báo cáo tổng kết đề tài nghiên cứu khoa học của sinh viên thiết kế chế tạo hệ thống tưới tiêu tự động phục vụ cho trồng măng tây tại ninh thuận

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANGKHOA CƠ KHÍ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANGKHOA CƠ KHÍ

DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊNTHAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI ST

- Nghiên cứu tổng quan- Xây dựng hệ thống tưới tiêu tự động

- Xây dựng báo cáo tổng kết2 Não Hoàng Uy Lớp 61.CDT , khoa Cơ

Khí, trường Đại học NhaTrang.

- Kiểm tra, đánh giá độ ổn định hoạt động của hệ thống- Hoàn thiện hệ thống tưới tiêu tự động

LỜI CAM ĐOAN CỦA SINH VIÊN VỀ LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của nhóm chúng tôi với sựhướng dẫn của ThS Nguyễn Nam Kết quả nghiên cứu là từ quá trình tìm hiểu kỹcác loại hệ thống tưới nhỏ giọt đã được thương mại hóa trên thị trường, cùng các tàiliệu liên quan để đưa ra những ý tưởng thực tế cho mô hình Đề tài được thực hiệnhoàn toàn mới, là kết quả nghiên cứu của nhóm chúng tôi và được thực hiện theo sửchỉ dẫn của giáo viên hướng dẫn Mọi tài liệu tham khảo để thực hiện đồ án này đềuđược công khai trích dẫn Các vấn đề liên quan tới việc sao chép và vi phạm bảnquyền, nhóm tôi xin chịu mọi trách nhiệm trước nhà trường.

Sinh viên thực hiệnSinh viên thực hiện

Đào Khắc Trường Não Hoàng Uy

Nhóm em cũng xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến quý thầy (cô) thuộc Khoa Cơkhí đã hỗ trợ nhiệt tình khi nhóm em tìm đến và nhờ sự trợ giúp, để chúng em thựchiện đề tài dễ dàng hơn.

Cuối cùng, nhóm em muốn cảm ơn gia đình, bạn bè đã luôn bên cạnh, độngviên và cho chúng em những lời góp ý hữu ích để hoàn thành đề tài.

Trong quá trình thực hiện đề tài, khó tránh khỏi sai sót, nhóm em mong quýthầy đóng góp ý kiến, bổ sung để bài làm được hoàn thiện hơn.

Nhóm em xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Hiện nay với sự phát triển của nền nông nghiệp, hệ thống tưới tiêu tự động đãđược thiết kế và chế tạo để phục vụ cho trồng măng tây tại tỉnh Ninh Thuận Hệthống này có mục tiêu giúp nâng cao hiệu suất và chất lượng sản phẩm trong quátrình trồng măng tây, đồng thời giảm công sức và tối ưu hóa việc quản lý tưới tiêu.

Trong đề tài này nhóm đã sử dụng các cảm biến đo đạc thông tin như độ ẩmđất, nhiệt độ, độ ẩm môi trường, đo lưu lượng và pH của nước Dựa trên thông tinthu thập từ các cảm biến, hệ thống sẽ tự động xác định lượng nước cần tưới, nướcsẽ được cung cấp từ nguồn điều phối thông qua các ống dẫn nước và béc tưới nhỏgiọt Ngoài ra, hệ thống này cũng được kết nối với mạng Internet để quản lý từ xavà cung cấp thông tin về trạng thái của hệ thống Người sử dụng có thể truy cậpthông tin này thông qua laptop, điện thoại hay Raspberry kết nối màn 7 inch để điềukhiển và giám sát hệ thống.Với hệ thống tưới tiêu tự động này, người trồng măngtây tại Ninh Thuận có thể tiết kiệm thời gian và công sức trong việc quản lý tướitiêu, đồng thời đảm bảo cây trồng nhận đủ lượng nước cần thiết để phát triển mộtcách tối ưu.

MỤC LỤC

DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀIi

LỜI CAM ĐOAN CỦA SINH VIÊN VỀ LIÊM CHÍNH HỌC THUẬT ii

LỜI CẢM ƠN iii

TÓM TẮT ĐỀ TÀI iv

MỤC LỤC v

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC BẢNG BIỂU x

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT xi

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI xii

MỞ ĐẦU 1

Chương 1.TỔNG QUAN 3

1.1 Tổng quan về hệ thống tưới nhỏ giọt măng tây 3

1.1.1 Yêu cầu sinh thái của cây măng tây tại Ninh Thuận 3

1.1.2 Nghiên cứu đặc điểm việc trồng măng tây tại Ninh Thuận 4

1.1.3 Nghiên cứu và tổng hợp các phương pháp trồng cây măng tây 4

1.1.4 Thông tin liên quan đến xây dựng hệ thống tưới cây trống tự động 6

1.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài 7

1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 7

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 8

1.3 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu 10

1.3.1 Cách tiếp cận 10

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu 11

Chương 2.THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU TỰ ĐỘNG PHỤC VỤ CHO TRÔNG MĂNG TÂY TẠI NINH THUẬN 12

2.1 Thiết kế, chế tạo phần cơ khí 12

2.2 Thiết kế, chế tạo phần điện và điện tử 37

2.3 Phần mềm lập trình 68

Chương 3.THỰC NGHIỆM 78

3.1 Các bước kiểm tra trước khi thực nghiệm 78

3.1.1 Kiểm tra khối nguồn 78

3.1.2 Kiểm tra khối Server 79

3.1.3 Kiểm tra khối Clinet 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

PHỤ LỤC 98

DANH MỤC HÌNH ẢN

Hình 1.1 Cây măng tây được trồng trong chậu 5

Hình 1.4 Cây măng tây được trồng theo phương pháp rau màu 6

Hình 1.6 Tưới nhỏ giọt Israel khắc phục tình trạng đất bị khô [3] 8Hình 1.7 Mô hình giám sát thông số môi trường vườn cà chua [4] 9

Hình 1.9 Sơ đồ nghiên cứu hệ thống tưới tự động cho măng tây 10Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống dẫn nước 12

Hình 2.11 Tưới nhỏ giọt cho cây trồng 22Hình 2.12 Tổng thể diện tích hệ thống 23Hình 2.13 Quy cách trồng cây măng tây 23Hình 2.14 Tấm bảng được gắn vào thanh sắt 27

Hình 2.16 Khối thanh đỡ đã hàn hoàn chỉnh 28Hình 2.17 Khối thanh đỡ được gắn hộp cảm biến 28Hình 2.18 Kích thước bảng gắn hộp điện 28Hình 2.19 Bảng gắn hộp điện dạng 3D 29

Hình 2.21 Thanh đỡ hộp điện hoàn chỉnh 29Hình 2.22 Thanh đỡ hộp điện được hàn hoàn chỉnh 30Hình 2.23 Hộp điện được gắn hoàn chỉnh 30

Hình 2.24 Hệ thống hoạt động 30Hình 2.25 Tổng thể hệ thống tưới tự động 32

Hình 2.50 Mạch in thiết kế hoàn chỉnh 2D 55Hình 2.51 Mạch in thiết kế hoàn chỉnh 3D 55Hình 2.52 Mạch in sau khi xuất thành file pdf 56Hình 2.53 Mạch hoàn chỉnh sau khi hàn và lắp linh kiện 56Hình 2.54 Sơ đồ chân kết nối SHT30 với ESP32 57

Hình 2.56 Sơ đồ kết nối cảm biến đất với esp32 59Hình 2.57 Hoàn thiện mạch cảm biến đất 59

Hình 2.59 Hoàn thiện mạch cảm biến lưu lượng 60

Hình 3.1 Kiểm tra khối nguồn 79

Hình 3.2 Kiểm tra khối Server 80

Hình 3.3 Kết nối node-red 81

Hình 3.4 Giao diện giám sát và điều khiển qua nede-red 82

Hình 3.5 Đèn nguồn hoạt động 82

Hình 3.6 Đèn bơm phân hoạt động 83

Hình 3.7 Đèn bơm nước hoạt động 83

Hình 3.8 Thông số môi trường 84

Hình 3.9 Pin lithium bị phồng 84

Hình 3.10 Hàn mạch chóng ngược dòng 85

Hình 3.11 Van điện từ 85

Hình 3.12 Van an toàn, van điện từ 86

Hình 3.13 Giao diện giám sát, điều khiển 86

Hình 3.14 Giám sát lưu lượng 87

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.2 sơ đồ chân cảm biến độ ẩm đất đầu dò chống ăn mòn 46

Bảng 2.3 Sơ đò chân kết nối SHT30 với ESP32 57

Bảng 2.4 Sơ đồ chân kết nối cảm biến đất 58

Bảng 2.5 Sơ đồ chân kết nối cảm biến lưu lượng 59

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, TỪ VIẾT TẮT

Từ viết tắtTừ tiếng AnhNghĩa tiếng ViệtPVC Polyvinyl chloride Nhựa PVC

HDPE High-Density Polyethylene Nhựa có mật độ cao

Rpi Raspberry Pi Máy tính nhỏ

WFS Water Flow Sensor Cảm biến lưu lượng nước

LED Light Emitting Diode Diode phát sáng

kg kilogram Đơn vị đo khối lượng

CB Circuit Breaker Ngắt mạch

THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI

1 Thông tin chung

- Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo hệ thống tưới tiêu tự động phục vụ cho trồng măng tây tại Ninh Thuận.

- Mã số: SV2022-13-26

- Chủ nhiệm đề tài: Đào Khắc Trường- Cán bộ hướng dẫn: Th.S Nguyễn Nam- Đơn vị chủ trì: Khoa Cơ Khí

- Thời gian thực hiện: Từ tháng 10 năm 2022 đến tháng 06 năm 2023

4 Kết quả nghiên cứu:

Thiết kế được hệ thống tưới nước cho cây măng tây bao gồm các cảm biến tựđộng kết nối với bộ điều khiển trung tâm và máy bơm nước Người nông dân có thểthao tác và điều khiển thông qua các nút nhấn và ứng dụng trên điện thoại Tiếtkiệm chi phí tối đa và lượng nước tưới so với phương pháp truyền thống cùng vớiđó là giúp giảm chi phí công nhân liên quan đến việc tưới tiêu.

5 Sản phẩm (như trong hợp đồng)

01 hồ sơ thiết kế, chế tạo hệ thống tưới tiêu tự động phục vụ cho trồng măng tây

tại Ninh Thuận.

01 hệ thống tưới tiêu tự động.01 báo cáo sinh hoạt học thuật.01 báo cáo tổng kết đề tài.

6 Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết quả nghiên cứu và khả năng áp dụng.

- Hiệu quả:

 Đào tạo: góp phần đào tạo 02 sinh viên nghành cơ điện tử.

 Nghiên cứu khoa học: Nghiên cứu giải pháp kỹ thuật tưới nhỏ giọt tự động trong việc trồng cây măng tây tại Ninh Thuận Việc nghiên cứu trên giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng cây măng tây đảm bảo quy trình được điềuchỉnh để phù hợp với điều kiện sinh thái của khu vực tỉnh Ninh Thuận

Hệ thống tưới tiêu tự động được phát triển trong nghiên cứu giúp tốiưu hóa sử dụng tài nguyên giúp giảm lãng phí và đảm bảo sử dụng tàinguyên hiệu quả Nghiên cứu là cơ sở cho việc chuyển giao quy trình kỹthuật trồng măng tây nâng cao kiến thức tạo điều kiện thuận lợi cho pháttriển nông nghiệp và tăng cường thu nhập cho bà con nông dân địa phương.

- Kết quả nghiên cứu có thể chuyển giao trực tiếp cho Khoa Cơ Khí, Trường

Đại Học Nha Trang để thực hiện các nghiên cứu tiếp theo

THE INFORMATION OF RESEARCH RESULTS

1 General Information:

- Topic : Design and fabrication of an automatic irrigation system for growing

asparagus in Ninh Thuan.

3 Novelty and Innovation:

The project applies drip irrigation techniques and monitors and controlsenvironmental parameters through smartphones and the internet It can bemonitored and controlled remotely from anywhere using the Modbus TCP/IPprotocol Raspberry Pi is used as a server to collect data from sensors in the actualasparagus cultivation area Previous studies have not been conducted in realasparagus cultivation areas, only in the form of models or simple control ofenvironmental moisture, thus lacking practical effectiveness.

4 Research Results:

Designed a watering system for asparagus plants including automatic sensorsconnected to a central controller and a water pump Farmers can manipulate andcontrol through buttons and applications on the phone Maximize cost and watersavings compared to traditional methods along with reducing labor costs associatedwith irrigation.

5 Deliverables (as stated in the contract):

01 design and fabrication dossier of the automatic irrigation system forasparagus cultivation in Ninh Thuan.

01 automatic irrigation system.01 academic activity report.01 project summary report.

6 Effectiveness, Research Result Transfer, and Applicability:

- Effectiveness:

 Training: Contributing to the training of 02 students in the electronics and electrical engineering field.

- Scientific research: Research on technical solutions for automatic drip

irrigation in growing asparagus in Ninh Thuan The above research helps to improve the efficiency and quality of asparagus plants, ensuring that the process is adjusted to suit the ecological conditions of Ninh Thuan province.

- The automatic irrigation system developed in this research optimizes

resource usage, reduces waste and ensures efficient use of resources Research is the basis for the transfer of technical process of asparagus growing to improve knowledge, create favorable conditions for agricultural development and increase income for local farmers.

- Research results can be directly transferred to the Department of Mechanical

Engineering, Nha Trang University, for further research.

Principal Investigator

Dao Khac Truong

Khanh Hoa, June 20, 2023Supervisor

M.Sc Nguyen Nam

MỞ ĐẦU

Tính cấp thiết, cũng như lý do vì sao lựa chọn nghiên cứu đề tài này:

Nghiên cứu về "Thiết kế, chế tạo hệ thống tưới tiêu tự động phục vụ cho trồngmăng tây tại Ninh Thuận" là một đề tài quan trọng và cấp thiết trong lĩnh vực nôngnghiệp hiện đại Nghiên cứu này tập trung vào việc tạo ra hệ thống tưới nước tựđộng và chính xác, mang lại nhiều lợi ích quan trọng.

Một trong những lý do quan trọng để nghiên cứu đề tài này là để tiết kiệm tàinguyên nước Hệ thống tưới nhỏ giọt tự động cho phép cung cấp nước chính xácđến từng cây trồng, tránh lãng phí nước do bốc hơi hoặc thấm sâu vào đất Điều nàygiúp giảm nguy cơ ngập úng và đồng thời tiết kiệm nước trong quá trình tưới cây.

Sự tự động hóa và tính tiện lợi của hệ thống cũng là một yếu tố quan trọng.Công nghệ được áp dụng trong hệ thống tưới nhỏ giọt tự động cho phép tự độngtưới nước và giảm sự tốn công lao động Việc lập trình và cài đặt các thiết bị cảmbiến và bộ điều khiển giúp quản lý và kiểm soát hệ thống một cách dễ dàng, tiếtkiệm thời gian và tăng hiệu quả sản xuất.

Ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn của đề tài nghiên cứu:

Ý nghĩa thực tiễn:

Áp dụng thiết kế và chế tạo hệ thống tưới tiêu tự động để phục vụ trồng măngtây tại Ninh Thuận mang lại nhiều lợi ích thực tế quan trọng Đầu tiên, hệ thống nàygiúp xử lý vấn đề hạn hán trong vùng đất khô cằn này Với khả năng tự động cungcấp lượng nước cần thiết cho cây măng tây, hệ thống giúp đảm bảo sự sống và pháttriển của cây trồng, giúp người trồng vượt qua khó khăn do hạn hán gây ra.

Ngoài ra, hệ thống tưới tiêu tự động còn giúp tối ưu hóa sử dụng tài nguyên.Bằng cách đo lường lượng nước cần thiết dựa trên yếu tố như độ ẩm đất và thời tiết,hệ thống giúp tránh lãng phí nước và tiết kiệm chi phí liên quan đến tưới tiêu Điềunày đồng nghĩa với việc bảo vệ tài nguyên nước quý báu và tài chính của ngườitrồng.

Hệ thống tưới tiêu tự động còn đóng vai trò quan trọng trong việc tăng năngsuất và chất lượng cây trồng Bằng cách cung cấp lượng nước và dưỡng chất đúng

lượng và đúng thời điểm, cây măng tây có khả năng phát triển mạnh mẽ, chống chịutốt hơn với môi trường khắc nghiệt và mang lại sản phẩm chất lượng cao.

Tóm lại, áp dụng thiết kế và chế tạo hệ thống tưới tiêu tự động phục vụ chotrồng măng tây tại Ninh Thuận mang lại ý nghĩa thực tiễn lớn Nó giúp xử lý hạnhán, tối ưu hóa tài nguyên, tăng năng suất và chất lượng cây trồng, tiết kiệm thờigian và công sức của người trồng, đồng thời đảm bảo tính đáng tin cậy và linh hoạttrong quá trình tưới tiêu.

Mục tiêu của đề tài:

Thiết kế, chế tạo hệ thống tưới tiêu tự động phục vụ cho trồng măng tây tạiNinh Thuận.

Đối tượng nghiên cứu:

Hệ thống tưới tiêu tự động cho cây măng tây Phạm vi nghiên cứu:

Các vườn măng tây có quy mô nhỏ tại Ninh Thuận.- Diện tích tưới: 50-100m2

- Phương pháp tưới: tưới nhỏ giọt- Chế độ tưới: tự động và bằng tay- Các thông số kiểm soát: độ ẩm đất

Chương 1 TỔNG QUAN1.1 Tổng quan về hệ thống tưới nhỏ giọt măng tây

Hệ thống tưới tiêu nhỏ giọt tự động là một phương pháp tưới tiêu hiệu quả choviệc trồng măng tây tại Ninh Thuận Nghiên cứu về hệ thống tưới tiêu nhỏ giọt tựđộng cho trồng măng tây tại Ninh Thuận nhằm mục đích tìm hiểu những ưu vànhược điểm của phương pháp này trong điều kiện khí hậu và đất đai của địaphương, đồng thời đề xuất các giải pháp để nâng cao hiệu quả sử dụng hệ thống.

1.1.1Yêu cầu sinh thái của cây măng tây tại Ninh Thuận

Cây măng tây là loại cây thuộc họ tre và có tên khoa học là Bambusa vulgaris,có thân tre dẻo, phân nhánh nhiều và có lá măng dài Nó được trồng phổ biến ởvùng nhiệt đới trên khắp thế giới, bao gồm cả Việt Nam Măng tây có nguồn gốc từvùng nhiệt đới yêu cầu sinh thái như sau [1]

Nhiệt đô ̣ - Măng tây là loại cây ưa khí hậu mát và cần được tưới nhiều nước

nhưng lại chịu rét và ngập úng kém, vào điều kiện trời nắng nóng thì măng tây cũngkhó sinh trưởng tốt Nhiệt độ thích hợp nhất để trồng măng tây là khoảng 25 - 33°C.

Ánh sáng - Cây măng tây ưa sáng, cần phải được tiếp xúc với ánh nắng mặt

trời, nếu thiếu nắng và thiếu ánh sáng sẽ khiến cây sinh trưởng chậm và năng suấtcũng như chất lượng măng tây thấp Cây măng tây thích hợp với ánh sáng mặt trờitrực tiếp Cần được trồng ở vị trí có ánh sáng đủ, ít nhất 6-8 giờ mỗi ngày.

Ẩm đô ̣, lượng mưa, nước tưới - Măng tây ưa ẩm độ không khí 60% – 70%,

ẩm độ đất 70% – 75%, yêu cầu lượng mưa thấp <1000 mm/năm Nước tưới là nướcngọt không nhiếm mặn, nhiễm phèn (nước mương thủy lợi, nước ao hồ, nước giếngkhoan) Măng tây rất sợ úng, để úng nước 8 giờ chồi măng biến dạng cong vẹo, thốirễ, ngập nước 24 giờ cây sẽ chết.

Đất trồng măng tây - Đất trồng măng tây phải có độ phì nhiêu, giàu mùn và

phù sa, loại đất tốt nhất để trồng cây măng tây là đất phù sa, đất thịt nhẹ hoặc đất

pha cát.Đất thoát nước tốt, không ngập úng Độ chua pH, nếu đất quá chua pH<4,

cây măng tây bị bạc lá không phát triển được do rối loạn dinh dưỡng Mực nướcngầm phải sâu >1m Tầng canh tác dày >100 cm - 150 cm, thế đất gò cao ráo, thoátnước tốt, đất bằng phẳng độ dốc không quá 10% Không nên trồng trên đất sét cứng,sạn sỏi.

Gió - Những vùng oi nóng không có gió, sương nhiều, trồng măng tây hiệu

quả kinh tế thấp do bị sâu bệnh Gió nhẹ thì việc trao đổi không khí thuận lợi, câytrồng có đủ oxi ban đêm và CO2 ban ngày để hô hấp năng suất cao hơn Gió mạnhcấp 4 trở lên (trên 5m/s) làm thân cây bị nứt gãy, lay gốc, bật rễ, chồi măng congvẹo, năng suất và phẩm chất giảm Gió mạnh làm tăng mức độ thoát hơi nước, câykhô héo, sinh trưởng còi cọc.

1.1.2Nghiên cứu đặc điểm việc trồng măng tây tại Ninh Thuận

Nghiên cứu đặc điểm việc trồng măng tây tại Ninh Thuận đã được tiến hànhnhằm cung cấp thông tin về các yếu tố quan trọng liên quan đến quá trình trồng câytrong vùng Ninh Thuận, với khí hậu nhiệt đới khô và gió mùa, tạo điều kiện thuậnlợi cho việc trồng măng tây Và đây là các đặc điểm quan trọng trong việc trồng câymăng tây.

Thời gian trồng - Cây măng tây tại Ninh Thuận thường diễn ra vào mùa

đông, từ tháng 10 đến tháng 12 Mùa đông ở Ninh Thuận có khí hậu mát mẻ và hợplý cho việc trồng cây măng tây Trong khoảng thời gian này, nhiệt độ thích hợp vàmôi trường đất đai đáp ứng yêu cầu của cây, giúp cây phát triển mạnh mẽ Thời giantrồng cây măng tây vào mùa đông cũng giúp cây có đủ thời gian để phát triển trướckhi đến mùa hè, khi măng tây sẽ được thu hoạch.

Điều kiện đất - Đất trồng măng tây phải đảm bảo độ thấm và dưỡng chất cần

thiết Đất ở Ninh Thuận thường khô, nghèo dinh dưỡng, cũng như có độ mặn cao,do đó cần phải bổ sung thuốc phân để cải tạo đất trước khi trồng.

Cách trồng - Măng tây thường được trồng bằng cách cấy hạt hoặc củ măng

tây Tuy nhiên, tại Ninh Thuận thì cách trồng thường ưu tiên là sử dụng củ măng tâyđể trồng mới có thể đảm bảo chất lượng măng tây có được.

Phương pháp chăm sóc - Măng tây là loại cây ưa khô nên cần phải tưới nước

định kỳ và đầy đủ Ngoài ra, việc tưới nước cần đảm bảo không làm ướt hoa lá vàkhông dùng thuốc trừ sâu quá nhiều vào măng tây để đảm bảo an toàn thực phẩm.

Thu hoạch - Thời gian thu hoạch măng tây ở Ninh Thuận thường vào khoảng

từ 60-70 ngày sau khi trồng tùy thuộc vào thời tiết và điều kiện chăm sóc của cây.Măng tây có thể thu hoạch liên tục trong vòng 20-30 ngày.

Tuy nhiên, trồng măng tây cũng đòi hỏi được chăm sóc kỹ lưỡng vì cây rấtnhạy cảm với sự thay đổi môi trường và điều kiện khác nhau Việc áp dụng các kỹthuật canh tác hiện đại, chọn giống, kiểm soát sâu bệnh phù hợp sẽ nâng cao năngsuất và chất lượng trái của cây măng tây ở Ninh Thuận.

1.1.3Nghiên cứu và tổng hợp các phương pháp trồng cây măng tây

Cây măng tây (hay còn gọi là cây bông giống) là một loại cây thuộc họ măngtây, phân bổ chủ yếu ở vùng Bắc Bộ Đây là một loại cây ưa sáng và ưa râm, có thểtrồng được trong những điều kiện sáng phù hợp Dưới đây là một số phương pháptrồng cây măng tây.

Trồng trong chậu - Đây là phương pháp trồng măng tây phù hợp với các khu

vực không có diện tích đất cho trồng cây Cây măng tây có thể được trồng trongchậu theo dạng cây cảnh, trong nhà trồng hay trên ban công Để cây măng tây pháttriển tốt trong chậu, chúng ta cần sử dụng đất đảm bảo vi lượng và các loại phânbón đủ chất.

Hình 1.1 Cây măng tây được trồng trong chậu

Tự nhiên - Cây măng tây rất thích nghi với điều kiện rừng rậm, nên việc trồng

trên đồi sẽ giúp cây sinh trưởng tốt hơn Trên đồi, đất được đào đất sâu, tưới nướcđầy đủ và sử dụng phân bón hữu cơ giúp cho cây măng tây phát triển nhanh, đườngkính thân cây to hơn và độ dài bám cộng trung bình khoảng 40 - 50cm.

- Trồng cây măng tây trong điều kiện tự nhiên giúp cây phát triển mạnh mẽ

hơn do được cung cấp đầy đủ ánh sáng tự nhiên và các yếu tố thời tiết phù hợp Tuynhiên, với phương pháp này, việc quản lý và canh tác cây măng tây khó khăn hơn.

Hình 1.2 Cây măng tây trồng tự nhiên

Hệ thống trồng măng tây trong bao - Trong một số khu vực, như Ninh

Thuận, việc trồng măng tây trong bao cũng được áp dụng Cây măng tây được trồngtrong các bao nilon hoặc túi ni lông chứa đất trồng phù hợp Phương pháp này giúpkiểm soát độ ẩm và dễ dàng di chuyển cây khi cần thiết.

Hình 1.3 Cây măng tây được trồng trong bao

Trồng theo phương pháp rau màu - Đây là phương pháp trồng cây măng tây

phù hợp cho những nông dân tận dụng hệ thống nước để trồng cây chỉ vừa nhỏ, haylàm rau trồng trong nhà kính Việc trồng măng tây theo phương pháp này yêu cầuchúng ta phải sử dụng đất loại tốt, pha chế phân bón đủ chất gồm yếu tố P K, tăngsức chống chọi bệnh hại, bón cho cây tốt được hấp thụ và phát triển.

Hình 1.4 Cây măng tây được trồng theo phương pháp rau màu

1.1.4Thông tin liên quan đến xây dựng hệ thống tưới cây trống tự động

Hệ thống tưới tiêu tự động là một giải pháp hiệu quả để tưới nước cho câytrồng một cách tự động và đáng tin cậy Để nghiên cứu đặc điểm hệ thống tưới tiêutự động, chúng ta có thể tập trung vào những yếu tố sau đây.

Thiết bị cảm biến - Đây là thành phần quan trọng nhất của hệ thống tưới tiêu

tự động, bao gồm các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm,lưu lượng,đo pH trong nước Cáccảm biến này đo lường các yếu tố môi trường quan trọng và cung cấp thông tin chobộ điều khiển để điều chỉnh quá trình tưới tiêu.

Bộ điều khiển - Bộ điều khiển là trung tâm điều khiển hệ thống, giúp điều

chỉnh các thông số tưới tiêu lượng nước Bộ điều khiển có thể được lập trình để tướinước cho cây trồng vào các thời điểm cụ thể trong ngày hoặc theo các chu kỳ tướikhác nhau.

Hệ thống bơm - Hệ thống bơm cung cấp nước từ nguồn nước đến các vị trí

tưới tiêu Nó bao gồm các bơm nước, van điều khiển, ống dẫn nước, v.v Hệ thốngbơm cần được lựa chọn và thiết kế phù hợp để đáp ứng nhu cầu tưới tiêu của câytrồng.

Hệ thống dẫn nước - Hệ thống dẫn nước là thành phần cuối cùng của hệ

thống tưới tiêu, chịu trách nhiệm phân phối nước từ hệ thống bơm đến cây trồng.Nó bao gồm các bộ phận như béc nhỏ giọt, ống dẫn.

Nguồn nước - Nguồn nước là yếu tố quan trọng khác cần được xem xét trong

thiết kế hệ thống tưới tiêu tự động Cần đảm bảo nguồn nước đủ lớn và ổn định đểđáp ứng nhu cầu tưới tiêu của cây trồng.

1.2 Các nghiên cứu trong và ngoài nước liên quan đến đề tài

1.2.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Trên thế giới kể từ năm 1968 nước Mỹ là quốc gia nghiên cứu và áp dụng tướinhỏ giọt cho cây trồng Sau năm 1968 đến 2009 đã có nhiều nước nghiên cứu ápdụng tưới nhỏ giọt như: Israel, Úc, Trung Quốc, Nam Phi, Nga, Hàn Quốc, Anh,Canada và Ukraine Từ năm 2000 đến nay, đã có 26 quốc gia trên thế giới áp dụngtưới nhỏ giọt trong lĩnh vực trồng trọt [2] Những năm 1968 đến 2009 Mỹ là thịtrường được quan tâm nhiều nhất về hệ thống tưới nhỏ giọt Từ những năm 2000cho đến nay, thị trường Trung Quốc có sự phát triển mạnh mẽ trong nghiên cứu vàứng dụng tưới nhỏ giọt Một trong những quốc gia thành công nhất trong nghiêncứu và ứng dụng hệ thống tưới nhỏ giọt đó là Israel Công nghệ tưới tiết kiệm nướcIsrael hiện không chỉ tập trung tại những khu vực ít nguồn nước tự nhiên của cácnước phát triển mà đang được mở rộng trên phạm vi toàn cầu [3] Tại Nam Mỹ vàchâu Âu, tưới nhỏ giọt đã trở nên phổ biến Đầu tháng 8/2009, tập đoàn Netafim(Israel) đã nhận hợp đồng cung cấp hệ thống tưới tiêu nhỏ giọt trị giá 22 triệu USDcho dự án trồng mía đường quy mô lớn tại Peru.

Hình 1.5 Hệ thống tưới nhỏ giọt Israel [2]

Tại châu Á, việc áp dụng hệ thống này đang trong giai đoạn phát triển, đặcbiệt là Trung Quốc và Ấn Độ [4] Tại Ấn Độ, trung tâm phát triển nông nghiệp nướcnày đã khai mạc chương trình tập huấn về tưới nhỏ giọt với mục đích hướng dẫnnông dân bang Gurdaspur áp dụng công nghệ tưới tiêu tiết kiệm sau khi phươngpháp này đã đem lại thành công tại nhiều khu vực khác Hiện Ấn Độ đang phải đốidiện với thực trạng nguồn nước ngầm suy giảm ngày càng nghiêm trọng Tại Iraq,hệ thống tưới nhỏ giọt "made in Israel" là điều duy nhất nhận được cảm tình củangười dân nước này Ước tính hiện có gần 300 ha chà là tại khu vực khô cằn Kutchđang sử dụng hệ thống tưới nhỏ giọt Một số quốc gia Trung Á cũng đang chuyểnđổi hệ thống thủy lợi lưới dưới thời Liên Xô được thiết kế cho các nông trang lớnsang biện pháp tưới tiêu hiện đại, tiết kiệm nước phù hợp với mô hình nông trangnhỏ hơn.

Hình 1.6 Tưới nhỏ giọt Israel khắc phục tình trạng đất bị khô [3]

Những năm gần đây, nhiều chuyên gia nông nghiệp đã đánh giá tưới nhỏ giọthoặc phun sương là giải pháp khả thi nhất trong điều kiện hiện nay Tuy nhiên, điểmyếu của hệ thống này là giá thành tương đối đắt cũng như việc bảo dưỡng thông tắcđường ống và thiết bị nhỏ giọt phức tạp Tuần lễ nước toàn cầu năm 2013 với sựtham gia của hơn 2.000 chuyên gia từ 133 quốc gia đang diễn ra tại Stockholm(Thụy Điển) khẳng định tiết kiệm nước đang trở thành yêu cầu mang tính sống cònđối với nhiều khu vực trên thế giới khi đối mặt với khủng hoảng thiếu nước ngàycàng tăng và nước sạch trở thành thứ “xa xỉ” đối với gần một tỷ người Báo cáocông bố gần đây của Tổ chức Nông lương LHQ (FAO) và Viện quản lý nước quốctế (IWMI) cũng khẳng định nhiều quốc gia tại châu Á sẽ phải nhập khẩu lương thựctừ châu lục khác nếu họ không thay đổi cách thức tưới tiêu Biện pháp khả thi nhấthiện nay là cải tạo tất cả các hệ thống thủy lợi lạc hậu ở châu Á, nơi mà phần lớnnông dân canh tác sử dụng một lượng nước lớn nhưng không hiệu quả khiến cácnguồn nước ngầm nhanh chóng cạn kiệt (theo FAO).

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Tại Việt Nam, Các hệ thống tưới tiêu tự động đã và đang được nghiên cứu ởcác mức độ khác nhau Trong nghiên cứu của Ngô Thành Đạt và Lê Hải Nguyên[5], để tự động giám sát các thông số môi trường của vườn cà chua qua hệ thốngmạng internet, các sinh viên trên đã sử dụng kết hợp mạch Arduino và mô đuntruyền nhận thông tin không dây Esp8266 Hệ thống trồng rau IoT có thể hoạt độngtheo hai chế độ là tự động và bằng tay Việc tưới tiêu có thể được thực hiện chủđộng bằng tay hoặc điều khiển hoàn toàn tự động dựa trên các thông số môi trườngđo đạc được Hệ thống tuy đáp ứng được việc tự động hóa hệ thống tưới tiêu nhưnglại chưa nghiên cứu các chế độ tưới sao cho phù hợp nhất với cà chua.

Hình 1.7 Mô hình giám sát thông số môi trường vườn cà chua [4]

Một đề tài tương tự của sinh viên cũng được tiến hành nghiên cứu là đề tài vềhệ thống tưới cây tự động [6] sử dụng mạch Arduino kết hợp với các cảm biến độẩm, nhiệt độ và bộ hẹn giờ có khả năng cài đặt giờ để thực hiện việc tưới cây tựđộng theo thời gian tùy chỉnh Hệ thống còn tích hợp thêm cảm biến mưa để tránhtưới quá lượng nước quy định Hệ thống này tuy có khả năng tưới tự động nhưngthời gian tưới không tối ưu cho một loại cây trồng cụ thể, đặc biệt là các loại cây cóyêu cầu tương đối chính xác về lượng nước tưới.

Hình 1.8 Mô hình tưới cây tự động [5]

Kết luận - Việc ứng dụng các hệ thống tưới tiêu tự động đã được ứng dụng

ngày càng rộng rãi Một đặc điểm nổi bật của các hệ thống tưới tiêu tự động đượcáp dụng bởi người nông dân sản xuất quy mô nhỏ đó là hầu hết họ mua các mô đuncó sẵn để điều khiển, giám sát từ xa qua điện thoại hoặc internet Mặc dù có thể càiđặt cho tưới tự động nhưng do hạn chế về kiến thức chuyên môn nên gần như khôngthể thiết lập các mô đun này tưới theo yêu cầu cụ thể của từng loại cây trồng Chẳnghạn như trường hợp cây măng tây, để đảm bảo tưới hiệu quả và đạt năng suất nhấtthì vừa phải đáp ứng lượng nước tưới sao cho tiết kiệm nhất, vừa phải đảm bảophương pháp tưới phù hợp nhất [7], đặc biệt là khi ứng dụng cho các vùng khô hạn,thiếu nước như ở Ninh Thuận.

Các hệ thống tưới tiêu tiên tiến thì hầu hết giá thành cao, áp dụng cho cáctrang trại lớn và đòi hỏi các điều kiện khắc khe về bố trí đất trồng, nguồn nướcngoài ra còn đòi hỏi đội ngũ vận hành có trình độ kỹ thuật nhất định có am hiểu vềđiện tử, tự động…Vì vậy các hệ thống này không phù hợp với nhu cầu trồng măngtây với quy mô hộ gia đình ở Ninh Thuận Cần phát triển một hệ thống tưới tự độngvừa có thể dễ lắp đặt và vận hành, vừa có giá thành hợp lý và vừa phải có các chếđộ tưới phù hợp với măng tây Đó chính là cơ sở của việc chọn đề tài này.

1.3 Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu

Hệ thống giám sát và tưới măng tây tự động đang trở thành một giải phápquan trọng trong nông nghiệp hiện đại Cách tiếp cận trong việc nghiên cứu và pháttriển hệ thống này đó là sử dụng các cảm biến để theo dõi tình trạng của môi trườngtrồng trọt, Các dữ liệu này được gửi đến hệ thống giám sát để phân tích và đưa raquyết định thông minh trong việc tưới giúp tối ưu tưới nước và đảm bảo rằng măngtây nhận đủ lượng nước cần thiết trong quá trình phát triển.

Quá trình nghiên cứu của đề tài được trình bày qua sơ đồ sau:

Hình 1.9 Sơ đồ nghiên cứu hệ thống tưới tự động cho măng tây

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu hệ thống giám sát và tưới măng tây tự động mang lạinhiều lợi ích trong nông nghiệp Sử dụng cảm biến, trí tuệ nhân tạo và kết nối mạng,hệ thống này giúp tối ưu công việc chăm sóc cây trồng và đảm bảo rằng chúng nhậnđủ lượng nước cần thiết để phát triển mạnh mẽ

1.3.2.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Phương pháp nghiên cứu lý thuyết được áp dụng để nghiên cứu các nội dungcó liên quan đến các loại cảm biến, các thuật toán điều khiển và cách xây dựngmạch điều khiển trung tâm Đặc điểm sinh trưởng của cây măng tây và quy trìnhtưới tiêu cho măng tây Các kỹ thuật về phân tích, tổng hợp thông tin sẽ được ápdụng

1.3.2.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được sử dụng trong việc thu nhận dữliệu về kinh nghiệm canh tác của người nông dân Ninh Thuận Thu thập các thôngtin về đặc điểm nguồn nước, đặc điểm sinh trưởng của cây măng tây tại NinhThuận.

Chương 2 THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG TƯỚI TIÊU TỰ ĐỘNG

2.1 Thiết kế, chế tạo phần cơ khí

Theo yêu cầu đề tài phần cơ khí bao gồm hệ thống lọc nước, hệ thống đườngdẫn ống và các khung giá cho tủ điện Để đáp ứng nhu cầu về lượng nước tưới, cáckhung giá cho tủ điện yêu cầu phần cơ khí phải đủ độ cứng và bền.

Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống dẫn nước

2.1.1 Nguồn nước

Tại Ninh Thuận, nguồn nước giếng đóng vai trò quan trọng trong cung cấpnước sinh hoạt, sản xuất và nông nghiệp cho cả thành thị và nông thôn Với khí hậunóng khô và thiếu nước, nguồn nước ngầm từ giếng là một nguồn tài nguyên quýgiá đáp ứng nhu cầu nước hàng ngày của người dân và hoạt động kinh tế.

Nguồn nước giếng ở Ninh Thuận chủ yếu là từ nước ngầm trong các lớp đất vàđá Nước mưa và dòng sông chảy từ vùng đồng bằng và vùng núi phía Bắc sẽ ngấmxuống lòng đất và tạo ra một tầng nước ngầm Các giếng khoan được đặt sâu xuốngđất để truy cập tới tầng nước ngầm này và lấy nước ra sử dụng.

Tuy nhiên, việc sử dụng nước ngầm từ giếng cũng đặt ra những thách thức vàyêu cầu quản lý nghiêm ngặt Do khí hậu khô khan và đất đai nghèo nàn, việc quảnlý và sử dụng nước ngầm bền vững là vô cùng quan trọng Để đảm bảo nguồn nướckhông bị cạn kiệt và không bị ô nhiễm, cần áp dụng các biện pháp bảo vệ môitrường, quản lý chặt chẽ lượng nước sử dụng, và khuyến khích sử dụng các phươngpháp tưới tiết kiệm nước trong nông nghiệp và sản xuất.

Ngoài ra, việc nghiên cứu và theo dõi chất lượng nước ngầm từ giếng cũng làmột phần quan trọng của quản lý nguồn nước Điều này giúp đảm bảo rằng nước lấytừ giếng là an toàn và không gây hại cho sức khỏe con người và môi trường Cáctiêu chuẩn và quy định về chất lượng nước cần được áp dụng và tuân thủ để đảmbảo an toàn và bền vững cho nguồn nước ngầm tại Ninh Thuận.

Trong tỉnh Ninh Thuận, việc bảo vệ và sử dụng bền vững nguồn nước giếngđóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu nước của cộng đồng và pháttriển kinh tế Qua sự quan tâm và hành động chung của các cá nhân, cộng đồng và

chính quyền địa phương, hy vọng nguồn nước giếng tại Ninh Thuận sẽ được bảotồn và sử dụng một cách bền vững, góp phần vào sự phát triển bền vững của tỉnh vàđảm bảo cuộc sống tốt đẹp cho người dân.

Vấn đề nước giếng nhiễm phèn tại Ninh Thuận đang gây được sự quan tâmcủa nhiều người Có báo cáo cho thấy chỉ số nước đã vượt quá giới hạn cho phép,gây mất cân bằng độ acid trong cơ thể khi sử dụng Điều này chỉ ra rằng nướckhông phải chỉ có mùi không được thơm mà còn đe dọa sức khỏe con người Vìvậy, người dân cần phải lưu ý và tìm kiếm cách giải quyết vấn đề này một cáchnhanh chóng và hiệu quả để bảo vệ sức khỏe cho bản thân và gia đình.

Hình 2.2 Nguồn nước nhiễm phènBáo cáo chỉ số nước giếng tại Ninh Thuận

Địa điểm lấy mẫu: Tỉnh Ninh Thuận, Việt Nam.Thời gian lấy mẫu: Tháng 6 năm 2023.

Các chỉ số được đo và phân tích: pH, độ mặn, độ kiềm, Fe, Mn, Cl, NO3-,SO42- và As.

Kết quả đo chỉ số nước giếng cho thấy những kết quả sau:

2.1.2 Thiết kế hệ thống lọc phèn

Từ mục tiêu của đề tài việc thiết kế hệ thống lọc phèn là loại bỏ hoặc giảmthiểu lượng phèn có trong nước, đảm bảo rằng nước sau khi qua quá trình xử lý đápứng các tiêu chuẩn an toàn và phù hợp để sử dụng cho các mục đích khác nhau nhưnước uống, nước công nghiệp hay nước tưới cây.

Phương án thiết kế

Phương án 1: Cột lọc compossite

Cột lọc composite là loại cột lọc được làm từ sợi thủy tinh và nhựa polyesterkhông chứa amiang, có khả năng chịu được áp lực và nhiệt độ cao, độ bền và độ ổnđịnh cơ học cao hơn so với cột lọc PVC Dưới đây là một số ưu điểm và nhượcđiểm của cột lọc composite:

Hình 2.3 Cột lọc compossiteƯu điểm

- Giá thành của cột lọc composite thường cao hơn so với cột lọc PVC

- Sử dụng các hóa chất với nồng độ cao sẽ ảnh hưởng đến độ bền của cột lọc compossite

- Khó phát hiện lỗi kỹ thuật bên trong cột lọc do được sản xuất bằng một khối, cần kiểm tra và bảo trì kỹ lưỡng để tránh các lỗi do quá trình sản xuất.

Phương án 2: Tự chế cột lọc nhựa PVC

Cột lọc nhựa PVC là một loại cột lọc được làm từ nhựa Thường được sử dụngtrong các ứng dụng xử lý nước, trong hệ thống lọc nước hoặc hệ thống xử lý nướcthải Cột lọc này có một số ưu điểm, bao gồm độ bền cao, khả năng chống ăn mòn,không bị ảnh hưởng bởi các chất hóa học và độc tố, cũng như khả năng chốngnhiễm khuẩn và kháng vi khuẩn.

Cột lọc nhựa PVC có thiết kế với các lỗ thông hơi và lớp lọc bên trong để giữlại các hạt rắn và chất ô nhiễm trong quá trình lọc nước Khi nước chảy qua cột lọc,các chất ô nhiễm sẽ bị giữ lại trong lớp lọc và nước sạch được thông qua.

Ưu điểm:

- Chi phí thấp.

- Dễ dàng sửa chữa và thay thế.- Tùy chỉnh theo nhu cầu.- Chống ăn mòn.

Nhược điểm:

- Khả năng lọc hạn chế.

Kết luận: Từ các ưu nhược điểm trên và với chi phí có hạn, cùng với mục tiêu

hạ giá thành, nhóm quyết định sử dụng phương án Tự chế cột lọc nhựa pvccho hệ thống.

Cột lọc nhựa PVC là một sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong việc xử lýnước thải, xử lý nước cấp, và các ứng dụng lọc khác Được làm từ nhựa PVC, cộtlọc nhựa PVC có nhiều ưu điểm vượt trội.

Một trong những ưu điểm chính của cột lọc nhựa PVC là khả năng chống ănmòn Nhựa PVC là vật liệu chống lại ăn mòn từ hóa chất và môi trường ẩm ướt, dođó cột lọc nhựa PVC có tuổi thọ cao và đáng tin cậy trong việc xử lý nước.

Một ưu điểm khác của cột lọc nhựa PVC là tính linh hoạt trong thiết kế và lắpđặt Nhựa PVC có khả năng được uốn cong, cắt và kết hợp dễ dàng, cho phép tạo racác kích thước và hình dạng khác nhau của cột lọc để phù hợp với nhu cầu cụ thểcủa ứng dụng.

Hình 2.4 Cột lọc nhựa PVCThành phần của hệ thống lọc

Lớp sỏi

Sỏi lọc nước là một loại vật liệu được sử dụng để làm sạch và lọc nước Nóthường được sử dụng trong hệ thống lọc nước gia đình, các nhà máy xử lý nước vàcác ngành công nghiệp khác.

Sỏi lọc nước có kích thước và mức độ hạt được điều chỉnh để đáp ứng yêu cầucụ thể của quá trình lọc Khi nước chảy qua lớp sỏi lọc, các hạt cặn bẩn, tạp chất vàvi khuẩn có thể bị giữ lại trong lớp sỏi, trong khi nước sạch được thông qua.

Sỏi lọc nước có khả năng loại bỏ nhiều chất ô nhiễm có thể có trong nước, baogồm cát, bùn, chất hữu cơ, vi khuẩn và các chất hóa học Việc sử dụng sỏi lọc nướcgiúp cải thiện chất lượng nước bằng cách loại bỏ các tạp chất và tăng cường khảnăng diệt khuẩn.

Một ưu điểm quan trọng của sỏi lọc nước là khả năng tái sử dụng và dễ bảodưỡng Sau khi sử dụng, sỏi lọc có thể được làm sạch và tái sử dụng một lần nữa,giúp tiết kiệm tài nguyên và giảm chi phí Ngoài ra, việc bảo dưỡng sỏi lọc nướccũng khá đơn giản và dễ dàng.

Hình 2.5 Sỏi lọc nướcLớp than hoạt tính

Than lọc nước là một phương pháp phổ biến được sử dụng để loại bỏ các chấtô nhiễm và tạp chất trong nước Được sử dụng trong hệ thống lọc nước gia đình, cơsở sản xuất và ngành công nghiệp, than lọc nước có khả năng cải thiện chất lượngnước và đảm bảo an toàn cho sức khỏe.

Than lọc nước có khả năng loại bỏ một số tạp chất như cát, bùn, giun, vikhuẩn, hợp chất hữu cơ và một số chất hóa học có trong nước Nó cũng có khả năngkhử mùi và vị trong nước, tạo ra nước có mùi và vị tốt hơn.

Than hoạt tính được sử dụng phổ biến trong quá trình lọc nước bằng than Đặctính hấp phụ cao của than hoạt tính và khả năng loại bỏ các chất cặn bẩn và chất ônhiễm làm cho nó trở thành một vật liệu lọc hiệu quả.

Hình 2.6 Than lọc nướcCát thạch anh

Cát lọc nước là một phương pháp truyền thống và phổ biến để làm sạch và lọcnước Nó đã được sử dụng từ lâu đời và vẫn được áp dụng trong các hệ thống lọcnước gia đình, cơ sở sản xuất và các ngành công nghiệp khác.

Quá trình lọc nước bằng cát được thực hiện thông qua hiện tượng sàng lọc vàhấp phụ Cát có khả năng loại bỏ các hạt cặn bẩn, tạp chất và một số chất ô nhiễmtrong nước Các lớp cát lọc tạo thành một lớp lọc vật lý, giúp giữ lại các hạt cặn bẩnvà chất ô nhiễm khi nước chảy qua.

Cát lọc nước có khả năng loại bỏ một số tạp chất như cát, bùn, rong rêu, tảo,tạp chất hữu cơ và một số vi khuẩn Nó cũng có thể loại bỏ một số chất hóa học cótrong nước, nhưng hiệu quả loại bỏ chất hóa học của cát lọc nước không cao bằngcác phương pháp lọc khác như than hoạt tính.

Hình 2.7 Cát thạch anh

Hình 2.8 Thành phần của hệ thống lọc [ 1 ]Mô tả:

Cột lọc nước có 3 lớp cát, than và sỏi là một phương pháp phổ biến để làmsạch nước Quá trình này thường được thực hiện bằng cách dẫn nước qua các lớpchất liệu khác nhau để loại bỏ các tạp chất và chất ô nhiễm có trong nước.

Lớp cát là lớp đầu tiên trong cột lọc nước Nhiệm vụ của lớp cát là chặn cáchạt lớn, cặn bã và tạp chất đầu vào Cát có khả năng giữ lại các hạt rắn và tạo mộtlớp lọc sơ bộ để loại bỏ những chất cặn này.

Lớp than là lớp tiếp theo trong cột lọc nước Than hoạt tính thường được sửdụng vì khả năng hấp phụ chất hữu cơ, mùi hôi, và các chất hóa học có thể có trongnước Than hoạt tính có bề mặt lớn và tính kháng khuẩn, giúp loại bỏ các tạp chấthữu cơ và tạo nước trong suốt.

Lớp sỏi là lớp cuối cùng trong cột lọc nước Sỏi có kích thước hạt lớn hơn vàđược sắp xếp một cách cẩn thận để tạo ra một lớp lọc cuối cùng chặn lại các hạt nhỏvà tạp chất còn sót lại trong nước.

Qua quá trình lọc qua cột chứa lớp cát, than và sỏi, nước sẽ trải qua một quátrình làm sạch tự nhiên và loại bỏ nhiều tạp chất và chất ô nhiễm có thể có Tuynhiên, cột lọc nước cần được bảo trì và vệ sinh định kỳ để đảm bảo hiệu quả lọc tốtvà ngăn chặn sự tắc nghẽn.

Quá trình lọc nước thông qua cột lọc với lớp cát, than và sỏi là một giải phápđơn giản và hiệu quả để cải thiện chất lượng nước Tuy nhiên, tùy thuộc vào mức độô nhiễm và các yếu tố địa phương khác, có thể cần sử dụng các phương pháp lọc vàxử lý nước khác nhau để đảm bảo an toàn và sạch sẽ tuyệt đối cho nhu cầu sử dụng.

Tính thể tích cột lọc

Hình 2.9 Tổng thể cột lọc [ 2]

Công thức tính thể tích cột lọc

Kích thước cột: H=1000mm D=144mm

Trọng lượng riêng của sỏi: W sỏi = 1500kg/m³Trọng lượng riêng của than: W than = 800kg/m³Trọng lượng riêng của cát: W cát = 1200kg/m³Thể tích cột

V = 3,14 *( D/2 ) * 1000mm³ (2.1) = 3,14 * (144/2)2 * 1000mm³

= 3,14 * 722 * 1000mm³ ≈ 162,777,600mm³Khối lượng vật liệu

V sỏi = R^2 * 3,14 * D (2.2)= (0,072) 2 * 3,14 * 144 = 2,34 lít = 3kg

V than = R^2 * 3,14 * D

= (0,072) 2 * 3,14 * 144 = 2,34 lít = 2kgV cát = R2 * 3,14 * D

= (0.072) 2 * 3,14 * 144 = 2,34 lít = 3kg

2.1.3 Phương án tưới

Phương án hệ thống tưới: từ yêu cầu đề tài về việc tưới tự động và tiết kiểmnước, cần lựa chọn phương án tối ưu trong việc tiết kiệm tài nguyên nước.

Phương án 1: Tưới phun

Tưới phun là một phương pháp tưới cây sử dụng hệ thống phun nước để cungcấp nước cho cây trồng Trong phương pháp này, nước được bơm từ nguồn nước vàđưa qua các ống dẫn đến các vòi phun được đặt trong khu vực cây trồng Khi hoạtđộng, các vòi phun phun nước thành những hạt nhỏ hoặc sương nhẹ, tạo ra một mànsương nước xung quanh cây.

Hình 2.10 Tưới phun cho cây trồngƯu điểm:

Phạm vi tưới rộng: Phương pháp này phù hợp cho diện tích trồng măng tâylớn, giúp tiết kiệm thời gian và công sức trong việc tưới cây.

Hiệu quả trong khí hậu nhiệt đới: Tưới phun có thể giảm nhiệt độ môi trườngvà cung cấp độ ẩm cho cây măng tây trong những vùng có nhiệt độ cao và khí hậukhô.

Phòng chống sâu bệnh: Tưới phun có thể rửa sạch lá cây, giảm nguy cơ sâubệnh và nấm mốc trên măng tây.

Phương án 2: Tưới nhỏ giọt

Tưới nhỏ giọt là một phương pháp tưới cây trong đó nước được cung cấp dướidạng giọt nhỏ và điểm tới gốc của cây trồng Trong phương pháp này, nước đượcphân phối thông qua hệ thống ống nhỏ giọt hoặc các bộ phận tưới nhỏ giọt, như ốngnhỏ giọt, nhánh nhỏ giọt hoặc vòi nhỏ giọt được đặt gần gốc của cây.

Hình 2.11 Tưới nhỏ giọt cho cây trồngƯu điểm:

Tiết kiệm nước: Phương pháp tưới nhỏ giọt tiết kiệm nước hơn do nước đượcchuyển trực tiếp đến gốc cây măng tây.

Tái sử dụng nước: Hệ thống tưới nhỏ giọt cho phép tái sử dụng nước thừa,giảm lượng nước thải và tiết kiệm tài nguyên nước.

Điều chỉnh linh hoạt: Hệ thống tưới nhỏ giọt cho phép điều chỉnh lượng nướcvà tần suất tưới phù hợp với từng cây một cách linh hoạt.

Nhược điểm:

Chi phí ban đầu cao: Hệ thống tưới nhỏ giọt đòi hỏi các thiết bị phức tạp, dẫnđến chi phí ban đầu cao hơn so với tưới phun.

Kết luận: Từ các ưu nhược điểm trên, cùng với mục tiêu tưới tiết kiểm, nhóm

quyết định sử dụng phương án tưới nhỏ giọt cho hệ thống.

Các mô hình thiết kế, chế tạo được lắp đặt tại thôn Tuấn Tú, xã An Hải, huyệnNinh Phước – Ninh Thuận Yêu cầu kỹ thuật tưới bằng phương pháp nhỏ giọt.

Đối với hệ thống tưới nhỏ giọt: Bố trí mô hình trên diện tích 72m2 (9m x 8m).Quy cách trồng: Trồng hàng đôi, hàng cách hàng 70 cm, cây cách cây 40 cm Sửdụng ống tưới nhỏ giọt bù áp Rivulis, khoảng cách giữa hai lỗ béc 40 cm, Ø 16 mm.Một hàng măng tây có một đường ống tưới nhỏ giọt nối với ống chính PVC Ø34mm thông qua khởi thủy 16 mm, lưu lượng tưới là 2 lít/h/lỗ Hệ thống điều khiểntrung tâm bao gồm: Máy bơm 1 Hp, bộ lọc, bộ châm phân tự động, van điện từ.Nguồn cấp nước từ giếng nước ngầm, phân bón được hòa tan vào bồn và được hútbởi bộ châm phân tự động venturi tưới tới tận gốc cây măng tây qua các lỗ tưới nhỏgiọt.

Bố trí mô hình trên diện tích 72m2 = 9m x 8m, sẽ chia thành 8 hàng đôi và 1hàng đơn tổng 17 hàng ngang