Mô hình nhà trồng cây với điều khiển tự động ứng dụng tại khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh pdf

Mơ hình nhà trồng với điều khiển tự động ứng dụng khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh Mơ hình nhà trồng với điều khiển tự động ứng dụng khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh The Model of The Automated Greenhouse used for HoChiMinh City’s Area Nguyễn Ngọc Lâm, Đỗ Quang Minh, Trần Công Thịnh, Phạm Hữu Nhượng/1/ Viện Nghiên cứu Điện tử, Tin học Tự động hố (Phân Viện Tp.HCM) /1/Khu Nơng nghiệp Công Nghệ Cao, Tp.HCM e-Mail: lamnguyenngoc_ne@yahoo.com.vn, doquangminh19960@yahoo.com.vn, trancthinh@yahoo.com, nhuongphcnc@gmail.com Phản biện 1: PGS TS Nguyễn Chỉ Sáng-Viện Nghiên cứu Cơ khí Phản Biện 2: PGS TS PGS TS Lê Hùng Lân, Trường Đại học Giao thơng vận tải Tóm tắt Bài báo trình bày kết nghiên cứu ứng dụng nhà trồng có điều khiển tự động xây dựng phù hợp với điều kiện sinh thái Tp.HCM Nhà trồng GH-300 thiết kế, lắp đặt có mái dạng tam giác liền kế, với diện tích tổng cộng ~ 300m2, gồm nhà (kích thước: 6x16,6x3,5m(máng)–5,3m(nóc) có hệ điều khiển riêng, phủ lợp polycarbonate, bao quanh màng plastic lưới Hệ thống áp dụng công nghệ cho nhà trồng cây, gồm điều khiển tự động đóng mở mái, kéo rèm, điều hồ vi khí hậu, tưới – cấp dịch điều khiển ánh sáng theo chương trình, kết nối với máy tính điều khiển từ xa Mùa khơ, nhiệt độ ban ngày ngồi trời cao (37÷580C), độ ẩm thấp (15÷20%), hệ thống GH-300 cho phép hạ nhiệt độ nhà với chênh lệch ~12÷150C Mùa mưa, ngày nắng, hệ thống GH-300 cho phép hạ nhiệt độ nhà với chênh lệch ~ 8÷120C Thời gian sau mưa, hệ thống cho phép hạ nhiệt độ nhà với chênh lệch ~ 5÷70C Ở mức tự động hố trung bình, hệ thống thực có giá thành 40÷50% so với giá ngoại nhập) Các thực nghiệm canh tác để lựa chọn giống phù hợp, chế độ dinh dưỡng, tưới, quy trình canh tác,… thực cho loại rau ăn (rau muống rau cải xanh) ăn (dưa chuột, dưa lưới - giống A Liên Dưa lê - Kim cô nương), loại hoa (dạ yên thảo, thu hải đường), Từ kết trên, cấu hình rút gọn mơ hình nhà trồng danh mục trồng đề xuất để triển khai rộng địa bàn Tp.HCM Abstract The GH-300 three-section 300m2- area greenhouse is designed and produced for use to plant the vegetables and flowers in HCMC The GH-300 is the automatic system that included the greenhouse environmental control with the roof and shading control, coolpad equipment, fogging, automated irrigation, nutrient dosing and lighting The system allows to reduce the greenhouse temperature about 12-150C in a dry season and 8-120C or 5-70C in a rain season depended on the environmental humidity The GH-300 system is effectively used to plant the musk melon, cucumber, small colza, water morning glory, flowers (begonia, ) The fertilizer and plant procedures in this greenhouse for these greens are proposed Từ khố:Nhà trồng cây; điều khiển; vi khí hậu; nhiệt độ; độ ẩm Mở đầu Nhà trồng nhiều Hãng – Nhà sản xuất giới (như Richel Greenhouses; Netafim; Sundance,…) nghiên cứu, thiết kế cung cấp cho thị trường [1, 2, 3, 9, 14] Các kỹ thuật tạo nhà trồng phổ biến rộng rãi mạng Internet Ở nước ta, năm gần đây, phát triển nhảy vọt mang tính tự phát nhà màng-nhà lưới cơng nghệ thấp (70.000-100.000 đ/m2) địa phương, với đầu tư nhà trồng (Greenhouse) công nghệ cao cơng ty có vốn đầu tư nước ngồi làm thay đổi tranh nông nghiệp hướng công nghệ cao nước ta Điều thúc đẩy nhiều địa phương nhập nhà trồng có điều khiển tự động Thoạt nhìn vấn đề dễ đạt hiệu Tuy nhiên, việc triển khai canh tác nông nghiệp công nghệ cao hệ thống nhà trồng gặp khó khăn, cản trở thành công việc áp dụng công nghệ Nguyên nhân là, việc giá thành đầu tư cao (3÷5 triệu đ/m2), việc nghiên cứu chọn lựa mơ hình hệ thống điều khiển thích hợp cho nhà trồng điều kiện khí hậu cụ thể địa phương, việc chọn lựa loại trồng thích hợp, chế độ dinh dưỡng,…chưa giải Nhìn chung, nghiên cứu cần có kết hợp chặt chẽ nhà nông-sinh với người thiết kế kỹ thuật nhà trồng Các kết điều tra số địa phương [22] cho thấy tới 90% diện tích nhà trồng tự phát mức công nghệ thấp, lợp phủ lưới màng plastic Nhà thường cao không 3m, bao quanh lưới để trống Loại nhà dễ xây dựng, rẻ tiền, sử dụng hộ gia đình để trồng loại nhỏ, ươm giống Phần nhỏ lại nhà trồng nhập khẩu, công nghệ chủ yếu mức trung bình, lợp phủ màng plastic (1 lớp), có chiều cao 4-5m tự động điều khiển làm mát, thơng gió tự nhiên cưỡng Loại phần kiểm soát môi trường canh tác, bảo vệ tốt (hạn chế vật nuôi phá hoại lây nhiễm bệnh từ bên ngồi), có giá thành tương đối cao, sử dụng trang trại, khu nông nghiệp để trồng loại lớn, canh tác phục vụ sản xuất thương mại ươm giống Một tỷ lệ nhỏ nhà trồng công nghệ cao sử dụng cơng ty đầu tư nước ngồi Nhà lợp phủ lớp màng Plastic nhựa polycarbonate, chiều cao 5-8m Nhà trồng loại tự động điều khiển điều hồ khí hậu có hệ thống kiểm sốt dinh dưỡng tưới tự động cơng nghệ cao, có giá tương đối đắt Hệ thống thích hợp cho cho sản xuất sản phẩm chất lượng cao, cho thương mại ươm giống với số lượng lớn, lý tưởng cho việc kiểm soát tác động môi trường lên việc canh tác Nước ta nằm vùng khí hậu nhiệt đới, song khí hậu miền khác nhau, đặc biệt có vùng quanh năm mát lạnh Đà Lạt, Tam Đảo, thuận tiện cho việc phát triển nhà trồng Vấn đề xây dựng nhà trồng vùng nóng, vùng có độ ẩm cao khó khăn nhiều Chính vậy, việc nghiên cứu xây dựng mơ hình nhà trồng với trang bị điều khiển tự động, phù hợp với điều kiện khí hậu canh tác địa phương, tạo điều kiện để tiến hành thử nghiệm xác lập quy trình cơng nghệ canh tác cho số loại hoa – rau trồng theo hướng cơng nghệ cao – có ý nghĩa khoa học thực tiễn Các vấn đề trình bày báo nghiên cứu thực cho nhà trồng công nghệ trung bình, ứng dụng thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) khu vực Thiết kế cấu trúc nhà trồng Cấu trúc nhà thiết kế sở xem xét ảnh hưởng tham số môi trường trồng Với mái nhà vòm cong, xạ mặt trời suốt ngày ln vng góc với mái cho phép đa phần tia sáng vào nhà tia phản xạ ít, lượng xạ nhận diện tích canh tác lớn Loại mái vòm thường dùng vùng có lượng xạ mặt trời yếu (vùng ơn đới – vùng có tuyết khả chịu tải mái lớn) Ở vùng nhiệt đới nhiều nắng, với loại mái tam giác, xạ mặt trời vào sáng chiều vng góc với mái nhà Vào trưa nắng gắt, lượng xạ nhận diện tích canh tác lại giảm bị phản xạ nhiều hai phần mái nhà.Vì nhà mái tam giác thường dùng vùng nhiều nắng (nhiệt đới, sa mạc) Ngồi ra, phân tích tác dụng nâng mái gió (theo Định luật Bernuli) cho thấy dạng mái vịm tác dụng gió chịu lực nâng lớn dạng mái tam giác Các phân tích dịng khí khí đối lưu tự nhiên nhà với mái vịm dạng mái tam giác có kiểu thông mái cho thấy đối lưu tuỳ thuộc mạnh vào vị trí cửa mái Những nhà mái tam giác dễ thực cửa thoát phần nóc, nên có đối lưu tự nhiên tốt, dễ dàng cho phép khí nóng tích tụ phần mái ngồi Căn phân tích trên, cấu hình nhà lựa chọn dạng mái tam giác, xây dựng liên kế để giảm bớt vật liệu xây dựng cho phép tạo diện tích canh tác rộng Nhà trồng GH-300 gồm nhà liên kế (3x100m2), thực cho đối tượng trồng cụ thể: Nhà trồng rau ăn lá; Nhà trồng rau ăn quả, dưa loại giá thể; Nhà trồng hoa chất lượng cao (xem H.1) Với nhiều loại vật liệu làm khung nhà, việc chọn thép ống mạ xây dựng phù hợp độ bền giá Kết cấu khung nhà sử dụng thép ống dài 6m (đường kính 21mm, 27mm 60mm), đảm bảo sức chịu tải nhà đà ngang theo tiêu chuẩn quốc tế 100pound/foot2 (90kg/929cm2 ), chịu sức nặng công nhân trèo lên mái cấu kiện khác treo hay gắn nhà Để giải lượng nhiệt tích tụ vùng trung tâm nhà, cấu trúc khí phải đảm bảo yêu cầu điều khiển hệ thống đóng/mở mái tự động, thơng gió cưỡng bức, thơng gió mái đảo gió quạt, hệ thống làm mát khơng khí nhà, có che nắng bên ngồi nước máng xối Tại Tp.HCM tháng nóng tháng - tháng cuối mùa khô, hướng nhà đặt theo hướng bắc - tây bắc –> nam - đơng nam để khai thác gió Tín phong theo hướng nam đơng Nam (có khoảng từ tháng đến tháng Các dãy nhà GH-300 Khu Nông nghiệp Công Nghệ Cao Tp.HCM (Xã Phạm Văn Cội, Huyện Củ Chi Tp.HCM) dựng theo hướng bắc - tây bắc/nam-đông nam (xem H.2) H Nhà trồng GH-300  ...Mơ hình nhà trồng với điều khiển tự động ứng dụng khu vực Thành Phố Hồ Chí Minh The Model of The Automated Greenhouse used for HoChiMinh City’s Area Nguyễn Ngọc Lâm, Đỗ Quang Minh, Trần... cho nhà trồng công nghệ trung bình, ứng dụng thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM) khu vực Thiết kế cấu trúc nhà trồng Cấu trúc nhà thiết kế sở xem xét ảnh hưởng tham số môi trường trồng Với mái nhà. .. triển nhà trồng Vấn đề xây dựng nhà trồng vùng nóng, vùng có độ ẩm cao khó khăn nhiều Chính vậy, việc nghiên cứu xây dựng mơ hình nhà trồng với trang bị điều khiển tự động, phù hợp với điều kiện