mô hình điều khiển đo và giám sát nước hồ nuôi tôm

MỤC LỤC

1
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP


LIỆT KÊ HÌNH
Chương 2:

Chương 3:
Chương 4:
Hình 4.1: Thi công bồn lấy mẫu
Hình 4.2: Thi công hộp đèn và gá đỡ cảm biến
Hình 4.3: Thi công phần điện
Chương 5:

2
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP


LIỆT KÊ BẢNG
Chương 2:
Chương 3:
Chương 5:

3
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP


TÓM TẮT
Hiện nay internet đã được phủ sóng khắp mọi nơi thuận lợi cho việc điều khiển

và giám sát các hoạt động của máy móc, thiết bị. Ở Việt Nam, ngành thủy sản đang là
thế mạnh, đặc biệt là nuôi tôm, tuy nhiên các giai đoạn nuôi và giám sát vẫn được thực
hiện thủ công vì vậy đề tài “Mô hình điều khiển đo và giám sát nước hồ nuôi tôm” đã
được thực thi.
Đề tài này cho phép người sử dụng có thể nắm được các chỉ số pH, độ oxy hòa
tan và nhiệt độ của nước trong hồ nuôi tôm bằng việc sử dụng wifi thông qua website
điều khiển hoạt động đo, từ hệ thống cảm biến trong mô hình, tín hiệu đo được gửi về
bộ điều khiển PLC S7-1200, từ đó dữ liệu sẽ được đưa vào lưu trữ trong SQL
SERVER của máy tính chủ, sau đó được đưa lên website. Người sử dụng dễ dàng
thông qua website để xem các số liệu đó đồng thời có thể tra cứu số liệu của những lần
đo trước đó trong khoảng thời gian tùy chọn. Sau mỗi lần đo nếu các chỉ số nằm ngoài
ngưỡng cho phép thì sẽ phát cảnh báo bằng đèn từ mô hình đồng thời trên giao diện
điều khiển cũng sẽ phát cảnh báo để người sử dụng biết nếu đang không ở gần mô
hình.

4
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ở Việt Nam nông nghiệp vẫn đóng vai trò chính trong nền kinh tế cả nước, đặc
biệt là ngành thủy sản. Sản lương xuất khẩu thủy sản của Việt Nam trong nhiều năm
qua luôn thuộc top đầu của khu vực và thế giới. Trong đó ngành nuôi tôm phát triển
mạnh và được nuôi trên khắp cả nước, đặc biệt tôm thẻ chân trắng mang lại lợi nhuận
khá lớn.
Nghề nuôi tôm nói chung và nuôi tôm thẻ chân trắng nói riêng thực chất là một

nghề nông nghiệp kỹ thuật cao, hay chính xác hơn là một hoạt động công nghiệp, đòi
hỏi mức đầu tư tương đối lớn và trình độ quản lý kỹ thuật, tài chính cao hơn so với các
ngành nông nghiệp khác. Trong khi đó, hoạt động nuôi tôm của Việt Nam theo hình
thức nhỏ lẻ theo hộ gia đình. Do vậy sẽ khó có điều kiện áp dụng kỹ thuật cao để có
kết quả ổn định và bền vững. Việc sản xuất nhỏ lẻ làm cho việc giám sát hồ nuôi còn
mang đậm tính thủ công, theo kinh nghiệm là chính nên mang lại nhiều rủi ro cho
người nuôi.
Trên thế giới đã có nhiều hướng giải quyết về vấn đề giám sát môi trường sống
cho tôm như hội thảo chuyên đề về điện tử và ứng dụng công nghiệp năm 2012
(ISIEA2012), ngày 23-26 tháng 9 năm 2012, Indonesia đã đưa ứng dụng internet để
giám sát môi trường nước từ xa, thuận tiện cho việc quản lý của người nuôi. Đặc biệt
công ty Nitech của Thái Lan đã thực hiện cuộc khảo sát trên khắp cả nước về các chỉ
số môi trường nước của tôm đã rút ra 3 chỉ số cần đo mỗi ngày để tôm phát triển tốt đó
là độ pH, độ oxy hòa tan và nhiệt độ nước nuôi.
Nhận thấy thực tế ở Việt Nam vẫn chưa có các hướng đi để giải quyết việc giám
sát thường xuyên cho hồ nuôi tôm, sự cấp thiết của vấn đề và mong muốn mang lại
một hướng đi mới giúp cho ngành nuôi tôm nói chung và đặc biệt là ngành nuôi tôm
thẻ chân trắng nói riêng ở Việt Nam có thể phát triển hơn, sau thời gian học tập và
nghiên cứu ở trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh và được sự
hướng dẫn của Th.s Nguyễn Tấn Đời nhóm chúng tôi quyết định thực hiện đề tài “Mô
hình điều khiển đo và giám sát nước hồ nuôi tôm” để làm luận văn tốt nghiệp.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Page |5


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI

1.2 MỤC TIÊU
 Thiết kế và thi công được mô hình điều khiển đo và giám sát nước hồ nuôi tôm.

 Đo được chính xác các nồng độ pH, DO, nhiệt độ của nước hồ nuôi tôm thẻ chân
trắng và phát cảnh báo bằng đèn khi các nồng độ vượt mức cho phép.
 Dữ liệu đo được hiển thị lên web local.
 Điều khiển được mô hình qua mạng wifi.

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
 Sử dụng bộ điều khiển PLC Siemens S7-1200 để điều khiển hoạt động của mô





hình.
Liên kết giữa PLC và SQL SERVER để lưu trữ dữ liệu đo được và tra cứu dữ liệu.
Liên kết giữa SQL SERVER và C# để hiển thị dữ liệu lên website.
Thiết kế website hiển thị.
Điều khiển hoạt động của mô hình qua mạng Lan Wifi.

1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI




Đề tài thực hiện đối với đối tượng đó là tôm thẻ chân trắng.
Đo được 3 số liệu là nồng độ pH, nồng độ DO, nhiệt độ của nước hồ tôm.
Đề tài dừng lại ở việc điều khiển đo và giám sát, phát cảnh báo đèn, không điều




khiển xử lý nếu các chỉ số vượt mức cho phép.
Các trang website hiển thị ở chế độ local.
Điều khiển mô hình qua mạng lan Wifi.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Page |6


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI

CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG SỐNG CỦA TÔM THẺ
CHÂN TRẮNG
2.1.1. ĐẶC ĐIỂM SINH HỌC
Tôm thẻ chân trắng là một loài được nuôi phổ biến chiếm tới 90% ở khu vực miền
Nam và cũng khá dễ nuôi. Tôm thẻ chân trắng có màu trắng đục, trên thân không có
đốm vằn, chân bò có màu trắng ngà, chân bơi có màu vàng, các vành chân đuôi có
màu đỏ nhạt và xanh. Râu tôm có màu đỏ gạch và dài gấp rưỡi chiều dài của thân tôm.
Tôm thẻ chân trắng có 2 răng cưa ở bụng và có khoảng 8-9 răng cưa ở lưng.
Trong tự nhiên, tôm thẻ chân trắng thường phát triển rất nhanh trong giai đoạn
đầu, mỗi tuần có thể tăng trưởng 3gam với mật độ 100con/m2 cho đến khi đạt được 20
gam thì tôm bắt đầu chậm lớn và tăng trưởng khoảng 1gam/ tuần, tôm cái thường lớn
hơn tôm đực. Khả năng sinh sản tuyệt đối của tôm thẻ có thể đạt khoảng 100-250 ngàn
trứng/ con cái (cỡ khoảng từ 30-45g).
Tôm thẻ chân trắng lột xác vào ban đêm, thời gian giữa 2 lần lột xác từ 1-3 tuần,
tôm nhỏ trung bình 1 tuần lột xác 1 lần, thời gian giữa 2 lần lột xác tăng dần theo thời
gian nuôi, đến giai đoạn lớn trung bình 2,5 tuần lột xác 1 lần. Đó là một trong những
đặc điểm của tôm thẻ chân trắng mà bà con nên chú ý thêm.

2.1.2. MÔI TRƯỜNG SỐNG
Khác với các loài tôm khác thì tôm thẻ chân trắng sống ở tất cả các vị trí trong hồ
nuôi, phân bố nhiều nhất ở tầng giữa của hồ.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Page |7


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI
Bảng 2.1: Chỉ số môi trường nước của tôm thẻ chân trắng

2.2. QUY TRÌNH NUÔI TÔM
Ở luận văn tốt nghiệp này áp dụng mô hình nuôi thâm canh và siêu thâm canh 2 giai
đoạn, mô hình gồm có ao lắng tinh, ao lắng thô, ao ương và 2 ao nuôi.

Hình 2.1: Mô hình hồ nuôi thâm canh và siêu thâm canh

2.2.1. GIAI ĐOẠN 1
Tôm giống được thả với mật độ 1000-3000 con/ lúc sáng sớm hoặc chiều muộn.
Thời gian ương trung bình từ 20-25 ngày, kích cỡ đạt yêu cầu thương phẩm từ 10002000 con/kg. Trong khoảng thời gian này tần suất siphon đáy 5-7 ngày/lần.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Page |8


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI
Cho ăn thức ăn công nghiệp dạng viên có độ đạm tối thiểu 40%. Ngày đầu cho ăn theo
tỉ lệ 0,5kg thức ăn cho 100000 con, từ ngày thứ 2 tới ngày thứ 10 mỗi ngày tăng thêm

150g thức ăn. Từ ngày 11 đến 25 mỗi ngày tăng 200g thức ăn. Mỗi ngày cho ăn 4 lần
theo bảng hướng dẫn.

Bảng 2.2: Bảng hướng dẫn cho tôm giống ăn trong giai đoạn ương (đơn vị:
kg/100.000 Postlarvae)
Ngày
thứ

Lần 1
(Khoảng 7
giờ)
0,125
0,163
0,200
0,238
0,275
0,313
0,350
0,388
0,425
0,463
0,513
0,563
0,613
0,663
0,713
0,763
0,813
0,863
0,913

0,963
1,013
1,063
1,113
1,163
1,213

Lần 2
(Khoảng
11 giờ)
0,125
0,163
0,200
0,238
0,275
0,313
0,350
0,388
0,425
0,463
0,513
0,563
0,613
0,663
0,713
0,763
0,813
0,863
0,913
0,963

1,013
1,063
1,113
1,163
1,213

Lần 3
(Khoảng
14 giờ)
0,125
0,163
0,200
0,238
0,275
0,313
0,350
0,388
0,425
0,463
0,513
0,563
0,613
0,663
0,713
0,763
0,813
0,863
0,913
0,963
1,013

1,063
1,113
1,163
1,213

Lần 4
(Khoảng
17 giờ)
0,125
0,163
0,200
0,238
0,275
0,313
0,350
0,388
0,425
0,463
0,513
0,563
0,613
0,663
0,713
0,763
0,813
0,863
0,913
0,963
1,013
1,063

1,113
1,163
1,213

Tổng thức
ăn
/ngày
1
0,50
2
0,65
3
0,80
4
0,95
5
1,10
6
1,25
7
1,40
8
1,55
9
1,70
10
1,85
11
2,05
12

2,25
13
2,45
14
2,65
15
2,85
16
3,05
17
3,25
18
3,45
19
3,65
20
3,85
21
4,05
22
4,25
23
4,45
24
4,65
25
4,85
Tổng
65,00
Tăng cường quản lý chăm sóc tôm nuôi theo dõi các yếu tố môi trường.

2.2.2. GIAI ĐOẠN 2

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Page |9


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI
Cho tôm ăn hoàn toàn bằng máy tự động và điều chỉnh lượng thức ăn qua sàn ăn
(1 ao 2.000 m2, bố trí 3 – 4 sàn ăn); với thức ăn công nghiệp dạng viên đã có tên trong
Danh mục được phép lưu hành tại Việt Nam.
Thường xuyên kiểm tra sàn ăn (1 giờ/lần) để cài đặt thời gian cho ăn thích hợp
tại máy cho ăn tự động. Mỗi ngày cho tôm ăn 04 lần vào các thời điểm: 06-07 giờ; 1011 giờ; 14-15 giờ; 17-18 giờ với khối lượng thức ăn bằng 3% khối lượng tôm.
Trong giai đoạn này ta tiến hành siphon đáy với tần suất 2-3 ngày/ lần ở tháng
thứ 2 và hàng ngày ở tháng thứ 3.

2.3. KẾT CẤU HỒ NUÔI TÔM VÀ CÁC CÔNG NGHỆ SỬ DỤNG
TRONG MÔ HÌNH NUÔI TÔM
2.3.1. CÁC KIỂU HỒ NUÔI TÔM HIỆN NAY
Hồ nuôi có lót bạt ngoài trời
Cũng giống như hồ nuôi đất tuy nhiên được lót bạt đáy ao. Việc lót bạt này mang
lại rất nhiều lời ích: giữ nước tốt, giữ oxi tốt, giảm rủi ro bệnh tật, thuận lợi thu hoạch,
đảm bảo sản lượng được ổn định…
Với nhiều lợi ích từ việc lót bạt nên được áp dụng rộng rãi cho hầu hết mô hình
nuôi tôm. Tuy nhiên mô hình ở ngoài trời vẫn chịu ảnh hưởng khá nhiều của môi
trường như trời mưa gió, bão, nắng gắt….

Hình 2.2: Hồ nuôi tôm đất có lót bạt
Hồ nuôi tôm nhân tạo

Hồ nuôi thường có diện tích dưới 1500 mét vuông, xây bằng xi măng và được lót
bạt đáy ao. Độ sâu mực nước từ 1,2-1,4 mét, thường được nuôi với hệ thống nhiều hồ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 10


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI
nuôi và được che chắn hoặc được nuôi trong nhà kính để tránh ảnh hưởng của môi
trường lên tôm nuôi. Đây là phương thức nuôi đòi hỏi đầu tư lớn và kiểm soát chất
lượng nước thật tốt. Đi cùng với ưu điểm là số lượng vốn bỏ ra rất nhiều, ít hộ dân ở
Việt Nam đầu tư, chủ yếu là doanh nghiệp.

Hình 2.3: Hồ nuôi tôm siêu thâm canh trong nhà kính

2.3.2. MỘT SỐ ĐẶC ĐIỂM CỦA HỒ NUÔI TÔM
Đối với các hồ có trải bạt, quạt nước sẽ được lắp theo các cách sau:

Hình 2.4: Sơ đồ hồ nuôi tôm có gắn quạt nước
Từ những hình trên ta nhận thấy toàn bộ những vật chất lơ lửng, những thức ăn
thừa cũng như các xác tôm, phân tôm đều được tập trung ở giữa hồ, các vị trí góc ao sẽ
được khuấy đảo và ta có thể bỏ qua các vị trí góc ao. Ngoài ra trong ao nuôi thủy sản
nồng độ oxy hòa tan phân bố tăng dần từ trong ra ngoài theo đường kính nên hàm
lượng oxy hòa tan thấp nhất sẽ là giữa ao, nên ta chọn điểm đo sẽ là giữa ao, cách ống
siphon 2-3m vì nếu nằm trong đường kính của ống siphon thì kết quả đo không có ý
nghĩa). Điểm thứ 2 là điểm cách góc ao 1/6 đường chéo ao (cách bờ từ 3-4m) vì điểm
này đại diện cho khu vực gần bờ cũng là khu vực tôm kiếm ăn và phát triển (công ty
CENINTEC đã thực nghiệm dựa trên nhiều hồ và đưa ra kết luận).
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 11


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI
Đối với những ao có diện tích nhỏ hơn 1500m2 thì sự thay đổi giữa chất lượng
điểm gần bờ và điểm giữa ao không nhiều nên ta có thể dựa vào kết quả 1 điểm đo.

2.4. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐO NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT TRONG HỒ
NUÔI TÔM
2.4.1. CÁC TIÊU CHUẨN VỀ HỒ NUÔI
Chất lượng nước nuôi tôm
Bảng 2.3: Các chỉ tiêu hồ nuôi tôm

Cơ bản
Khoáng đa
lượng
Khí độc

Các chất
khác

Chỉ tiêu
Oxy hòa tan
pH
Nhiệt độ
Độ mặn
Mg
Ca
K

H2S
NH3
NO2

Tốc độ thay đổi

Tần suất đo

Nhanh

1h/lần

Chậm

1 ngày/ lần

Chậm

2 ngày/lần

Phụ thuộc oxy

2 ngày/lần

Kiềm

Chậm
2 lần/tháng
Độ trong
Chất rắn lơ lửng

Tuy nhiên theo ông Quách Hoàng Dũng, một hộ nuôi tôm ở Giá Rai, Bạc Liêu,

cho hay: “Chỉ tiêu đo độ mặn thường cố định, ít biến động trong suốt quá trình nuôi,
nên có thể cắt giảm chỉ tiêu này trong hệ thống nhằm giảm chi phí. Thay vào đó, tích
hợp các chỉ tiêu khác như NH3, NO2 sẽ hữu dụng hơn”.
Yếu tố quyết định đến vụ mùa nuôi tôm có thành công hay không phụ thuộc rất
nhiều vào nước nuôi tôm, chính vì thế ta cần kiểm soát nước nuôi tôm.
Bảng 2.4: Tiêu chuẩn nước giai đoạn 1 các yếu tố môi trường
Chỉ tiêu
pH
Oxy hòa tan (DO, mg/l)
Độ mặn (%0)
Độ kiềm (mg/l)
Độ trong (cm)
Màu nước
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Ngưỡng thích hợp
7,5-8,5
≥4
7 ÷ 25
100 ÷ 160
25 ÷ 30
Màu vàng rơm hoặc xanh vỏ đậu hoặc
P a g e | 12


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI
nâu nhạt là đạt yêu cầu
Bảng 2.5: Tiêu chuẩn nước giai đoạn 2 các yếu tố môi trường (QCVN 0219:2014/BNNPTNT)

Chỉ tiêu
Nhiệt độ ()
Độ muối ( )
Độ trong (cm)
pH
Độ kiềm(mg/l)
Oxy hòa tan (mg/l)
Hydrua sunfua (mg/l)
Ammoniac tự do (mg/l)
Nitrit (mg/l)
Khoáng chất Mg:Ca:K

Tối ưu
26.4-32
10-25
30-35
7.5-8.5
100-150
≥4
<0.03
<0.1
<0.2
3.1:1:0.9

Giới hạn
24-33
5-35
25-50
7-9
60-180

>3.5
<0.05
<0.3
<1

Ảnh hưởng của pH
Thông số pH tối ưu cho tôm thẻ chân trắng là 7.6-8.5 (Allan&Maguire,1992).
Khi pH thấp hơn 7 hoạt động của tôm bị hạn chế, khả năng lột xác và tăng trưởng bị
ảnh hưởng. Khi pH lớn hơn 9 số huyết bào của tôm bị giảm ảnh hưởng lớn tới khả
năng miễn dịch của tôm. Yêu cầu đặt ra độ pH dao động không quá 0,5.

Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ ảnh hưởng tới khả năng ăn và tiêu hóa thức ăn của tôm. Nhiệt độ lý
tưởng cho tôm thẻ chân trắng tiêu hóa và hấp thụ thức ăn là . Nếu nhiệt độ lớn hơn 32
sức ăn sẽ tăng nhanh tuy nhiên đó sẽ là điều kiện để tảo phát triển dày đặc, vi sinh vật
gây hại phát triển mạnh. Ngoài ra theo thực nghiệm thì nhiệt độ dưới 26.4 tôm sẽ bỏ
ăn.

Ảnh hưởng của độ oxy hòa tan
Khi hàm lượng oxy thấp tôm sẽ ăn ít hoặc ăn chậm dẫn đến dư thừa thức ăn trong
ao. Thức ăn thừa sẽ đọng lại tạo nên nhiều căn bệnh cho tôm. Hàm lượng oxy thấp
cũng đồng nghĩa với tỉ lệ sống tôm thấp chậm tăng trưởng và hệ số thức ăn cao dẫn
đến việc chi phí nuôi thời gian dài hơn, phí xử lý nước cao.

2.4.2. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP ĐO THỦ CÔNG
Đo nồng độ pH
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 13

GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI
 Sử dụng giấy quỳ
Giấy quỳ tím là dụng cụ để thử, nhận biết tính acid, kiềm (base hoặc bazơ) của
dung dịch nào đó. Khi dung dịch có tính a xít, giấy quỳ tím sẽ hóa đỏ, còn khi gặp
dung dịch có tính bazơ, giấy quỳ tím sẽ hóa xanh. Khi ta nhúng giấy vào nước thì giấy
quỳ sẽ chuyển màu sau đó ta so sánh với bảng màu, mỗi một màu sẽ có độ pH khác
nhau. Sử dụng giấy quỳ chỉ cho ta biết độ pH một cách tương đối, độ chính xác thấp.
Tuy nhiên cách làm này lại rất đơn giản, dễ sử dụng, cho kết quả nhanh.

Hình 2.5: Giấy Quỳ Tím
 Sử dụng máy đo độ pH
Máy đo độ pH, bút đo pH là những phương tiện giúp người dùng xác định độ pH
của môi trường nước một cách thuận tiện nhất, độ chính xác mang lại cao, thời gian
nhanh chóng. Dạng cầm tay nhỏ, gọn giúp chúng ta dễ dàng cầm đi đo trực tiếp tại
hiện trường. Máy có thang đo rộng, đo được các dạng mẫu khó, không thải bỏ các chất
độc hại, việc kiểm định máy dễ dàng bằng cách dùng dung dịch chuẩn để hiệu chuẩn.
Máy đo pH có 3 loại:
- Máy đo pH để bàn: Chuyên dùng trong phòng thí nghiệm, tự động bù nhiệt và
tự động hiệu chuẩn và đo được nhiều thông số hơn.
- Máy đo pH cầm tay: Với các loại máy này, người ta có thể thao tác một cách
nhanh gọn do máy được thiết kế nhỏ gọn, linh hoạt trong mọi thao tác đo.
- Bút đo độ pH: Có kích thước nhỏ gọn, sử dụng năng lượng pin sạc hoặc pin
than đều được, bên cạnh đó là khả năng nổi lên trên mặt nước, giúp người dùng yên
tâm hơn khi sử dụng.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 14

GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI

Hình 2.6: Máy đo pH
 Sử dụng chất chỉ thị màu
Sử dụng chất chỉ thị màu cũng là cách làm này đơn giản, dễ thực hiện. Bởi chất
chỉ thị màu để xác định độ pH là những axit hoặc bazơ yếu có khả năng biến đổi màu
sắc ở những giá trị pH nhất định. Những giá trị pH này tạo thành những khoảng
chuyển màu riêng biệt của chất chỉ thị. Muốn dùng chất chỉ thị để xác định chính xác
pH của một dung dịch, người ta kế hợp cùng một lúc nhiều chỉ thị có khoảng chuyển
màu kế tiếp nhau. Khi đó mỗi giá trị pH sẽ ứng với một tổ hợp của nhiều màu. Càng
nhiều chỉ thị thì xác suất các tổ hợp màu đó trùng nhau càng ít, pH đo được càng chính
xác. Cách làm này cũng chỉ mang lại kết quả tương đối vì chúng ta dùng mắt thường
để nhận định kết quả.

Hình 2.7: Chất chỉ thị màu
So với việc sử dụng giấy quỳ hay chất chỉ thị màu thì máy đo độ pH là phương
pháp có độ chính xác cao hơn cả. Nó không chỉ là đo lường mà có thể điều chỉnh môi

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 15


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI
trường nước có lợi, rất cần thiết để đảm bảo mối trường sống an toàn cho tôm sinh
sống và phát triển.

Đo nhiệt độ nước
Dụng cụ phổ biến nhất để đo nhiệt độ trong ao nuôi là nhiệt kế thủy ngân, bên
cạnh đó một vài máy đo oxy hòa tan cũng có tích hợp chức năng đo nhiệt độ.

Đối với nhiệt kế thủy ngân: Nhúng ngập nhiệt kế xuống nước, để khoảng 3 phút,
sau đó nghiêng nhiệt kế và đọc kết quả. Không nên rút nhiệt kế lên khỏi mặt nước
trong quá trình đọc kết quả vì như vậy sẽ không chính xác.
Đối với máy đo: Đầu tiên cần phải khởi động máy và hiệu chỉnh theo hướng dẫn
của nhà sản xuất. Sau đó nhúng điện cực xuống vị trí cần đo, lắc hoặc rê đầu điện cực
trong nước cho tới khi các số trên màn hình ổn định (không nhảy) thì dừng lại. Đọc kết
quả và ghi vào sổ nhật ký, sau đó rửa đầu đo bằng nước sạch, đậy nắp.

Đo nồng độ oxy hòa tan
Để đo oxy hòa tan trong ao nuôi chúng ta có thể dùng máy đo oxy hoặc bộ test
kid oxy. Muốn quản lý tốt oxy hòa tan cần phải duy trì được màu nước tốt và sử dụng
linh hoạt máy sục khí. Cần tăng cường quạt nước vào ban đêm, khi trời âm u hoặc khi
nhiệt độ nước ao nuôi tăng cao.

2.4.3. MỘT SỐ HỆ THỐNG ĐO HIỆN ĐẠI
2.3.3.1. Hệ thống YSI 5200 (MỸ)
Giới thiệu về YSI 5200
Còn được gọi là bộ thiết bị điều khiển và quan trắc đa thông số 5200A (5200AAC) được thiết kế đặc biệt cho các hệ thống nuôi trồng thủy sản, YSI 5200A và phần
mềm AquaManager tích hợp các quá trình điều khiển, cảnh báo và quản lý dữ liệu
trong cùng một sản phẩm. Thiết bị đồng thời quan trắc độ oxy hòa tan (DO), pH, độ
dẫn, độ oxy hóa khử (ORP), độ mặn và nhiệt độ.
Thông số đo
a. Độ oxy hòa tan (DO)
- Dải đo: 0-60 mg/l
- Độ chính xác: 0,2 mg/l
- Độ phân giải: từ 0-10 mg/l: 0.01 mg/l; từ 10-60mg/l: 0,1 mg/l
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 16

GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI
b. Nhiệt độ
- Dải đo: 0-45℃.
- Độ chính xác: 0,2℃.
- Độ phân giải: 0.1℃.
c. Độ mặn
- Dải đo: 0-80 ppt
- Độ chính xác: 0,1 ppt
- Độ phân giải 0.1 ppt
d. pH
- Dải đo: 0-14
- Độ chính xác: 0,2
- Độ phân giải: 0,01

Cơ cấu lắp đặt

Hình 2.8: Cơ cấu lắp đặt tại hồ của hệ thống YSI
Dây cáp kết nối được tích hợp 5 cảm biến vào và được cắm trực tiếp vào hồ lấy
thông số đo đưa về bộ điều khiển và hiển thị lên màn hình LCD. Phần mềm
AquaManager cho phép truy cập và lấy các dữ liệu cần thiết trên máy tính thông qua
chuẩn RS232.
Ưu điểm: Hệ thống được thiết kế theo chuẩn của Mỹ, đủ bền để ở điều kiện
ngoài trời. Có phần mềm cho phép quan sát số liệu, thiết lập cảnh báo và thay đổi giá
trị ngưỡng. Quan sát tức thời về tổng thể hệ thống, các thông số dữ liệu vận hành theo
thời gian thực. Định dạng trên nền tảng web dễ dàng sử dụng.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 17

GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI
Nhược điểm: Một hệ thống chỉ đo được ở 1 hồ duy nhất, với hệ thống nhiều hồ
phải dùng nhiều hệ thống YSI liên kết với nhau vì thế chi phí đầu tư là rất lớn. Không
có chức năng điều khiển từ xa, vì thế cần có người trực tiếp ở hồ để thực thi. Không có
cảm biến amonia, khí H2S là những khí cực độc cho tôm, ảnh hưởng rất lớn đến vụ
mùa có thành công hay không.

2.3.3.2. Hệ thống e-AQUA
Giới thiệu
Hệ thống e-AQUA có chức năng lấy mẫu nước từ 8 điểm đo trong ao nuôi đưa về
thiết bị đo trung tâm để phân tích. Kết quả đo sau đó được chuyển về máy chủ trung
tâm và lưu trữ trên dữ liệu đám mây để người dùng theo dõi kết quả trên thiết bị di
động theo thời gian thực. Đồng thời dựa vào kết quả giám sát, hệ thống tự động điều
khiển các thiết bị trong ao nuôi để tiết kiệm điện năng.
Cơ cấu hệ thống

Hình 2.9: Cơ chế hoạt động của hệ thống eAqua
Hệ thống tiến hành bơm nước lần lượt từ các hồ vào hệ thống đo và tiến hành đo.
Sau khi đo các dữ liệu được đưa vào PLC thông qua module wifi, 3g để kết nối với
máy chủ và đưa dữ liệu lên internet, ta truy cập trang web sẽ thấy được các thông số.
Đồng thời hệ thống kết hợp quạt nước, cấp khí, hóa chất để xử lý trực tiếp khi xảy ra
quá ngưỡng. (Đã áp dụng ở Cần Giờ, An Giang, Bạc Liêu, Sóc Trăng).
Hệ thống đã được đăng ký sở hữu trí tuệ và đã có công văn cấp văn bằng bảo hộ
số 15112/SHTT-SC3 của Cục Sở hữu trí tuệ và được sở khoa học và công nghệ thành
phố Hồ Chí Minh công bố.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 18


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI

Hình 2.10: Hệ thống e-Aqua đã được đăng ký sở hữu trí tuệ
Ưu điểm: Chỉ sử dụng 1 cảm biến có thể giám sát được 8 điểm trong ao nuôi,
còn phương pháp thông thường sử dụng 1 cảm biến chỉ có thể giám sát được 1 điểm
trong ao nuôi. Đây là giải pháp khả thi trong ngành nuôi trồng thủy sản, giúp giảm chi
phí. Đảm bảo điểm lấy nước luôn đúng vị trí nơi tôm sinh sống, do chất lượng
nướctrong ao là không đồng nhất, để đảm bảo thông tin chính xác, nước cần được lấy
ngay nơi tôm ở và lấy tại nơi chất lượng nước kém nhất. Bằng cách lắp đặt đường ống
đúng thì việc lấy nước đúng vị trí này luôn đảm bảo.
Nhược điểm: Không có chức năng quan sát ngay tại hồ, chỉ khi lên web mới
thấy. Một hệ thống cơ chỉ gồm 2 thông số đo là đo oxy hòa tan và nhiệt độ. Mở rộng
thêm thì phải mua và chỉ có thêm cảm biến pH và cảm biến độ mặn. Không can thiệp
được hệ thống khi điều khiển từ xa. Sai số hệ thống cao hơn các phương pháp đo trực
tiếp. Cần cách nhiệt hệ thống ống.

2.3.3.3. Hệ thống E sensor Aqua
Giới thiệu
Hệ thống E sensor Aqua được công ty Eplusi nghiên cứu và lắp đặt tại các hồ với
cách đọc thông số tại 1 điểm, cảm biến được gắn trên phao và phao này được đặt giữa
hồ. Có module truyền phát wifi đưa dữ liệu lên server, tại đây ta có thể truy cập vào
internet để thấy các thông số.
Cơ cấu hoạt động

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 19

GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI

Hình 2.11: Cơ cấu hoạt động của hệ thống e sensor Aqua
Giá trị 5 cảm biến được đưa về bộ điều khiển, thông qua wifi,3g các giá trị này
được đưa lên website và ta có thể truy cập và điều khiển máy bơm nước.
Ưu điểm: Đo trực tuyến 24/24 dưới môi trường nước, cảm biến tuổi thọ cao,
chính xác,sử dụng pin mặt trời, có phao di chuyển trên nước đo được nhiều vị trí trên
ao, cung cấp lượng oxy chính xác tiết kiệm điện sục oxy
Nhược điểm: Chỉ dùng cho đo 1 điểm, không thích hợp với đo nhiều hồ. Nếu hồ
rộng phải tự di chuyển phao để đo các chỉ số được chính xác. Khó khăn trong việc vệ
sinh đầu đo

2.5. BỘ ĐIỀU KHIỂN
2.5.1. GIỚI THIỆU VỀ PLC
Kỹ thuật điều khiển đã phát triển trong thời gian rất lâu. Trước kia việc điều
khiển hệ thống chủ yếu do con người thực hiện. Gần đây, việc điều khiển được thực
hiện nhờ các ứng dụng của ngành điện, thực hiện bằng việc đóng ngắt tiếp điểm Relay.
Các Relay sẽ cho phép đóng ngắt công suất không cần dùng công tắc cơ khí. Ta
thường sử dụng Relay để tạo nên các thao tác điều khiển đóng ngắt logic đơn giản. Sự
xuất hiện của máy tính đã tạo một bước tiến mới trong điều khiển – Kỹ thuật điều
khiển lập trình PLC. PLC xuất hiện vào những năm 1970 và nhanh chóng trở thành sự
lựa chọn cho việc điều khiển sản xuất.
PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị điều khiển lập trình, được thiết
kế chuyên dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lý từ đơn giản đến
phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà nó có thể thực hiện một loạt các chương
trình hoặc sự kiện, sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi
là đầu vào) tác động vào PLC hoặc qua các bộ định thời (Timer) hay các sự kiện được
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 20


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI
đếm qua bộ đếm. Khi một sự kiện được kích hoạt nó sẽ bật ON, OFF hoặc phát một
chuỗi xung ra các thiết bị bên ngoài được gắn vào đầu ra của PLC. Như vậy nếu ta
thay đổi các chương trình được cài đặt trong PLC là ta có thể thực hiện các chức năng
khác nhau, trong các môi trường điều khiển khác nhau.

Hình 2.12: Giới thiệu về PLC

2.5.2. PHÂN LOẠI PLC
Theo hãng sản xuất
Các nhãn hiệu như Siemens, Omron, Mitsubishi, Schneider, Allen Bradley,
ABB, Festo, …
Theo version
Bảng 2.6: Một số dòng PLC
Hãng
Siemens
Hãng
Mitsubishi
Hãng
Omron
Hãng
Rockwell

S7-200: CPU 221, CPU 222, CPU 224, CPU 226…
S7-300: CPU 312 IFM, CPU 313, CPU 314, CPU 315…
S7-400: CPU 412, CPU 414, CPU 416, CPU 417…

S7-1200: CPU 1211C, CPU 1212C, CPU1214C, CPU 1215C…
Dòng FX: FX0S, FX1N, FX2N, FX3U..
Dòng A: AnU( A4U, A3U…), AnA(A3A, A2A…), AnN…
Dòng L: L02CPU, L26CPU-BT…
Dòng Q
Dòng CPM1A, Dòng CPM2A, Dòng CPM2C
Dòng CP1E, Dòng CP1L, Dòng CP1H
Dòng CS: CS1, CS1D
Dòng CJ: CJ1M, CJ2M, CJ2H
Dòng PLC 5
Dòng CompactLogix
Dòng Controllogix
Dòng Micro 800

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 21


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI

2.5.3. CẤU TRÚC VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA PLC
 Cấu trúc của PLC

Hình 2.13: Cấu trúc PLC
Phần đầu vào/đầu ra: Phần đầu vào hoặc mô-đun đầu vào bao gồm các thiết bị
như cảm biến, công tắc và nhiều nguồn đầu vào thế giới thực khác. Đầu vào từ các
nguồn được kết nối với PLC thông qua đường ray đầu nối đầu vào. Phần đầu ra hoặc
mô-đun đầu ra có thể là một động cơ hoặc một solenoid hoặc một đèn hoặc một lò
sưởi, có chức năng được điều khiển bằng cách thay đổi các tín hiệu đầu vào.

CPU: (Central Processing Unit) là đơn vị xử lý trung tâm. Nó là một bộ vi xử lý
mà có thể kết hợp với các hoạt động của hệ thống PLC. CPU thi hành chương trình xử
lý các tín hiệu I/O và được nối trực tiếp đến các thiết bị I/O thông qua các tuyến đường
dây thích hợp bên trong PLC.
Thiết bị lập trình: Đây là nền tảng mà chương trình hoặc logic điều khiển được
viết. Nó có thể là một thiết bị cầm tay hoặc một máy tính xách tay hoặc một máy tính
chuyên dụng.
Nguồn cung cấp: Nó thường hoạt động trên một nguồn cung cấp điện khoảng 24
V, được sử dụng để cung cấp năng lượng đầu vào và các đầu ra.
Bộ nhớ: Bộ nhớ được chia thành hai phần – Bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương
trình. Thông tin chương trình hoặc logic điều khiển được lưu trữ trong bộ nhớ người
dùng hoặc bộ nhớ chương trình từ nơi CPU tìm nạp các lệnh chương trình. Tín hiệu
đầu vào và đầu ra và tín hiệu bộ định thời và bộ đếm được lưu trữ trong bộ nhớ hình
ảnh đầu vào và đầu ra tương ứng.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 22


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI
 Cách thức hoạt động của PLC
Bộ vi xử lý sẽ lần lượt quét các trạng thái của đầu vào và các thiết bị phụ trợ,
thực hiện logic điều khiển được đặt ra bởi chương trình ứng dụng, thực hiện các tính
toán và điều khiển các đầu ra tương ứng của PLC. Các PLC thế hệ cuối cho phép thực
hiện các phép tính số học và các phép tính logic, bộ nhớ lớn hơn, tốc độ xử lý cao hơn
và có trang bị giao diện với máy tính, với mạng nội bộ…
Bộ vi xử lý điều khiển chu kỳ làm việc của chương trình. Chu kỳ này được gọi là
chu kỳ quét của PLC, tức là khoảng thời gian thực hiện xong một vòng các lệnh của
chương trình điều khiển.

Hình 2.14: Chu kỳ quét của PLC
Khi thực hiện quét các đầu vào, PLC kiểm tra tín hiệu từ các thiết bị vào như
công tấc, cảm biến…Trạng thái của tín hiệu vào được lưu tạm thời váo một mảng nhớ.
Trong thời gian quét chương trình, bộ xử lý quét lần lượt các lệnh của chương trình
điều khiển, sử dụng các trạng thái của tín hiệu vào trong mảng nhớ để xác định các đầu
ra đáp ứng hay không. Kết quả là các trạng thái của đầu ra được ghi vào mảng nhớ,
PLC sẽ cấp hoặc ngắt điện cho các mạch ra để điều khiển các thiết bị ngoại vi. Chu kỳ
quét của PLC có thể kéo dài từ 1 đến 25 mili giây. Thời gian quét đầu vào và đầu ra
thường ngắn so với chu kỳ quét của PLC.
Về cơ bản, hoạt động của một PLC cũng khá đơn giản. Đầu tiên, hệ thống các
cổng vào/ra (Input/Output) (còn gọi là các Module xuất/nhập) dùng để đưa các tín hiệu
từ các thiết bị ngoại vi vào CPU (như các sensor, contact, tín hiệu từ động cơ …). Sau
khi nhận được tín hiệu ở đầu vào thì CPU sẽ xử lý và đưa các tín hiệu điều khiển qua
môđun xuất ra các thiết bị được điều khiển.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 23


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI

Hình 2.15: Hoạt động của PLC
•

Các nguồn đầu vào chuyển đổi tín hiệu điện tương tự thời gian thực sang tín
hiệu điện kỹ thuật số phù hợp và các tín hiệu này được đưa đến PLC thông qua
đường ray kết nối.

•

Các tín hiệu đầu vào này được lưu trữ trong bộ nhớ hình ảnh bên ngoài PLC ở
các vị trí được gọi là bit. Điều này được thực hiện bởi CPU

•

Logic điều khiển hoặc các lệnh chương trình được ghi lên thiết bị lập trình
thông qua các ký hiệu hoặc thông qua các phép nhớ và được lưu trữ trong bộ
nhớ người dùng.

•

CPU lấy các lệnh này từ bộ nhớ người dùng và thực thi các tín hiệu đầu vào
bằng cách thao tác, tính toán, xử lý chúng để điều khiển các thiết bị đầu ra.

•

Kết quả thực hiện sau đó được lưu trữ trong bộ nhớ hình ảnh bên ngoài để điều
khiển các thiết bị đầu ra.

•

CPU cũng giữ một kiểm tra trên các tín hiệu đầu ra và tiếp tục cập nhật nội
dung của bộ nhớ hình ảnh đầu vào theo những thay đổi trong bộ nhớ đầu ra.

•

CPU cũng thực hiện chức năng lập trình nội bộ như cài đặt và đặt lại bộ hẹn
giờ, kiểm tra bộ nhớ của người dùng.

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 24


GVHD: Th.s NGUYỄN TẤN ĐỜI

2.5.4. ỨNG DỤNG CỦA PLC

Hình 2.16: Ứng dụng PLC
Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả
trong công nghiệp và dân dụng. Từ những ứng dụng để điều khiển các hệ thống đơn
giản, chỉ có chức năng đóng/mở (ON/OFF) thông thường đến các úng dụng cho các
lĩnh vực phức tạp, đòi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật toán trong quá trình
sản xuất.

2.6. SQL SERVER VÀ DATABASE
2.6.1. SQL SERVER
- SQL Server là một hệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (Relational Database
Management System (RDBMS) sử dụng câu lệnh SQL (Transact-SQL) để trao đổi dữ
liệu giữa máy Client và máy cài SQL Server. Một RDBMS bao gồm databases,
database engine và các ứng dụng dùng để quản lý dữ liệu và các bộ phận khác nhau
trong RDBMS.
- SQL Server được tối ưu để có thể chạy trên môi trường cơ sở dữ liệu rất lớn
(Very Large Database Environment) lên đến Tera-Byte và có thể phục vụ cùng lúc cho
hàng ngàn user. SQL Server có thể kết hợp “ăn ý” với các server khác như Microsoft
Internet Information Server (IIS), E-Commerce Server, Proxy Server

2.6.2. DATABASE SERVER
Database server hay máy chủ dữ liệu là một kho dữ liệu dùng để lưu trữ website,
các dữ liệu và thông tin. Một database server là một máy tính mạng LAN dành riêng

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

P a g e | 25