Khkt 2022 2023

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HẢI DƯƠNG CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CƠ SỞ NĂM HỌC 2022 -2023 DỰ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NUÔI TRỒNG THỦY CANH THÔNG MINH TRONG GIA ĐÌNH LĨNH VỰC: VẬT LÍ KỸ THUẬT ĐƠN VỊ: TRƯỜNG THCS ĐỊNH SƠN Người thực hiện: Nguyễn Thị Thu Hà lớp 9A Phạm Thị Thanh Tâm lớp 9B Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Hương Cẩm Giàng, tháng 10 năm 2022 CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN MỤC LỤC TÓM TẮT DỰ ÁN Lý chọn đề tài 1.1 Từ thực tiễn sống 1.2 Vấn đề nghiên cứu .5 1.3 Ý nghĩa nhân văn tính hiệu dự án Mục đích nghiên cứu 2.1 Nghiên cứu mô hình ni trồng thủy canh có 2.2 Xây dựng ý tưởng “Thiết kế hệ thống ni trồng thủy canh thơng minh gia đình ” với: Kế hoạch phương pháp nghiên cứu .8 3.1 Kế hoạch nghiên cứu 3.2 Phương pháp nghiên cứu Danh mục vật tư thiết bị .10 4.1 Bể cá 10 4.2 Máy bơm nước 10 4.3 Bộ điều khiển BSP8266 10 Bộ điều khiển BSP8266 10 4.4 Tấm bin lượng mặt trời 11 4.7 Hệ thống bơm 11 4.8 Điện thoại 11 4.9 Hệ thống đèn chiếu sáng 11 Ý tưởng sáng tạo 11 5.1 Giải pháp kỹ thuật 11 5.1.1 Phần khí .11 5.1.2 Phần cấu hình trạm phát điện .12 Thuyết minh 12 Thảo luận .12 7.1 Khả ứng dụng 12 Cơng nghệ sống CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN 7.2 Tính sáng tạo 13 Hướng phát triển dự án 13 LỜI CẢM ƠN 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO 15 Cơng nghệ sống CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN TÓM TẮT DỰ ÁN - Hiện nay, gia tăng dân số, thay đổi khí hậu, xói mịn đất, phân phối nước khơng đồng ô nhiễm nguồn nước, người đau đầu tình trạng thực phẩm bẩn ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe Nếu gia đình có vườn rau, ao cá giúp an tâm ăn uống đỡ tốn thời gian chợ Do diện tích nhỏ thời gian chăm sóc nên việc ni trồng thủy canh phù hợp với điều kiện thực tế Khu vườn nhỏ trở nên phong phú, đẹp mắt nhờ có màu xanh rau bơi lội tung tăng đàn cá Khu vườn nhỏ không cung cấp nguồn thực phẩm cho gia đình mà cịn trở thành thú vui tao nhã thành viên - Ngôi nhà gia đình em có nắp đặt hệ thống lượng mặt trời, sử dụng nhiều thiết bị thông minh ứng dụng công nghệ goog leassistant (mở cửa tự động, bật, tắt thiết bị điện tử giọng nói ) nên em nghĩ không thiết kế hệ thống nuôi trồng thủy canh thơng minh gia đình để đáp ứng nhu cầu thực phẩm an tồn gia đình mình? - Ý tưởng thơi thúc chúng em nghiên cứu sáng tạo sản phẩm “Thiết kế hệ thống ni trồng thủy canh thơng minh gia đình ” Lý chọn đề tài 1.1 Từ thực tiễn sống Thực tiễn cho thấy, ô nhiễm nguồn nước, đất đai bị bạc mầu xói mịn, nhiễm khơng khí ngày nhiều năm vừa qua dịch cơvits hồnh hành khắp nơi làm cho tình hình kinh tế giảm sút nghiêm trọng, nguồn cung ứng thực phẩm bị gián đoạn Thực trạng đặt nhu cầu thiết việc tự cung cấp thực phẩm rau xanh, cá tươi cho gia đình Giải pháp trồng rau thủy canh mang lại giá trị thiết thực cho sống xanh người Khi người dùng bắt đầu ý thức tầm quan trọng rau với sức khoẻ mơ hình trồng rau thuỷ canh bắt đầu phát triển Tuy nhiên, người dân gặp khó khăn vấn đề tự lắp đặt mơ hình, cách Cơng nghệ sống CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN thức để vườn rau phát triển ổn định đảm bảo đủ lượng rau cho bữa ăn hàng ngày khơng có đủ kiến thức chun mơn nơng nghiệp Rất nhiều người cịn băn khoăn liệu có nên trồng rau thủy canh nhà hay không ? chúng em tin trồng rau thủy canh nhà định đắn người ln ln hài lịng mỉm cười nhìn thấy Với phát triển kỹ thuật nông nghiệp mới, chúng em áp dụng thành công mô hình trồng rau thủy canh nhà Với phương pháp vừa tiết kiệm thời gian trồng trọt làm đất, phù hợp với không gian nhỏ hẹp sân thượng hay ban công Bên cạnh đó, việc thực mơ hình thủy canh giúp giống rau phát triển tốt, mạnh khỏe cho suất thu hoạch cao hẳn phương pháp canh tác thông thường 1.2 Vấn đề nghiên cứu Trên giới nước Mĩ, Pháp, Nhật Bản có nhiều mơ hình trồng thủy canh: Hệ thống dạng bấc (wick system) Hệ thống dạng bấc dạng hệ thống thủy canh đơn giản Đúng tên gọi Đặt đầu sợi bấc hút cho chạm vào phần rễ Đầu bấc chìm dung dịch dinh dưỡng Sợi bấc làm nhiệm vụ hút nước dung dịch dinh dưỡng lên cung cấp cho rễ (tương tự sợi bấc đèn dầu, hút dầu lên để trì cháy) Như có đủ nước chất dinh dưỡng để phát triển Hệ thống thủy canh tĩnh (water culture) Hệ thống thường thùng hay nước chứa dung dịch thủy canh, phần bệ giữ thường làm chất dẻo nhẹ xốp đặt dung dịch dinh dưỡng, rễ ngập chìm nước có chứa dung dịch dinh dưỡng Vì mơi trường thiếu khí oxy nên cần có máy bơm bơm khí vào khối sủi bọt để cung cấp oxy cho rễ Hệ thống thủy canh dạng thường dùng phổ biến dạy Cơng nghệ sống CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN học Hệ thống tốn kém, tận dụng bể chứa nước hay bình chứa khơng rỉ khác Hệ thống nhỏ giọt loại hệ thống thủy canh sử dụng rộng rãi giới Máy bơm bơm dung dịch dinh dưỡng lên, nhỏ trực tiếp vào gốc trồng đường ống nhỏ giọt theo định kỳ Dung dịch dinh dưỡng dư chảy xuống thu hồi bể tái sử dụng Như vậy, hệ thống sử dụng dung dịch dinh dưỡng hiệu quả, nước dư tái sử dụng, không bị hao phí Ở Việt Nam áp dụng mơ hình trồng rau thủy canh có quy mơ lớn nhiều tỉnh thành :Tp Hồ Chí Minh, Thanh Hóa, Hà Nội đạt kết xuất cao Mơ hình trồng rau thủy canh thị trường Cơng nghệ sống CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN Chúng em suy nghĩ không áp dụng mơ hình tiến tiến vào việc ni trồng thủy canh nhà, sử dụng nguồn tài nguyên lượng sẵn có gia đình tận dụng đồ bỏ để thiết kế mô hình ni trồng thủy canh nhà mang lại lợi ích, giá thành rẻ Câu hỏi đặt với chúng em thơi thúc chúng em tìm tịi nghiên cứu để thoả mãn niềm say mê khoa học mong muốn thực ý tưởng có ích 1.3 Ý nghĩa nhân văn tính hiệu dự án Một kì quan giới vườn treo Babylon nhà vua Nabuchadnezzar (605-562 TCN) Lưỡng Hà Ngay từ thời cổ đại người biết cách đưa nước từ chỗ thấp lên chỗ cao tạo nên vườn đầy hoa trái xanh tốt Cho tới tận ngày người học từ lịch sử, cải tiến, thiết kế vườn thủy canh tạo sản phẩm đem lại lợi ích sức khỏe cho người Chúng em có ý tưởng thiết kế hệ thống nuôi trồng thủy canh thông minh gia Sản phẩm gồm 01 bể chứa nước, tích điện từ lượng mặt trời, máy bơm, điều khiển, giá thể trồng rau Thiết bị phù hợp với điều kiện thực tiễn cho gia đình Việt Nam Mục đích nghiên cứu 2.1 Nghiên cứu mơ hình ni trồng thủy canh có Mơ Cơng nghệ sống hình ni trồng thủy canh CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN Sáu loại mơ hình thủy canh khác lựa chọn phù hợp cho nhu cầu mong muốn cụ thể tùy theo người loại mơ hình thủy canh bao gồm: Mơ hình ni nước sâu Mơ hình Bấc Mơ hình nhỏ giọt Mơ hình ngập rút nước (Ebb and Flow) Kỹ thuật phim dinh dưỡng (NFT) Khí canh 2.2 Xây dựng ý tưởng “Thiết kế hệ thống ni trồng thủy canh thơng minh gia đình ” với: - 01 hệ thống máy bơm, bơm nước từ bể lên giá thể; Bộ tích điện tích từ nguồn điện lượng mặt trời, điều khiển hẹn giời lựa chọn nhiệt độ phù hợpvới điều kiện t hự c ti ễn gi a đì nh ViệtNam - Sản phẩm ứng dụng công nghệ 4.0 điều khiển từ xa, tiết kiệm thời gian, nhân lực, tiện ích có nhiều tính trội so với mơ hình thủy canh có Kế hoạch phương pháp nghiên cứu 3.1 Kế hoạch nghiên cứu TT Thời gian Tên công việc Người thực Kết dự kiến Tháng Nghiên cứu Nguyễn Thị Thu Hà Phân tích đầy 6/2022 chi Phạm Thị Thanh đủ tính năng, tiết tính Tâm xem xét đến hạn chế yêu cầu cụ thể hướng phát triển đặt cho sản sản phẩm Tháng phẩm Dự trù loại Nguyễn Thị Thu Hà Dự trù vật 7,8/2022 vật tư, thiết bị Phạm Thị Thanh tư thiết bị vấn Tâm Cơng nghệ sống đề phát sinh CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN TT Thời gian Tên công việc Người thực Tháng Thiết kế thi Nguyễn Thị Thu Hà Các cấu đảm bảo 9/2022 công Tháng Tâm Thiết kế thi Nguyễn Thị Thu Hà Hệ thống điện, công 10/2022 công nắp đặt Phạm Thị Thanh nghệ đảm bảo điều Phạm Thị Thanh truyền động phần hệ thống điện, Tâm khiển cho Tháng công nghệ phận hoạt động Lắp ráp, thử Nguyễn Thị Thu Hà Các phận hoạt 10/2022 nghiệm Phạm Thị Thanh động mục tiêu Tháng Tâm ban đầu Vận hành Nguyễn Thị Thu Hà Hệ thống thủy canh 11/2022 hiệu chỉnh hệ Phạm Thị Thanh hoạt động ổn định thống Kết dự kiến thủy Tâm Tháng canh Hoàn thành dự Nguyễn Thị Thu Hà Hoàn 12/2022 án Phạm Thị Thanh phẩm theo kế hoạch Làm Poster Tâm Tập thành sản thuyết trình 3.2 Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lí thuyết: Nghiên cứu tài liệu liên quan đến ni trồng thủy canh có; tìm hiểu nguồn lượng mặt trời - Phương pháp thực nghiệm: Thử nghiệm điều khiển phận hệ thống, hiệu chỉnh phần cơ, điên, công nghệ Danh mục vật tư thiết bị 4.1 Bể cá TT Tên Cơng nghệ sống Quy cách Số lượng Ghi CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN - Dài 600mm- Cao trung bình 01 Bể cá 300mm-Rộng 350mm Giá đỡ bể cá - Dài 600mm- Cao trung bình 01 Để đỡ bể cá 01 Để treo bóng 300mm-Rộng 350mm Thanh treo bóng đèn Giá - Vật liệu thép: cao 750mm đỡ trồng -Vật liệu: khay nhựa PU rau đèn 01 -Dài 500mm- Rộng 340mm Xỉ than 4.2 Máy bơm nước TT Tên Quy cách Máy bơm Điện 220V- 50 Hz- 15W-800l/h Số lượng 01 Ghi Bơm nước 4.3 Bộ điều khiển BSP8266 TT Tên Quy cách Bộ điều khiển -Dài 60 mm- Rộng 60 mm Số lượng 01 Ghi Để điều BSP8266 khiển tưới Mạch nước tự động Tự chuyển điều công tắc chuyển mạch 01 khiển 4.4 Tấm bin lượng mặt trời TT Tên Bin lượng Quy cách -Dài 1000 mm- Rộng 800 mm mặt Số lượng 01 Ghi Nắp mái nhà trời Công nghệ sống 10 CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN 4.7 Hệ thống bơm TT Tên Quy cách Máy Bơm 12V- 5W( kèm ống hút, xả) Mạch điều công tắc chuyển mạch Số Ghi lượng 01 Bơm nước 01 Tự chuyển khiển 4.8 Điện thoại TT Tên SAMUNG J6 Quy cách Màn hình cảm ứng Số Ghi lượng 01 Có sẵn 4.9 Hệ thống đèn chiếu sáng TT Tên Đèn chiếu Quy cách LED siêu sáng trắng sáng Số Ghi lượng 02 Mua đèn LED linh kiện để Tự lắp Ý tưởng sáng tạo 5.1 Giải pháp kỹ thuật 5.1.1 Phần khí Bể cá , giá đỡ, ống nhựa 5.1.2 Phần cấu hình trạm phát điện Cầu hình trạm phát điện sử dụng lượng mặt trời, trạm phát bao gồm tổ hợp pin lithium 12V- 50AH Dung lượng lưu trữ quy đổi 600W điện Bộ điều khiển sạc PWM- 30A Bộ chuyển nguồn 12V/220V cho dịng điện chuẩn, cơng xuất phát tức thời 500Wh Phát liên tục 100Wh theo lực bin mặt trời, loại modum mono 110WP Trong thời gian có nắng tiêu chuẩn ~30 độ C Cơng nghệ sống 11 CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN Dung lượng lưu trữ qua đêm 600WP chuyển thành 500W theo tiêu chuẩn điện lưới, phù hợp với tất thiết bị Tiêu thụ điện 300W Thuyết minh - Pin lượng mặt trời chuyển hóa quang thành điện - Điện từ pin lượng mặt trời cấp vào sạc, để sạc cho pin lithium - Pin lithium tích trữ điện năng, cho vào chuyển đổi - Bộ chuyển đổi cấp điện cho máy bơm, đèn chiếu sáng, điều khiển ESP8266 Thảo luận - Hệ thống hoạt động ổn định hoạt động tốt hiệu quả, bơm nước theo chu kì - Điện thoại kết nối vvi-fi hoạt động ổn định Kết luận 7.1 Khả ứng dụng Sản phẩm “Thiết kế hệ thống nuôi trồng thủy canh thơng minh gia đình” làm đơn giản, gọn nhẹ, dễ dàng sử dụng, mơ hình ứng dụng rộng rãi, chi phí khơng cao Với việc chế tạo phận từ phế liệu ống nhựa, khay nhựa, xỉ than vừa góp phần bảo vệ mơi trường vừa có sản phẩm rau tươi, cá sạch, mang lại sức khỏe tốt cho người Sản phẩm ứng dụng công nghệ 4.0 điều khiển từ xa vừa tiết kiệm thời gian tiện ích Sử dụng lượng cho đời sản phẩm sạch, bảo vệ mơi trường, điều hịa khơng khí Với đề tài này, chúng em hy vọng góp phần nhỏ vào việc làm giảm ô nhiễm môi trường, tạo không khí lành có lợi cho sức khỏe người Đặc biệt người có thời gian rảnh sử dụng 7.2 Tính sáng tạo Cơng nghệ sống 12 CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN Dự án có tính mới: sử dụng lượng (năng lượng mặt trời), hệ thống tự động hóa kết nối qua điện thoại Về thiết kế: - Hệ thống bể cá, tích điện, máy bơm, hẹn nắp liên hồn Về tính năng: - Có đèn chiếu sáng - Có điều khiển nhiệt độ - Có bơm nước tưới hẹn theo chu kì Hướng phát triển dự án - Có thể nghiên cứu lắp đặt thêm hệ thống cảm biến thời tiết hệ thống nuôi trồng sân hặc vườn, ban cơng khơng có mái che Cơng nghệ sống 13 CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN LỜI CẢM ƠN Trước hết, chúng xin cảm ơn gia đình ln ủng hộ sát cánh bên chúng suốt thời gian thực dự án Chúng em xin cảm ơn Lãnh đạo nhà trường tập thể thầy cô giáo, đặc biệt cô giáo hướng dẫn Nguyễn Thị Hương tạo điều kiện tốt sở vật chất, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm hỗ trợ vấn đề học tập lớp để chúng em làm nên sản phẩm ngày hôm Cảm ơn bạn lớp 9A,9B giúp đỡ học tập, cảm ơn bạn ln động viên thời gian nghiên cứu, giúp có thêm động lực để tới ngày hôm Sự thành công dự án ngày hôm công sức riêng cá nhân mà công sức tất người dù dù nhiều Dự án “Thiết kế hệ thống nuôi trồng thủy canh thông minh gia đình ” khơng phải dự án chúng em lại dự án đánh dấu mốc quan trọng trình học tập rèn luyện chúng em Chúng em cố gắng để khơng phụ lịng tin tất người Đại diện nhóm nghiên cứu Nguyễn Thị Thu Hà Cơng nghệ sống 14 CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP TỈNH NĂM HỌC 2022 – 2023 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU DỰ ÁN TÀI LIỆU THAM KHẢO SGK môn Công nhệ SGK mơn Vật Lí SGK mơn Sinh học Giáo trình Kĩ thuật cảm biến đo lường &điều khiển trường ĐH Công nghiệp TP HCM Cơng nghệ sống 15