Nghiên cứu, thiết kế mô hình chăm sóc vườn cây tự động

847 NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MÔ HÌNH CHĂM SÓC VƯỜN CÂY TỰ ĐỘNG Trịnh Thắng Anh, Vương Quốc Phong, Nguyễn Lê Thanh Điền, Dương Chí Nguyện Viện công nghệ Việt – Nhật, Trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh[.]

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MƠ HÌNH CHĂM SĨC VƯỜN CÂY TỰ ĐỘNG Trịnh Thắng Anh, Vương Quốc Phong, Nguyễn Lê Thanh Điền, Dương Chí Nguyện Viện cơng nghệ Việt – Nhật, Trường Đại học Cơng nghệ TP.Hồ Chí Minh GVHD: TS Đồn Thị Bằng TĨM TẮT Ngày nay, ngành nơng nghiệp đua Nông dân phải trồng nhiều sản phẩm chất lượng đất ngày tệ hơn, diện tích ngày giảm biến động thời tiết ngày phức tạp, chi phí cho nguồn nhân cơng khơng nhỏ Ứng dụng vườn tự động cho phép nông dân theo dõi sản phẩm điều kiện họ thời gian thực Bài báo lựa chọn phương pháp nghiên cứu áp dụng nước tiên tiến giới sử dụng cảm biến như: đất, nước, khơng khí để từ điều khiển thiết bị phù hợp với nhu cầu thực tế Mơ hình tiếp cận theo hướng tối ưu hóa q trình chăm sóc trồng tự động, giúp người nơng dân kiểm sốt chăm sóc tốt khu vườn GIỚI THIỆU Trên giới mơ hình vườn tự động hay vườn thơng minh khơng cịn xa lạ gì, nhiên, để lắp đặt vận hành vấn đề lớn cần phải nghiên cứu Việt Nam Vì báo đưa giúp tối ưu hóa chi phí lắp đặt cách vận hành đơn giản phù hợp với công nghệ thị trường Việt Nam Mơ hình vườn tự động giống mơ hình vườn thơng minh khác giúp hẹn tưới, nhắc nhở công việc, cảnh báo thời tiết trang bị cảm biến như: đất, nước, độ ẩm, nhiệt độ để điều khiển hệ thống tưới phun thuốc tự động Đặc biệt điều chỉnh thời gian tưới, tự động tưới đến nhiệt độ cài đặt lượng nước tưới phù hợp cho loại cho giai đoạn sinh trưởng Nhờ áp dụng hệ thống vườn thông minh mà người sử dụng tiết kiệm 40-60% lượng nước tưới theo hình thức nhỏ giọt hay tưới tán, giảm 30% công lao động, đặc biệt giảm khoảng 4% chi phí đầu tư lợi nhuận tăng 9-11% so với phương pháp truyền thống Trong phần báo bao gồm: Phần phương thức hoạt động cách kết nối cảm biến với arduino máy bơm; nguyên lý hoạt động xe phun thuốc Phần đưa kết mơ hình vẽ thiết kế 847 THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 2.1 Hệ thống tưới tự động Tưới tự động phương pháp tưới cung cấp nước cách tự động cho trồng Bao gồm số hình thức như: tưới nhỏ giọt, tưới phun sương, tưới phun mưa,… Hệ thống tưới tự động hóa điều khiển điện tử để tưới cây, hoạt động xác theo chương trình cài đặt Đồng thời điều khiển kết hợp với thiết bị cảm biến, tăng tính hiệu hệ thống tưới tự động Hình 1: Bản vẽ khu vườn mơ hình Diện tích vườn: 40 x 40 = 1600 cm2 = 0,16 m2, luống cây, luống Số trồng: 16 đơn vị diện tích Máy bơm tán: Điện áp: 12V, lưu lượng nước: – 2L/phút, áp suất: 80PSI, dòng điện tiêu thụ: 1A, công suất: 12 W Máy bơm phun sương: Điện áp: 5V, lưu lượng nước: 1,5L/phút, dòng điện tiêu thụ: 200 mA, công suất: 1W Tổng công suất tiêu thụ ngày: (  ( 848 ) ) ( ) ( ) ( ( ) ( )( ) ( ) ) Mức hấp thụ lượng mặt trời Việt Nam khoảng 4,58 kWh/m2/ngày Ampe lý thuyết cho ắc quy: ( ) Chọn ắc quy dongnai 12 V- 3,5 Ah Lượng ampe ắc quy sạc giờ: Chọn loại PV có 15 Wp số PV cần dùng là: 6,52/15 ≈ Chọn pin công suất 15 W (POLY 15W) Do chọn pin 15 W sử dụng nguồn 12 V Vậy ta chọn điều khiển sạc 12 V có dịng lớn 1,25 A Chọn điều khiển sạc lượng mặt trời PWM 12/24 V 30 A Mô tả sơ lược nguyên lý: Cảm biến: Cảm biến cảm biến độ ẩm đất nhiệt độ đạt ngưỡng cài đặt sẻ trả tín hiệu tủ điều khiển trung tâm để bơm ngược lại Bộ xử lý tín hiệu cảm biến: Gồm arduino bật tắt relay để điều khiển bơm Sau nhận tín hiệu từ cảm biến gửi xử lý xử lý tín hiệu gửi đến phận điều khiển bơm Bộ điều khiển bơm: Điều khiển máy bơm theo cài đặt lập trình Máy bơm: Nhiệm vụ máy bơm đẩy nguồn nước đến ống tưới tán tạo áp lực để hệ thống hoạt động được, việc lựa chọn máy bơm phụ thuộc vào nguồn điện, vị trí nguồn nước, diện tích cần tưới Ống dẫn nước: Từ máy bơm nước sẻ dẫn qua ống 16 mm sau rẽ nhánh qua ống phụ mm thẳng vào đầu tưới kiểu bố trí thơng dụng có nhiều lợi ích so với sử dụng loại ống dẫn Pin mặt trời: Cung cấp lượng cho hệ thống thông qua điều khiển mạch ac quy Sơ đồ khối kết nối hệ thống khu vườn thể Hình Khối điiều khiển đóng vai trị não hệ thống, ta trực tiếp làm việc thơng qua wed server 849 Hình 2: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển KẾT QUẢ THI CÔNG MƠ HÌNH TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG 3.1 Mơ hình tưới tự động Kết gia công lắp ráp sản phẩm thực tế thể Hình Vật liệu chế tạo chi tiết khí sắt nhựa cứng Hình 4: Hình ảnh thực tế mơ hình vườn thơng minh Chi tiết kết nối đầu mạch Arduino mạch module relay sau: Chân D3 Arduino nối với chân tín hiệu cảm biến đất Chân D4 Arduino nối với chân tín hiệu relay máy bơm nước phun sương Chân D5 Arduino nối với chân tín hiệu relay máy bơm nước tưới tán Chân số D6 Arduino nối với chân tín hiệu cảm biến nhiệt độ Các chân VCC GND arduino nối với chân tương ứng relay 850 Hệ thống giúp cho người nông dân cây, tưới gốc hay lo vấn đề nắng nóng ảnh hưởng đến sinh trưởng cây, thứ trở nên tự động người nông dân cần theo dõi vườn nhà thơng qua laptop hay điện thoại KẾT LUẬN Đề tài nghiên cứu mơ hình vườn thơng minh gồm có hệ thống tưới tự động (nhỏ giọt phun tán) điều khiển trung tâm arduino WeMos D1 Trong thời gian tới nhóm tiếp tục phát triển thêm xe phun thuốc tự động điều khiển giúp cho người nông dân giảm chi phí cho nhân cơng đặc biệt tránh tiếp xúc trực tiếp thuốc sâu Cung cấp cho người dùng mơ hình đơn giản lại tính hiệu cao TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mạch vi điều khiển Arduino WeMos D1: https://www.arduino.cc/ [2] https://bkaii.com.vn/tin-tuc/168-ung-dung-iot-trong-nong-nghiep-cong-nghe-cao [3] https://irrigation.com.vn/tuoi-tu-dong-tiet-kiem-nuoc-hon-50-so-voi-tuoi-thu-cong/ [4] https://hoanhap.vn/bai-viet/y-tuong-tao-bao-tu-mo-hinh-vuon-thong-minh-24088 851 ... TƯỚI CÂY TỰ ĐỘNG 3.1 Mơ hình tưới tự động Kết gia công lắp ráp sản phẩm thực tế thể Hình Vật liệu chế tạo chi tiết khí sắt nhựa cứng Hình 4: Hình ảnh thực tế mơ hình vườn thơng minh Chi tiết kết...2 THIẾT KẾ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 2.1 Hệ thống tưới tự động Tưới tự động phương pháp tưới cung cấp nước cách tự động cho trồng Bao gồm số hình thức như: tưới nhỏ... thống tưới tự động hóa điều khiển điện tử để tưới cây, hoạt động xác theo chương trình cài đặt Đồng thời điều khiển kết hợp với thiết bị cảm biến, tăng tính hiệu hệ thống tưới tự động Hình 1: Bản