Đang tải... (xem toàn văn)
Bài báo trình bày kết quả nghiên cứu, thiết kế và xây dựng phần mềm hệ thống tự động giám sát và điều khiển thông số môi trường nhà kính (gồm nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ ẩm đất). Mô hình nhà kính tạo lập môi trường sinh thái theo ý muốn thuận lợi nhất có thể giúp cây trồng sinh trưởng phát triển, kiểm soát môi trường tiểu khí hậu trong nhà kính thông qua hệ thống cảm biến, điều khiển môi trường nhà kính thông qua cơ cấu chấp hành và phần mềm điểu khiển trên điện thoại thông minh.
Nguyễn Văn Hải (2020) (20): 70 - 75 TẠP CHÍ KHOA HỌC – ĐẠI HỌC TÂY BẮC Khoa học Tự nhiên Cơng nghệ ỨNG DỤNG CƠNG NGHỆ THƠNG TIN TRONG XÂY DỰNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN MƠI TRƯỜNG NHÀ KÍNH TỰ ĐỘNG Nguyễn Văn Hải, Nguyễn Thị Thanh Hà, Lường Nguyệt Hương Trường Đại học Tây Bắc Tóm tắt: Bài báo trình bày kết nghiên cứu, thiết kế xây dựng phần mềm hệ thống tự động giám sát điều khiển thông số môi trường nhà kính (gồm nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, độ ẩm đất) Mơ hình nhà kính tạo lập mơi trường sinh thái theo ý muốn thuận lợi giúp trồng sinh trưởng phát triển, kiểm soát mơi trường tiểu khí hậu nhà kính thơng qua hệ thống cảm biến, điều khiển mơi trường nhà kính thông qua cấu chấp hành phần mềm điểu khiển điện thoại thơng minh Từ khóa: IoT, Arduino, nông nghiệp công nghệ cao, DHT22, BH1750 Đặt vấn đề Trong năm gần đây, việc ứng dụng cảm biến kết nối vạn vật IoT (Internet of Things) khơng cịn xa lạ nhiều lĩnh vực, có sản xuất nơng nghiệp vốn ngành kinh tế quan trọng Việt Nam Việc sử dụng cảm biến kết hợp với hệ thống điều khiển vào sản xuất nhà lưới, nhà kính làm cho quy trình sản xuất đồng bộ, giám sát điều khiển cách tự động, hạn chế tối đa tác động môi trường Ở Việt Nam, có tập đồn Hồng Anh Gia Lai, Vingroup, Hịa Phát… sử dụng công nghệ Isarel việc canh tác nông nghiệp mang lại hiệu cao [1] Môi trường nhà kính nơng nghiệp cơng nghệ cao thường địi hỏi khắt khe việc trì nhiệt độ độ ẩm cho sinh trưởng trồng theo loại thời gian sinh trưởng chúng Điều đòi hỏi cần phải giám sát thu thập số liệu nhiệt độ độ ẩm nhiều vị trí khác nhà kính Biết độ ẩm đất, độ ẩm - nhiệt độ khơng khí cho phép nhà nơng điều chỉnh hoạt động canh tác cách thích hợp để đạt tối ưu suất trồng Như vậy, thấy việc đo lường nhiệt độ - độ ẩm điều quan trọng phát triển nông nghiệp xanh Tuy nhiên, số vấn đề phát sinh liên quan đến việc áp dụng cảm biến độ ẩm - nhiệt độ vào hệ thống nhà kính nơng nghiệp cơng nghệ cao quy mơ rộng giá thành cao, số lượng cảm biến nhiều, vấn đề tiêu thụ điện năng, 70 ăn mòn cảm biến…, thách thức đặt hệ thống nhà kính [2] Từ yêu cầu thực tế nhận thấy để phát triển mơ hình hạ giá thành đầu tư cải tiến đặc tính kỹ thuật phù hợp với yêu cầu canh tác điều kiện khí hậu Việt Nam Trên sở đó, nhóm tác giả tập trung nghiên cứu, thiết kế mơ hình ứng dụng cơng nghệ thơng tin xây dựng hệ thống giám sát điều khiển mơi trường nhà kính tự động Vật liệu phương pháp Nhà kính tự động mơ hình nhà kính áp dụng cơng nghệ mới, tiên tiến vào sản xuất bao gồm: cơng nghiệp hóa nơng nghiệp, tự động hóa, cơng nghệ thơng tin, cơng nghệ sinh học giống trồng có suất, chất lượng cao, quy trình canh tác tiên tiến, canh tác hữu cơ, cho hiệu kinh tế cao đơn vị sản xuất [3] Cấu tạo nhà kính tự động gồm hệ thống khung nhà kính, hệ thống cấu chấp hành, hệ thống cảm biến mạch điều khiển trung tâm Arduino UNO R3 kết hợp với mơ – đun truyền/nhận wifi ESP 8266 [4] Trong hệ thống cấu chấp hành bao gồm bơm tưới phun sương tưới nhỏ giọt, hệ thống đèn Led quang hợp đèn sưởi, hệ thống quạt thơng thống, hệ thống mái che (điều khiển theo cường độ ánh sáng); Hệ thống cảm biến DHT22 đo nhiệt độ độ ẩm BH1750 đo cường độ ánh sáng, với mức ổn định cao sai số thấp [5] Hệ thống hoạt động theo nguyên lý (hình 1): Cảm biến cập nhật thông số môi trường theo thời gian thực Dữ liệu gửi đến điều khiển trung tâm; dựa giải thuật điều khiển, điều khiển trung tâm gửi lệnh điều khiển lên cấu chấp hành nhằm ổn định lại thông số mơi trường theo cài đặt Hệ thống hoạt động chế độ tự động thủ công thông qua hình LCD điện thoại thơng minh Hình Ngun lý hoạt động mơ hình nhà kính tự động Nhóm tác giả sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết sở vận dụng kết nghiên cứu cơng trình ngồi nước để xây dựng hệ thống giám sát điều khiển mơi trường nhà kính Kích thước mơ hình lựa chọn dài*rộng*cao=1(m)*1(m)*1(m) Dựa quy trình cơng nghệ sản xuất rau an tồn nhà kính số liệu thống kê, từ xây dựng giải thuật điều khiển (hình 2) Các thơng số mơi trường thu nhận từ cảm biến ưu tiên xử lý theo mức giảm dần sau: nhiệt độ - độ ẩm - ánh sáng - độ ẩm đất 71 Bắt đầu Ti, Hi, Li, hi T_min