AE-CongThon-So3-2018f

Thơng tin CƠNG THƠN Cơng nghiệp hóa nơng nghiệp xây dựng nông thôn Số 3, 2018 Biên tập: Phan Hiếu Hiền SÀI GỊN / THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, VIỆT NAM Thơng tin CƠNG THƠN, Số 3, 2018 MỤC LỤC (Tác giả Nguồn tin: Xem bài) STT Trang Lời giới thiệu Đánh giá tiêu làm việc máy thu hoạch mía Hawaii Cơng cụ thiết kế ruộng bậc thang NRCS Ứng dụng hệ thống thông tin địa lý GIS hệ thống lái tự động để thiết kế ruộng bậc thang 13 Chất lượng gạo hạt dài sấy tầng sôi nhiệt độ cao 22 Sử dụng rơm lúa giới Việt Nam 28 Dụng cụ đo độ cứng đất 38 Các ý kiến phản hồi, nội dung cần quan tâm 41 Các đoạn phim video 42 Các dịch tóm tắt từ báo gốc (STT 2, 3, 4, 5, 7) Nhà xuất (the American Society of Agricultural and Biological Engineers) đồng ý cho phép Người dịch cám ơn Nhà xuất bản, chịu hoàn tồn trách nhiệm độ xác dịch Có thể truy cập tồn văn viết ngun gốc https://elibrary.asabe.org/ The summarized translations of the original articles (Sections 2, 3, 4, 5, 7) are prepared with permission of the publisher (the American Society of Agricultural and Biological Engineers) The translator is grateful to this permission grant, but takes all responsibility for the accuracy of the translation The full text of the article can be found at https://elibrary.asabe.org/ Ảnh bìa: Máy rơm Đồng Tháp; loại máy giúp giảm rơm đốt đồng tăng lượng rơm cho sản xuất ni bị trồng nấm (Photo: P.H.Hiền) Lời giới thiệu Cũng hai số trước, “Thơng tin CƠNG THƠN” số “ký gửi” website sau: http://caem.hcmuaf.edu.vn/ (Trung tâm Năng lượng Máy nông nghiệp, Trường Đại học Nông Lâm TP Hồ Chí Minh) http://maysaynonglam.com Ấn phẩm khoa học “Máy Sấy Nông Lâm”, http://maysaynonglam.com/in-an-khoa-hoc.html Qua hai tập tin, nhận nhiều phản hồi, đa số 1-2 dịng khích lệ cám ơn… Chỉ có yêu cầu thông tin số thiết bị quan tâm… Thực tài liệu gốc dễ tìm mạng Mong muốn chúng tơi qua tập tin, tạo nên diễn đàn với nhiều ý kiến, sai tùy quan điểm góc nhìn người Điều quan trọng tạo đồng thuận tương đối số vấn đề “Công Thôn” Việt Nam Như nêu Số 1, ý kiến nên hướng tương lai; khứ phần chối bỏ, để “ôn cố tri tân” Thế hệ trẻ có lẽ khơng sống nhờ khứ Vì ý kiến từ bạn trẻ quan trọng, tương lai giới hóa, cơng nghiệp hóa nơng nghiệp bạn Để bắt đầu cho “tương tác” trên, từ số có hai Mục mới: - Ý kiến phản hồi, đề nghị nội dung cần tham khảo nhiều - Các đoạn video clip giới hóa đại hóa nơng nghiệp, xây dựng nơng thơn v.v, mà bạn đọc thấy hay gửi đến để chia sẻ Qua hai tập tin, người dịch mở rộng hiểu biết, tích lũy thêm từ vựng Anh-Việt; thấy “đuối”, khơng biết có giữ tháng tập hứa hay khơng Vì mong tiếp tay bạn, với nội dung ghi tập tin Số Xin cám ơn góp ý phê bình, gửi phhien1948@gmail.com Phan Hiếu Hiền Đánh giá tiêu làm việc máy thu hoạch mía Hawaii Nguồn: Ma S., P.A Scharf, M Karkee, Q Zhang 2014 Performance evaluation of a chopper harvester in hawaii sugarcane fields Paper for presentation at the 2014 ASABE and CSBE/SCGAB Annual International Meeting, Montreal, Canada, July 13 – 16, 2014 Dẫn nhập Mía đường bang Hawaii (Mỹ) trồng quan trọng, với giá trị 81 triệu USD/năm Nhưng canh tác mía chế biến đường giảm nhiều, từ 5,36 triệu năm 1990 xuống 1,09 triệu năm 2012 (Cai & Leung 2004; USDA-NASS 2013) giá đường thấp Để giữ vững công nghiệp đường, cần tăng suất hạ giá thành sản xuất mía Thu hoạch mía máy giảm chi phí so với thủ cơng, chiếm ~30% chi phí sản xuất mía, nguyên liệu mía chiếm 60% chi phí sản xuất đường (Salassi Barker 2008; UNICA 2013) Với sản xuất bioethanol từ mía, chi phí cung cấp sinh khối mía chiếm tỷ lệ lớn (Leistritz ctv 2007; Ma Eckhoff 2014) Vì vậy, nghiên cứu giảm chi phí thu hoạch mía quan trọng Fuelling ctv (1978) khảo nghiệm 15 máy thu hoạch mía Queensland (Úc), xác định độ hao hụt mía chủ yếu độ đổ ngã độ phẳng cánh đồng Yadav ctv (2002) đánh giá máy thu hoạch mía hai bang Maharashtra Tamil Nadu (Ấn Độ) với tiêu kinh tế kỹ thuật (năng suất đồng, hiệu suất đồng, chiều dài khúc mía, tiêu thụ nhiên liệu v.v) Mía đổ ngã ảnh hưởng đến hao hụt mía Hawaii (Singh ctv 2002), phận cung cấp mía cắt vào cửa tiếp nhận máy thu hoạch (Fuelling ctv 1978) Đổ ngã làm mía tái sinh không độ dài gốc không Các yếu tố ảnh hưởng khác bao gồm: thời tiết, cánh đồng không phẵng nhiều đá; cánh đồng nhấp nhơ thân cắt gốc cịn lại thay đổi nhiều; đá cục làm hư hỏng dao cắt, tăng thời gian ngưng máy Tất ảnh hưởng đến suất làm việc máy Hawaii Thu hoạch thân mía để chế biến đường (normal havesting), cần tách khỏi thân mía, chúng chiếm 20-25% khối lượng mía (HC&S 2013) Ngược lại, thu hoạch sinh khối mía để sản xuất ethanol (biomass harvesting), cần thu hồi chứa nhiều lignocellulose đường lên men (Kim &Day 2011) Phần chiếm 37% chất khơ mía (Deepchand 1986) Vì thu hoạch mía lấy sinh khối làm giảm suất làm việc đến 43% (Núñez Spaans 2007) Tài liệu tiêu hoạt động máy thu hoạch mía Hawaii cịn thiếu nhiều, nên nhằm cải tiến máy phù hợp với điều kiện địa phương, mục đích nghiên cứu đánh giá máy cho thu hoạch thân mía sinh khối mía, cụ thể là: - Xác định chất lượng làm việc máy: tỷ lệ thân mía thu hoạch được, tỷ lệ sinh khối thu hoạch (để làm ethnol) - Xác định suất máy làm việc đồng Phương pháp phương tiện Nghiên cứu đánh giá máy thu hoạch mía (Hình 1) John Deere 3522 sản xuất Brazil Khi thu hoạch mía thân, phận cắt đưa qua bên cạnh máy, thân mía chặt khúc 30-40 cm, phần cịn sót quạt hút tách khỏi khúc mía Khi thu hoạch mía sinh khối, khơng cho phận cắt quạt hoạt động, để thu hoạch tồn thân mía Hình Máy thu hoạch mía John Deere 3522 Hình Mía giống trồng theo hàng kép Đã khảo nghiệm với hai đợt thu hoạch, tháng 4-2013 tháng 1-2014 Mía trồng hàng kép, Hình Đo tỷ lệ thu hồi ngồi đồng Đo tỷ lệ thu hồi thân mía năm 2013 với vận tốc (0,56; 0,83; 1,11 m/s) lặp lại lần; mía phun vào thùng xe sau đầy thùng Bề rộng cắt 2,73 m cho hai hàng mía (hàng kép) Đo độ hao hụt có lấy mẫu ngẫu nhiên 2,73 m *2,73 m ; gom khúc mía rớt, cắt cân khối lượng gốc mía Lưu ý độ hao hụt rớt mía gộp chung máy thu hoạch chuyển qua thùng xe sau Khảo nghiệm năm 2014 thiết kế để tách hai thành phần này, cách dùng vải che ô lấy mẫu sau cắt Tỷ lệ thu hồi thân mía Rthân (%) tính theo phương trình (1) Rthân = M1 / (M1 + M2 + M3) *100 với: (1) M1 = khối lượng khúc mía máy thu hoạch (kg, chất khơ) M2 = khối lượng khúc mía hao hụt đồng (kg, chất khô) M3 = khối lượng thân mía cắt sót (kg, chất khơ) Thu hoạch sinh khối (để sản xuất nhiên liệu) với bố trí cách lấy mẫu trên; vận tốc hoạt động từ 0,34 đến 1,04 m/s Tỷ lệ thu hồi sinh khối Rsinhkhối (%) tính theo phương trình (2) Rsinhkhối = M1 / (M1 + M2 + M3 + M4) *100 với: (2) M4 = khối lượng mía cịn sót đồng (kg, chất khơ) Khối lượng chất khơ tính từ ẩm độ vật liệu Ẩm độ đo tủ sấy 68 oC 48 (Kumar ctv 2010) Đo hiệu suất làm việc đồng Hiệu suất làm việc đồng e (%) tỷ số thời gian thời gian máy thực làm việc so với tổng thời gian đồng (ASABE EP 496.3 Standard 2014); tính sau: e tt t i 1 i  *100% với: tt = thời gian làm việc lý thuyết = A / ct , đó: A = tổng diện tích thu hoạch (ha), ct = suất làm việc lý thuyết (ha/giờ), tính từ vận tốc tiến bề rộng làm việc máy ti = thành phần thời gian đồng, gồm có: thời gian thực hoạt động t1; thời gian quay vịng t2; thời gian gỡ thân mía bị nghẹt t3; thời gian thay thùng chứa mía t4 ; thời gian chạy không t5; thời gian không làm việc khác t6 Kết thảo luận Tỷ lệ thu hồi đồng a) Tỷ lệ thu hồi thân mía giảm vận tốc tiến tăng (Hình 3) Tuy nhiên, nhiều yếu tố khác ảnh hưởng, suất, kích thước số lượng mía, v.v, nên kết lần lặp lại biến động, hệ số R2 0,41 Tỷ lệ thu hồi thân mía liên hệ với Hình Ảnh hưởng vận tốc tiến biến số bao gồm vận tốc tiến khối đến tỷ lệ thu hồi thân mía lượng sinh khối thu hoạch, gọi mức độ khối lượng thu hoạch (harvesting rate, t/h = tấn/giờ) Liên hệ khơng tuyến tính (Hình 4), tỷ lệ thu hồi khoảng 85% với mức 20 t/h giảm 50% với mức 30 t/h Trị số R2 = 0,59 tốt so với hồi qui với vận tốc tiến, thấp, chứng tỏ ảnh hưởng yếu tố khác Tóm tắt, mức độ thu hoạch nên khoảng 15-20 t/h, thấp 15 t/h không tăng tỷ lệ thu hồi bao nhiều, cao 25 t/h gây hao hụt khoảng 15 tấn/hecta (chất khô) kéo theo thiệt hại kinh tế b) Thu hoạch sinh khối Tương tự, tỷ lệ thu hồi sinh khối chịu ảnh hưởng tốc độ tiến mức độ thu hoạch sinh khối (Hình 6) Mỗi điểm trung bình lần đo, số liệu phân tán, cho thấy khoảng mức độ khối lượng thu hoạch, tỷ lệ thu hồi 42-60%, nghĩa 40-58% sinh khối bỏ lại đồng Lưu ý mức độ khối lượng thu Hình Ảnh hưởng mức độ khối lượng thu hoạch đến tỷ lệ thu hồi thân mía hoạch sinh khối cao gấp lần so với thu hoạch thân mía, với vận tốc tiến Ví dụ với vận tốc tiến 0,30- 0,33 m/s, mức độ thu hoạch 3,78 tấn/h với thân mía, 11,75 tấn/h với sinh khối Khối lượng thu hoạch lớn với sinh khối làm nghẹt máy nhiều lần, với độ hao hụt cao, đặt yêu cầu cải tiến máy với kiểu thu hoạch sinh khối Hình Ảnh hưởng vận tốc tiến đến tỷ lệ thu hồi sinh khối Hình Ảnh hưởng mức độ khối lượng thu hoạch đến tỷ lệ thu hồi sinh khối Hình ghi thành phần hao hụt sinh khối (tính theo tổng chất khơ), chủ yếu gồm 23% thân mía cắt sót, 21% mía (ngồi có 1,5% khúc mía rớt chuyển tải) Nguyên nhân nghẹt máy, tài xế phải lùi xả thân mía bị kẹt Cần cải tiến để giảm cố nghẹt máy Hình Ba thành phần hao hụt (tính theo chất khơ) thu hoạch sinh khối mía Hiệu suất làm việc ngồi đồng Bảng (bài gốc) Tổng hợp hai khảo nghiệm; Lần I gồm 12 đường chạy có thu hoạch 11 đường chạy khơng; tương ứng Lần II có đường Bảng kết hai lần khảo nghiệm thu hoạch thân mía, thao tác bấm giây ghi chép Thời gian làm việc hữu ích thấp, 23,6- 32,4% Lưu ý thời gian chạy không cao 22,5- 23,6% thu hoạch theo chiều, chạy không trở lại Đây tập quán thu hoạch theo chiều gió Hawaii để giảm nghẹt máy bụi rác không bay vào xe Tổng thời gian hoạt động chia ra: Thời gian hữu ích Thời gian “phi sản xuất”, gồm: - Quay vòng đầu bờ - Thay thùng chứa - Xử lý nghẹt (làm sạch) - Chạy không - Các nguyên nhân khác Tổng Lần I 7472 s % 23,6 Lần II 10656 s % 32,4 10,8 4,3 15,1 22,5 23,7 100% 4,2 3,4 13,5 23,6 22,9 100% chở mía Dù vậy, thời gian xử lý nghẹt chiếm 15,1- 13,5%, cao sau thời gian chạy không Nếu giải vấn đề nghẹt, suất hoạt động máy tăng gấp rưỡi Quay vòng đầu bờ chiếm nhiều thời gian: Lần I chiếm 10,8% đường chạy ngắn (192 m), gấp đôi so với Lần II 4,2% đường chạy dài 503 m; thời gian quay vịng gần tỷ lệ nghịch với chiều dài thu hoạch; rõ ràng kích thước lơ góp phần vào hiệu suất làm làm việc đồng Các nguyên nhân khác (nghỉ ăn trưa, tài xế vệ sinh, châm thêm dầu v.v) chiếm 23,7- 22,9%, liên quan đến cách quản lý chung Khảo nghiệm Lần I 0,48 ha, Lần II 0,90 ha; vận tốc tiến 0,67 m/s, bề rộng làm việc 2,73 m Tính suất làm việc thực tế (effective field capacity) 0,23 ha/giờ cho Lần I 0,30 ha/giờ cho Lần II So với suất làm việc lý thuyết, hiệu suất làm việc thực tế (field efficiency) 34% với Lần I, 46% với Lần II Nhắc lại, thiết kế cải tiến để không nghẹt máy, suất làm việc thực tế đến 0,38- 0,42 ha/giờ Kết luận (tóm tắt) Với máy thu hoạch JD 3522 khảo nghiệm Hawaii:  Thu hoạch thân mía, mức độ khối lượng thân thu hoạch nên khoảng 15-20 tấn/giờ; tăng lên mức 29 tấn/giờ làm hao hụt 50% thân mía Cần thiết kế cải tiến để thu hoạch mức độ cao  Thu hoạch sinh khối mía, tỷ lệ thu hồi sinh khối khoảng 50% với mức độ sinh khối thu hoạch 9-22 tấn/giờ Cần cải tiến máy để tăng tỷ lệ thu hồi sinh khối  Các yếu tố làm cho hiệu suất làm việc đồng thấp, xếp theo thứ tụ: -Chạy không; -Nghẹt máy; -Quay vịng đầu bờ; -Thay thùng chứa Trong đó, cải tiến máy để giảm nghẹt quan trọng Lời bàn thêm (của người dịch) Số liệu khảo nghiệm không xưa (năm 2014) Hawaii, nơi sử dụng máy thu hoạch từ lâu; ngạc nhiên tỷ lệ thời gian nghẹt máy chiếm khoảng 15% hoạt động Khơng biết máy thu hoạch mía nhập vào Việt Nam khoảng từ 2014 (Hình dưới) đến có gặp trở ngại tương tự? Photo: PHHien Vấn đề khác nêu nhiều lần viết: Chất lượng suất làm việc máy phụ thuộc vào độ đổ ngã giống mía canh tác, độ phẳng cánh đồng, chiều dài đường chạy Đã giới hóa, với máy ngoại nhập đắt tiền, để có hiệu kinh tế, khơng phải tùy thiết kế máy, mà cịn tùy yếu tố nơng học đồng ruộng Công cụ thiết kế ruộng bậc thang NRCS Nguồn: McLoud P.R 2011 NRCS Terrace Design Tool Paper No 1110461 for presentation at the 2011 ASABE Annual International Meeting, Kentucky, August 7- 10, 2011 Dẫn nhập Cục Bảo tồn Tài nguyên thiên nhiên (Natural Resources Conservation Service, NRCS) thuộc Bộ Nơng nghiệp Mỹ (USDA) có nhiệm vụ hỗ trợ tài kỹ thuật cho nông dân; bao gồm: qui hoạch, thiết kế, thực nhiều công tác bảo vệ đất, kể hợp phần kỹ thuật với nhân cấp độ đồng Để bảo đảm hiệu suất chất lượng công việc, NRCS cung cấp phương pháp công cụ để qui hoạch thiết kế cho cán kỹ thuật ngồi đồng Cơng cụ kỹ thuật Engineering Field Tools Từ lâu, NRCS phát triển phần mềm thủy văn thủy lợi (như: TR55, Urban Hydrology for Small Watershed and TR60, Earth Dams and Reservoirs v.v), chương trình riêng biệt nên khó tương tác với phần mềm khác Nên NRCS thay đổi qui trình để phần mềm dùng tồn quốc, dùng chung sở liệu, dạng xuất kết v.v Về ứng dụng kỹ thuật, có chương trình Engineering Field Tools (EFT), cài đặt tất máy tính cán kỹ thuật NRCS, công chúng tiếp cận http://eft.nrcs.usda.gov #3.1 với hướng dẫn sử dụng (do viết Java cần có Java JRE 1.6.0_12 để cài đặt) EFT có ứng dụng: • Survey Engineering Tools (SET) • Waterway Design Tool (WDT) • Terrace Design Tool (TDT) Bài tập trung trinh ày TDT = Công cụ thiết kế ruộng bậc thang [ND]: Dịch “terrace” Ruộng bậc thang (viết tắt RBT) để trồng lúa hay hoa màu Terrace Design Tool (TDT) TDT dùng đầu vào số liệu khảo sát, đầu thiết kế xây dựng tài liệu, cho việc sau: •Storage terraces •Water and sediment control basins (WASCOB) •Gradient or waterway outlet terraces •Level terraces Các bước thực thiết kế loại ruộng bậc thang (RBT) trình bày sau đây: RBT trữ nước; Lưu vực kiểm sốt nước trầm tích WASCOB • Lập đồ địa hình xác định hướng RBT #3.1 [ND]…và dẫn đến https://www.nrcs.usda.gov/wps/portal/nrcs/detail/national/ndcsmc/?cid=stelprdb1042198 • Thiết kế RBT - Nhập số liệu thủy văn, thổ nhưỡng, thực vật - Xem phẫu diện đất chọn mương RBT - Chọn vị trí cửa - Hồn tất thiết kế sơ RBT - Hiệu chỉnh số liệu đầu vào cần - Cân đối lượng diện tích đào đắp (cuts and fills) • Thiết kế đường dẫn ngầm (underground outlet) - Phác thảo hướng đường dẫn ngầm - Phác thảo mặt cắt đường dẫn ngầm - Chọn vị trí đầu vào đầu đường dẫn ngầm - Chọn hạng mục phụ thuộc (appurtenances), vị trí nối, vị trí đổi độ dốc - Xác định kích thước đường dẫn ngầm • Tạo lập thiết kế chi tiết tài liệu kèm theo RBT có độ nghiêng dốc (Gradient Terrace) Cũng theo bước trên, không bao gồm phần trữ nước đường dẫn ngầm RBT phẳng (Level Terrace) Cũng theo bước trên, có phần trữ nước, khơng có đường dẫn ngầm Số liệu khảo sát Để lập đồ địa hình vùng thiết kế RBT Ngày với hệ thống định vị vệ tinh GPS thiết bị tiên tiến, phương pháp tọa độ XYZ lập đồ xác Hướng chỉnh (Alignments) Hướng chỉnh xác định đường tâm RBT Căn vào số liệu khảo sát, chương trình TDT tự động vẽ đường hướng đầu tiên, vẽ đường song song, để giúp tính khối lượng đào đắp Kết chỉnh sửa cách “rê” dịch chuyển điểm đường Lưu trữ nước (Storage) Xác định lượng nước chảy tràn lượng nước cần lưu giữ lại Mơ tả tính tốn Chương tài liệu Sổ tay Cơng trình (Engineering Field Handbook http://directives.sc.egov.usda.gov/ ) Với RBT trữ nước WASCOB, lượng nước thoát dần qua đường dẫn ngầm Với RBT có độ nghiêng dốc, nước chảy từ từ tràn mặt đất đến mương thoát Với RBT phẳng, nước thấm dần xuống đất Chương trình TDT có hai cách xác định mức cân đối lượng nước lưu trữ lượng nước thoát dần: 10