Hoàn thiện công nghệ và sản xuất hệ thống pha phân tự động điều khiển từ xa phục vụ nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BAN QUẢN LÝ KHU NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO TRUNG TÂM ƯƠM TẠO DOANH NGHIỆP NƠNG NGHIỆP CƠNG NGHỆ CAO CHƯƠNG TRÌNH HỖ TRỢ KHỞI NGHIỆP ĐỔI MỚI SÁNG TẠO (SPEEDUP) BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ VÀ SẢN XUẤT HỆ THỐNG PHA PHÂN TỰ ĐỘNG, ĐIỀU KHIỂN TỪ XA, PHỤC VỤ NÔNG NGHIỆP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAO Cơ quan chủ trì nhiệm vụ: Trung tâm Ươm tạo Doanh nghiệp Nơng nghiệp Cơng nghệ cao Chủ nhiệm nhiệm vụ: Phạm Hồi Quyên Thành phố Hồ Chí Minh - 2022 ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ BAN QUẢN LÝ KHU NÔNG NGHIỆP CÔNG NGHỆ CAO TRUNG TÂM ƯƠM TẠO DOANH NGHIỆP NÔNG NGHIỆP CƠNG NGHỆ CAO CHƯƠNG TRÌNH HỖ TRỢ KHỞI NGHIỆP ĐỔI MỚI SÁNG TẠO (SPEEDUP) BÁO CÁO TỔNG HỢP KẾT QUẢ NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ HỒN THIỆN CƠNG NGHỆ VÀ SẢN XUẤT HỆ THỐNG PHA PHÂN TỰ ĐỘNG, ĐIỀU KHIỂN TỪ XA, PHỤC VỤ NÔNG NGHIỆP ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ CAO (Đã chỉnh sửa theo kết luận Hội đồng nghiệm thu ngày 27/7/2022) Chủ nhiệm nhiệm vụ Phạm Hồi Qun Cơ quan chủ trì nhiệm vụ Thành phố Hồ Chí Minh - 2022 MỤC LỤC Nội dung STT A Tên tổ chức đề xuất B Tên tổ chức tham gia Trang Thông tin chung Tóm tắt nhiệm vụ MỞ ĐẦU PHẦN THÔNG TIN CHUNG 13 1.1 Tên nhiệm vụ 13 1.2 Mục tiêu 13 1.3 Nội dung: Công việc thực 13 II PHẦN PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 19 I Nghiên cứu thu thập liệu phân bón (data base) đến 2.1 sinh trưởng suất trồng cho loại trồng 19 giá thể, nhà màng 2.1.1 Với dưa lưới 19 2.1.2 Với cà chua cherry 22 2.1.3 Với dưa chuột 23 Nghiên cứu hồn thiện chương trình điều khiển cho tủ 2.2 điều hành theo sở liệu (lắp đặt thử nghiệm thiết bị 24 OPFERKA V3 điều khiển pha phân tưới) Chạy thử nghiệm đánh giá hiệu thiết bị pha phân 2.3 OPFERKA V3 tưới vườn thực tế cho giống dưa 25 lưới III PHẦN KẾT QUẢ 27 3.1 Nghiên cứu thu thập liệu phân bón (data base) đến 27 sinh trưởng suất trồng cho loại trồng giá thể, nhà màng 3.1.1 Đối với dưa lưới 27 3.1.2 Đối với cà chua cherry 28 3.1.3 Đối với dưa chuột 29 Nghiên cứu hồn thiện chương trình điều khiển cho tủ 3.2 điều hành theo sở liệu (lắp đặt thử nghiệm thiết bị 30 OPFERKA V3 điều khiển pha phân tưới) 3.2.1 Viết phần mềm 30 3.2.2 Lắp đặt thiết bị 30 3.2.3 Đánh giá tính xác thiết bị 32 3.2.4 Kiểm tra pH EC dung dịch phân bồn trung gian 37 Chạy thử nghiệm đánh giá hiệu thiết bị pha phân 3.3 tự động OPFERKA V3 tưới vườn thực tế cho giống dưa lưới, cà chua cherry dưa chuột 38 địa phương 3.3.1 3.3.2 3.3.3 Hiệu thiết bị pha phân tự động trồng Củ Chi Hiệu thiết bị pha phân tự động trồng Hóc Mơn Hiệu thiết bị pha phân trồng Cần Giờ 40 44 48 3.4 Xây dựng mơ hình kinh doanh 51 3.5 Đăng ký sở hữu trí tuệ 54 3.6 Tóm tắt sơ đồ hệ thống thiết bị pha phân tự động điều khiển từ xa (hồn chỉnh) mơ tả vận hành thiết bị 56 PHẦN KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 59 4.1 Kết luận 59 4.3 Đề nghị 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 61 A Tên tổ chức đề xuất 1.1 Tên tổ chức đề xuất nhiệm vụ: Trung tâm Ươm tạo Doanh nghiệp Nông nghiệp Công nghệ cao 1.2 Địa chỉ: Tầng 11, Tòa nhà 255 Đường Trần Hưng Đạo, Phường Cô Giang, Quận 1, TP HCM Người đứng đầu: Bà Vương Thị Hồng Loan Điện thoại liên hệ: 028 3868 0161 Email: hongloanvuong.ahbi@gmail.com B Tên tổ chức tham gia dự án Thông tin chung 1.1 Tên tổ chức/ cá nhân đại diện nhiệm vụ: Phạm Hoài Quyên 1.2 Giấy CMND hộ chiếu/ Quyết định thành lập ĐKKD số: Căn cước công dân số: 058183000020 cấp ngày 22 tháng 06 năm 2016 Tp.HCM Quốc tịch (đối với cá nhân): Việt Nam Giới tính (đối với cá nhân): Nữ 1.3 Lĩnh vực hoạt động chính/Trình độ chun mơn: Cơng nghệ thơng tin 1.4 Địa trụ sở chính: G5 Khu Dân cư Thới An, đường Lê Thị Riêng, phường Thới An, quận 12, thành phố Hồ Chí Minh 1.5 Địa xưởng sản xuất: Khu Nông nghiệp Công nghệ cao thành phố Hồ Chí Minh, ấp 1, xã Phạm Văn Cội, huyện Củ Chi, thành phố Hồ Chí Minh 1.6 Thơng tin liên lạc: Phạm Hoài Quyên Điện thoại: 0966 525 015 Email: quyenpham0983@gmail.com 1.7 Lĩnh vực hoạt động chính: Trồng rau đậu loại 1.8 Tên nhiệm vụ thực hiện: Hồn thiện cơng nghệ sản xuất hệ thống pha phân tự động điều khiển từ xa, phục vụ nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao 1.9 Thời gian thực nhiệm vụ: 15 tháng Tóm tắt nhiệm vụ Nhiệm vụ “Hồn thiện cơng nghệ sản xuất hệ thống pha phân tự động điều khiển từ xa, phục vụ nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao” thực tháng 4/2021 đến tháng 4/2022, dịch bệnh Covid-19 xảy nghiêm trọng năm 2021 nên Sở Khoa học Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh gia hạn tới tháng 7/2022 Cho đến nay, nhóm thực nhiệm vụ hồn thành nội dung nhiệm vụ, đáp ứng mục tiêu đặt Cụ thể: - Tạo thiết bị pha phân tự động điều khiển từ xa hệ - tưới thông minh phục vụ nông nghiệp công nghệ cao - Phổ biến kiến thức tới người dùng thiết bị pha phân tưới thông qua phần mềm APP phân bón cho dưa lưới Từ nội dung thực được, gồm: thu thập liệu (data base) chế độ phân bón cho dưa lưới, cà chua dưa chuột; Lập trình phần mềm cho việc thực điều khiển pha phân, bơm nước; thử nghiệm hệ thống pha phân mơ hình địa điểm huyện Củ Chi, Hóc Mơn Cần Giờ Đã hồn thiện hệ thống pha phân theo yêu cầu đặt ra: - Nâng cấp có lệnh bơm nước, bơm phân theo dung tích, thay theo thời gian hệ thống cũ (mà nhóm tạo ban đầu); - Tích hợp thông số pH EC vào hệ thống OPFERKA, thực lệnh hiển thị pH EC giao diện điện thoại, thuận tiện cho việc giám sát điều chỉnh chế độ cung cấp phân cho trồng Đã đăng ký sở hữu trí tuệ có định chấp nhận đơn hợp lệ cho sáng chế “Hệ thống pha phân tự động điều khiển từ xa phục vụ nông nghiệp”, theo Quyết định số 10292w/QĐ-SHTT ngày 22/6/2022 Cục Sở hữu trí tuệ việc chấp nhận đơn hợp lệ Đây sở pháp lý để nhóm nghiên cứu phát triển sản phẩm MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, nông nghiệp giới chuyển theo hướng ứng dụng công nghệ cao, tự động hóa ứng dụng cơng nghệ thơng tin - IoT, với khái niệm chung công nghệ 4.0 vào sản xuất nơng nghiệp Điển hình cho việc ứng dụng công nghệ 4.0 điều khiển trồng nông nghiệp Israel, Nhật, Mỹ, Đài Loan bên cạnh nước ta Trung Quốc Thái Lan… Ở nước ta, nhiều khu nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao Chính phủ địa phương thành lập Khu Nơng nghiệp ứng dụng công nghệ cao tỉnh Hậu Giang, Phú n, thành phố Hồ Chí Minh, Bình Dương, Lâm Đồng, Khu Công nghệ cao Công nghệ Sinh học Đồng Nai, Ngồi ra, doanh nghiệp lớn U&I Bình Dương, Vineco, Lasuco (Mía đường Lam Sơn - Thanh Hố), Ecofarm… đầu tư xây dựng khu nông nghiệp công nghệ cao sản xuất rau Các khu nông nghiệp ứng dụng công nghệ cao nơi đầu việc áp dụng công nghệ 4.0 vào nông nghiệp Theo Chương trình chuyển đởi số quốc gia đến năm 2025, định hướng đến năm 2030 Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, nơng nghiệp xác định tám ngành ưu tiên chuyển đởi số Vì vậy, Bộ Nông nghiệp Phát triển Nông thôn (NN&PTN) đẩy mạnh việc thực số hố nơng nghiệp Đây hướng để thúc đẩy nông nghiệp phát triển theo hướng nông nghiệp công nghệ cao, tạo sản phẩm nông nghiệp phục vụ người tiêu dùng nước đặc biệt xây dựng thương hiệu sản phẩm sạch, đủ tiêu chuẩn xuất Thật vậy, để phát triển bền vững tương lai, nông nghiệp cần bắt kịp xu hướng chuyển đổi số, không dừng lại canh tác, sản xuất, kinh doanh theo phương thức truyền thống Chuyển đổi số nông nghiệp giúp nâng cao suất lao động, nâng cao lợi nhuận, tối ưu hóa sản xuất đem lại hội mở rộng cao Mục tiêu chuyển đổi số Bộ NN&PTNT thúc đẩy nông dân, doanh nghiệp tham gia hoạt động nông nghiệp tăng cường ứng dụng công nghệ số vào quy trình sản xuất, cung cấp dịch vụ nơng nghiệp Bộ tham gia vào tất trình quản lý, giám sát nguồn gốc; hình thành hệ sinh thái nơng nghiệp số nhằm khuyến khích người dân doanh nghiệp tham gia vào chuyển đổi số, ứng dụng cơng nghệ số quy trình sản xuất, cung cấp dịch vụ nông nghiệp Trong sản xuất nông nghiệp ứng dụng cơng nghệ cao cơng nghệ tưới nước nhỏ giọt, tiết kiệm Phân bón cung cấp cho với nước tưới, người ta đưa khái niệm tưới bón (Fertigation) Như vậy, buộc người ta phải tính đến kỹ thuật cung cấp phân bón cho hệ thống tưới (pha phân) cho khoa học, xác, hiệu quả, phù hợp cho loại trồng Trên giới hàng loạt công ty sản xuất thiết bị tưới đời đưa hệ thống pha phân khoa học Phân khúc thị trường thiết bị tưới thông minh theo quy mô, kèm theo giá sản phẩm phân loại sau: - Quy mơ tưới cho diện tích lớn từ 10 trở lên: phở biến hệ thống Netajet (Hình 1) Netafim (Israel), thiết bị tưới Fertimix CX600 (Hình 2) Công ty HortiMax (Hà Lan), hệ thống phù hợp cho tưới đồng ruộng nhà màng (Greenhouse) Những hệ thống này, cho phép điều chỉnh việc hút phân hình hệ thống qua máy tính kết nối internet với giá cao, tỷ đồng hệ thống, phù hợp cho sản xuất công nghiệp - Các thiết bị pha phân thông minh loại nhỏ vừa nước phát triển Dosatron (Hình 3) Pháp, MimosaTek (Hình 4) Thụy Điển, Fertikit Netafim ứng dụng tưới bón nhiều nước gần chào bán Việt Nam để phục vụ cho việc tưới bón nhà màng Gần đây, số công ty Việt Nam phát triển hệ thống tưới thông minh dựa nguyên lý hoạt động hệ thống tưới bón nước ngồi Nextfarm (công ty Viettel), E-green… để tưới nhà màng Tuy nhiên, số lượng thiết bị tưới cung cấp cho thị trường chưa nhiều giá cao, ngang với sản phẩm nhập nội Các thiết bị sử dụng bồn dung dịch mẹ chứa phân đậm đặc, thường gặp phải tượng kết tủa để lâu Giá bán thiết bị cao, Việt Nam 150 triệu đồng, nước 200-250 triệu đồng Những loại sử dụng quy mô 0,5 đến Tại Việt Nam, khoảng 10 năm trở lại đây, việc ứng dụng công nghệ cao nông nghiệp, ngày quan tâm để trồng rau màu có giá trị kinh tế cao Người ta nhập nhiều loại thiết bị pha phân, giá cao nên số trang trại lớn quan nơng nghiệp Nhà nước đầu tư Cịn lại hầu hết farm vừa nhỏ dùng thiết bị tưới bón tự động loại nhỏ vừa tưới thủ công dùng Ventury hút phân Trong công nghệ tưới - bón thơng số pH EC dung dịch tưới quan trọng Đối với tất trồng thuỷ canh bán thuỷ canh, cần trì mức pH EC phù hợp Bởi phát triển trồng định lượng dinh dưỡng có dung dịch dinh dưỡng, ảnh hưởng rõ rệt pH dung dịch Duy trì độ pH dung dịch dinh dưỡng giá trị thích hợp quan trọng phát triển thích hợp trồng liên quan trực tiếp đến chất dinh dưỡng có trồng (Spinu cộng sự, 1998) Theo nguyên tắc chung, độ pH từ 5,5 đến 6,5, chất dinh dưỡng dạng dễ tiêu đảm bảo phát triển bình thường hầu hết loại trồng (Islam cộng sự, 1980; Sardare Admane, 2013) Bugbee (2004) đề xuất giá trị pH dung dịch 5,8 Tác giả đề cập đến độ pH cao hơn, chất vi lượng Mn, Cu, Zn Fe hút giảm nguyên tố đa lượng Mg, Ca, K P giảm nhẹ Như vậy, độ pH thấp hấp thu nguyên tố đa lượng ngược lại, độ pH cao hút it 10 Giang Gị Cơng, Tiền Giang 2022 Châu Thành, Tiền 2022 33 Hà Minh Tú 34 Nguyễn Văn Lâm 35 Trần Văn Ca Buôn Hồ, Đắc Lắc 2022 36 Phạm Minh Khoa Cần Giộc, Long An 2022 37 Cty LiFarm Bắc Bình, Bình 2022 38 Cty Bình An 39 Cty CP Unifarm 40 Nguyễn Thị Hải 41 Nguyễn Văn Phương Giang Thuận Hàm Thuận Nam, 2022 Bình Thuận Phú Giáo, Bình 2022 Dương Bắc Bình, Bình 2022 Thuận Hàm Thuận Bắc, 2022 Bình Thuận KHU VỰC TP HCM Nguyễn Đức Thơng Bình Chánh, tpHCM 2019 Nguyễn Văn Vương Quận 9, TP.HCM 2019 Nguyễn Văn Cẩm Tú Hóc Mơn, Tp.HCM 2020 Phạm Huy Trung Củ Chi, Tp HCM 2020 Lê Văn Bắc Củ Chi, Tp HCM 2020 Nguyễn Văn Minh Củ Chi, Tp.HCM 2021 Huỳnh Văn Cường Củ Chi, Tp HCM 2021 Nguyễn Thị Lành Củ Chi, Tp.HCM 2021 Nguyễn Văn Điểm Củ Chi, Tp.HCM 2022 10 Nguyễn Văn Mạnh Củ Chi, Tp.HCM 2022 90 11 HTX Thuận Yến Cần Giờ, Tp.HCM 2022 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 Ý kiến phản hồi từ đơn vị mua thiết bị pha phân tự động, đại diện tỉnh thành 101 102 103 104