân của LCD
Hình 2.15: Relay
Hình 2.16: Module relay kích ở mức cao
Hình 2.17: Module relay kích ở mức thấp
Hình 2.18: DHT11 cảm biến nhiệt độ độ ẩm
Hình 2.19: Sơ đồ kết nối Vi xử lý với DHT11
Hình 3.1: Sơ đồ khối của mạch
Hình 3.2: sơ đồ của relay 5v
Hình 3.3: sơ đồ điều khiển relay dung transistor C1815
Hình 3.4: sơ đồ DS1307
Hình 3.5: chương trình giao tiếp AVR và DS1307
Hình 3.6: sơ đồ cảm biến mưa
Hình 3.7: sơ đồ hiện thị LCD
Hình 3.8: sơ đồ nguyên lý
Hình 4.1: trình biên dịch keli C
Hình 4.2: chương trình visual basic 6.0
Hình 4.3: Mạch in layout
Hình 4.4: Mạch thực tế.

Hình 4.5: lưu đồ thuật toán điều khiển hệ thống tưới phun sương
Hình 4.6: lưu đồ thuật toán điều khiển nóc mái và rèm che
Hình 5.1: Khuôn viên khu nông nghiệp công nghệ cao tây bắc Củ Chi
Hình 5.2: Nhà kín trong khu nông nghiệp công nghệ cao

v


Luận văn tốt nghiệp năm 2017

LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Các quốc gia trên thế giới đang phải đối mặt với những thách thức rất lớn trong
việc đáp ứng nhu cầu lương thực cho người dân khi mà ảnh hưởng của biến đổi khí
hậu, sự phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu hóa thạch đang làm cho ngành sản xuất nông
nghiệp gặp rất nhiều khó khăn. Nhìn về tương lai, việc sản xuất nông nghiệp phải đi
với việc gia tăng sản lượng, giảm nhập khẩu từ nước ngoài, bảo tồn đất, và nâng cao
nhận thức của người dân về việc đoàn kết và tiến tới tự sản xuất lượng thực tại chỗ. ý
tưởng về một “trang trại nổi thông minh” như là một tầm nhìn tương lai của việc sản
xuất và kinh doanh trong lĩnh vực nông nghiệp. Ý tưởng về mô hình sản xuất nông
nghiệp này không nhằm thay thế hoàn toàn cách thức sản xuất nông nghiệp truyền
thống vì nó sẽ được triển khai ngay tại nơi canh tác truyền thống và không ảnh hưởng
đến việc sử dụng quỹ đất để sản xuất nông nghiệp. Hệ thống này sẽ cung cấp thực
phẩm tươi, sạch (organic) tại chỗ cho người tiêu dùng. Đây là một hệ thống được vận
hành tự động, bền vững, và họ hy vọng sẽ cung cấp nguồn thực phẩm tốt nhất cho
sức khỏe của người tiêu dùng. Hệ thống trồng rau sạch tư động có sử dụng hệ thống
tưới phun mưa tự động tưới nước hằng ngày có đồng hồ hẹn giờ giảm nhân công lao
động cho việc chăm sóc cây trồng hằng ngày
2. Mục đích nghiên cứu
Tưới phun mưa giúp tiêt kiệm một lượng nước khổng lồ, tiết kiệm hơn 80%

lượng nước cần tưới năng suất lao động tang cao nhờ tiết kiệm công tưới , tưới phun
mưa đáp ứng tốt yêu cầu sinh lý của cây về nước cũng như lớp đất có bộ rễ cây hoạt
động, và bề mặt lá đều được tưới và làm sạch bụi bám rên lá cây trồng sinh trưởng
tốt.
Ngoài ra hệ thống nhà kính giúp người nông dân kiểm soát các điều kiện khí
nhậu như nhiệt độ, độ ẩm trong nhà kín, đạt được các tiêu chí như Vietgap trong chăn
nuôi trồng trọt, góp phần tạo ra sản phẩm hàng hoá cao hơn và thực tế đã mang lại
nhiều hiệu quả kinh tế, được khuyến khích, áp dụng tại các địa phương trong cả nước.

1
SVTH: VÕ VĂN HIỀN

GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG


Luận văn tốt nghiệp năm 2017

Trong một hệ thống làm mát nhà kín, các thành phần chính là tấm giấy cooling
pad và quạt công nghiệp, vai trò của tấm làm mát cooling pad là tạo độ ẩm, lọc không
khí, làm giảm nhiệt độ không khí lưu thông trong nhà kín, các yếu tố như tốc độ gió,
nhiệt độ, độ ẩm có thể được cài đặt tự động thông qua bộ điều khiển với các cảm biến
nhiệt, vì vậy, khối lượng không khí trong nhà kín được thay đổi liên tục và luôn tươi
mới dễ chịu.
Nếu trong môi trường khí hậu khắc nghiệt, không đảm bảo những điều kiện
khí hậu, cây trồng thường xuyên tiếp xúc với môi trường nhiệt độ quá cao hoặc quá
thấp và nguy hại nhất là thay đổi nhiệt độ đột ngột thì cây trồng bị èo uột, phát triển
không đều và dễ bị chết. Chi phí đầu tư ban đầu tương đối cao tuy nhiên hiệu quả
mang lại còn cao hơn rất nhiều. Ngoài các điều kiện tổ chức xây dựng cơ bản, các
thiết bị trong trang trại được tự động hoá giúp giảm chi phí lao động.
3. Nhiệm vụ nghiên cứu

Đề tài này sẽ nghiên cứu về hệ thống tự động tưới khi độ ẩm trong nhà kính
xuống thấp hơn độ ẩm cài đặt và quạt thông gió giảm nhiệt độ trong nhà kính khi
nhiệt độ trong là kính lên cao hơn mức quy định.
Nhiệm vụ cụ thể cua nghiên cứu này là mình tìm hiểu những loại cây trồng sẽ
được trồng trong nhà kính, điều kiện tốt nhất về độ ẩm và nhiệt độ để tao môi trường
tốt nhất cho cây phát triển
4. Phương pháp nghiên cứu
Sử dụng internet và các tài liệu để tìm hiểu đặc tính từng loại cây trồng cũng
như tìm hiểu điều kiện phát triển cua từng loại như nhiệt độ, độ ẩm…
Sử dụng phần mềm visual basic 6.0 để giao tiếp và giám sát
5. Các kết quả đạt được của đề tài
Khu vườn ngoài trời và trong nhà kính có lợi thế và bất lợi khác nhau tùy thuộc
vào nhu cầu và yêu cầu cụ thể của người làm vườn . Cũng có những lợi thế và bất lợi
cho các loại nhà kính được sử dụng.
Mùa vụ:

2
SVTH: VÕ VĂN HIỀN

GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG


Luận văn tốt nghiệp năm 2017

Sử dụng nhà kính để mở rộng mùa trồng trọt. Điều này giúp trồng sớm và thu
hoạch trễ . Sử dụng nhà kính để trồng nhiều loại thực vật vì khả năng điều khiển chính
xác khí hậu và đất. Quản lý là cần thiết cho nhà kính trong những tháng nghỉ ngơi để
đảm bảo điều kiện thích hợp được duy trì.
Điều kiện phát triển:
Sử dụng nhà kính là một lợi thế cho việc kiểm soát sâu bệnh . Kiểm soát nấm

hoặc vi khuẩn trong không khí từ các nguồn bên ngoài , chúng vẫn có thể nhập vào
nhà kính nếu gió được phép vào nhà kính. Kiểm soát chính xác nhiệt độ và điều kiện
phát triển là cần thiết cho phát triển thảm thực vật chung cho các vùng đang phát triển
. Giống cây trồng trong nhà kính khi bạn muốn tránh hạt bị thổi bay đi hoặc bị chim
và động vật ăn.
Cấu trúc nhà kín:
Sử dụng kính thủy tinh cho một cấu trúc lâu dài là cần thiết. Sử dụng
polyhouses (màng nhà kính PE) khi cần di chuyển thuận lợi, bởi vì trọng lượng nhẹ
và dễ dàng hơn để di chuyển đến một vị trí mới. Nhà kính có thể được xây dựng như
một phần của nơi cư trú , vì vậy bạn không bao giờ rời khỏi nhà để làm việc trong
vườn. Trong lòng đất vườn tốt nhất cho việc tích hợp vào cảnh quan hiện tại.
Vị trí:
Khu vườn ngoài trời có thể được điều chỉnh, thích nghi và thay đổi theo nhu
cầu cụ thể trong khi nhà kính thì xây dựng cố định. Sử dụng một nhà kính đối với
nơi làm vườn là hạn chế về đất đai hoặc không gian. Thiết lập nhà kính ở các khu vực
mở nơi ánh sáng mặt trời đầy đủ có thể được sử dụng ; nhà kính phải có ánh sáng mặt
trời trực tiếp là phương tiện phát triển hiệu quả. Yêu cầu quy hoạch có thể được hạn
chế hơn.
Bảo trì:
Nhà kính có thể yêu cầu bảo dưỡng lớn hơn so với đất vườn như cách chống
lại nhiệt độ lạnh và gió mạnh. Trong khi đất vườn bị nhiều cỏ dại và kiểm soát dịch
hại nhưng có thể được duy trì bằng cách sử dụng phương pháp cơ học trong khi nhà

3
SVTH: VÕ VĂN HIỀN

GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG


Luận văn tốt nghiệp năm 2017

kính cần làm cỏ tay và phòng ngừa. Nhà kính có nhiều chịu khô hạn hơn đất vườn
nhưng có thể xây dựng nhiệt độ một cách nhanh chóng vì không gian hạn chế .
Chi phí:
Xây dựng một nhà kính sẽ đắt hơn trong các thiết lập ban đầu so với bắt đầu
một khu vườn trên mặt đất. Chi phí phát triển có thể được mở rộng thông qua một
khung thời gian lớn hơn bằng cách sử dụng hiệu ứng nhà kính . Chi phí của thất bại
có thể cao hơn với trên đất vườn do điều kiện môi trường không kiểm soát được . Chi
phí cây trồng có thể được giảm bằng cách sử dụng hiệu ứng nhà kính vì vấn đề môi
trường có thể được kiểm soát.
Loại chất liệu che phủ lợp nhà kính:
Chi phí xây dựng nhà kính có thể thay đổi rất nhiều vì các vật liệu có sẵn . Sử
dụng màng nhà kính PE polyethylene ( polyhouse ) nhà kính cho chi phí thấp hơn
trong việc xây dựng và sưởi ấm. Cho điều kiện ánh sáng giảm và tăng độ ẩm khi sử
dụng loại nhà kính so với một nhà kính thủy tinh. Kính nhà kính đóng khung làm tăng
chi phí phát triển. Ưu điểm của kính so với polyethylene là lượng ánh sáng truyền
qua với cây trồng và bảo vệ từ thời tiết.
6. Kết cấu của đồ án :
Gồm 5 chương:
Chương 1: mô tả trang trại nông nghiệp
Chương 2: giới thiệu linh kiện
Chương 3: tính toán và thiết kế
Chương 4: thi công mạch
Chương 5 : đánh giá và hướng phát triển

4
SVTH: VÕ VĂN HIỀN

GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG

Luận văn tốt nghiệp năm 2017

Chương 1: MÔ TẢ TRANG TRẠI NÔNG NGHIỆP
1.1

Mô tả
Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết trên cơ sở vận dụng các kết quả

nghiên cứu của các công trình trong và ngoài nước để xây dựng hệ thống điều khiển
tưới phun sương tự động phục vụ sản xuất rau trong giai đoạn vườn ươm trong nhà
lưới quy mô nhỏ với diện tích 70m2. Dựa trên quy trình công nghệ sản xuất rau an
toàn trong nhà lưới và các số liệu thống kê, từ đó xây dựng bài toán điều khiển. Hệ
thống được kiểm nghiệm và hiệu chỉnh nhiệt độ trong nhà lưới bằng cách sử dụng
thiết bị đo do hãng KoBold chế tạo với độ chính xác đạt ±2,5%

Hình 1.1: Luống cây trồng trong nhà kín
1.2

Yêu cầu từng loại cây
Mỗi loại rau, hoa đều yêu cầu một giới hạn nhiệt độ để sinh trưởng và phát

triển. Hiệu suất quang hợp của hầu hết các loại rau đều dừng lại ở nhiệt độ 30°C. Một
số loại rau thực hiện quang hợp có hiệu quả ở 12 – 24°C, trong khi đó một số khác
quang hợp tốt ở nhiệt độ 18 – 24°C. Ở nhiệt độ thích hợp đồng thời được cung cấp
đầy đủ nước và dinh dưỡng thì cây có thể phát triển nhanh nhất. Nhiệt độ quá cao
hoặc quá thấp đều làm cho cây dừng sinh trưởng và có thể bị chết ở nhiệt độ thấp

5
SVTH: VÕ VĂN HIỀN

GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG


Luận văn tốt nghiệp năm 2017

(0°C) và nhiệt độ cao (40°C). Mỗi loài rau, hoa đều gặp phải ba ngưỡng nhiệt độ gồm
nhiệt độ thích hợp, nhiệt độ thấp nhất và nhiệt độ cao nhất. Trong quá trình nghiên
cứu ảnh hưởng của nhiệt độ với cây rau, Mac-côp (1957) đã đưa ra công thức:
T = t ± 7°C (1)
Trong đó:

T – Nhiệt độ thích hợp nhất cho sự sinh trưởng của các loại rau.
t – Nhiệt độ thích hợp cho các loại rau sinh trưởng trong ngày râm.

Theo Mac-côp (1957), nhiệt độ thích hợp cho một số loại rau sinh trưởng trong những
ngày râm như sau:
 Dưa hấu, bí ngô, bí xanh, dưa bở, mướp:

25oC

 Dưa chuột, cà chua, ớt, cà, đậu côve, bầu:

22oC

 Hành tây, kiệu, tỏi, cần:

19oC

 Khoai tây, đậu Hà Lan, xà lách, cà rốt, cần tây:

16oC

 Cải bắp, cải củ, cải dầu:

13oC

t + 7°C là nhiệt độ thích hợp cho cây sinh trưởng về ban đêm và cây vừa mọc khỏi
mặt đất
Yêu cầu của rau đối với nhiệt độ luôn thay đổi theo yếu tố môi trường như ánh
sáng, độ ẩm, nồng độ CO2 trong không khí, chất dinh dưỡng trong đất va các điều
kiện khác. Nếu nhiệt độ quá cao ta phải hạ nhiệt độ xuống bằng cách phun ẩm (khi
phun ẩm, nhiệt độ tại mặt lá của cây trồng có thể giảm nhiệt độ từ 6 – 8°C). Yêu cầu
của cây rau đối với nhiệt độ luôn thay đổi tùy theo từng thời kỳ sinh trưởng và phát
triển
1.3

Tưới phun sương tự động
Hệ thống điều khiển tưới phun sương tự động là một trong những khâu quan

trọng, quyết định sự thành công của toàn hệ thống sản xuất rau trong nhà lưới có mái
che. Đặc biệt là các loại rau trong giai đoạn vườn ươm có rất nhiều đặc điểm thuận
lợi cho sự phát sinh và phát triển của bệnh hại, cho nên vấn đề theo dõi và chăm sóc
cây con trong vườn ươm cần phải được đặt lên hàng đầu. Việc thiết kế, chế tạo hệ
thống điều khiển tưới phun sương có ý nghĩa rất quan trọng trong việc duy trì độ ẩm,
kiểm soát tỷ lệ các chất dinh dưỡng cũng như nồng độ các chất bảo vệ thực vật phun
6
SVTH: VÕ VĂN HIỀN

GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG

Luận văn tốt nghiệp năm 2017

tới cây rau. Bài báo cáo này giới thiệu kết quả nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hệ thống
điều khiển tưới phun sương tự động theo thời gian và theo nhiệt độ. Khi hệ thống làm
việc, người vận hành chỉ cần cài đặt thời gian tưới hoặc giá trị nhiệt độ mong muốn
khi đó hệ thống sẽ tự động điều khiển quạt thông gió, bơm phun sương để liên tục
đảm bảo các thông số đã cài đặt. Ngoài ra hệ thống cũng cho phép người vận hành có
thể lựa chọn vị trí các luống rau cần tưới, thời gian tưới tùy theo nhu cầu của mỗi loại
rau đối với hệ thống có nhiều loại rau được trồng trong cùng một nhà lưới.
Trong điều kiện của vườn ươm, sự phát sinh, phát triển và lây lan các dịch
bệnh do nhiều yếu tố ngoại cảnh như: Ẩm độ không khí trong vườn luôn cao, mật độ
cây trong vườn dày đặc và giai đoạn này cây trồng rất dễ bị các vi sinh vật gây bệnh
tấn công thông qua các bộ phận lá mầm. Vì vậy giai đoạn cây con trong vườn ươm là
giai đoạn yêu cầu cần có những chế độ tưới đặc biệt; Không những cung cấp độ ẩm
cho cây mà cần kết hợp hệ thống cung cấp dinh dưỡng, hệ thống phun thuốc bảo vệ
thực vật và đặc biệt kích thước hạt nước tưới phun phải nhỏ để tránh rách, nát lá mầm
cũng như thân non của cây
Hệ thống phun sương tự động điều khiển này cho phép kiểm soát hàm lượng
hóa chất hấp thụ vào cây trồng, tiết kiệm lượng nước tưới bằng việc cho phép người
sử dụng lựa chọn thời gian và chế độ tưới phù hợp với từng loại cây trồng. Ngoài ra,
hệ thống tưới phun sương tự động này còn rất phù hợp với các trang trại ươm cây
giống, trồng các loại hoa mà yêu cầu kích thước giọt nước tưới đủ nhỏ để không gây
dập nát, rách cánh hoa và các loại rau xanh hấp thụ dinh dưỡng qua lá.
1.4

Cường độ ánh sáng
Hầu hết chúng ta biết rằng thực vật màu xanh lá cây cần ánh sáng để quang

hợp, tăng trưởng và phát triển. Tuy nhiên đó không phải là tất cả vai trò của ánh sáng
trong sự tăng trưởng và phát triển của cây. Thực vật phản ứng theo những cách khác
nhau với cường độ và thời gian của ánh sáng. Hãy nhìn vào những cách mà ánh sáng
ảnh hưởng đến tăng trưởng thực vật.

7
SVTH: VÕ VĂN HIỀN

GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG


Luận văn tốt nghiệp năm 2017

Quang hợp được định nghĩa là quá trình cây xanh carbohydrate được tổng hợp
từ carbon dioxide và nước sử dụng ánh sáng như một nguồn năng lượng. Nó thực
chất là một phản ứng chuyển hóa năng lượng.
Các carbohydrate tạo thành một nguồn năng lượng được lưu trữ trong cây và
có thể được chuyển đến rễ của cây, hoa trái của hoặc bất cứ nơi nào trong nơi tăng
trưởng đang diễn ra. Nó được sử dụng như là một khối xây dựng trong sự phát triển
và cung cấp năng lượng cho sự phát triển, hoạt động khác trong cây.
Quang hợp diễn ra chỉ trong một phần màu xanh lá cây của cây và chỉ khi có
ánh sáng và các yếu tố khác - nước và carbon dioxide cần thiết để tạo điều kiện cho
quá trình này. Một nguồn cung cấp liên tục của cả hai nước và carbon dioxide là cần
thiết tại các tế bào lá nơi quang hợp xảy ra.
Trong khi mức carbon dioxide khi thời tiết lạnh trong nhà kính có thể giảm
xuống như một kết quả của quang hợp trừ khi mức độ được bổ sung bằng cách trao
đổi không khí , và thậm chí có thể bổ sung lượng khí carbon dioxide . Nhiều người
trồng trong nhà kính, bỏ đói cây của họ cho carbon dioxide trong các nỗ lực để bảo
tồn nhiệt độ bằng cách hạn chế hoặc loại bỏ các trao đổi không khí trong nhà kính.
Hai lần trao đổi không khí một giờ đã được khuyến cáo cho nhà kính để giữ cho các

cây và các thiết bị hoạt động đúng cách. Tuy nhiên, một số nông dân đã phát hiện ra
rằng một nửa trao đổi không khí một giờ đã cung cấp một môi trường đạt yêu cầu.
Một trao đổi không khí đầy đủ bao gồm thay thế tất cả các khí nhà kính với không
khí bên ngoài, trong khi một nửa trao đổi không khí bao gồm trao đổi chỉ có một nửa
không khí trong nhà kính. Khi không khí bên ngoài đang lưu thông trong là không
khí mùa đông lạnh, nó phải được đun nóng. Mặc dù mặt trời sẽ giúp làm nóng nhà
kính một số thời gian, hệ thống sưởi ấm nhà kính sẽ chịu phần lớn tải trọng nhiệt.
1.4.1 ÁNH SÁNG BAO NHIÊU là đủ cho các loại cây trồng ?
Cây non cần ít ánh sáng hơn so với cây trưởng thành. Cây có thể được bắt đầu
thành công theo một trong hai ánh sáng tự nhiên ở mức độ thấp hoặc ánh sáng nhân
tạo. Rất lâu sau khi cây giống đã nảy mầm, và ngay cả trước khi lá thật đầu tiên có

8
SVTH: VÕ VĂN HIỀN

GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG


Luận văn tốt nghiệp năm 2017

thể nhìn thấy, chúng bắt đầu phản ứng với mức độ ánh sáng. Nếu cây không có đủ
ánh sáng, các tế bào trong thân cây sẽ mọc dài ra, đẩy lá mầm và phát triển lá thật đầu
tiên lên để tìm kiếm ánh sáng hơn. Kết quả là, cây yếu được sản xuất. Nếu cây sống
sót, thân sẽ không bao giờ dày lên để bằng với kích thước bình thường.
Nếu có đủ ánh sáng cho cây con trong khi lá thật sự đầu tiên được phát triển
và bắt đầu mở rộng, các cơ sở của thân cây sẽ vẫn nhỏ gọn và lá mầm sẽ không tăng
lên một chiều cao quá mức. Tuy nhiên, nếu lá từ thực vật xung quanh bắt đầu phủ
một cái khác như tốc độ tăng trưởng tiếp tục, thân kéo dài sẽ xảy ra bởi vì lá sẽ không
có đủ ánh sáng. Cường độ ánh sáng có thể đủ cho cây theo những gì là cần thiết,
nhưng lá cá nhân không nhận được ánh sáng cần thiết do bị che bằng lá cây lân cận.

Để tránh điều này, các cây cần khoảng cách thích hợp với nhau để có được ánh sáng
đầy đủ và phát triển đúng cách.
Khoảng cách giữa cây phụ thuộc vào loại cây và cách trồng. Điều này bao gồm
khoảng cách giữa các lối đi.
Như cây phát triển và tăng số lượng của lá, sự cần thiết phải tăng ánh sáng.
Một phần của điều này có lẽ là kết quả của lá mới hơn trên các cây có khuynh hướng
che các lá già ở các cấp thấp hơn. Cung cấp cường độ ánh sáng cao hơn như cây trồng
phát triển đảm bảo rằng ánh sáng hơn sẽ đạt được một số lá già trên cây.
Trồng cây vô tính cần ít ánh sáng hơn họ sẽ khi chúng chuyển sang giai đoạn
sinh sản hoặc ra hoa và đậu quả của tăng trưởng. Cây nhà kính có thể được di chuyển
vào giai đoạn sinh sản tại thời điểm năm khi ngày ngắn hơn và ánh sáng tự nhiên bị
hạn chế hơn.
1.4.2 CÂY CÓ THỂ chịu quá nhiều ánh sáng?
Cây không thể có được quá nhiều ánh sáng, nhưng chúng có thể nhận được
quá nhiều năng lượng nhiệt đi kèm với ánh sáng. Quá trình tăng trưởng thực vật khác
quang hợp và sẽ đóng cửa khi nhiệt độ môi trường và mô đủ cao mà tất cả nước đưa
lên được sử dụng để làm mát các mô thực vật. Bóng mát nên được sử dụng để làm
mát nhà kính khi tất cả các kỹ thuật làm mát thiết thực khác đang được sử dụng và
làm mát là cần thiết.

9
SVTH: VÕ VĂN HIỀN

GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG


Luận văn tốt nghiệp năm 2017

Một khi tất cả các biện pháp giảm nhiệt độ khác như không khí chuyển động
và làm mát bay hơi được sử dụng , quá trình duy nhất còn lại của hành động tiếp tục

làm mát nhà kính là việc sử dụng bóng râm . Màu trắng hoặc bạc vải bóng râm nên
được sử dụng ở bên ngoài nhà kính vì màu sắc ánh sáng phản ánh nhiệt. Màu đen
hoặc màu xanh lá cây vải màu hấp thụ nhiệt và sau đó tỏa nó xuống cây. Cách tốt
nhất là đặt vật liệu màu ở bên ngoài của nhà kính vì thường là không có chỗ để đặt
nó bên trong.
Ánh sáng là một thành phần quan trọng để quang hợp và tăng trưởng thực vật
thích hợp. Sự cần thiết của ánh sáng có thể khác nhau giữa các loài thực vật khác, và
thậm chí từ một loại cây trồng khác. Người trồng nhà kính thành công sẽ lưu tâm của
các loại cây trồng khác nhau được trồng trong nhà kính và nhu cầu chiếu sáng cá nhân
của chúng, và sẽ đảm bảo cây có đủ khoảng cách để nhận ánh sáng có sẵn. Tất cả các
nhu cầu của cây khác có thể được đáp ứng trong nhà kính, nhưng trừ khi ánh sáng
được đánh giá và quản lý cẩn thận, cây sẽ phát triển đúng cách và sản lượng sẽ cao
hơn.
1.5

Nhà kính
Một nhà kính có nhiều ý nghĩa hơn chỉ là bảo vệ cho các cây trồng bên trong

nó, nó còn tạo điều kiện phục vụ để kích thích tốt nhất hệ thống thủy canh của bạn và
tạo ra một không gian dễ chịu, thoải mái và hiệu quả. Một nhà kính có thể là một
không gian đẹp mắt, xanh tuyệt vời, thoải mái và thoáng mát , hoặc nó có thể biến
thành cơn ác mộng tồi tệ nhất nướng chín cây cối trong mùa hè, đông cứng trong mùa
đông và nhỏ giọt vì nước ngưng tụ quanh năm. Sự khác biệt là trong thiết kế.

10
SVTH: VÕ VĂN HIỀN

GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG

Luận văn tốt nghiệp năm 2017

Hình 1.2: hướng nhà kính

Hình 1.3: Bố trí khoảng cách 4 luống trồng trong nhà lưới

11
SVTH: VÕ VĂN HIỀN

GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG


Luận văn tốt nghiệp năm 2017

Hình 1.4: Bố trí vòi tưới phun sương

Hình 1.5: Sơ đồ lắp đặt vòi phun, van điện và đường ống dẫn nước

12
SVTH: VÕ VĂN HIỀN

GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG


Luận văn tốt nghiệp năm 2017

1.5.1 Vật liệu kính
Trước những năm 1950, nhà kính đã được xem như đơn vị sản xuất nhỏ cho
những người giàu. Sự phát triển của vật liệu phim màng nhựa tương đối rẻ tiền khiến
chúng mở rộng nhanh chóng với nhiều loại khác nhau của các cấu trúc nhà kính người trồng không còn phải dựa vào tấm kính và các thành phần cấu trúc nặng nề đó

nữa. Sự phát triển của công nghệ nhựa mới cũng tạo ra một sự mở rộng nhanh chóng
trong thị trường như một loạt các bộ dụng cụ nhà kính đúc sẵn dễ dàng lắp ghép thi
công. Trong khi sự bùng nổ thị trường bất ngờ cho người làm vườn có sự lựa chọn
rất lớn, nó cũng dẫn đến rất nhiều người trong số họ mắc sai lầm cơ bản khi nói đến
việc lựa chọn thiết kế nhà kính chính xác với khí hậu đặc biệt của địa phương mình.
1.5.2 Loại khí hậu và thiết kế nhà kính phù hợp
Khí hậu nhiệt đới ẩm
Vùng nhiệt đới nóng, điều kiện oi bức cả ngày lẫn đêm cho nhiều năm và được
đặc trưng bởi những trận mưa lớn một cách thường xuyên. Trong khu vực đồng bằng
độ ẩm có thể là cực đoan. Mức độ ánh sáng có thể dao động từ cao vào những ngày
nắng sáng để đến khá thấp trong điều kiện u ám, đặc biệt là trong mùa mưa. Khu vực
nhiệt đới ở gần xích đạo cũng có chiều dài ngày luôn ngắn và điều này, kết hợp với
điều kiện liên tục u ám, có thể làm giảm mức độ ánh sáng để phát triển cây trồng đến
dưới mức tối ưu. Áp lực côn trùng ở vùng khí hậu nhiệt đới thường là rất cao, đòi hỏi
việc sử dụng lưới côn trùng trên lỗ thông hơi và trên cấu trúc mặt mở. Một số người
trồng nhiệt đới thích nhà kính của họ ở vùng cao nơi có nhiệt độ thường lạnh và độ
ẩm ít.
Thiết kế nhà kính nhiệt đới có thể đơn giản như một mái nhà che mưa bằng
màng nhựa PE với các bên hông mở hoặc cuộn lại được bao phủ bởi lưới côn trùng.
Trong nhà kính lớn hơn , cấu trúc được thiết kế tốt nhất với một " răng cưa " mái nhà
bố trí cho phép thông gió tốt của không khí nóng bên trong nhà kính. Đầu của các lỗ
thông hơi đôi khi có nắp nhựa kéo dài xuống tận các máng để ngăn chặn mưa xâm
nhập vào nhà kính trong trận mưa lớn. Hệ thống phun sương và quạt không khí

13
SVTH: VÕ VĂN HIỀN

GVHD: TS VÕ ĐÌNH TÙNG