Điều khiển và giám sát vườn rau thông minh tiêu chuẩn vietgap bằng arduino và sim900

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT CƠ ĐIỆN TỬ

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT VƯỜN RAU THÔNG MINH
TIÊU CHUẨN VIETGAP BẰNG ARDUINO VÀ SIM900

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TRƯỜNG THỊNH
SVTH: NGUYỄN HOÀNG ANH KHOA
MSSV: 10111028
SVTH: HUỲNH KIM TÙNG
MSSV: 10111092

SKL 0 0 4 2 7 6

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016


TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY
BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ




















ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
VƢỜN RAU THÔNG MINH TIÊU CHUẨN VIETGAP
BẰNG ARDUINO VÀ SIM900

GVHD :

PGS.TS Nguyễn Trƣờng Thịnh

SVTH :

Nguyễn Hồng Anh Khoa

MSSV :

10111028

SVTH :

Huỳnh Kim Tùng

MSSV :

10111092

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 01 năm 2016


NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Nhóm sinh viên thực hiện:
Nguyễn Hoàng Anh Khoa

MSSV : 10111028

Huỳnh Kim Tùng

MSSV : 10111092

Ngành : Cơ Điện Tử
Khóa

: 2010

1. Tên đề tài
ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
VƢỜN RAU THÔNG MINH TIÊU CHUẨN VIETGAP
BẰNG ARDUINO VÀ SIM900

2. Nhiệm vụ cụ thể
-

Nghiên cứu về các dạng nhà vƣờn hiện tại đang đƣợc bà con sử dụng phổ biến để
tiến hành thiết kế và gia cơng mơ hình nhà vƣờn trồng rau thật chính xác để kết quả
thực hiện trên mơ hình có thể ứng dụng tốt nhất khi đƣa vào thực tế.

-

Nguyên cứu về tiêu chuẩn VietGAP những u cầu, tiêu chí cảu tiêu chuẩn đối với
q trình canh tác qua đó sẽ đƣa ra những giải pháp cho quá trình nghiên cứu.

-

Tìm hiểu về các giống cây trồng phổ biến hiện tại.Thơng qua q trình tìm hiểu về
các tập tính, nhu cầu về nƣớc, ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm cũng nhu chất dinh dƣỡng để
đƣa ra phƣơng pháp thiết kế hệ thống thứ cấp cho vƣờn.

-

Lập trình hồn thiện cho mơ hình có thể điều chỉnh các yếu tố quan trọng cho cây
trồng nhƣ nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng cũng nhƣ nƣớc thích hợp cho cây trồng theo sự
biến đổi của thời tiết bên ngoài.

-

Lập trình cho hệ thống có thể giúp ngƣời nơng dân có thể tƣơng tác tốt hơn với
vƣờn rau của mình dù khơng có mặt tại vƣờn thơng qua chiếc điện thoại di động cảu
mình.

3. Ngày giao nhiệm vụ : Ngày 24 tháng 09 năm 2015.
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ : Ngày 08 tháng 01 năm 2016.
5. Giáo viên hƣớng dẫn : PGS.TS. NGUYỄN TRƢỜNG THỊNH
Nội dung và yêu cầu Đồ án Tốt nghiệp đã đƣợc Bộ môn thông qua.
Tp.HCM, ngày … tháng … năm 2016
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN

GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

PGS.TS. NGUYỄN TRƢỜNG THỊNH


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
---***--Tp. Hồ Chí Minh, ngày--- tháng---năm 2016

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
Họ và tên: Nguyễn Hoàng Anh Khoa
MSSV: 10111028
Huỳnh Kim Tùng
MSSV: 10111092
Ngành: Cơ Điện Tử
Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT VƢỜN RAU THÔNG MINH TIÊU
CHUẨN VIETGAP BẰNG ARDUINO VÀ SIM 900
Họ và tên giáo viên hƣớng dẫn: PGS.TS Nguyễn Trƣờng Thịnh
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài và khối lƣợng thực hiện
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
2. Ƣu điểm
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
3. Nhƣợc điểm
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
5.Đánh giá loại.................................................................................................................
.........................................................................................................................................
6.Đánh giá điểm …………….(Bằng chữ ................................................................. )
....................................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016
Giáo viên hƣớng dẫn
(ký và ghi rõ họ tên)


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
---***--Tp. Hồ Chí Minh, ngày--- tháng---năm 2016

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên: Nguyễn Hoàng Anh Khoa
MSSV: 10111028
Huỳnh Kim Tùng
MSSV: 10111092
Ngành: Cơ Điện Tử

Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT VƢỜN RAU THÔNG MINH TIÊU
CHUẨN VIETGAP BẰNG ARDUINO VÀ SIM 900
Họ và tên giáo viên phản biện: TS Nguyễn Vũ Lân
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài và khối lƣợng thực hiện
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
2. Ƣu điểm
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
3. Nhƣợc điểm
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
5.Đánh giá loại.................................................................................................................
.........................................................................................................................................
6. Đánh giá điểm …………….(Bằng chữ ................................................................ )
....................................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016
Giáo viên phản biện
(ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Sau quá trình thực hiện đề tài với nhiều nỗ lực, học tập và làm việc nghiêm túc

của bản thân, cuối cùng đồ án đã đƣợc hoàn thành đúng thời gian quy định theo yêu
cầu đặt ra. Để có đƣợc thành quả này, một mặt là sự cố gắng của bản thân, mặt khác
còn là sự chỉ dẫn tận tình của thầy cơ, sự giúp đỡ của bạn bè, sự động viên khích lệ của
ngƣời thân.
Nhóm xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Trƣờng Thịnh đã hƣớng dẫn, giúp
đỡ tận tình và tạo mọi điều kiện thuận lợi để nhóm chúng em hồn thành đồ án này.
Qua thời gian làm đề tài, nhóm đã học hỏi, thu nhận thêm đƣợc nhiều kiến thức
bổ ích. Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến các thầy trong Bộ môn Cơ điện tử đã nhiệt tình
giúp đỡ, tƣ vấn cho chúng em. Cùng lời cảm ơn chân thành nhất đến các hộ dân
TP.Bảo Lôc, tỉnh Lâm Đồng đã tƣ vấn, giúp đỡ chúng em trong quá trình khảo sat và
nghiên cứu tại địa phƣơng.
Nhóm cũng xin cảm ơn các bạn trong Cơ Điện Tử 10 đã có những đóng góp ý
kiến thiết thực cũng nhƣ động viên, giúp đỡ, hỗ trợ rất nhiệt tình trong suốt q trình
nhóm thực hiện đề tài.
Với thời gian thực hiện đồ án có hạn, dù nhóm đã cố gắng hết mình nhƣng chắc
chắn vẫn khơng tránh khỏi những sai lầm, thiếu sót. Nhóm rất mong nhận đƣợc sự chỉ
dẫn và đóng góp của q thầy cơ cùng các bạn.
Xin chân thành cảm ơn.
Tp.HCM, ngày 08 tháng 01 năm 2016
Nhóm thực hiện đề tài


TĨM TẮT ĐỒ ÁN
Đồ án trình bày kết quả nghiên cứu nhằm điều khiển giám sát một vƣờn rau
thông minh để đạt đƣợc các tiêu chí của tiêu chuẩn VietGAP bằng cách điều khiển các
thông số ảnh hƣởng trực tiếp đến quá trình phát triển của một giống cây trồng cụ thể nhƣ:
Nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng. Thông qua bộ thiết bị điều khiển Andruino để xử lý cá các
thông số đầu vào qua các thiết bị thứ cấp là cảm biến và đƣa ra đối ứng cho các thiết bị
nhƣ bơm, bộ tạo ẩm hay quạt hoạt động nhằm tạo điều kiện môi trƣờng tốt nhất để cây
trồng phát triển tốt nhất mà không phải phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên. Bên cạnh đó đề

tài cịn hƣớng đến việc giám sát vƣờn rau từ xa thông qua tin nhắn điện thoại nhờ vào
shield mở rộng SIM900 tích hợp cho andruino giúp ta có thể diều khiển vƣờn từ xa.
Đồ án gồm năm chƣơng với các nội dung sau:
Chƣơng 1 : Tổng quan. Giới thiệu lý do chọn đề tài, phƣơng pháp nghiên cứu đề
tài…Giới thiệu về các cơng trình nghiên cứu có liên quan trong nƣớc cũng nhƣ ở
nƣớc ngồi.
Chƣơng 2 : Cơ sở lý thuyết. Trình bày các cơ sở lý thuyết cần thiết để thực hiện
đề tài.
Chƣơng 3 : Tổng quan về vườn rau thông minh. Trình bày về các tiêu chí và
u cầu của vƣờn rau thông minh.
Chƣơng 4 : Linh kiện sử dụng. Trình bày về các linh kiện sử dụng trong đề tài và
các thông số kỹ thuật của linh kiện
Chƣơng 5 : Thiết kế và thi cơng mơ hình. Trình bày quá trình thực hiện.
Chƣơng 6 : Lưu đồ giải thuật. Trình bày về các thu nhận và xử lý tín hiệu.
Chƣơng 7: Kết quả và kiến nghị. Trình bày kết quả và đƣa ra các hƣớng phát
triển.


ABSTRACT
This Project presents a research in order to the supervisory control a smart
garden to achieve the standard criteria VietGAP by controlling parameters directly
influence the development of a specific plant varieties such as: temperature, humidity
and light. Through the control device Andruino to handle input parameters through
secondary devices as sensors and provide a solution for devices such as pump, fan,
humidifier or activities to create environmental conditions The best for the best plant
growth but not dependent on natural conditions. Besides other topics aimed at remote
monitoring vegetable garden through phone messages thanks to the integrated shield
extension for andruino SIM900 help us can control the remote garden.
Project consists of five chapters with the following contents:
Chapter 1 : Overview. Introduction of Project, the method of research…

Introduction to the researchs in country, and in abroad as well.
Chapter 2 : The Basis of Theory. Presenting the needful basic theories for
project performance.
Chapter 3 : Overview smart greenhouse. Presentation on the criteria and
requirements of smart greenhouse.
Chapter 4 : Components Presenting hardware overview, smart greenhouse
design, mainboard.
Chapter 5 :
Design and contruction models greenhouse. Presentation of
the implementation process.
Chapter 6: Flow chart algorithm. Presentation of the collected and signal
processing
Chapter 7 : Conclusions and request. Presenting the achievement, offer some
proposal and direction for the development.


MỤC LỤC
Trang bìa ......................................................................................................................... i
Nhiệm vụ đồ án ............................................................................................................. ii
Nhận xét của giáo viên hƣớng dẫn ............................................................................... iii
Nhận xét của giáo viên hƣớng dẫn ............................................................................... iv
Lời cảm ơn ..................................................................................................................... v
Tóm tắt đồ án ................................................................................................................ vi
Abstract........................................................................................................................ vii
Mục lục ....................................................................................................................... viii
Danh mục hình vẽ .......................................................................................................... x
Danh mục từ viết tắt ................................................................................................... xii
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................... 1
1.1

Giới thiệu đề tài............................................................................................. 1

1.1.1 Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 1
1.1.2 Yêu cầu và giới hạn đề tài ......................................................................... 2
1.1.3 Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................................ 2
1.1.4 Mục tiêu – Nhiệm vụ nghiên cứu .............................................................. 2
1.1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................... 3
1.2

Các cơng trình nghiên cứu liên quan ............................................................ 4

1.2.1 Các cơng trình nghiên cứu ở nƣớc ngồi................................................... 4
1.2.2 Các cơng trình nghiên cứu trong nƣớc ...................................................... 6
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ....................................................................... 7
2.1

Tổng quan về nhà vƣờn và các tiêu chuẩn liên quan .................................... 7

2.1.1 Tổng quan về nhà vƣờn (nhà kính) thơng minh: ....................................... 7
2.1.2 Giới thiệu về tiêu chuẩn VietGAP............................................................. 7
2.1.3 Các yếu tố đƣợc khai thác trong đề tài .................................................... 10
2.2

Đối tƣợng khảo sát và nghiên cứu của đề tài: ............................................. 10


2.2.1 Đặc trƣng của cây cà chua. ...................................................................... 10
2.2.2 Phƣơng pháp canh tác cà chua trong nhà kính hiện nay. ........................ 12
CHƢƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ VƢỜN RAU THÔNG MINH.......................... 14
3.1

Các chỉ tiêu kĩ thuật của khu vƣờn thông minh .......................................... 14

3.1.1 Chỉ tiêu về ánh sáng ................................................................................ 14
3.1.2 Chỉ tiêu độ ẩm đất.................................................................................... 14
3.1.3 Chỉ tiêu độ ẩm không khí ........................................................................ 14
3.1.4 Chỉ tiêu nhiệt độ ...................................................................................... 14
3.1.5 Chỉ tiêu về an toàn ................................................................................... 14
3.2

Các thành phần của khu vƣờn thông minh ................................................. 15

3.3

Nguyên lý hoạt động. .................................................................................. 15

CHƢƠNG 4 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG ......................................................... 17
4.1 Arduino Mega 2560........................................................................................ 17
4.1.1 Giới thiệu chung về Arduino ................................................................... 17
4.1.2 Giới thiệu về board Arduino Mega2560 ................................................. 18
4.1.3 Nguồn cấp................................................................................................ 19
4.1.4 Cổng giao tiếp.......................................................................................... 19
4.1.5 Tổ chức bộ nhớ ........................................................................................ 20
4.1.6 USB bảo vệ quá dòng .............................................................................. 20
4.2 Module cảm biến siêu âm HC-SR04 .............................................................. 20
4.3 Module cảm biến cƣờng độ ánh sáng (LUX) BH1750 .................................. 21
4.4 Module GSM/GPRS SIM 900 ........................................................................ 22
4.4.1 Giới thiệu tổng quan về GSM ................................................................. 22
4.4.1.1 Khái niệm GSM ............................................................................ 22
4.4.1.2 Lịch sử phát triển của GSM.......................................................... 23

4.4.1.3 Cấu trúc mạng di động ................................................................. 23
4.4.2 Giới thiệu về module sim 900 ................................................................. 24
4.4.2.1 Tổng quan về sim 900 .................................................................. 24
4.4.2.1 Sơ đồ chân sim 900 ...................................................................... 25
4.4.2.3 Module sim 900 ............................................................................ 26
4.4.2.4 Các chế độ hoạt động của module sim 900 .................................. 26
4.4.2.5 Các tập lệnh AT test module sim 900 .......................................... 27
4.4.3 Tổng quan về tin nhắn SMS .................................................................... 27
4.5 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11.................................................................. 28
4.6 Cảm biến độ ẩm đất ........................................................................................ 29
4.7 Mạch cầu H L293D ........................................................................................ 30
4.8 Bơm nƣớc ....................................................................................................... 31
4.9 Động cơ tạo hơi nƣớc ..................................................................................... 32
4.10 Relay ............................................................................................................. 33
4.11 Đèn................................................................................................................ 34
CHƢƠNG 5 : THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ...................................... 35
5.1 Thiết kế phần cứng mơ hình. .......................................................................... 35
5.1.1 Sơ đồ nhà kính......................................................................................... 35
5.1.2 Chức năng các khối ................................................................................. 38
5.1.2.1 Nguồn ........................................................................................... 38
5.1.2.2 Khối cảm biến độ ẩm đất .............................................................. 39
5.1.2.3 Khối cảm biến tín hiệu tƣơng tự................................................... 40
5.1.2.4 Khối cảm biến ánh sáng ............................................................... 41
5.1.2.5 Khối cơ cấu chấp hành ................................................................. 42
5.2 Phần mềm arduino 1.6.7 ................................................................................. 43
CHƢƠNG 6: LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT ................................................................. 44
6.1 Lƣu đồ giải thuật khối chƣơng trình chính. .................................................... 44

6.2 Lƣu đồ giải thuật của các cảm biến. ............................................................... 45
CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 48
7.1 Kết luận................................................................................................ 48
7.2 Kiến nghị ............................................................................................. 48
TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................... 49
PHỤ LỤC ............................................................................................................... 50


DANH SÁCH HÌNH
Hình 1.1
Sơ đồ khối tổng quan đề tài .......................................................................3
Hình 1.2
Hệ thống cảm biến nhiệt độ và ẩm độ đƣợc cài đặt tại nhiều vị trí khác
nhau và kết nối đến các computer - ảnh Mc. Kaine. .....................................................5
Hình 1.3
Trồng hoa hồng cơng nghệ cao ở Kenya ...................................................6
Hình 1.4
Trồng dâu công nghệ cao theo phƣơng pháp thủy canh ở Đà Lạt ............6
Hình 2.1
Vƣờn rau tiêu chuẩn VietGAP Cơng ty VinECO( Tập đồn VinGroup)10
Hình 2.2
Trồng cà chua trong nhà kính .................................................................12
Hình 3.1
Sơ đồ khối hệ thống vƣờn thơng minh. ..................................................15
Hình 4.1
Những thành viên sáng lập .....................................................................17
Hình 4.2
Board Arduino Mega2560 ......................................................................18
Hình 4.3

Hình ảnh cảm biến siêu âm HC-SR04....................................................20
Hình 4.4
Biều đồ xung SRF04 ..............................................................................21
Hình 4.5
Hình ảnh thực tế cảm biến ánh sáng.......................................................21
Hình 4.6
Cấu trúc mạng thơng tin di động ............................................................23
Hình 4.7
Sim 900...................................................................................................24
Hình 4.8
Sơ đồ chân Sim 900 ................................................................................25
Hình 4.9
Module Sim 900 .....................................................................................26
Hình 4.10 Cảm biến DHT11 ...................................................................................28
Hình 4.11 Cảm biến độ ẩm đất ................................................................................29
Hình 4.12 Arduino Motor Driver Shield L293D.....................................................30
Hình 4.13 Bơm nƣớc 5V .........................................................................................31
Hình 4.14 Động cơ tạo hơi nƣớc .............................................................................32
Hình 4.15 Relay đóng ngắt 2 kênh ..........................................................................33
Hình 4.16 Bóng đèn.................................................................................................34
Hình 5.1
Sơ đồ thiết bị trong vƣờn ........................................................................35
Hình 5.2
Bản vẽ thiết kế mơ hình ..........................................................................36
Hình 5.3
Mơ hình thực tế.......................................................................................37
Hình 5.4
Nguồn máy tính ......................................................................................38
Hình 5.5
Sơ đồ các chân của bộ nguồn .................................................................38

Hình 5.6
Sơ đồ kết nối cảm biến độ ẩm đất với Arduino Mega 2560...................39
Hình 5.7
Sơ đồ kết nối cảm biến tƣơng tự ............................................................40
Hình 5.8
Sơ đồ kết nối cảm biến ánh sáng với Arduino Mega 2560 ....................41
Hình 6.1
Sơ đồ khối chƣơng trình chính ...............................................................44
Hình 6.2
Sơ đồ khối cảm biến đo mức nƣớc .........................................................45
Hình 6.3
Sơ đồ khối cảm biến đo độ ẩm đất, cảm biến ánh sáng .........................46
Hình 6.4
Sơ đồ khối cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm khơng khí ...............................47


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
AUV

: Autonomous Underwater Vehicle

CAMSHIFT : Continuously Adaptive Mean Shift
HSV

: Hue Saturation Value

MCU

: MicroController Unit

RF

: Radio Frequency

RGB

: Red Green Blue

OpenCV

: Open Source Computer Vision

PC

: Personal Computer PWM

: Pulse Width Modulation UAV

:

Unmanned Aerial Vehicle VĐK

:

Vi điều khiển


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
1.1

Giới thiệu đề tài

1.1.1 Lý do chọn đề tài
Với những yêu cầu về ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất, đặc biệt tự động hố
q trình sản xuất đang là vấn đề bức bách nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm nông
nghiệp, giảm công lao động, tiết kiệm năng lượng, hạ giá thành sản phẩm, tăng cường sức
cạnh tranh nội địa cũng như trên thị trường thế giới thì việc áp dụng sản xuất Nơng
nghiệp cơng nghệ cao là điều cần thiết. Nhà kính là một hệ thống cơ sở rất hữu ích và
quan trọng trong việc sản xuất nông nghiệp theo hướng nông nghiệp công nghệ cao. Đặc
biệt là ở các nước có điều kiện môi trường bất thuận (Như Hà Lan và vùng Bắc Âu), hay
những quốc gia có điều kiện tự nhiện khó khăn (như Israel). Đây là những nước nổi tiếng
với sự phát triển nông nghiệp vượt trội về cả số lượng và chất lượng; cây trồng sinh
trưởng và phát triển rất tốt trong nhà kính với điều kiện được điều khiển tự động như:
nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng… hay cả chế độ tưới nước và hàm lượng các chất khí có hại và
có lợi cho cây trồng. Nhà kính có vai trò rất quan trọng trong việc sản xuất rau, hoa cho
năng suất hiệu quả kinh tế cao, sản phẩm đạt được tiêu chuẩn xuất khẩu và có thể sản xuất
theo kiểu cơng nghiệp. Nhà kính cho phép kiểm sốt đầy đủ và chặt chẽ hầu hết các thông
số quá trình sản xuất, kể cả việc sử dụng tối ưu đất canh tác và sản lượng cây trồng trong
thời vụ, do nhà kính đáp ứng được yêu cầu cho sự sinh trưởng phát triển tốt nhất của cây
trồng (như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, khí carbonic, khí oxy…) và kiểm soát được sâu
bệnh hại cho cây. Hiện nay ở các nước phát triển trên thế giới như Hà lan, Ixrel, Nhật bản,
Pháp, Mỹ và Trung quốc...đã và đang phát triển ứng dụng rất rộng rãi các mơ hình nhà
kính trồng rau, hoa quy mô tăng nhanh trong các năm gần đây, các nhà kính tuơng đối
hiện đại có các dạng cấu trúc và kết cấu khác nhau phù hợp với điều kiện khí hậu, kinh tế
mỗi nước. Hiện nay với những tác động của con người thì mẹ thiên nhiên đang dần khắc
nghiệt với chúng ta. Hiện tượng nóng lên toàn cầu cũng như các hiện tượng thiên nhiên
bất thường ảnh hưởng rất nhiều đến quá trình sản xuất của người dân đồng thời còn gây
thiệt hại rất nhiều đối với nông nghiệp nước ta. Cũng như đã đề cập về những ưu điểm
của phương pháp canh tác trong nhà kính. Nhưng hiện tại bà con nơng dân chỉ dừng lại ở

phương pháp canh tác thủ cơng thì vẫn chua mang lại nhiều lợi ích khi đã phải đầu tư chi
phí khơng ít cho nhà kính nhưng vẫn phải sử dụng quá nhiều sức lao động cũng như các
phương pháp thủ công làm ảnh hưởng đến năng suất cũng như lợi nhuận. Với những kiến
thức đã được học cũng như sự định hướng của giáo viên hướng dẫn và niềm đam mê và
thôi thúc mong muốn được ứng dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn thì nhóm của
chúng em đã chọn đề tài “Điều khiển và giám sát vườn rau thông minh tiêu chuẩn
VietGAP bằng andruino và Sim900“ với mong muốn mang những kiến thức vào thực tiễn
để cải thiện cuộc sống cho người nông dân.

1


1.1.2 Yêu cầu và giới hạn đề tài
Đề tài thực hiện nghiên cứu, thiết kế và thi công bộ điều khiển và giám sát vườn rau
thông minh theo tiêu chuẩn VietGAP bằng Arduino và Kit SIM900, trong đó:
-

Nghiên cứu về các dạng nhà vườn hiện tại đang được bà con sử dụng phổ biến để tiến
hành thiết kế và gia cơng mơ hình nhà vườn trồng rau thật chính xác để kết quả thực
hiện trên mơ hình có thể ứng dụng tốt nhất khi đưa vào thực tế.

-

Nguyên cứu về tiêu chuẩn VietGAP những yêu cầu, tiêu chí cảu tiêu chuẩn đối với
q trình canh tác qua đó sẽ đưa ra những giải pháp cho quá trình nghiên cứu.

-

Tìm hiểu về các giống cây trồng phổ biến hiện tại.Thông qua q trình tìm hiểu về
các tập tính, nhu cầu về nước, ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm cũng nhu chất dinh dưỡng để

đưa ra phương pháp thiết kế hệ thống thứ cấp cho vườn.

-

Lập trình hồn thiện cho mơ hình có thể điều chỉnh các yếu tố quan trọng cho cây
trồng như nhiệt độ, độ ẩm cũng như nước thích hợp cho cây trồng theo sự biến đổi
của thời tiết bên ngồi.

-

Lập trình cho hệ thống có thể giúp người nơng dân có thể tương tác tốt hơn với vườn
rau của mình dù khơng có mặt tại vườn thơng qua chiếc điện thoại di động cảu mình.

Vì thời gian thực hiện đề tài có hạn nên nhóm chỉ thiết kế và điều khiển các yếu tố
quan trọng nhất đối với cây trồng, trên thực tế đề tài có thể điều khiển thêm các yếu tố
khác như ánh sáng, gió, chất dinh dưỡng cho cây trồng.
1.1.3 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu chính của đề tài là Bộ điều khiển, giám sát thông minh cho vườn
rau tiêu chuẩn VietGAP (tập trung vào việc điều khiển các yếu tố liên quan đến sự sinh
trưởng của cây trồng thông qua bộ điều khiển Arduino), khả năng điều khiển hệ thống từ
xa (cụ thể dùng module SIM900), và các vấn đề liên quan đến việc thiết kế mạch điện tử
cho bộ điều khiển..
1.1.4 Mục tiêu – Nhiệm vụ nghiên cứu
a. Mục tiêu của đề tài
Thiết kế hồn thiện phần mơ hình của một nhà kính theo đúng tiêu chuẩn.
Tìm hiểu lý thuyết và ứng dụng Andruino vào đề tài.
- Thu nhận tín hiệu từ các sensor và xử lý.
- Kết nối bộ điều khiển với kit SIM900 để thực hiện tương tác từ xa thông qua
SMS.

2


b. Nhiệm vụ nghiên cứu
Đồ án nghiên cứu phương pháp điều khiển hệ thống phun sương, tưới nước để giữ độ
ẩm đất, nhiệt độ, độ ẩm khơng khí, cường độ ánh sáng theo yêu cầu của từng loại cây
trồng khác nhau. Các cảm biến sẽ thu dữ liệu và gửi về vi điều khiển. Tùy từng loại dữ
liệu từ cảm biến mà vi điều khiển sẽ đưa ra hướng giải quyết phù hợp.
Nhiệm vụ chính của đồ án là xây dựng giải thuật điều khiển cho mạch arduino theo sơ
đồ sau:

Hình 1.1 : Sơ đồ khối tổng quan đề tài
1.1.5 Phương pháp nghiên cứu
Tìm hiểu tài liệu: nhóm tìm hiểu các tài liệu liên quan đến Andruino, thiết kế cơ khí và
gia cơng nhà kính, thiết kế điện tử cho bộ điều khiển, tài liệu về nhu cầu và ảnh hường
của các yếu tố thiết yếu đối với cây trồng, cách kết nối hệ thống với Kit mở rộng SIM900.
Tham khảo từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm: các đồ án, các thiết kế mạch có liên
quan đã được thi công đưa vào sử dụng ổn định, và sự tham vấn trực tiếp của các giảng
viên chuyên ngành thuộc Bộ môn Cơ điện tử.
Phương pháp thực nghiệm, thử và sửa sai: qua những lần thử nghiệm trên test board,
kết hợp với tính tốn giải tích mạch để rút ra giải pháp mạch điện tốt nhất. Cơ sở lý thuyết
và các số liệu thực tế từ kết quả những lần thực nghiệm.

3


1.2

Các cơng trình nghiên cứu liên quan

1.2.1 Các cơng trình nghiên cứu ở nước ngồi
Khi mà khí hậu đang thay đổi theo một chiều hướng khắc nghiệt cùng với thực trạng
các nguồn tài nguyên thiên nhiên đang dần cạn kiệt đi. Trong khi nông nghiệp vẫn chiếm
tỉ trọng lớn trong cơ cấu kinh tế của hầu hết các nước thì vấn đề ứng dụng công nghệ vào
trong nông nghiệp đang nước phần lớn các nước trên thế giới hướng đến với rất nhiều giải
pháp cũng như đề tài để cải tiện nền nông nghiệp giúp nền nông nghiệp phát triển bền
vững tránh các ảnh hưởng của thời tiết đến nền sản xuất cũng như sử dụng tốt nguồn tài
nguyên.
 Nhà kính tại Israel
Israel là một quốc gia nhỏ bé (với diện tích 21.000 km2), nổi tiếng với khí hậu và địa
hình phức tạp, có nơi cận nhiệt đới nơi lại khơ cằn, có khu vực thấp hơn mực nước biển
400m, lại có những vùng là đụn cát, gị đất phù sa…. Hơn nửa diện tích đất đai của quốc
gia này là hoang mạc và bán hoang mạc, nửa còn lại là rừng và đồi dốc; trong đó, chỉ 20%
diện tích đất đai (khoảng 4.100 km2) là có thể trồng trọt. Trước áp lực từ việc dân số tăng
nhanh lại thêm lượng người nhập cư đổ về ồ ạt từ cuối những năm 1980 dẫn đến nhu cầu
về các sản phẩm nông nghiệp gia tăng đáng kể, Israel đã không ngừng nghiên cứu, đẩy
mạnh ứng dụng công nghệ cao trong nông nghiệp. Kết quả là chỉ trong thời gian ngắn
quốc gia này đã chuyển từ tình trạng thiếu lương thực đến tự túc lương thực, thực phẩm
và trong 5 năm gần đây, giá trị sản xuất nông nghiệp luôn vượt con số 3,5 tỷ USD/năm,
trong đó xuất khẩu chiếm trên 20%. Luôn đi đầu trong ứng dụng khoa học vào sản xuất
nơng nghiệp, Israel đã trở thành một điển hình nơng nghiệp của thế giới.
Và canh tác nhà kính được xem như một giải pháp cơng nghệ chìa khố trong phát
triển nông nghiệp công nghệ cao của Israel. Theo các nhà khoa học nơng nghiệp nước
này, nhà kính nơng nghiệp cơng nghệ cao (Hi-tech greenhouses) là loại hình nhà kính ứng
dụng các công nghệ cao, hiện đại để tạo lập ra một mơi trường sinh thái thuận lợi nhất có
thể cho cây trồng sinh trưởng phát triển; để thực hiện các cơng nghệ thâm canh cao; để tối
thiểu hố thậm chí có thể loại trừ các yếu tố ngoại cảnh bất lợi cho sản xuất; để sản xuất
ra loại nông sản thực phẩm mà thiên nhiên không ưu đãi (trái vụ), thậm chí khơng sản
xuất được ngồi mơi trường tự nhiên (như sản xuất nấm mỡ trên sa mạc); để tối đa hoá
năng suất chất lượng sản phẩm và hiệu quả sản xuất; tối thiểu hố các khoản chi phí sản

xuất và đặc biệt là để tiết kiệm nước.
Ngoài mục tiêu sản xuất ra các nông sản thực phẩm “sạch” an tồn cho sử dụng, canh
tác nhà kính đã tạo ra một cuộc cách mạng về năng suất cho các loại cây trồng. Nhờ canh
tác nhà kính mà năng suất cà chua ở Israel đã đạt mốc 500 tấn. ha/ vụ hay 3 triệu bông
hồng/ ha; cũng nhờ công nghệ canh tác nhà kính mà Israel đã biến sa mạc Negev tồn cát
đá (chiếm 65% diện tích đất nước) trở thành một “cánh đồng xanh cơng nghệ cao” có
năng suất cây trồng cao nhất thế giới. Trong mấy thập kỷ qua, nhà kính ở Israel chủ yếu
sử dụng cho canh tác hoa, rau, các loại cây màu thực phẩm đòi hỏi chất lượng sản phẩm
cao, như ớt, hành, tỏi, dưa v.v. Hiện tại, Israel đang phát triển loại hình nhà kính dùng để
sản xuất một số loại cây cảnh, cây ăn quả lưu niên vì mục tiêu thương mại và xuất khẩu
như nho, táo, đào, lê, v.v... Những năm gần đây các loại hình cơng nghệ nhà kính ở Israel
4


khơng ngừng được phát triển nâng cao trình độ cơng nghệ đáp ứng chi tiết hơn, đa dạng
hơn các nhu cầu phát triển sản xuất nông nghiệp công nghệ cao. Cùng với việc đẩy mạnh
phát triển cơng nghệ nhà kính cho ngành trồng trọt, Israel còn phát triển thêm một số loại
hình nhà kính sử dụng cho ngành chăn ni, chủ yếu cho chăn nuôi gia cầm và nuôi trồng
thuỷ hải sản cơng nghệ cao trên sa mạc.
Nhà kính cơng nghệ cao Israel, ngoài việc đảm bảo yêu cầu kết cấu bền vững, yêu cầu
cho việc thực hiện cơ giới hố đến mức cao nhất các cơng đoạn sản xuất, nhà kính cịn có
thể cho phép đáp ứng đến mức cao nhất các nhu cầu về kiểm sốt “tiểu khí hậu nhà
kính”; kiểm sốt “sinh học nhà kính”; kiểm sốt “dịch hại” nhà kính; và thực hiện các
biện pháp điện tốn điều chỉnh các yếu tố mơi trường sinh thái nhà kính.

Hình 1.2 : Hệ thống cảm biến nhiệt độ và ẩm độ được cài đặt tại nhiều vị trí khác nhau và
kết nối đến các computer - ảnh Mc. Kaine
 Câu chuyện thành công từ Châu Phi
Mong muốn hiện thực hóa việc ứng dụng khoa học cơng nghệ vào trong nghiệp chính
là mục tiêu phát triển của ứng dụng FarmDrive là một startup được thành lập bởi Peris

Bosire và Rita Kimani tại Kenya, cung cấp nền tảng công nghệ cho phép nông dân theo
dõi các hoạt động canh tác của họ bằng điện thoại di động. Đồng thời, các dữ liệu canh
tác này cịn giúp các hộ nơng dân dễ dàng vay vốn ở các tổ chức tín dụng. Điều này giúp
cả 2 bên, nông dân và tổ chức tín dụng giảm rủi ro và nhận được nhiều lợi ích từ việc hệ
thống hóa cũng như nâng cao hiệu quả canh tác của các nơng trại nhỏ.
Ngồi ra, FarmDrive cũng sử dụng các dữ liệu trên để tìm hiểu nhu cầu cụ thể của từng
nông dân và cung cấp thông tin phù hợp thông qua tin nhắn SMS. Điều này giúp hỗ trợ
người nông dân nâng cao hiệu quả canh tác và tối đa hóa tiềm năng trang trại của họ.
Được thành lập vào năm 2014, startup này mới chỉ được thử nghiệm ở 50 hộ nông dân ở
Kenya và đang lên kế hoạch tăng lên đến 3 ngàn hộ vào cuối năm 2015.

5


Hình 1.3: Trồng hoa hồng cơng nghệ cao ở Kenya
1.2.2 Các cơng trình nghiên cứu trong nước
Ở Việt Nam, thì cũng có nhiều cơng trình nghiên cứu liên quan đến đề tài phát triển
nơng nghiệp trong nhà kính nhưng phần lớn vẫn đi sâu vào vấn đề đa dạng hóa giống cây
trồng canh tác trong nhà kính hay ứng dụng tưới tiêu tiết kiệm nước cho cây trồng trong
nhà kính là chính.

Hình 1.4: Trồng dâu cơng nghệ cao theo phương pháp thủy canh ở Đà Lạt

6


CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1

Tổng quan về nhà vườn và các tiêu chuẩn liên quan

2.1.1 Tổng quan về nhà vườn (nhà kính) thơng minh:
a. Nhà vườn( nhà kính) thơng minh là gì?
Nhà vườn (nhà kính) là một hệ thống cơ sở rất hữu ích và quan trọng trong việc sản
xuất nông nghiệp theo hướng nông nghiệp công nghệ cao. Giúp q trình canh tác khơng
bị ảnh hưởng bởi các điều kiện mơi trường bất lợi. Bên cạnh đó nhà vườn (nhà kính)
thơng minh cịn có khả năng tự động điều chỉnh các yếu tố sinh lý: nhiệt độ, độ ẩm, ánh
sáng...hay cả chế độ tưới nước cũng như các chất dinh dưỡng thích hợp với điều kiện phát
triển của cây trồng trong từng giai đoạn phát triển, qua đó hạn chế các yếu tố gây hại cũng
như mầm bệnh tác động đến cây trồng để đạt được năng suất hiệu quả kinh tế cao nhất
cũng như đạt được các chi tiêu xuất khẩu.
Khơng chỉ dùng lại ở đó nhà vườn (nhà kính) thơng minh cịn cho phép kiểm sốt đầy
dủ và chặt chẽ hầu hết các thơng số q trình sản xuất, kể cả việc sử dụng tối ưu đất canh
tác và sản lượng cây trồng trong thời vụ.
b. Các dạng nhà vườn( nhà kính) phổ biến hiện nay.
Nhà lưới: Là giải pháp chi phí thấp cho người trồng muốn tăng năng suất và chất lượng
sản phẩm, tiết kiệm đáng kể chi phí hoạt động (năng lượng, tưới nhỏ giọt, tưới phun, vv)
ngăn ngừa bệnh của cây trồng với kinh phí đầu tư thấp.Nhà lưới là giải pháp trung gian
nằm giữa so với cách trồng ngồi trời và nhà kính cho phép tối ưu để bảo vệ cây trồng
chống lại sâu bệnh, bụi và gió.Nhà lưới là một giải pháp tốt cho khu vực nơi có sương giá.
Lưới làm giảm đáng kể sự thoát nhiệt từ mặt đất và tạo một khí hậu khác so với mơi
trường bên ngồi, giúp cây trồng có điều kiện sống tốt ngay cả trong sương giá.Loại nhà
này thích hợp cho điều kiện khí hậu nóng và khơ. Cấu trúc nhà được bao phủ bởi các loại
lưới chống cơn trùng, lưới che nắng.
Loại nhà kính nhiệt đới: Cung cấp khả năng thơng gió tối ưu cho khu vực nhiệt đới nơi
mà mưa nhiều và độ ẩm cao. Thơng gió mái cố định cho phép độ ẩm thốt ra khỏi nhà
kính. Hình dạng của kèo cho phép truyền tải ánh sáng tối đa.
2.1.2 Giới thiệu về tiêu chuẩn VietGAP
a. Giới thiệu chung

Sau khi gia nhập WTO, ngành xuất khẩu Việt Nam đã có nhiều thay đổi tích cực; Tuy
nhiên, lượng hàng hóa xuất khẩu của Việt Nam ra nước ngoài chưa được như kỳ vọng.
Một phần ngun nhân chính là hàng hóa của chúng ta vấp phải các quy định về tiêu
chuẩn hàng hóa rất khắt khe của các nước nhập khẩu. Hiện nay, thị trường xuất nhập khẩu
nông sản-thủy sản-thực phẩm trên thế giới đang được kiểm soát bởi những tiêu chuẩn rất
cao về chất lượng sản phẩm cũng như vệ sinh an toàn thực phẩm. Nắm bắt được những
khó khăn trên, từ năm 2006, ASEAN đã cơng bố bản quy trình GAP (Good Agricultural
Practices: Thực hành nông nghiệp tốt) chung cho các nước thành viên.
7


Và ngày 28-1-2008, Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thơn ban hành tiêu chuẩn riêng
của Việt Nam có tên viết tắt là VietGAP.
b. VietGAP là gì
VietGAP (là cụm từ viết tắt của: Vietnamese Good Agricultural Practices) có nghĩa là
Thực hành sản xuất nông nghiệp tốt ở Việt Nam, do Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông
thôn ban hành đối với từng sản phẩm, nhóm sản phẩm thủy sản, trồng trọt, chăn ni.
VietGAP là những ngun tắc, trình tự, thủ tục hướng dẫn tổ chức, cá nhân sản xuất,
thu hoạch, xử lý sau thu hoạch nhằm đảm bảo an toàn, nâng cao chất lượng sản phẩm,
đảm bảo phúc lợi xã hội, sức khỏe người sản xuất và người tiêu dùng; đồng thời bảo vệ
môi trường và truy nguyên nguồn gốc sản xuất.
10 quy định theo tiêu chuẩn VietGAP
(Quy trình Sản xuất rau an toàn theo Tiêu Chuẩn VietGAP)
(Nguồn: VietGAp.gov.vn)
1.Chọn đất trồng
- Đất cao, thốt nước thích hợp với sự sinh trưởng của rau.
- Cách ly với khu vực có chất thải cơng nghiệp và bệnh viện ít nhất 2 km, với chất
thải sinh hoạt thành phố ít nhất 200 m.
- Đất khơng được có tồn dư hóa chất độc hại.
2.Nguồn nước tưới

- Sử dụng nguồn nước tưới từ sông không bị ô nhiễm hoặc phải qua xử lý.
- Sử dụng nước giếng khoan (đối với rau xà lách và các loại rau gia vị).
- Dùng nước sạch để pha phân bón lá và thuốc bảo vệ thực vật (BVTV).
3.Giống
- Phải biết rõ lý lịch nơi sản xuất giống. Giống nhập nội phải qua kiểm dịch.
- Chỉ gieo trồng các loại giống tốt và trồng cây con khỏe mạnh, không mang nguồn
sâu bệnh.
- Hạt giống trước khi gieo cần được xử lý hóa chất hoặc nhiệt để diệt nguồn sâu
bệnh.
4.Phân bón
- Tăng cường sử dụng phân hữu cơ hoai mục bón cho rau.
- Tuyệt đối khơng bón các loại phân chuồng chưa ủ hoai, khơng dùng phân tươi pha
lỗng nước để tưới.
- Sử dụng phân hố học bón thúc vừa đủ theo yêu cầu của từng loại rau. Cần kết
thúc bón trước khi thu hoạch ít nhất 15 ngày.
5.Phịng trừ sâu bệnh.
Áp dụng các biện pháp quản lý dịch hại tổng hợp IPM (integrated Pest Management)
- Luân canh cây trồng hợp lý.
- Sử dụng giống tốt, chống chịu sâu bệnh và sạch bệnh.
- Chăm sóc theo yêu cầu sinh lý của cây (tạo cây khỏe).
- Thường xuyên vệ sinh đồng ruộng.
8


- Sử dụng nhân lực bắt giết sâu.
- Sử dụng các chế phẩm sinh học trừ sâu bệnh hợp lý.
- Kiểm tra đồng ruộng phát hiện và kịp thời có biện pháp quản lý thích hợp đối với
sâu, bệnh.
- Chỉ sử dụng thuốc bảo vệ thực vật khi thật cần thiết và theo các yêu cầu sau:
* Không sử dụng loại thuốc cấm sử dụng cho rau.

* Chọn các thuốc có hàm lượng hoạt chất thấp, ít độc hại với thiên địch, các động
vật khác và con người.
* Ưu tiên sử dụng các thuốc sinh học (thuốc vi sinh và thảo mộc).
* Tùy theo loại thuốc mà thực hiện theo hướng dẫn về sử dụng và thời gian thu
hoạch.
6.Sử dụng một số biện pháp khác
- Sử dụng nhà lưới, nhà kính để che chắn: nhà lưới, nhà kính có tác dụng hạn chế
sâu, bệnh, cỏ dại, sương giá, nắng hạn, rút ngắn thời gian sinh trưởng của rau, ít dùng
thuốc bảo vệ thực vật.
- Sử dụng màng nilon để phủ đất sẽ hạn chế sâu, bệnh, cỏ dại, tiết kiệm nước tưới,
hạn chế sử dụng thuốc bảo vệ thực vật.
7.Thu hoạch
- Thu hoạch rau đúng độ chín, đúng theo yêu cầu của từng loại rau, loại bỏ lá già
héo, trái bị sâu bệnh và dị dạng.
- Rửa kỹ rau bằng nước sạch, dùng bao túi sạch để chứa đựng.
8. Sơ chế và kiểm tra:
Sau khi thu hoạch, rau sẽ được chuyển vào phòng sơ chế, Ở đây rau sẽ được phân
loại, làm sạch. Rửa kỹ rau bằng nước sạch, dùng bao túi sạch để chứa đựng.
9. Vận chuyển:
Sau khi đóng gói, rau sẽ được niêm phong và vận chuyển đến cửa hàng hoặc trực
tiếp cho người sử dụng trong vòng 2h để đảm bảo điều kiện vệ sinh và an toàn.
10. Bảo quản và sử dụng:
Rau được bảo quản ở cửa hàng ở nhiệt độ 200C và thời gian lưu trữ khơng q 2
ngày. Rau an tồn có thể sử dụng ngay không cần phải ngâm nước muối hay các chất làm
sạch khác.

9


Hình 2.1: Vườn rau tiêu chuẩn VietGAP Cơng ty VinECO( Tập đoàn VinGroup)

2.1.3. Các yếu tố được khai thác trong đề tài
Dựa trên các thơng tin tìm kiếm được cung như thông qua khảo sát đê tài sẽ dựa
trên các số liệu có được để tiến hành dựng lại mơ hình nhà kính nhiệt đới có cấu tạo tương
đương với cấu tạo của các nhà kính hiện có trong thực tế và đáp ứng đúng và đầy đủ
những chỉ tiêu của tiêu chuẩn VietGAP được nêu ở trên đây.
2.2

Đối tượng khảo sát và nghiên cứu của đề tài:

Qua khảo sát lấy ý kiến của các hộ dân đang canh tác nơng nghiệp trong nhà vườn(
nhà kính) ở thành phố Bảo Lộc, Lâm Đồng. Thì nhóm nhận thấy cây cà chua hiên là một
loại nơng sản có giá trị kinh tế cao cũng như được nhiều hộ dân canh tác nên nhóm quyết
định chọn cây cà chua là đối tượng để tiến hành nghiên cứu chung cho đề tài.
2.2.1 Đặc trưng của cây cà chua.
Nhiệt độ: Cà chua ưa khí hậu ấm áp, khả năng thích nghi rộng, vì vậy được sản
xuất nhiều nơi trên thế giới; cà chua chịu được nhiệt độ cao, nhưng vẫn mẫn cảm với giá
rét. Cà chua sinh trưởng trong phạm vi nhiệt độ 15 – 350C, hầu hết những giống cà chua
trồng trọt sinh trưởng khơng bình thường khi nhiệt độ dưới 150C và trên 350C. Nhiệt độ
thích hợp nằm trong giới hạn từ 22 – 240C, giới hạn nhiệt độ tối cao và tối thấp đối với
sinh trưởng nảy mầm, tốt ở nhiệt độ 25 – 300C, tối ưu là 290C, trong giới hạn nhiệt độ
15.5 – 290C nhiệt độ càng cao hạt nảy mầm càng nhanh. Cây con sinh trưởng tốt trong
điều kiện nhiệt độ 25 – 260C, quả đậu tốt ở nhiệt độ 18 – 200C và phát triển thuận lợi khi
nhiệt độ 20 – 220C, sắc tố hình thành ở nhiệt độ 200C, trên 350C sắc tố bị phân giải; quả
chín ở nhiệt độ từ 24 – 300C.

10


Cà chua qua giai đoạn xuân hoa có thể phân thành 3 loại:
+ Giai đoạn xuân hóa ở nhiệt độ 8 – 120C.

+ Giai đoạn xuân hóa ở nhiệt độ 20 – 250C.
+ Nhóm thứ 3 thuộc loại trung bình. Thời gian qua giai đoạn xuân hóa khoảng 9 –
10 ngày kể từ khi mọc.
Ánh sáng: Cà chua là loại cây trồng khơng phản ứng với độ dài ngày vì vậy nhiều
giống cà chua có thể ra hoa ở điều kiện thời gian chiếu sáng dài hoặc ngắn (cây trung
tính). Nếu nhiệt độ thích hợp thì cà chua có thể sinh trưởng, phát triển ở nhiều vùng sinh
thái khác nhau. Nhiều tác giả cho rằng, tất cả các giống cà chua trồng trọt đều thông qua
giai đoạn ánh sáng với chế độ chiếu sáng 11 – 13 giờ/ngày. Avakiam (1936 - 1967)
nghiên cứu 25 giống cà chua trong nhà kính và 50 giống cà chua trên đồng ruộng đã đi
đến kết luận: khơng có giống nào điển hình cho ngày ngắn và ngày dài. Vấn đề này đã
được thực tiễn sản xuất ở nước ta kiểm chứng trong nhiều năm qua. Cà chua là cây ưa ánh
sáng mạnh, ánh sáng đầy đủ cây con sinh trưởng tốt, cây ra hoa, đậu quả thuận lợi, năng
suất và chất lượng quả tốt. Thiếu ánh sáng hoặc trồng trong điều kiện ánh sáng yếu làm
cho cây yếu ớt, lá nhỏ, mỏng, cây vống, ra hoa, quả chậm, dẫn đến năng suất và chất
lượng giảm, hương vị nhạt. Thiếu ánh sáng nghiêm trọng dẫn đến rụng nụ, rụng hoa; ánh
sáng yếu ức chế quá trình sinh trưởng, làm chậm quá trình chuyển giai đoạn từ sinh
trưởng dinh dưỡng đến sinh trưởng sinh thực. Ánh sáng yếu làm cho nhụy phát triển
khơng bình thường, giảm khả năng tiếp thụ hạt phấn của núm nhụy. Cường độ ánh sáng
thích hợp cho cây cà chua sinh trưởng và phát triển của cây cà chua là 4.000 – 10.000 lux.
Ở giai đoạn của thời kỳ ra hoa cần chế độ chiếu sáng 9 – 10 giờ trở lên trong ngày. Ánh
sáng đỏ làm tăng tốc độ phát triển của lá, hạn chế chồi nách phát triển, thúc đẩy quá trình
hình thành sắc tố lycopen và coroten. Ánh sáng lục làm tăng hàm lượng chất khô một
cách mạnh mẽ. Chất lượng, cường độ và thời gian chiếu sáng ảnh hưởng đến chất lượng
quả, đặc biệt là thành phần hóa học.
Nước: Để tạo 1 tấn chất khô cà chua cần 570 – 600m3 nước, muốn có năng suất 50
tấn/ha cà chua cần lượng nước 6000m3/ha. Đất quá khô hạn hoặc thừa ẩm đều gây bất lợi
cho cây cà chua, thiếu nước cây sinh trưởng còi cọc, quả chậm lớn, thiếu nước nghiêm
trọng dẫn đến rụng nụ, rụng hoa. Nếu thừa ẩm, đặc biệt khi độ ẩm khơng khí cao (95%)
làm cho cây sinh trưởng mạnh, lá mềm, mỏng, giảm khả năng chống chịu điều kiện bất
thuận và sâu bệnh hại, hàm lượng nước trong quả chín cao, giảm nồng độ các chất hịa

tan, khơng chịu được vận chuyển và bảo quản. Nhu cầu của cà chua đối với nước thay đổi
trong quá trình sinh trưởng. Hạt cà chua cần lượng nước từ 325 – 364% so với khối lượng
bản thân để nảy mầm, khi độ ẩm đất là 70% thì số lượng hạt nảy mầm đạt cao nhất và số
lượng cây giống đạt tiêu chuẩn cũng cao nhất. Độ ẩm đất thích hợp cho cà chua sinh
trưởng và phát triển từ 70 – 80% và độ ẩm khơng khí 50 – 60%, khi độ ẩm khơng khí trên
60% cây cà chua dễ dàng bị nhiễm bệnh hại, đặc biệt là cây con.

11