Hệ thống theo dõi tưới tiêu thông minh trên cây thanh long

Thanh long trồng tại Long An có diện tích khá lớn và đa dạng về chủng loại. Tuy nhiên, kỹ thuật canh tác còn lạc hậu và chủ yếu dựa vào kinh nghiệm cá nhân, mang tính nhỏ lẻ. Nông nghiệp ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật cao vào sản xuất đang là xu hướng phát triển rất mạnh hiện nay, nhất là trong bối cảnh Việt Nam đã gia nhập TPP, mô hình theo dõi tưới tiêu thông minh trên cây thanh long được áp dụng sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao. Bài viết này giới thiệu về Hệ thống theo dõi tưới tiêu thông minh trên cây thanh long đang được triển khai tại HTX Thanh long Tầm Vu, Châu Thành, Long An.

XUÂN KỶ HỢI HỆ THỐNG THEO DÕI TƯỚI TIÊU THÔNG MINH TRÊN CÂY THANH LONG  PGS.TS LÊ ĐÌNH TUẤN (*) TĨM TẮT Thanh long trồng Long An có diện tích lớn đa dạng chủng loại Tuy nhiên, kỹ thuật canh tác lạc hậu chủ yếu dựa vào kinh nghiệm cá nhân, mang tính nhỏ lẻ Nông nghiệp ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật cao vào sản xuất xu hướng phát triển mạnh nay, bối cảnh Việt Nam gia nhập TPP, mơ hình theo dõi tưới tiêu thông minh long áp dụng mang lại hiệu kinh tế cao Ứng dụng hệ thống theo dõi tưới tiêu thông minh long giúp cải thiện sản lượng, nâng cao hiệu sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm, đảm bảo tính bền vững long, đem lại lợi ích kinh tế cao Đây tảng tạo thương hiệu cho sản phẩm long Long An, giúp đầu ổn định giúp chủ trang trại định hướng đầu tư lâu dài vào sản phẩm Bài báo giới thiệu Hệ thống theo dõi tưới tiêu thông minh long triển khai HTX Thanh long Tầm Vu, Châu Thành, Long An Từ khóa: Thanh long, hệ thống tưới, thông minh SUMMARY Dragon fruit grown in Long An has a fairly large area and variety of types However, farming techniques are still backward and mainly based on personal experience, with a small scale Applying high scientific and technical advances to agricultural production is a very strong development trend today, especially in the context of Vietnam joining TPP, an applied smart irrigation monitoring model on dragon fruit trees will bring high economic efficiency Application of intelligent irrigation monitoring system on dragon fruit trees helps improve productivity, improve production efficiency, ensure product quality, ensure the sustainability of dragon fruit trees, bring high economic benefits This is the foundation to create a brand for Long An dragon fruit products, helping stabilize the output and farm owners orient long-term investment in their products This article recommends the intelligent irrigation monitoring system on dragon fruit trees deployed in Tam Vu dragon fruit Co-operative, Chau Thanh, Long An Key words: Dragon fruit, irrigation system, smart/intelligent Giới thiệu Hệ thống theo dõi tưới tiêu thông minh long bao gồm trạm thu thập liệu môi trường, trạm điều khiển trung tâm, máy trộn phân thuốc triển khai hoạt động hợp tác xã Tầm Vu, huyện Châu Thành, tỉnh Long An Hệ thống theo dõi tưới tiêu thông minh long thiết kế xây dựng với nhiều chức hồn chỉnh thơng minh tích hợp nhiều cơng nghệ đáp ứng yêu cầu người trồng, kỹ sư nông nghiệp, nhà nghiên cứu, yêu cầu nông nghiệp công nghệ cao công nghệ IoTs, công nghệ cảm biến môi trường, công nghệ mạng không dây, công nghệ theo dõi suất v v với nhiều chức theo dõi hoạt động điều khiển trạng thái vùng trồng, theo dõi điều kiện môi trường vùng trồng thông qua thiết bị cảm biến lắp đặt trời cho vùng; lập lịch hoạt động tưới châm phân ngày/tháng toàn vùng tưới tùy theo giai đoạn phát triển trồng; Kiểm soát hoạt động thiết bị thơng qua bảng điều khiển chính; chức điều khiển thông minh dựa cảm biến môi trường v v… Ví dụ, độ ẩm đất vùng trồng thấp hệ thống tự động kích hoạt máy bơm độ ẩm đất đạt đến ngưỡng cho phép; Điều khiển hệ thống (*) Hiệu trưởng Trường ĐH KTCN Long An TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP 11 XUÂN KỶ HỢI từ xa kết nối internet từ xa thiết bị di động thông minh (smart phone, tablet, máy tính bảng, laptop v v ), thông qua tin nhắn SMS v v… Hệ thống theo dõi tưới tiêu thông minh long Hệ thống theo dõi tưới tiêu thông minh long bao gồm thành phần sau đây: • Trạm thu thập liệu môi trường: thiết bị bao gồm cảm biến cung cấp thông tin cho việc kiểm sốt mơi trường canh tác bao gồm thông tin trạng môi trường canh tác (environmental parameters) nhiệt độ, độ ẩm v v… thông tin liên quan đến sức khỏe trồng (agricultural parameters) như: độ ẩm đất trồng, độ pH, v v Trạm thu thập liệu môi trường cung cấp thông tin cần thiết giúp trạm điều khiển trung tâm kiểm sốt mơi trường canh tác • Trạm điều khiển trung tâm: thiết bị đầu não điều khiển toàn hoạt động hệ thống, cho phép kiểm sốt dinh dưỡng (nước phân bón) theo lịch trình định trước theo điều kiện cảm biến môi trường lập lịch tưới, lập lịch điều khiển máy bơm, lập liều lượng phân bón, hệ thống cảnh báo, v v Các thông tin thời gian thực thu từ thiết bị cảm biến môi trường cung cấp sở vững cho nông dân để điều chỉnh chiến lược dinh dưỡng lúc Thay đưa định dựa vào số điều kiện trung bình giả thuyết, tồn không tồn nơi thực tế, cách tiếp cận thơng tin xác nhận khác biệt điều chỉnh hoạt động quản lý phù hợp Việc ứng dụng giải pháp tạo hội phát huy tiềm mạnh sản xuất long nói riêng nơng nghiệp nói chung, đồng thời giảm thiểu tác động khơng mong muốn đến mơi trường xung quanh • Máy trộn phân thuốc: thiết bị cho phép thực việc trộn dinh dưỡng phân, thuốc với nước theo tỷ lệ quy định trước • Phần mềm điều khiển trung tâm: phần mềm nhúng chạy trạm điều khiển trung tâm với chức như: cấu hình hệ thống, lập lịch điều khiển tưới, lập lịch điều khiển máy bơm, quản lý chế độ dinh dưỡng, chế độ phân bón, kích hoạt máy bơm, kích hoạt chế độ tưới dựa thơng số mơi trường, kiểm sốt EC/PH, giám sát thông số môi trường, cảnh báo, báo cáo, thống kê, quản lý việc rọi đèn v v • Phần mềm điều khiển từ xa: cho phép thực số chức điều khiển từ xa hệ thống theo dõi thông số môi trường, báo cáo, thống kê, kích hoạt máy bơm, kích hoạt chế độ tưới dựa thơng số mơi trường v v… Hình Mơ hình tổng quan hệ thống TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP 12 XN KỶ HỢI Mơ hình hoạt động tổng thể hệ thống: - Hệ thống ống: o Sử dụng để tưới gốc o Sử dụng châm phân dinh dưỡng o Sử dụng để rửa trái, Hệ thống ống Hình Hệ thống ống tưới gốc cho long - Trạm thu thập liệu môi trường o Cảm biến ánh sáng o Cảm biến nhiệt độ o Cảm biến độ ẩm không khí o Cảm biến độ ẩm đất o Cảm biến độ ẩm sương - Trạm điều khiển trung tâm o Sử dụng quản lý tưới vùng o Sử dụng quản lý chiếu sáng vùng o Nhận thông tin cảm biến: Ánh sáng, Nhiệt độ, độ ẩm, lượng mưa qua Wireless o Có chế độ chạy:  Chạy theo lịch  Chạy theo lịch cảm biến Trạm điều khiển trung tâm Hình Trạm điều khiển trung tâm - Máy trộn phân – thuốc TẠP CHÍ KINH TẾ - CÔNG NGHIỆP 13 XUÂN KỶ HỢI o Kiểm sốt liều lượng trộn phân bón/thuốc với nước thành chất dinh dưỡng đồng - Phần mềm trung tâm o Là công cụ quản lý làm người dùng kiểm soát tốt hệ thống tưới tiêu cách thu thập phân tích liệu theo thời gian thực từ cánh đồng, dễ dàng hỗ trợ định thời gian thực o Lập lịch – kế hoạch tưới tiêu để hệ thống tự vận hành theo lịch trình đặt sẵn - Phần mềm điều khiển từ xa o Là công cụ quản lý giúp người dùng theo dõi điều khiển từ xa qua PCs o Cho phép thực số chức từ xa Một số giao diện hệ thống Hình Giao diện chức thơng tin thiết bị Hình Giao diện cấu hình port Hình Giao diện chức lập lịch TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP 14 XUÂN KỶ HỢI Hình Giao diện thiết lập điều kiện môi trường Đánh giá kết luận Thanh long loại xuất số Việt Nam Việt Nam nước xuất số trái long Thanh long dễ trồng, nơng dân trồng đất ruộng sau lên liếp đất mô nhỏ, nhiên long không chịu úng Nước nhiều ảnh hưởng đến tăng trưởng Do đó, cần tạo thơng thống cho vườn việc xây dựng hệ thống tưới châm phân thông minh giúp nông dân quản lý lượng phân, nước, vừa đảm bảo chất lượng, vừa tăng suất, nhiễm bệnh, dễ chăm sóc phun xịt cần thiết Hệ thống tưới có chất lượng kết hợp việc cung cấp phân qua nước tưới cần thiết Hệ thống theo dõi tưới tiêu thông minh long cho phép người sử dụng lập lịch tưới châm phân tự động thời điểm phù hợp nhằm tối ưu hóa tồn chu kỳ trồng trọt Thay đưa định dựa vào số điều kiện trung bình giả thuyết, hay ý kiến chủ quan cá nhân, không tồn nơi thực tế, cách tiếp cận tạo khác biệt điều chỉnh hoạt động quản lý phù hợp Đây sản phẩm công nghệ cao kết hợp sáng tạo hai lĩnh vực CNTT nông nghiệp Với lợi ích thực tiễn đem lại, giải pháp thật cần thiết phù hợp với yêu cầu ứng dụng kỹ thuật công nghệ nông nghiệp nhằm nâng cao suất chất lượng sản phẩm Hệ thống tưới châm phân phục vụ trồng long làm thay đổi phương thức tưới bón phân truyền thống, chủ yếu dựa kinh nghiệm cá nhân Ngồi ra, triển khai hệ thống cịn cho phép thu thập thông tin không chỉ cho hộ gia đình mà cịn cho cấp quản lý để làm tảng đánh giá, phân tích, nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm long lâu dài Việc thiết kế, xây dựng triển khai hệ thống tưới châm phân phục vụ trồng long tảng để nghiên cứu ứng dụng dịch vụ kèm theo khác phục vụ cho nông nghiệp, hướng tới môi trường nông nghiệp đại, tạo sản phẩm có tính cạnh tranh cao thời gian tới  Khả thị trường Vì đặc tính linh động giải pháp, hệ thống đáp ứng rộng rãi nhu cầu từ hộ nông dân sản xuất nhỏ đến quy mô lớn sản xuất nông nghiệp phương diện rộng Việc xây dựng sản phẩm ý đế tính dễ sử dụng để giúp nơng dân với khả CNTT hạn chế tiếp cận sử dụng dễ Do sản phẩm xây dựng hoàn toàn Việt Nam nên phù hợp với trình độ kỹ thuật thị trường vật tư nước Đây lợi lớn cơng nghệ khơng bị hạn chế hay phụ thuộc công nghệ nước ngồi Do khả thị trường đề tài cao, khơng có khả ứng dụng thị trường Long An mà cịn ứng dụng rộng rãi thị trường nước cho vùng trồng long  Khả ứng dụng kết nghiên cứu vào sản xuất kinh doanh TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP 15 XN KỶ HỢI Hệ thống theo dõi tưới tiêu thông minh long cho phép người nông dân thu thập thơng tin, từ tảng để nghiên cứu tìm “bộ thơng số kỹ thuật tối ưu” phù hợp với điều kiện sống long thời điểm, vùng hay địa phương Vì thế, khả áp dụng giải pháp không giới hạn địa phương mà cơng nghệ hỗ trợ để tìm điều khiển điều kiện sống tối ưu cho loại trồng địa phương Hệ thống giúp làm giảm đáng kể số lượng đầu vào (nước, phân bón) sử dụng tăng sản lượng chất lượng long Nơng dân thu lợi nhuận đầu tư cách tiết kiệm chi phí có liên quan  Khả liên doanh liên kết với doanh nghiệp q trình nghiên cứu Cũng thơng qua tình hình thực trạng & số liệu cung cấp hệ thống, doanh nghiệp nhà đầu tư thấy xu hàng hóa, biến động thị trường Từ đó, tạo hội lớn cho việc liên kết, hợp tác, đầu tư Ngoài ra, việc tạo cộng đồng lớn người sử dụng hệ thống làm tiền đề cho việc mở rộng hình thức sản xuất kinh doanh có liên quan  Tác động lợi ích mang lại  Đối với lĩnh vực khoa học và cơng nghệ có liên quan Thanh long trồng Long An có diện tích lớn đa dạng chủng loại Tuy nhiên, kỹ thuật canh tác lạc hậu chủ yếu dựa vào kinh nghiệm cá nhân, mang tính nhỏ lẻ Kết nghiên cứu góp phần phát triển ngành sản xuất long tỉnh theo hướng công nghệ cao thời gian tới Mơ hình xây dựng nơi người trồng kinh doanh long địa bàn huyện Châu Thành tỉnh Long An tham khảo học tập Ngoài ra, kết đề tài làm giàu liệu khoa học cho công nghệ canh tác nông nghiệp cao cho tỉnh, giúp thúc đẩy nhiệm vụ nghiên cứu khoa học phát triển nông nghiệp bền vững  Đối với tổ chức chủ trì và sở ứng dụng kết nghiên cứu Hiện nay, nhiều nông dân, sở sản xuất kinh doanh mạnh dạn đầu tư mơ hình cơng nghệ cao với kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất Trong xu hướng xây dựng nông nghiệp bền vững, việc ứng dụng mơ hình hệ thống theo dõi tưới tiêu thơng minh long có ý nghĩa to lớn ngành sản xuất long, tạo sản phẩm an toàn, đáp ứng xu hướng phát triển thị trường Đây điều kiện để đào tạo cán kỹ thuật tiến cập xu hướng sản xuất ứng dụng công nghệ cao nông nghiệp, tạo tảng đào tạo nhân lực sở vật chất để thực hoạt động dạy nghề sau  Đối với kinh tế - xã hội và môi trường Hiệu kinh tế: Nông nghiệp ứng dụng tiến khoa học kỹ thuật cao vào sản xuất xu hướng phát triển mạnh nay, bối cảnh Việt Nam gia nhập TPP Sản phẩm đề tài mơ hình theo dõi tưới tiêu thơng minh long áp dụng mang lại hiệu kinh tế cao Qua mơ hình này, người dân, doanh nghiệp đến tham quan sử dụng ứng dụng Ứng dụng theo dõi tưới tiêu thông minh long giúp cải thiện sản lượng, nâng cao hiệu sản xuất, đảm bảo chất lượng sản phẩm, đảm bảo tính bền vững long, đem lại lợi ích kinh tế cao Đây tảng tạo thương hiệu cho sản phẩm long Long An, giúp đầu ổn định giúp chủ trang trại định hướng đầu tư lâu dài vào sản phẩm Hiệu xã hội: TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP 16 XN KỶ HỢI Sự thành cơng đề tài động lực giúp người trồng long chuyển hướng canh tác theo hướng ứng dụng công nghệ kỹ thuật, giúp địa phương phát triển nông nghiệp bền vững, tạo sản phẩm an toàn, sạch, chất lượng cao, cung cấp nguồn dinh dưỡng dồi Việc ứng dụng giải pháp tạo hội phát huy tiềm mạnh sản xuất long nói riêng nơng nghiệp Long An nói chung, tạo sản phẩm suất cao giá trị, cải thiện đời sống, nâng cao trình độ dân trí, bảo vệ sức khoẻ Hiệu mơi trường: Mơ hình hệ thống theo dõi tưới tiêu thơng minh long giúp kiểm sốt tồn quy trình từ khâu gieo trồng đến thu hoạch nên hạn chế tối đa gây nhiễm mơi trường Hình Bộ điều khiển trung tâm Hình Hệ thống trộn phân thuốc TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP 17 XUÂN KỶ HỢI Hình Hệ thống cảm biến thu thập liệu mơi trường Hình 11 Hệ thống tưới hoạt động vườn Tài liệu tham khảo Tiếng Việt [1] Lê Đình Tuấn, Thái Dỗn Ngọc (2013), Xây dựng mạng cảm biến khơng dây nơng nghiệp xác Tạp chí khoa học Đại học Cần Thơ, số chuyên đề 2013 [2] Mai Thị Phương Anh (1999), Kỹ thuật trồng số loại rau cao cấp, NXB Hà Nội [3] Trần Thị Ba, Võ Thị Bích Thủy, Giáo trình kỹ thuật sản xuất rau sạch, Đại học Cần Thơ [4] Tạ Thu Cúc (2003), Kỹ thuật trồng số đậu rau, NXB Hà Nội [5] Đường Hồng Dật (2002), Sổ tay người trồng rau, tập 2, NXB Hà Nội [6] Dương Hoa Xô, Phạm Hữu Nhượng (2006), Phát triển nông nghiệp theo hướng công nghệ cao Việt Nam, Diễn đàn Khuyến nông @ Công nghệ 2006, Đà Lạt – Lâm Đồng [7] Nguyễn Văn Thắng, Trần Khắc Thi (2000), Sổ tay người trồng rau NXB Hà Nội [8] Võ Thị Bích Thủy, Nguyễn Bảo Vệ Trần Thị Ba (2004), Cải thiện suất phẩm chất dưa lê (muskmelon) cách bón phân Kali đất phù sa Cần Thơ vụ xuân hè năm 2004, Tạp chí Nghiên cứu Khoa học 2005:4 16-25, Trường Đại học Cần Thơ TẠP CHÍ KINH TẾ - CƠNG NGHIỆP 18 XN KỶ HỢI [9] Ngơ Quang Vinh (2006), Sản xuất cà chua theo hướng công nghệ cao, Tài liệu Hội thảo – Viện Khoa học kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam [10] Ngô Quang Vinh (2006), Nông nghiệp công nghệ cao hướng tiếp cận, Hội thảo quản lý chất lượng, công nghệ sau thu hoạch quy trình nơng nghiệp an tồn sản suất rau công nghệ cao, TP HCM 14-15/2006 Viện Khoa học Kỹ thuật Nông nghiệp Miền Nam Tiếng Anh [11] Abram A Steiner The history of mineral plant nutrition till about 1860 as source of the origin of soilless culture methods 1985 Soilless Culture 1(1) pp 7-21 [12] Cantliffe D.J., Funes J., Jovicich E., Paranjpe A., Rodriguez J., and Shaw N Media and containers for greenhouse soilless grown cucumbers, melons, peppers, and strawberries Horticultural Sciences Department, University of Florida [13] Daniel J Cantliffe, Nicole L Shaw and Peter J Stoffella Current trends in Cucurbit production in US Univesity of Florida, Insitute of Food and Agricultural Sciences Pro III rd IS on Curcubits, Eds R McConchie and G Rogers, Act Hort, 731, ISHS 2007 [14] Daniel J Cantliffe, Nicole L Shaw, Juan C Rodriguez and Peter J.Stoffella Hydroponic Greenhouse production of Specialty cucurbit crops Univesity of Florida, Insitute of Food and Agricultural Sciences Pro III rd IS on Curcubits, Eds R McConchie and G Rogers, Act Hort, 731, ISHS 2007 [15] Douglas H Marlow Greenhouse Crops in North America: A Practical Guide to 12 Stonewool Culture 1993 Grodania A/S, 415 Industrial Dr., Milton, ON, Canada [16] Elizabeth M Lamb, Nicole L Shaw, Daniel J Cantliffe Galia Muskmelons: Evaluation for Florida Greenhouse Production HS919, Horticultural Sciences Department, Florida Cooperative Extension Service, Institute of Food and Agricultural Sciences, University of Florida Publication date: May 2003 [17] Goldman A Melons for the Passionate Grower 2002 Artisan Pub., New York [18] Howard M Resh Hydroponic Food Production, A Difinitive Guidebook of Soilless FoodGrowing Methods 5th Ed 1995 Woodbridge Press Publishing Company, Santa Barbara, California, USA [19] Juan C Rodriguez, Nicole L Shaw, Daniel J Cantliffe1 and Zvi Karchi Nitrogen fertilization scheduling of hydroponically grown “Galia” muskmelon Proc Fla State Hort Soc 118:106-112 2005 [20] Hệ thống tưới tiêu thông minh Isarel, http://www.netafim.com/ [21] http://tuoithongminh.com/lam-nong-nghiep-cong-nghe-cao-kieu-israel/ [22] http://minifarm.vn/index.php/tin-t-c/38-vu-n-rau-s-ch-v-i-h-th-ng-tu-i-nu-c-t-d-ng-t-i-nha [23] http://www.thanhnien.com.vn/pages/20140402/lao-nong-va-he-thong-tuoi-tieu-3-trong-1.aspx [24].http://www.dalat-info.vn/TIPC-Lamdong-VITIC-CMSSYSTEM.gplist.54.gpopen.762.gpside.1.cong-ty-khang-thinh-va-he-thong-tuoi-nho-giot.asmx [25] http://www.mard.gov.vn/pages/news_detail.aspx?NewsId=30591 Khu nông nghiệp CNC TP.HCM, http://www.ahtp.com.vn/ Ngày nhận: 09/10/2018 Ngày duyệt đăng: 20/12/2018 TẠP CHÍ KINH TẾ - CÔNG NGHIỆP 19 ... bị di động thông minh (smart phone, tablet, máy tính bảng, laptop v v ), thơng qua tin nhắn SMS v v… Hệ thống theo dõi tưới tiêu thông minh long Hệ thống theo dõi tưới tiêu thông minh long bao... hình theo dõi tưới tiêu thơng minh long áp dụng mang lại hiệu kinh tế cao Qua mơ hình này, người dân, doanh nghiệp đến tham quan sử dụng ứng dụng Ứng dụng theo dõi tưới tiêu thông minh long giúp... xịt cần thiết Hệ thống tưới có chất lượng kết hợp việc cung cấp phân qua nước tưới cần thiết Hệ thống theo dõi tưới tiêu thông minh long cho phép người sử dụng lập lịch tưới châm phân tự động