Nghiên cứu, thiết kế hệ thống chăm sóc cây thông minh trong mô hình nhà màng nông nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆP HÀ NỘI KHOA : CƠ KHÍ   ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điện tử Đề tài : “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống chăm sóc thơng minh mơ hình nhà màng nơng nghiệp” Giảng viên hướng dẫn : TS Nguyễn Văn Trường Nhóm sinh viên làm : Lê Thị Hảo - 2019608054 Nguyễn Văn Quân - 2019607860 Lâm Quang Hải - 2019607871 Nguyễn Văn Trung - 2019608057 Lớp : LT – ĐH Cơ Điện Tử –K14 Hà Nội_2021 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN LỜI CẢM ƠN Lời em xin cảm ơn chân thành đến toàn thể thầy cô trường thầy cô khoa, mơn nói riêng, người tận tình hướng dẫn, dạy dỗ trang bị cho em kiến thức bổ ích bốn năm vừa qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Nguyễn Văn Trường hướng dẫn cho em kiến thức, kỹ cần có để hồn thành đề tài tốt nghiệp Sau em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè động viên, cổ vũ đóng góp ý kiến qua trình học tập, nghiên cứu trình làm báo cáo đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên trình nghiên cứu đề tài, kiến thức chuyên ngành hạn chế nên em nhiều thiếu sót tìm hiểu, đánh giá trình bày đề tài Rất mong nhận quan tâm, góp ý thầy cô giảng viên môn để đồ án em đầy đủ hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC CÁC CƠNG THỨC TÍNH TOÁN DANH MỤC BẢNG BIỂU .5 DANH MỤC HÌNH ẢNH GIỚI THIỆU CHUNG .7 1.1 Các vấn đề đặt 1.2 Tổng quan đề tài .7 1.3 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.4 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.5 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.6 Phương pháp nghiên cứu 10 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÀNG NÔNG NGHIỆP 11 2.1 Nguyên lý hoạt động nhà 11 2.1.1 Các bước hoạt động nhà màng 12 2.1.2 Nguyên lý hoạt động thành phần nhà màng .12 2.2 Đặc tính quang hợp xanh .13 2.2.1 Ảnh hưởng ánh sáng đến trình quang hợp 13 2.2.2 Ảnh hưởng nồng độ CO2 15 2.2.3 Ảnh hưởng nước 15 2.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ 15 2.2.5 Ảnh hưởng nguyên tố khoáng 17 2.3 Tăng suất trồng 17 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 18 3.1 Tính tốn lựa chọn hệ thống khí 18 3.1.1 Cấu trúc nhà trồng .18 3.1.2 Lựa chọn thiết kế khung nhà màng 19 3.1.3 Hệ thống tưới nước 20 3.1.4 Bộ phận đóng mở cửa thơng gió .23 3.1.5 Rèm cắt nắng .28 3.2 Thiết kế hệ thống khí 32 3.3 Thiết kế hệ thống điều khiển .40 3.3.1 Yêu cầu thiết kế 40 3.3.2 Sơ đồ đấu nối hệ thống điều khiển 42 3.3.3 Lưu đồ thuật toán 45 3.4 Thiết kế hệ thống giám sát điều khiển mạng Internet 50 3.4.1 Hệ thống giám sát 50 3.4.2 Hệ thống điều khiển qua mạng Internet 51 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 53 4.1 Kết đạt 53 4.2 Hướng phát triển 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 PHỤ LỤC 55 CÁC CƠNG THỨC TÍNH TỐN CT 1: Tỉ số truyềncho cửa thơng gió 26 CT 2: Tính tốn đường kính bánh đai cửa thơng gió 27 CT 3: Tính lực tác dụng lên trục cửa thơng gió .27 CT 4:Công suất qua trục bánh vít P1 .30 CT 5: Công suất qua truyền đai P2 .30 CT 6: Công suất qua trục quay thứ .30 CT 7: Phân phối tỉ số truyền 30 CT 8: Số vòng quay bánh vít dẫn là: 31 CT 9: Số vòng quay bánh đai bị dẫn là: 31 CT 10: Momen xoắn trục động 31 CT 11: Momen xoắn trục bánh vít Tbv .31 CT 12: Momen xoắn trục dẫn Tt1 .31 CT 13: Momen xoắn trục bị dẫn Tt2 31 CT 14: Tính đường kính bánh đai: 31 CT 15: Tính lực vịng .31 CT 16: Vận tốc bánh đai thứ v2: 31 CT 17: Lực vòng tác dụng lên trục bánh đai thứ .32 CT 18: Tính lực tác dụng lên trục bánh đai thứ 32 CT 19: Lực vòng tác dụng lên bánh đai thứ 32 CT 20: Tính lực tác dụng lên trục bánh đai thứ ( trục quay thứ 1) 32 CT 21: Tính lực tác dụng Frx truyền động xích lên trục 32 PHỤ LỤC 55 5010.00 2030.00 F 412.09 F E E D D C C B B Người vẽ Người kiểm tra A Lâm Quang Hải 14/12/2021 BẢN VẼ TỔNG THỂ Vật liệu: Thép mạ kẽm Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Tỉ lệ:1:300 Bản vẽ số 1 A -MCB A 1d.9:A / R R / 1d.0:A 1d.9:A / S S / 1d.0:A 1d.9:A / T T / 1d.0:A 1d.9:A / N N / 1d.0:A A NF125-SV-4P-32A -MCB6 B I> I> I> I> I> B -k9 /2.7:C k08 I> I> C C -K07 LS 25A – 32A – 24vdc I> I> I> + - IN OUT D D Máy Phun Sương Quạt thơng khí U V M 3~ E W M01 E E Động bơm nước F F Rev/No Revise Note Date Design by Approved by Checked by Project name: Code: Hethongnhamangtudong Project: HethongnhamangtudongDrawing: Quạt -Phun sương - Bơm nước Date N.V.Quân 11:20:46 AM Page No: 1d Total page: FX3U - 485 - BD A RTU ES35-SW SDA A SDB B A RDA RDB VDC SD GND B B VELT RMS OS A B VDC C GND X002 C Output Relay ES - ALS - 01 D D A B / 24V VDC 0v GND / E E F F Rev/No Revise Note Date Design by Approved by Checked by Project name: Code: Hethongnhamangtudong Project: HethongnhamangtudongDrawing: Conect Sensor Date N.V.Quân 4:05:07 PM Page No: 1c Total page: 2.0:F 2.0:F P24 N24 2.8:F PLC P24V N24V - 2 S/S B BT 01 X0 AL6H-M14Y NO1 C1 N24 X000 BT 02 X1 C1 N24 AL6H-M14Y NO1 X001 Relay VELT - RMS - RO S1 FX3U-32MR/DS + COM1 COM1 M1 FWD Y000 M1 REV Y001 M2 FWD Y002 M2 REV Y003 COM2 COM2 M3 FWD Y004 Y005 Y006 Y007 10 COM3 11 24V 0V S/S X001 X002 M4 ON C S3 S4 S5 S6 X004 X005 M5 ON A1 N24 A2 X1 P24 K2 Y001 A1 X1 A2 P24 K3 Y002 A1 A2 X1 P24 K4 A1 X1 A2 X0 N24 B P24 N24 K5 Y004 A1 A2 X1 P24 K6 Y005 A1 X1 A2 P24 k7 Y006 A1 A2 P24 k8 Y007 A1 C P24 A2 X0 N24 k9 X006 Y010 X007 Y011 X010 Y012 X011 Y013 X012 COM4 X013 Y014 Y015 X014 Y016 Y017 10 D Y000 Y003 X000 X003 X0 N24 K1 - M3 REV S2 A PLC FX3U-32MR/DS A 2.9:F P24 N24 Y010 A1 A2 D E X015 X016 X017 E P24 N24 P24 N24 F 2.0:A Rev/No 2.8:A F Revise Note Date Design by Approved by Checked by Project name: Code: Hethongnhamangtudong Project: HethongnhamangtudongDrawing: BT1- Mạch điều khiển PLC Date N.V.Quân 2.9:A 2.0:A 4:21:49 PM Page No: Total page: 9 A MCB 01 A 1b.9:A / R R / 1b.0:A 1b.9:A / S S / 1b.0:A 1b.9:A / T T / 1b.0:A 1b.9:B / N N / 1b.0:B NF125-SV-4P-32A B MCB2 I> I> I> MCB3 I> I> I> MCB4 I> I> I> B C C K 02 K 01 LS 25A – 32A – 24vdc I> I> I> LS 25A – 32A – 24vdc K 04 K 03 I> I> LS 25A I> – 32A – 24vdc I> I> I> LS 25A – 32A – 24vdc K 06 K 05 I> I> I> LS 25A – 32A – 24vdc I> I> I> LS 25A – 32A – 24vdc I> I> I> D D E E U V M 3~ W U V M 3~ M01 E W U M 3~ M01 E Động Đóng/mở cửa thơng khí V W M01 E Động Đóng/mở cửa thơng khí Động kéo rèm cắt nắng F F Rev/No Revise Note Date Design by Approved by Checked by Project name: Code: Hethongnhamangtudong Project: HethongnhamangtudongDrawing: Cấp nguồn động phase Date N.V.Quân 11:20:06 AM Page No: 1b Total page: BẮT ĐẦU TÍN HIỆU CẢM BIẾN TÍN HIỆU ĐỘ ẨM TÍN HIỆU ÁNH SÁNG TÍN HIỆU NHIỆT ĐỘ HỆ THỐNG BƠM NƯỚC HỆ THỐNG MÁI CHE HỆ THỐNG QUẠT HỆ THỐN ĐO LƯỜNG DỪNG Ladder Data Name : MAIN 12/23/2021 X000 X001 Start M0 M0 A/S A/S 28 M1 M1 A/S A/S 92 95 M2 M2 A/S B/D 37 89 50 100 M3 M3 B/D B/D 99 M4 M4 A/S A/S 97 Stop 87 M0 10 16 22 > < > < D1 D1 D3 D3 D0 D0 D2 D2 56 Ladder Data Name : MAIN M0 12/23/2021 X017 X016 28 Cảm biế n báo m ưa Y000 Động c mở cửa th ơng khí Ct hành trình cử a thơn X004 Cơng tă c mở cử a thơng khí X017 Cảm biế n báo m ưa X015 Y001 Động c ng cửa thơng Ct hành trình c ửa thơ M2 X005 Cơng tắ c đóng cửa th ông kh X017 Cảm biế n báo m ưa X016 Y002 Đông c mở cửa th ông khí Ct hành trình cử a thơn Ladder Data Name : MAIN 12/23/2021 X004 Công tă c mở cử a thơng khí X017 Cảm biế n báo m ưa X015 Y003 Đơng c ng cửa thơng Ct hành trình c ửa thơ M2 X005 Cơng tắ c đóng cửa th ơng kh M2 X014 Y004 Đóng c kéo rèm cắ t nắng Ct hành trình đóng/ mở X020 X011 Cám biế n ánh s mức Ct hành trình đóng/ mở Ladder Data Name : MAIN 12/23/2021 X021 X012 Cám biế n ánh s mức Ct hành trình đóng/ mở X022 X013 Cám biế n ánh s mức Ct hành trình đóng/ mở X023 X014 Cám biế n ánh s mức Ct hành trình đóng/ mở X007 Công tắ c kéo r èm cắt nắng X020 Cám biế n ánh s mức X011 Y005 Động c đón g rèm c nắn Ct hành trình đóng/ mở Ladder Data Name : MAIN 12/23/2021 X021 X012 Cám biế n ánh s mức Ct hành trình đóng/ mở X022 X013 Cám biế n ánh s mức Ct hành trình đóng/ mở X023 X014 Cám biế n ánh s mức Ct hành trình đóng/ mở Ladder Data Name : MAIN 12/23/2021 M0 M2 M1 87 Y006 Quạt đ ối lưu X006 Công tắ c quạt điện M1 M3 M2 Y007 Bơm phu n sươn g X003 Công tắ c bơm p hun sươ ng M4 = D8015 K5 Y010 Bơm tư ới nướ c Ladder Data Name : MAIN 12/23/2021 = D8015 K17 X026 Công tắ c bơm n ước END 116 Device Comment Data Name : MAIN 12/23/2021 Device Name X000 Start Comment X001 Stop X002 Auto/Manual X003 Công tắc bơm phun sương X004 Công tăc mở cửa thơng khí X005 Cơng tắc đóng cửa thơng khí X006 Công tắc quạt điện X007 Công tắc kéo rèm cắt nắng X010 Công tắc kéo rèm cắt nắng vào X011 Ct hành trình đóng/ mở mức X012 Ct hành trình đóng/ mở mức X013 Ct hành trình đóng/ mở mức X014 Ct hành trình đóng/ mở mức X015 Ct hành trình cửa thơng khí X016 Ct hành trình cửa thơng khí X017 Cảm biến báo mưa X020 Cám biến ánh sáng mức X021 Cám biến ánh sáng mức X022 Cám biến ánh sáng mức X023 Cám biến ánh sáng mức X024 Cảm biến độ ẩm X025 Cảm biến nhiệt độ X026 Công tắc bơm nước Y000 Động mở cửa thơng khí Y001 Động đóng cửa thơng khí Y002 Đơng mở cửa thơng khí Y003 Đơng đóng cửa thơng khí Y004 Đóng kéo rèm cắt nắng Y005 Động đóng rèm cắt nắng Y006 Quạt đối lưu Y007 Bơm phun sương Y010 Bơm tưới nước D0 Nhiệt độ ban đầu D1 Nhiệt độ thực tế D2 Độ ẩm ban đầu D3 Độ ẩm thực tế