Giáo trình phân tích quy trình ứng dụng nguyên lý lập trình chăm sóc cây trồng p2

Tham khảo tài liệu ''giáo trình phân tích quy trình ứng dụng nguyên lý lập trình chăm sóc cây trồng p2'', khoa học tự nhiên, nông - lâm phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 - Tới đất xốp nh đất cát cát pha, có độ thấm nớc lớn - Tới địa hình phức tạp: Nh dốc, không phẳng tiết kiệm nớc tới (đối với vùng nguồn nớc tới hạn chế) Tới phun ma nâng cao hƯ sè sư dơng h÷u Ých cđa hƯ thèng t−íi sử dụng nớc đồng ruộng Mỹ hệ số sử dụng hữu ích tới phun ma 0,67 phơng pháp tới khác 0,56 Tại Nhật 0,75 - 0,80 phơng pháp tới khác lµ 0,65 - 0,7 T−íi phun m−a thn tiƯn cho việc phòng trừ sâu bệnh chống cỏ dại Có thể hòa lẫn loại thuốc với nớc tới cho trồng Tới phun ma làm tăng suất loại sản phẩm loại trồng Italia t−íi phun m−a cho nho, ng−êi ta ®· nhận thấy chất lợng nho tốt hơn, hàm lợng đờng nho tăng 2% Việt Nam, qua thí nghiệm tới phun ma đồi chè 66 - Hợp tác x· Minh Hång - Nho Quan Ninh B×nh cho thÊy suất chè tăng đợc 50% so với đối chứng không tới( Theo tin từ www.vnn.vn) Tuy nhiên, tới phun ma không thích hợp vùng có gió mạnh Việc phục vụ kỹ thuật tổ chức phục vụ hệ thống máy phun ma phức tạp, cần có đội ngũ công nhân có trình độ kỹ thuật Các thiết bị phun ma công nghiệp chế tạo có suất cha cao, cha đáp ứng đầy đủ yêu cầu sản xuất, cha phù hợp với điều kiện sinh lý giai đoạn phát triển trồng thích ứng với loại đất đai địa hình khác Nhìn chung giá thành tới đơn vị sản phẩm cao Tuy có nhợc điểm trên, nh u điểm tới phun ma nên phơng pháp tới đợc ¸p dơng réng r·i ë nhiỊu n−íc vµ ph¸t triĨn với tốc độ cao Theo tài liệu Tritrexốp năm 1970 Tiệp Khắc 97% tới phơng pháp phun m−a; ë §øc 79%; ë Itsaren 90%; Anh 80%; Hungari 72% Việt Nam đợc áp dụng phổ biến phơng pháp tới Khoa Cơ Điện - 12 - Tr−êng §HNN I - Hμ Néi §å ¸n tèt nghiƯp Ngun Th¸i Häc - Líp T§H 46 phun ma cho vùng chuyên canh rau Hà Nội, Hải Phòng, Đà lạt, vùng trồng công nghiệp nh cà phê, chè, cao su, Tây Nguyên, Lâm Đồng đà mang lại hiệu kinh tế ®¸ng khÝch lƯ e T−íi nhá giät T−íi nhá giät phơng pháp đợc ứng dụng nhiều Itsaren, Mỹ, úc số nớc khác có khí hậu khô cằn, nguồn nớc ít, dùng để tới cho loại ăn quả, rau Nguyên tắc t−íi nhá giät lµ dïng mét hƯ thèng èng dÉn cao su chất dẻo có đờng kính từ 1,5 - 2cm, ®Ĩ dÉn n−íc tõ ®−êng èng cã áp, trạm bơm cung cấp chạy dọc theo hàng gốc có lắp vòi điều chỉnh đợc lợng nớc chảy Nớc cấu tạo vòi nhỏ giọt xuống gốc làm ẩm đất Ưu điểm phơng pháp tiết kiệm đợc nhiều nớc tới so với tới rÃnh tiêu hao lợng nớc bốc thấm xuống sâu Hiệu suất sử dụng nớc tới đợc tăng lên đảm bảo chế độ nớc đất theo nhu cầu trồng Phạm vi tới nớc mặt đất nhỏ nên mặt đất phần lớn giữ đợc khô, loại cỏ dại không đủ độ ẩm để phát triển giữ đợc thoáng khí f Tới ngầm Phơng pháp tới đợc nghiên cứu ứng dụng Liên Xô cũ từ năm 1935 Nguyên tắc dùng hệ thống đờng ống dẫn nớc đất nớc thấm làm ẩm đất -u điểm phơng pháp đảm bảo độ ẩm cần thiết suốt thời gian sinh trởng trồng, làm tăng suất trồng so với phơng pháp tới khác Lớp đất mặt giữ đợc khô ẩm giữ đợc thoáng làm cho vi sinh vật hoạt động tốt, làm tăng độ phì đất Khoa Cơ Điện - 13 - Tr−êng §HNN I - Hμ Néi §å ¸n tèt nghiƯp Ngun Th¸i Häc - Líp T§H 46 Cho phép sử dụng phân hóa học hòa lẫn víi n−íc t−íi, trùc tiÕp bãn vµo hƯ thèng rƠ trồng, làm tăng thêm hiệu phân bón Hệ thống tới không làm trở ngại khâu sản xuất khí đồng ruộng, thuận tiện cho việc tự động hóa việc tới nớc tăng suất tới Tuy nhiên, việc mở rộng tới ngầm sản xuất hạn chế, cha phát triển rộng rÃi xây dựng hệ thống tới phức tạp, giá thành đầu t trang thiết bị xây dựng cao 1.2.2 Lựa chọn phơng pháp tới Phơng pháp tới đợc lựa chọn dựa nhiều yếu tố khác (Theo Bùi Hiếu (1985) [5]): a) Điều kiện địa hình: Độ dốc mặt đất ảnh hởng lớn đến chảy nớc mặt đất có quan hệ chặt chẽ với phơng pháp tới kỹ thuật tới - Với độ dốc m = ữ 1,5% áp dụng tất phơng pháp tới - Với độ dốc m = 1,5% nên sử dụng loại nớc tới rÃnh kèm đờng ống lu động tới phun ma - Với độ dốc m > 4% (Địa hình dốc cao, mặt đất gồ ghề phức tạp) ta nên áp dụng phơng pháp tới phun ma Bảng 1-1 Quan hệ độ dốc mức tới Độ dốc mặt ®Êt 1/400- 1/500 1/500-1/600 1/600-1/700 Møc t−íi(m3/ha) 100 600 800 Khi độ dốc mặt đất lớn mà tới với mức tới nhiều gây tợng xói mòn phân bố độ ẩm dải đất không b) §iỊu kiƯn thỉ nh−ìng: TÝnh chÊt vËt lý ®Êt cã ảnh hởng lớn đến việc lựa chọn phơng pháp tới Khoa Cơ Điện - 14 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 * Căn vào loại đất - Loại đất thịt nhẹ (đất cát): Dùng phơng pháp tới phun ma - Loại đất trung bình : áp dụng cho phơng pháp tới - Loại đất thịt nặng : Dùng phơng pháp tới dải * Căn vào vận tốc thấm nớc đất Vận tốc thấm hay hệ số thấm đất biểu thị tính thấm n−íc HƯ sè thÊm bao gåm thÊm hót vµ thÊm b·o hoµ - Víi hƯ sè thÊm nhá (1.10-4cm/s) sư dụng phơng pháp tới rÃnh - Với hệ số thấm trung bình(1.10-4ữ5.10-3cm/s) áp dụng đợc với phơng pháp tới - Với hệ số thấm lớn(5.10-3cm/s) áp dụng phơng pháp tới phun ma * Độ dày tầng đất canh tác - Độ dày bình thờng: áp dụng đợc tất phơng pháp tới - Độ dày mỏng: Sử dụng phơng pháp tới phun ma phù hợp * Căn vào mức tới Mức tới sở xác định yếu tố kỹ thuật tới Mức tới thờng xác định từ chế độ tới theo số liệu thử nghiệm tính toán lý thuyết Khi thiết kế tài liệu thực nghiệm tính toán mức tới cho trồng theo công thức: MTK = 10 Z.K.GV.(βmax- βmin) η (1-1) MTK Møc t−íi thiÕt kế(m3/ha) Trong đó: Z Độ sâu lớp đất tới.(mm) GV Dung trọng đất khô (T/m3) Hệ số hiệu ích t−íi phun m−a: η = 0,8-0,95 βmax §é Èm tối đa đồng ruộng Độ ẩm giới hạn d−íi cho phÐp βmin = 70 ÷ 80% βmax Z - Độ sâu lớp đất canh tác phụ thuộc loại trồng Khoa Cơ Điện - 15 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Z = 0,5m với rễ mỏng nh rau, đậu Z = 0,5 ữ 0,75m với có rễ sâu hơn, nh sắn, đay Z = 0,75 ữ 1m ăn công nghiệp K- Hệ số nhu cầu trồng theo thời kỳ sinh trởng Theo Viện rau lơng thực ta có hƯ sè K cho b¶ng sau: Thêi kú rau thành Loại rau Thời kỳ giống Thời kỳ sinh trởng phẩm Cải bắp 0.4 0,6 0,5 Cà chua 0,3 0,35 0,2 D−a cht 0,3 0,4 0,45 c) §iỊu kiƯn địa chất thuỷ văn Độ sâu thành phần hoá học nớc ngầm ảnh hởng đến lựa chọn phơng pháp tới Nếu nớc ngầm độ sâu không lớn có khả dâng cao nên chọn phơng pháp tới phun ma vùng đất trũng ven sông lớn tháo nớc phù xa vào ta nên dùng phơng pháp tới rải tới rÃnh d) Cơ cấu trồng Tuỳ thuộc vào loại giống trồng, thời kỳ sinh trởng mà ta có phơng pháp tới khác Nếu có thân to rễ chùm ăn nông bề mặt đất ta nên sử dụng phơng pháp tới phun ma nhỏ rễ cọc ăn sâu lòng đất ta nên dùng phơng pháp tới dải tới rÃnh e) Điều kiện kinh tế kü tht VÊn ®Ị quan träng nhÊt ®Ĩ gióp ta lựa chọn phơng pháp tới phù hợp hiệu điều kiện kinh tế kỹ thuật Xem phơng pháp tới truyền thống Khoa Cơ Điện - 16 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 gì, có hiệu kinh tế không điều kiện kỹ thuật có cho phép chuyển sang phơng pháp tới không Căn vào điều kiện phát triển tơng lai không xa tính hiệu kinh tế phơng pháp tới phun ma mang lại Tôi thấy phơng pháp tới phun ma phơng pháp hiệu sớm đợc áp dụng rộng rÃi ngành nông nghiệp nớc nhà hoàn toàn phù hợp sử dụng phơng pháp tới hệ thống sản xuất rau 1.3 Vai trò tự động hoá trình sản xuất Mặc dù nguyên lý máy móc điều khiển tự động xuất trớc máy tính điện tử lâu nhng đời máy tính điện tử phát triển cđa kü tht vi xư lý ®· ®−a tù ®éng hoá công nghiệp đến việc áp dụng tự động hoá mặt xà hội loài ngời Các hệ thống tự động hoá đà đợc chế tạo nhiều công nghệ khác Ta thấy thiết bị máy móc tự động cam chốt khí, hệ thống tự động hoạt động nguyên lý khí nén, thuỷ lực, rơle điện, mạch điện tử tơng tự, mạch điện tử số Các thiết bị hệ thống có chức xử lý mức tự động thấp so với hệ thống tự động đại đợc xây dựng tảng công nghệ thông tin ngày Trớc đầu đo gồm phần tử biến đổi từ tham số đo sang tín hiệu điện, mạch khuyếch đại, mạch lọc mạch biến ®ỉi sang chn - 20mA ®Ĩ trun tÝn hiƯu đo trung tâm xử lý Hiện đầu đo đà tích hợp chip vi xử lý, biến đổi ADC, truyền liệu số với phần mềm đo đạc, lọc số, tính toán truyền kết mạng số thẳng máy tính trung tâm Nh đầu đo đà đợc số hoá ngày thông minh chức xử lý từ máy tính trung tâm trớc đà chuyển xuống xử lý chỗ chơng trình nhúng đầu đo Khoa Cơ Điện - 17 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Tơng tự nh với cấu chấp hành nh mô-tơ đà đợc chế tạo gắn kết hữu với servo với thuật toán điều chỉnh PID chỗ khả nối mạng sè tíi m¸y tÝnh chđ 1.4 øng dơng cđa tù động hoá nông nghiệp Lịch sử hoàn thiện công cụ phơng tiện sản xuất xà hội văn minh phát triển sở giới hoá, điện khí hoá Khi có đột phá lĩnh vực công nghệ vật liệu điện tử tin học công nghệ tự động có hội phát triển mạnh mẽ, đem lại muôn vàn lợi ích thiết thực cho xà hội Đó mấu chốt suất, chất lợng giá thành Trong thực tiễn áp dụng tự động hoá vào sản xuất mang lại hiệu không nhỏ Cho phép giảm giá thành sản phẩm nâng cao suất lao động, cải thiện điều kiện sản xuất nh ổn định giấc, chất lợng gia công Đáp ứng cờng độ cao sản xuất đại, thực chuyên môn hoá hoán đổi sản xuất Từ tăng cao khả cạnh tranh, đáp ứng yêu cầu sản xuất, tăng thị phần khả bán hàng cho nhà sản xuất Trong nông nghiệp việc ứng dụng tự động hoá giúp cho trình sản xuất phải phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên, nâng cao sản lợng, chất lợng sản phÈm ThËm chÝ nhê ¸p dơng khoa häc kü tht tiÕn bé nh− kü thuËt ®ét biÕn gen ®· cho loại rau trái mùa so với điều kiện tự nhiên phục vụ nhu cầu ngời sử dụng 1.5 Mục đích ý nghĩa việc thiết kế mô hình tới phun ma Trong trình sản xuất lơng thực nói chung sản xuất rau nói riêng tới nớc cho phát triển việc làm cần thiết trở nên quan trọng việc sản xuất rau Bởi trình tới ta cần đảm bảo kỹ thuật tới để đảm bảo rau nhận đợc lợng nớc phù hợp với loại cây, thời kỳ sinh trởng mà không bị dập nát, chất lợng nớc đảm bảo độ Tới phun ma kỹ thuật tới đáp ứng đợc điều kiện địa Khoa Cơ Điện - 18 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 hình, với hạt nớc tới nhỏ phù hợp việc kết hợp tới nớc với việc phòng trừ sâu bệnh Đặc biệt phơng pháp tới tiết kiệm nớc đợc ứng dụng rộng rÃi thời gian gần Do trớc nhu cầu sản xuất yêu cầu cần tiết kiệm tài nguyên lợng tiến hành nghiên cứu, thiết kế điều khiển trình tới phun ma phục vụ sản xuất rau 1.6 Kết luận chơng I Qua chơng I ta đà đa thực trạng nông nghiệp nớc ta nh khu vực toàn giới Từ đa tính thiết phải áp dụng khoa học kỹ thuật đại vào sản xuất nông nghiệp nói chung sản xuất rau an toàn nói riêng Lựa chọn phơng pháp tới đại phù hợp với điều kiện tự nhiên, nhu cầu sản xuất nhng đảm bảo điều kiện kinh tế mang lại lợi nhuận lớn cho nông dân Phục vụ lợng rau cho thị trờng nớc nh giới Khoa Cơ Điện - 19 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Chơng Nghên cứu tính toán thông số kỹ thuật cđa hƯ thèng t-íi phun m-a trång rau s¹ch 2.1 Chế độ tới nớc cho rau 2.1.1 Đất, nớc trồng Trong điều kiện để trồng sinh trởng phát triển nh khí hậu, thời tiết, độ ẩm đất yếu tố quan trọng trồng Tuỳ thuộc vào loại với thời kỳ sinh trởng mà độ sâu rễ khác độ xốp, độ sâu lớp đất canh tác khác Bên cạnh nớc yếu tố vô quan trọng Nếu thiếu nớc (hạn) thừa nớc (úng) khoảng thời gian ngắn làm trồng bị hại giảm suất bị chết hoàn toàn thu hoạch đợc Nớc giúp cho trình quang hợp tạo thành chất hữu cơ, vận chuyển muối hoà tan cần thiết cho điều hoà nhiệt trồng, qua tợng bay mặt 2.1.2 Tính toán mức tới Nhu cầu tới nớc rau đợc xác định giá trị tiêu thụ rau hiệu tới nớc Một phần giá trị tiêu thụ nớc lắng đọng sơng, ma phun mù sau bốc mà không thâm nhập vào hệ thống trồng Giá trị tiêu thụ áp dụng cho yêu cầu nớc trồng, cánh đồng, trang trại số trang trại vùng Khi biết đợc giá trị tiêu thụ trồng, tính toán sử dụng nớc đơn vị lớn Giá trị tiêu thụ bị ảnh hởng điều kiện thời tiết, kỹ thuật t−íi n−íc, thêi gian gieo trång, thêi kú ph¸t triĨn rau Do nhu cầu nớc tới rau đợc xác định công thức sau: Khoa Cơ Điện - 20 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 WR = Kcr PET Trong đó: (2-1) WR(Water requirement) Nhu cầu nớc tới cho rau [mm] Kcr Hệ số hoa màu Theo tác giả Doorenbos vá Kassam, (FAO, 1979) hƯ sè hoa mµu cđa mét sè hoa màu có giá trị bảng sau: Bảng 2-1: Hệ số nhu cầu nớc (Kcr) loại trồng giai đoạn phát triển khác Các giai đoạn sinh trởng phát triển Số Cây trồng TT Cả vụ Hình thành Phát triển Giữa vụ Cuối vụ Lúc thu hoạch Bắp cải 0,40 -0,50 0,70-0,80 0,95 -1,10 0,90 -1,00 0,80 -0,95 0,70 -0,80 Cµ chua 0,40 -0,50 0,70-0,80 1,05 -1,20 0,85 -0,95 0,70 -0,75 0,75 -0,9 D−a chuét 0,40 -0,50 0,70-0,80 0,95 -1,05 0,85 -0,90 0,65 -0,75 0,75 -0,85 PET( Potential Evapotration Spration) Tốc độ bốc tiềm Theo Jensen Haise Thái Lan PET đợc xác định công thøc: PET = QS (0.025.Ta + 0.08) 59 [mm] (2-2) Trong đó: Qs: Bức xạ mặt trời tổng cộng giờ, ngày tuần tháng Ta: Nhiệt độ trung bình giờ, ngày ,tuần tháng 59: Lợng nhiệt cần thiết để bốc 1mm nớc Khi lợng nớc cần tới là: LNCT = WR S 10-3 - LNM (2-3) Trong đó: LNCT : Lợng nớc cần tới (m3) S : DiƯn tÝch khu v−ên cÇn t−íi (m2) LNM : Lợng nớc ma diện tích S thời gian Ta Khoa Cơ Điện - 21 - Trờng ĐHNN I - H Nội Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Từ công thức 2-1, 2-2, 2-3 cã: LNCT = WR S 10-3 - LNM = Kcr PET S 10-3 - LNM = Kcr QS (0.025.Ta + 0.08) S 10-3 - LNM 59 Tõ việc tính toán thiết kế động bơm ta chọn bơm có công suất Q tuỳ thuộc vào nhiệt độ Ta, lợng xạ Qs ta có thời gian cho lần tới là: t = LNCT/Q = LNCT/ Q (h) (2-4) 2.2 Bố trí sơ đồ hệ thống tới phun ma thông số kỹ thuËt 2.2.1 C−êng ®é phun m−a C−êng ®é phun m−a () lợng ma rơi xuống đơn vị thời gian (phút) đơn vị diện tích mm2 đợc xác định theo công thức: = Trong đó: h (mm/ph hay mm/h) t (2-5) h- BỊ dµy líp nớc tới phun đợc đơn vị thời gian (phút hay giờ) đơn vị diện tích (mm2); t- Thêi gian t−íi(ph, h); Theo sỉ tay thủ khÝ tác giả Hoàng Ngọc Bình, NXB Khoa học kỹ thuật (2000)[45] ta tính toán cờng độ phun ma trung bình máy hay vòi theo công thức: δtron = 1000qη ( mm/giê) F (2-6) Trong ®ã: δtron- Cờng độ phun trung bình diện tích phun hình tròn (mm/giờ) q - Lu lợng trung bình vòi phun hay m¸y phun m−a(m3/giê) η - HƯ sè phun m−a h÷u Ých (0,8 - 0.95) F - DiƯn tÝch đợc hứng ma dới vòi hay máy phun ma F = π R2 (2-7) R: B¸n kÝnh phun(m) Khoa Cơ Điện - 22 - Trờng ĐHNN I - H Néi ... pháp hiệu sớm đợc áp dụng rộng rÃi ngành nông nghiệp nớc nhà hoàn toàn phù hợp sử dụng phơng pháp tới hệ thống sản xuất rau 1.3 Vai trò tự động hoá trình sản xuất Mặc dù nguyên lý máy móc điều khiển... thâm nhập vào hệ thống trồng Giá trị tiêu thụ áp dụng cho yêu cầu nớc trồng, cánh đồng, trang trại số trang trại vùng Khi biết đợc giá trị tiêu thụ trồng, tính toán sử dụng nớc đơn vị lớn Giá... nghiệp Nguyễn Thái Học - Lớp TĐH 46 Cho phép sử dụng phân hóa học hòa lÉn víi n−íc t−íi, trùc tiÕp bãn vµo hƯ thèng rễ trồng, làm tăng thêm hiệu phân bón Hệ thống tới không làm trở ngại khâu sản