Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng nguyên lý lập trình chăm sóc cây trồng p1

Tham khảo tài liệu ''giáo trình phân tích quy trình ứng dụng nguyên lý lập trình chăm sóc cây trồng p1'', khoa học tự nhiên, nông - lâm phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

h a n g e Vi e N bu y c đầung dng nguyờn lý Giỏo trỡnh phõn tớch quy Mở trỡnh lp trỡnh chm súc cõy trng Đặt vấn đề Lịch sử tiến hoá loài ngời đà phát triển qua nhiều thời kỳ, mà thời kỳ đợc đánh dấu phơng thức sản xuất định Từ xa xa ngời với công cụ thô sơ nh rìu, búa, lao đá dùng để săn bắn phục vụ sống số ngời mà dự trữ Nhng xà hội phát triển nhu cầu sống ngời ngày tăng mà tài nguyên thiên nhiên ngày cạn kiệt, điều thúc đẩy ngời ngày phải tìm tòi cải tiến công cụ, phơng thức lao động để tạo ngày nhiều cải vật chất phục vụ đời sống Điều tỏ cấp thiết loµi ng−êi b−íc sang thÕ kû XXI mµ tµi nguyên thiên nhiên dần cạn kiệt, môi trờng ngày ô nhiễm trầm trọng nhng nhu cầu sống hởng thụ ngời ngày cao, dân số ngày đông Nguy thiếu lơng thực ngày tăng khó đảm bảo nhu cầu ngời Để giải vấn đề có số cách hữu hiệu ứng dụng tự động hoá vào sản xuất Các nớc giới đà sớm nhận thấy điều đà ứng dụng tự động hoá vào sản xuất từ sớm, kết họ sớm có sản suất đại công nghiệp đa thị trờng hàng loạt sản phẩm số lợng lớn, chất lợng cao tăng thu nhập cho quốc gia, nh Nhật, Anh, Pháp, Mỹ, Đức Chính công nghệ tự động hoá cao ứng dụng vào sản xuất đà đa quốc gia trở thành cờng quốc giàu mạnh có vị thÕ cao trªn tr−êng qc tÕ N−íc ta thc nhãm nớc phát triển với kinh tế nông nghiệp truyền thống, qua nhiều thập niên trở lại nông nghiệp Việt Nam ngày phát triển vững mạnh, đến kinh tế giới chuyển mạnh sang ngành công nghiệp dịch vụ đặc biệt công nghệ thông tin, với việt Nam Nông nghiệp ngành có đóng góp đáng kể Khoa Cơ Điện -1- Trờng ĐHNN I - Hμ Néi to k d o m o o c u -tr a c k w lic w w w d o Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 m C lic k to Đồ án tốt nghiệp w w w C bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e c u -tr a c k w N bu y c vào tổng thu nhập quốc dân Chính mà nông nghiệp nớc ta đợc quan tâm Đảng nhà nớc, nhờ mà ngành nông nghiệp đà có nhiều bớc phát triển vợt bậc, sản lợng thu hoạch đợc từ loại nông sản qua mùa vụ ngày đợc nâng cao Tuy nhiên ngày nhu cầu sản phẩm nông nghiệp không đơn số lợng mà phải đảm bảo số lợng chất lợng, môi trờng ô nhiễm trầm trọng, viƯc sư dơng thc b¶o vƯ thùc vËt bõa b·i làm ô nhiễm vào loại sản phẩm nông nghiệp, vấn đề xúc toàn thể xà hội Để giải vấn đề đờng lựa chọn tối u ứng dụng công nghệ cao vào sản xuất nông nghiệp tự động hoá đóng vai trò vô quan trọng mặt kỹ thuật, phục vụ sản xuất nông nghiệp có chất lợng cao đảm bảo an toàn cho ngời sử dụng Trong bữa ăn ngời Việt Nam từ sa đến rau thiếu rau loại thực phẩm cần thiết đời sống hàng ngày thay thế, rau có vị trí quan trọng đời sống đối víi søc kh cđa ng−êi Rau cung cÊp cho thể chất quan trọng nh: Protein, lipit, vitamin, muối khoáng, axit hữu chất thơm vv Nhng thực tế sản xuất rau lạm dụng mà dùng nhiều hoá chất nh thuốc trừ sâu, phân đạm Làm cho số lợng tăng nhng chất lợng không đảm bảo gây nhiều vụ ngộ độc thực phẩm Trớc yêu cầu cấp bách tiến hành nghiên cứu đề tài "Thiết kế hệ thống điều khiển trình tới phun ma phục vụ sản xuất rau an toàn" Nhằm tạo hệ thống tới tiêu phục vụ sản xuất rau an toàn Trong trình thực đề tài đà tiến hành khảo sát mô hình thực tế, nghiên cứu số phần mềm sở lý thuyết từ xây dựng mô hình thực nghiệm dùng chip vi xử lý công nghệ PSoC phần mềm mô Visual basic 6.0, LabView, Orcad, Multisim Qua nhiều lần thí nghiệm sở tính toán lý thuyết khẳng định mô hình xây dựng Khoa Cơ Điện -2- Tr−êng §HNN I - Hμ Néi to k lic d o m o m w o d o Ngun Th¸i Häc - Líp T§H 46 w w w w w C lic k to bu Đồ án tốt nghiệp C y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N bu y c - Thay đổi phơng pháp lập trình để tìm phơng pháp đơn giản, dễ sử dụng hiệu kinh tế - Xây dựng chơng trình điều khiển * Phơng pháp thực nghiệp kiểm chứng: - Chạy thử mô hình nhiều lần, kiểm tra phát lỗi mô hình lỗi chơng trình ®iỊu khiĨn, råi tõ ®ã hoµn thiƯn hƯ thèng * Thiết bị thí nghiệm: - Máy tính PC - Bộ nạp chip chip vi xử lý PSoC - Bộ mô phỏng, hệ thống cáp, dây nối Khoa Cơ Điện -4- Tr−êng §HNN I - Hμ Néi to k d o m o o c u -tr a c k w lic w w w d o Ngun Th¸i Häc - Líp T§H 46 m C lic k to §å ¸n tèt nghiƯp w w w C bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c bu y Chơng Tổng quan 1.1 Tình hình sản xuất rau nớc giới 1.1.1 Khái niệm rau Rau khái niệm tổng quát để loại rau đợc trồng môi trờng nh đất trồng, nớc tới, không khí Đảm bảo hàm lợng độc tố rau thu hoạch nhỏ mức quy định theo tiêu chuẩn - Đất trồng rau loại đất thịt nhẹ, đất pha cát, đất thịt trung bình, đất phù sa ven sông, đất cỏ dại, mầm mống sâu bệnh hại, độ pH trung tính, hạn chế tối đa sinh vật vi sinh vật gây bệnh - Phải dùng nớc tới cho rau, tốt dùng nớc giếng khoan, không đợc dùng nớc thải công nghiệp, nớc rửa chuồng trại mà cha đợc xử lý Hàm lợng tối đa số nguyên tố hoá học nớc đợc trình bày bảng sau: Nguyên tố Nớc dùng cho tất loại đất (mg/lít) Nguyên tố Nớc dùng cho tất loại đất (mg/lít) Nguyên tố Nớc dùng cho tất loại đất (mg/lít) Al 5,00 Beryllum 0,01 Mo 0,01 Asen 0,01 Cadimium 0,01 Zn 2,00 B 0,75 Lithium 2,50 Cu 0,20 Cl 0,10 Selenium 0,20 Co 0,05 F 1,00 Mn 0,20 Cl 0,10 Pb 5,00 -5- Tr−êng §HNN I - Hμ Néi to k d o m o c Khoa Cơ Điện w N O W ! PD m w o c u -tr a c k h a n g e Vi e lic O W N y bu to k lic C Ngun Th¸i Häc - Líp T§H 46 w w d o XC er §å ¸n tèt nghiÖp w w w F- w C h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e c u -tr a c k w N bu y c 1.1.2 Tình hình sản xuất rau nớc Nớc ta nớc nông nghiệp lạc hậu xuất phát từ văn minh lúa nớc, phát triển chậm chạp tụt hậu so với nông nghiệp nớc khu vực giới Tuy nhiên năm gần có quan tâm sâu sắc Đảng, Nhà nớc đà ban hành nhiều chủ trơng sách phù hợp đa nông nghiệp nớc nhà ngày lớn mạnh chiếm vị trí quan trọng kinh tế Quốc dân đà đạt đợc thành tựu bớc đầu vô to lớn Từ chỗ nớc thiếu đói liên miên, hàng năm phải nhập hàng triệu lơng thực Việt Nam đà chở thành nớc xuất gạo đứng hàng đầu giới, hàng năm xuất hàng triệu lơng thực khác nh rau, quả, chế phẩm từ chúng sang thị trờng giới đợc bạn hàng a chuộng Có đợc thành ban đầu nhờ đà áp dụng nhiều tiến kỹ thuật vào sản xuất nông nghiệp, xây dựng vùng chuyên canh, xen canh phù hợp, kịp thời ngăn chặn dịch bệnh sâu hại, khuyến khích nông dân phát triển nông nghiệp, xây dựng mô hình kinh tế trang trại, nuôi trồng giống vật nuôi cho suất cao có hiệu kinh tế lớn, xây dựng cánh đồng 50 triệu/ha Trong đề án phát triển rau hoa cảnh thời kỳ 1999 - 2010 Bộ Nông nghiệp phát triển nông thôn đà đợc Thủ Tớng Chính phủ phê duyệt ngày 03/09/1999 đà xác định mục tiêu cho ngành sản xuất rau, hoa là: Đáp ứng nhu cầu rau có chất lợng cao cho nhu cầu tiêu dùng nớc khu tập trung (Đô thị, khu công nghiệp) xuất Phấn đấu đến năm 2010 đạt mức tiêu thụ bình quân đầu ngời 85 kg rau/năm, giá trị kim ngạch xuất đạt 690 triệu USD Trong phát triển chung toàn ngành Nông nghiêp ngành sản xuất rau đợc quan tâm phát triển mạnh Theo thống kê diện tích trồng rau năm 2000 450.000 tăng 70% so với năm 1990 diện tích trồng rau năm 2004 650.000 diện tích đợc trồng tỉnh Khoa Cơ Điện -6- Trờng ĐHNN I - Hμ Néi to k lic d o m o m w o d o Ngun Th¸i Häc - Líp T§H 46 w w w w w C lic k to bu Đồ án tốt nghiệp C y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e c u -tr a c k w N bu y c phía Bắc 300.000 chiÕm 46% tỉng diƯn tÝch trång rau trªn nớc, diện tích trồng rau tỉnh phía Nam 250.000 chiếm 38% tổng diện tích Sản lợng rau đất nông nghiệp đợc cung cấp từ hai vïng s¶n xuÊt chÝnh: + Vïng s¶n xuÊt rau chuyên canh ven thành phố khu công nghiệp chiếm 40 ữ 45% diện tích đạt 50 ữ 55% tổng sản lợng Rau đợc phục vụ tiêu dùng dân c tập trung đô thị khu công nghiệp với chủng loại rau phong phú suất cao + Vùng sản xuất rau luân canh với trồng khác chủ yếu vụ đông xuân tỉnh phía Bắc miền Tây nam Đây vùng sản xuất rau lớn cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp chế biến xuất Tuy nhiên thực sản xuất rau nói riêng sản xuất nông nghiệp nớc ta nói chung: Tuy sản lợng lợng lơng thực xuất lớn đứng đầu giới nhng giá thành thấp chất lợng độ an toàn nông sản ta không đảm bảo Hiện hàm lợng độc tố rau nớc ta tơng đối cao chúng đợc trồng môi trờng ô nhiễm việc lạm dụng hoá chất phòng trừ sâu bệnh Theo Viện bảo vệ thực vật Việt Nam đà sử dụng tới 270 lo¹i thc trõ bƯnh, 160 lo¹i thc trõ cá, 12 lo¹i thc diƯt cht, 30 lo¹i thc kÝch thÝch sinh trởng Do chủng loại nhiều đà đợc nhà khoa học khuyến cáo nên sử dụng số loại hoá chất đảm bảo an toàn cho ngời tiêu dùng Tuy nhiên đa số nông dân có thói quen sử dụng sợ bị rủi ro sản xuất họ dùng số loại hoá chất có độc tố cao chí đà bị cấm sử dụng nh Monitor, Wofatox, DDT Do hàm lợng độc tố rau ngày tăng, nguyên nhân gây hàng loạt vụ ngộ độc thực phẩm gây tử vong thiệt hại nhà nớc hàng tỷ đồng - Hàm lợng (NO3-) rau cao Theo quỹ lơng thực giới FAO hàm lợng (NO3-) có liều lợng 4g/ngày gây ngộ độc 8g/ngày Khoa Cơ Điện -7- Tr−êng §HNN I - Hμ Néi to k lic d o m o m w o d o Ngun Th¸i Häc - Líp T§H 46 w w w w w C lic k to bu Đồ án tốt nghiệp C y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e N bu y c gây tử vong nớc ta hàm lợng tích luỹ (NO3-) rau cao nguyên nhân làm rau không đảm bảo an toàn Theo tiêu chuẩn Việt Nam hàm lợng (NO3-) rau nh sau: Cải bắp 500mg/kg, cà chua 150mg/kg, da chuột 150mg/kg - Tồn d kim loại nặng sản phẩm rau Do lạm dụng hoá chất bảo vệ thực vật với phân bón loại đà làm lợng N, P, K, hoá chất bảo vệ thực vật rửa trôi xâm nhập vào mạch nớc làm ô nhiễm mạch nớc ngầm Theo Phạm Bình Quân (1994) hàm lợng kim loại nặng, đặc biệt asen (as) Mai Dịch - Hà Nội mơng tới cao hẳn so với mức quy định gây ô nhiễm nguồn nớc rau hấp thụ vào thể hoá chất - Vi sinh vật gây hại rau sử dụng nớc tới có vi sinh vật gây hại ( Ecoli, Salmonella, Trứng giun.) làm cho vi sinh vật có hại theo rau qua đờng tiêu hoá vào thể ngời Tuy cha đợc thống kê, song tác hại lớn Do rau ngn thùc phÈm quan träng ®èi víi ®êi sèng ngời kinh tế phát triển, lơng thực thực phẩm đà đủ ăn ngời hớng tới thực phẩm có chất lợng, đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm vấn đề cấp thiết đặt bên cạnh tìm cách nâng cao suất mở rộng loại lơng thực phải giảm hàm lợng độc tố có nông sản đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm Vì vấn đề cấp bách đặt cho ngành Nông nghiệp phải áp dụng khoa học kỹ thuật đại vào sản xuất, xây dựng mô hình sản xuất rau, an toàn Đà có nhiều công nghệ đợc áp dụng để sản xuất rau sạch, nhng giới hạn đề tài xin đợc nghiên cứu hệ thống tới nớc (Cụ thể thiết kÕ hƯ thèng ®iỊu khiĨn tù ®éng hƯ thèng t−íi phun ma) phục vụ sản xuất rau an toàn Bởi đặc điểm rau yêu cầu nhiệt độ độ ẩm phù hợp, độ ẩm thờng cao khoảng 85 - 90% khối lợng thân Nếu thiếu nớc rau sinh trởng phát Khoa Cơ Điện -8- Trờng ĐHNN I - H Nội to k d o m o o c u -tr a c k w lic w w w d o NguyÔn Thái Học - Lớp TĐH 46 m C lic k to Đồ án tốt nghiệp w w w C bu y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c h a n g e Vi e c u -tr a c k w N bu y c triển kém, mắc nhiều bệnh tật, thiết kế đợc mô hình tới tiêu tự động đảm bảo yêu cầu rau giúp chúng sinh trởng phát triển mạnh, ngăn ngừa sâu bệnh từ giảm đợc hàm lợng độc tố có rau 1.1.3 Tình hình sản xuất rau giới Trên giới khoa học kỹ thuật phát triển đà đợc áp dụng sâu rộng vào sống nh sản xuất Trong việc trồng rau đà sớm đợc trọng áp dụng tiến khoa học kỹ thuật vào sản xuất để nâng cao sản lợng, chất lợng, giảm lợng độc tố rau đảm bảo tiêu chuẩn rau Các nớc cung cấp nhiều rau giới phải kể đến nh Isaren, Hà Lan, NhậtMặc dù diện tích nông nghiệp nớc không nhiều nhng sản lợng cung cấp thị trờng tơng đối lớn điều chứng tỏ −u thÕ cđa viƯc ¸p dơng khoa häc kü tht vào sản xuất Muốn nâng cao sản lợng, chất lợng, đảm bảo rau nhà trồng rau nớc ta cần phải áp dụng tiến khoa học kỹ thuật vào sản xuất 1.2 Các phơng pháp tới 1.2.1 Phơng pháp tới Tới nớc cho trồng nói chung cho rau nói riêng công việc khó khăn Tuỳ thuộc vào loại vùng khí hậu nh tuú thuéc vµo tõng thêi kú sinh tr−ëng mµ rau cần độ ẩm khác Trên thực tế sản xuất rau nớc nh giới mà ta có phơng pháp tới nh sau: a Phơng pháp tới ngập nớc Phơng pháp tới ngập nớc phơng pháp mà tháo ngập nớc vào khu vực trồng để phục vụ nớc cho trồng sinh trởng Đây thực phơng pháp cổ truyền có từ lâu đời phù hợp khu vực phẳng có độ dốc không lớn đợc áp dụng với số loại trồng nh lúa nớc, rau cần hay số khác thời điểm sinh trởng nh ngô, khoai lang, cói, đay Đây phơng pháp dùng để cải tạo đất nh Khoa Cơ Điện -9- Trờng ĐHNN I - Hμ Néi to k lic d o m o m w o d o Ngun Th¸i Häc - Líp T§H 46 w w w w w C lic k to bu Đồ án tốt nghiệp C y N O W ! XC er O W F- w PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c bu y thau chua rửa mặn hay dùng để giữ ẩm đất trình chờ canh tác Phơng pháp có u điểm sau: - Do áp dụng vùng phẳng có độ dốc không lớn tính thấm nớc đất yếu mức tới cao suất tới cao ngời t−íi 30 - 40 ha/ngµy - HƯ sè sư dơng ruộng đất cao, xây dựng hệ thống tới tiêu cho có diện tích lớn - Lớp nớc ruộng tạo điều kiện cho rễ lúa phát triển tốt, hấp thụ loại phân bón đợc thuận lợi, hạn chế đợc nhiều loại cỏ dại ổn định nhiệt Tuy nhiên, tới ngập có nhợc điểm hạn chế sau: - Tới ngập không ứng dụng đợc để tới cho loại trồng cạn, nhu cầu nớc ít, ®Êt cã ®é dèc lín - T−íi ngËp lµm cho độ thoáng khí đất trình phân giải chất hữu bị hạn chế Nếu chế độ tới không thích hợp, việc tổ chức quản lý tới làm ảnh hởng sấu đến phát triển trồng, gây lÃng phí nớc, làm xói mòn đất rửa trôi phân bón b Phơng pháp tới rnh Phơng pháp tới rÃnh đợc phổ biến để tới cho hầu hết loại trồng nh bông, nho, mía, loại có củ, nh khoai sắn, củ đậu, cà chua loại rau, nh bắp cải, su hào Khi tới rÃnh nớc không chảy vào khắp mặt ruộng mà vào rÃnh tới hàng trồng Yêu cầu tới rÃnh xác định xác yếu tố kỹ thuật tới chđ u, nh− l−u l−ỵng n−íc r·nh t−íi, chiỊu dài rÃnh tới thời gian tới để đảm bảo tiêu chuẩn tới định trớc theo yêu cầu sinh trởng trồng, phù hợp với điều kiện đất đai, địa hình khí hậu Ưu điểm tới rÃnh xây dựng đồng ruộng dễ dàng thích ứng với tõng ®iỊu kiƯn thĨ vỊ ®Êt ®ai, khÝ hËu trồng Đảm bảo đất đợc tơi xốp, - 10 - Tr−êng §HNN I - Hμ Néi to k d o m o c Khoa Cơ Điện w N O W ! PD m w o c u -tr a c k h a n g e Vi e lic O W N y bu to k lic C Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 w w d o XC er Đồ án tốt nghiệp w w w F- w C h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c bu y không phá vỡ lớp kết cấu mặt ruộng, giữ đợc thoáng khí làm cho trồng phát triển thuận lợi Đảm bảo lợng nớc theo nhu cầu trồng Tiết kiệm nớc, hao phí bốc ngấm xuống sâu c Phơng pháp tới dải Tới dải dùng để tới cho loại trồng gieo dầy hàng hẹp nh đay, vừng, lạc, đỗ, thức ăn cho chăn nuôi Cũng dùng để tới cho ngô vờn vùng khô hạn, tới làm ẩm đất trớc gieo Những yếu tố kỹ thuật tới dải chiều dài chiều rộng dải, lu lợng riêng nớc chảy đầu dải tính lit/s/m, thời gian tới chiều cao giới hạn bờ dải Những yếu tố kỹ thuật tới dải phụ thuộc vào điều kiện nh tới rÃnh nhng chủ yếu vào độ dốc ngang mặt ruộng Tới dải thích hợp với độ dốc mặt ruộng từ 0,002 - 0,008 Nếu độ dốc lớn 0,02 không tới dải đợc tốc độ chảy mặt ruộng lớn, nớc không kịp ngấm làm ẩm đất lợng nớc chảy nhiều, lÃng phí nớc gây bào mòn lớp đất mặt ruộng Nhợc điểm phơng tới làm ẩm đất không tốn nớc ngấm sâu xuống rÃnh tới Mặc dù tùy thuộc vào điều kiện địa hình, phơng pháp canh tác trồng ngời ta dùng phơng pháp tới d Phơng pháp tới phun ma Phơng pháp tới phun ma phơng pháp tới đợc phát triển rộng rÃi vòng 40 năm Nguyên tắc phơng pháp dùng hệ thống máy bơm, ống dẫn nớc vòi phun để tạo thành ma tới nớc cho loại trồng Ưu điểm bật phơng pháp tới phun ma tới điều kiện sau: - Khi tiêu chuẩn tới nhỏ, điều chỉnh phạm vi lớn (30900m3/ha) - 11 - Trờng ĐHNN I - Hμ Néi to k d o m o c Khoa Cơ Điện w N O W ! PD m w o c u -tr a c k h a n g e Vi e lic O W N y bu to k lic C Ngun Th¸i Häc - Líp T§H 46 w w d o XC er §å ¸n tèt nghiÖp w w w F- w C h a n g e Vi e ! XC er PD F- c u -tr a c k c ... trại mà cha đợc xử lý Hàm lợng tối đa số nguyên tố hoá học nớc đợc trình bày bảng sau: Nguyên tố Nớc dùng cho tất loại đất (mg/lít) Nguyên tố Nớc dùng cho tất loại đất (mg/lít) Nguyên tố Nớc dùng... quan tâm phát triển mạnh Theo thống kê diện tích trồng rau năm 2000 450.000 tăng 70% so với năm 1990 diện tích trồng rau năm 2004 650.000 diện tích đợc trồng tỉnh Khoa Cơ §iÖn -6- Tr−êng §HNN I... N bu y c - Thay đổi phơng pháp lập trình để tìm phơng pháp đơn giản, dễ sử dụng hiệu kinh tế - Xây dựng chơng trình điều khiển * Phơng pháp thực nghiệp kiểm chứng: - Chạy thử mô hình nhiều lần,