L ỜI CẢM ƠN
3. Ý nghĩa khoa học và thực ti ễn
1.3. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ LƯỚI
Hiện nay, trên thị trường cĩ 2 loại điều khiển hệ thống tưới tự động theo kiểu đơn giản và phức tạp.
Kiểu đơn giản: được điều khiển bằng các khí cụ điện (relay timer, ổ cắm hẹn
giờ, van điện từ…) điều khiển đĩng mở động cơ hoặc các van nước để cấp nước tới
các vịi phun theo thời gian hẹn trước.
Sự thay đổi để phát triển của hệ thống là rất hạn chế, khĩ cĩ khả năng được sử
dụng nhiều chế độ như hệ thống điều khiển phức tạp. Nhưng giá thành thấp, dễ dàng bão dưỡng và sửa chữa khi hệ thống cĩ sự cố.
Hình 1.16. Rơ le thời gian Hình 1.17. Ổ cắm hẹn giờ Hình 1.18. Van nước điện từ
Hình 1.19. Cảm biến nhiệt độ Hình 1.20. Cảm biến độ ẩm Hình 1.21. Cảm biến ánh sáng
Kiểu phức tạp: cũng dựa trên các khí cụ điện nhưng lại được điều khiển bằng hệ
thống phần mềm, lập trình bởi các chương trình và cũng cĩ thể kết hợp với các sĩng điện từ để đĩng mở hoạt động của hệ thống với thời gian đã định trước. Thường kết
nối với các thơng số: nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng… để điều khiển cho hệ thống tưới. Nhược điểm của hệ thống là giá thành cao, khĩ khăn trong việc sửa chữa khi địi hỏi người sử dụng phải cĩ những hiểu biết thật sự.
Hình 1.22. Bộ điện tử điều khiển các hệ thống nhiệt độ, độ ẩm, che sáng trong các vườn ươm cơng nghệ cao
Hiện nay, giá thành các mạch điện tử điều khiển tự động quá trình tưới khoảng
từ 500.000 cho đến 10.000.000VNĐ tùy theo các chức năng tích hợp cĩ trong mạch.
1.3.2.Hệ thống điều khiển quá trình phục vụ cơng nghệ
Trong điều kiện khoa học phát triển như hiện nay thì để thực hiện một bài tốn
điều khiển thì ta cĩ rất nhiều giải pháp trên cơ sở các phần cứng cũng như phần mềm thơng minh. Như điều khiển bằng hệ thống Rơle, chíp vi xử lý,Programmable Logic Controller (PLC).
Hệ thống điều khiển quá trình của Jack Ross, 2001: dùng để điều khiển quá
trình sản xuất rau sạch trong nhà lưới cĩ mái che bằng phương pháp khơng dùng đất
(xem hình 1.23)
Hình 1.23. Hệ thống điều khiển quá trình của Jack Ross,2001
ĐẦU VÀO ĐẦU RA MÁY TÍNH - CO 2 - Nhiệt độ khơng khí - Độ ẩm - Cường độ ánh sáng - EC - pH
- Quạt thơng giĩ
- Bơm
- Hệ thống làm ấm
- Hệ thốngphun sương
- Hệ thống làm mát
Hệ thống điều khiển quá trình sản xuất rau sạch trong nhà lưới cĩ mái che bằng phương pháp khơng dùng đất bao gồm các thành phần chính như: máy tính, bàn phím,
màn hình và hệ thống kết nối các thiết bị ngoại vi với máy tính với các thiết bị vào ra
như sau:
Thiết bị đầu vàolà các cảm biến đo mức CO2, nhiệt độ khơng khí, độ ẩm, cường độ ánh sáng trong nhà lưới hoặc nhà kính và lượng EC, pH của dung dịch dinh dưỡng tưới cho cây rau.
Thiết bị đầu ra là các hệ thống bơm, quạt thơng giĩ, hệ thống làm ấm hệ thống phun sương, làm mát.
Hệ thống điều khiển được thực hiện trên máy tính, đo các thơng số đầu vào thơng qua hệ thống cảm biến. Chương trình điều khiển được viết theo quy trình cơng nghệ trồng rau từ chương trình này điều khiển các thơng số đầu ra.
1.4. NHẬN XÉT CHUNG VÀ ĐỀ XUẤT HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Từ những phân tích, đánh giá về tình hình nghiên cứu NGH, nhà lưới, nhà màng trong và ngồi nước cho thấy.
Ởngồi nước: khơng cĩ nhiều loại nhà lưới, nhà màng sử dụng giâm hom cây lâm nghiệp mà chủ yếu để sản xuất hoa, rau và quả. Thực tế nếu sử dụng nhà lưới, nhà màng này ở Việt Nam sẽ bộc lộ những hạn chế sau:
-Giá thành thiết bị cao do đĩ giá thành sản phẩm cao, khơng hiệu quả cho sản xuất cây lâm nghiệp.
-Do ứng dụng cơng nghệ cao nên vận hành khá phức tạp, địi hỏi người sử dụng phải cĩ những kiến thức nhất định; việc bảo dưỡng, sửa chữa khĩ khăn.
Ởtrong nước: nhà lưới, nhà màng dùng đểươm cây lâm nghiệp cĩ một số hạn chế sau:
-Các khung nhà làm bằng bê tơng, trụ gỗ, tre hoặc trụthép đơn giản nên kết cấu khơng vững chắc nhất là khu vực cĩ giĩ mạnh.
-Mái của nhà lưới, nhà màng dạng mái vịm kín hoặc mái bằng kín do đĩ khả năng thốt khí nĩng kém, nhất là điều kiện mùa hè, nhiệt độ cao.
-Một sốnhà lưới dùng lưới đen che trên mái nên rất dễ bị tốc lưới khi gặp giĩ lớn. -Các nhà lưới sử dụng khung thép cố định cĩ kết cấu vững chắc nhưng khĩ khăn cho việc tháo lắp, di chuyển cũng như mở rộng quy mơ theo yêu cầu.
Từ những phân tích như trên, tơi đề xuất hướng nghiên cứu phù hợp với các mục tiêu như sau:
- Đánh giá tình hình ươm cây lâm nghiệp tại Trung tâm thực hành Lâm nghiệp Hương Vân,VNCPT của trường ĐHNL Huế.
- Tính tốn, thiết kế và chế tạo nhà lưới cĩ khả năng tháo lắp được với kích thước 32 m2.
- Tính tốn, thiết kế và chế tạo hệ thống tưới và điều khiển tự động tưới phun
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. ĐỐI TƯỢNG VA PHẠM VI NGHIEN CỨU2.1.1. Đối tượng nghiên cứu 2.1.1. Đối tượng nghiên cứu
-Các yếu tố ảnh hưởng đến cây Keo lai được nhân giống theo hình thức
giâm hom.
-Kết cấu, vật liệu, cấu trúc của nhà lưới.
-Nhà lưới bán tự động với quy mơ diện tích 32m2.
2.1.2. Phạm vi nghiên cứu
- Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo nhà lưới bán tự động diện tích32 m2.
- Địa điểm nghiên cứu:Trung tâm Thực hành Lâm nghiệp Hương Vân, VNCPT của TrườngĐHNL Huế tại phường Hương Vân, thị xã Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế.
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Đánh giá sơ bộ thực trạng ươm cây giống tại Trung tâm Thực hành Lâm nghiệp Hương Vân, VNCPT của Trường ĐHNL Huế.
- Tính tốn, thiết kế và chế tạo nhà lưới với diện tích 32 m2.
- Thiết kế hệ thống điều khiển tự động tưới phun sương trong nhà lưới.
- Tính tốn, đánh giá sơ bộ giá thành của nhà lưới.
- Kiểm tra hoạt động của nhà lưới.
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3.1. Phương pháp nghiên cứu, phân tích tài liệu
- Thu thập thơng tin đặc điểm về khí hầu thời tiết liên quan đến cơng nghệ giâm hom cây lâm nghiệp.
- Khảo sát thiết bị và khảnăng hoạt động của các MH vườn giâm hom cây lâm nghiệp đã và đang sử dụng trong sản xuất. Từđĩ xác định được những ưu, nhược điểm và tìm giải pháp thích hợp.
2.3.2.Phương pháp tính tốn lý thuyết
-Tính tốn, thiết kế cấu trúc khung chịu lực nhà lưới.
-Tính tốn, thiết kế hệ thống tưới phun theo lý thuyết thủy lực: từ kết quả khảo nghiệm lựa chọn được vịi phun, lựa chọn tiết diện ống dẫn, lập được sơ đồ hệ thống
tưới từđĩ tính tốn tổn thất thủy lực qua các cụm chi tiết làm cơ sởđể chọn máy bơm
cĩ kiểu dáng, thơng số, đặc tính kỹ thuật phù hợp với hệ thống tưới đã thiết kế. -Thiết kế bộđiều khiển hệ thống tưới phun sương cho nhà lưới.
-Phương pháp tính tốn sơ bộ hiệu quả kinh tế của nhà lưới.
2.3.3.Phương pháp chuyên gia
Trực tiếp gặp các chuyên gia, những người cĩ kiến thức chuyên mơn sâu và nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực ươm giống cây lâm nghiệp, thiết kế nhà lưới để
tranh thủ ý kiến đĩng gĩp trong quá trình thực hiện đề tài.
2.3.4. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Đánh giá các thơng số kỹ thuật của hệ thốngnhà lưới. - Xác định đặc tính vịi phun sương.
CHƯƠNG3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN HỆ THỐNG NHÀ LƯỚI
3.1. ĐẶC ĐIỂM SINH LÝ CỦA CÂY KEO LAI3.1.1. Đặc điểm cây Keo lai 3.1.1. Đặc điểm cây Keo lai
- Tên phổ thơng: Keo Lai
- Tên khoa học: Acacia auriculiformis mangium, Acacia hybrid - Họ thực vật: Đậu – Fabaceae
- Nguồn gốc xuất xứ: Austrailia
Hình 3.1. Cây Keo lai
* Đặc điểm hình thái:
- Thân, tán, lá: cây gỗ cao đến 25–30m, đường kính 60–80cm. Thân gỗ thẳng,
trịn đều, tán phát triển cân đối, màu vàng trắng cĩ vân, cĩ giác lõi phân biệt. Lá cĩ 3-4 gân mặt chính, hình mác.
- Hoa, quả, hạt: hoa lưỡng tính mọc cụm, màu trắng hơi vàng, mọc ở nách lá.
* Đặc điểm sinh lý, sinh thái:
- Tốc độ sinh trưởng: nhanh
- Phù hợp với: cây ưa sáng, chủ yếu trồng trên đất xám, đất feralit. Chịu được
khơ hạn, nhiệt độ trung bình. Độ cao khoảng từ 500–800m so với mực nước biển, độ
dốc thấp.
- Cây cĩ khả năng cải tạo đất, chống xĩa mịn, chống cháy rừng. Thân gỗ thẳng,
cĩ tác dụng nhiều mặt: kích thước nhỏ làm nguyên liệu giấy, kích thước lớn sử dụng
* Nhân giống:
Cây Keo lai cĩ thể nhân giống bằng 3 phương pháp, gieo hạt, giâm hom và cấy mơ.
-Nhân giống bằng gieo hạt
Hạt phải chọn cây mẹ cĩ tuổi từ 6 - 7 năm, cây thân thẳng, cành nhánh nhỏ, tán lá cân đối, khơng bị sâu bệnh để lấy giống.
Cĩ thể tạo rừng giống ngay từ đầu hoặc chuyển hĩa rừng cũ thành rừng
giống với mật độ 200 - 300 cây/ha. Phải sử dụng nguồn giống đã được tuyển chọn
và cơng nhận.
- Nhân giống bằng hom
Hom được cắt cĩ từ cây mẹ chiều dài 15 -20 cm, trên hom để lại từ 2 - 3 cặp lá, lá được cắt bỏ 1/2 - 1/3 phiến lá, tất cả các chồi nách đều được cắt bỏ, đỉnh chồi ngọn
cĩ thể cắt bỏ hoặc khơng cắt bỏ, chỉ chọn hom ngọn, loại bỏ các hom già ở phần gốc. Cây con cĩ đặc tính ít sâu bệnh, tốc độ phát triển nhanh, thích nghi nhiều loại
hình thổ nhưỡng khác nhau, tỷ lệ sống và khả năng sinh trưởng tốt. Cây trồng cĩ giá thành rẻ, lớn nhanh, nhưng gỗ xốp, chỉ cần trồng từ 3-4 năm là thu hoạch, được lựa
chọn cho trồng rừng lấy nguyên liệu. - Nhân giống bằng cấy mơ
Để nhân giống đạt hiệu quả cao phải cĩ quy trình khép kín từ phịng thí nghiệm đến vườn ươm. Keo mơ dùng trong cơng tác nhân giống Keo lai giâm hom, hoặc trồng
lấy gỗ (thời gian 7 - 8 năm) vì thân cây thẳng, ít phân nhánh, chống chịu tốt với giĩ
bão, ruột đặc hơn.
3.1.2. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Nhiệt độ là yếu tố ảnh hưởng rất lớn đến sinh trưởng của cây. Cây cĩ thể sinh trưởng trong một khoảng nhiệt độ khá rộng, vì vậy các loại cây trồng khác nhau thì tồn
tại những điểm nhiệt độ tối thấp và tối cao cũng khác nhau. Trong giới hạn nhiệt độ sinh trưởng của cây thì cĩ nhiệt độ tối thích cho sự sinh trưởng, ở nhiệt độ đĩ sự sinh trưởng của cây xảy ra thuận lợi nhất, trên dưới nhiệt độ tối thích thì tốc độ sinh trưởng
sẽ giảm. Nhiệt độ tối thấp và nhiệt độ tối cao cho sự sinh trưởng của cây đĩ là điểm
nhiệt độ mà ở đĩ cây ngừng sinh trưởng.
Đối với cây Keo lai giâm hom trong 30 ngày đầu sau giâm chú ý điều chỉnh lượng nước tưới phun vừa đủ ẩm, đảm bảo nhiệt độ từ 25-300C, phạm vi biên độ nhiệt
3.1.3. Ảnh hưởng của ánh sáng
Ánh sáng là nguồn năng lượng cần cho quanghợp của thực vật. Ánh sáng cĩ ảnh hưởng căn bản đến sự phân phối lượng tăng trưởng mới giữa các bộ phận của cây
gỗ. Khi được che bĩng,tăng trưởng chiều cao của cây gỗ non diễn ra nhanh, nhưng đường kính nhỏ, sức sống yếu và thường bị đổ ngã khi gặp giĩ lớn. Trái lại, khi gặp điều kiện chiếu sáng mạnh, tăng trưởng chiều cao của cây gỗ non diễn ra chậm, nhưng đường kính lớn, thân cây cứng và nhiều cành.Nĩi chung, việc che bĩng giúp cây con
tránh được những tác động cực đoan củamơi trường,làm giảm khả năng thốt hơi nước, đồng thời làm giảm nhiệt độ của cây và của hỗn hợp ruột bầu.
Đối với cây giâm hom cường độ ánh sáng, thời gian chiếu sáng cũng như chất lượng ánh sáng đều cĩ ảnh hưởng đến tỉ lệ ra rễ của hom giâm. Thơng thường trong kỹ
thuật giâm hom đều sử dụng mái che 50% ánh sáng trong thời kỳ mới giâm đến khi
khi cây ra rễ ổn định. Trong nghiên cứu của Tơ Quốc Huyđối với Keo lai, để cĩ thể đạt tỷ lệ ra rễ cao trên 90% ngồi các yếu tố về nhiệt độ, độ ẩm như trên thì cường độ ánh sáng tương ứng (trong khoảng thời gian 9 – 15 giờ trong ngày) từ 7.500 – 11.000
lux. Cường độ ánh sáng tối đa nên giữ trong MTGH ở mùa hè là11.500 lux khơng những giảm nhiệt độ nĩng khơng khí trong MTGH mà cịn đảm bảo ánh sáng thích
hợp cho cây hom quang hợp [6].
3.1.4. Ảnh hưởng của nước
Nước đĩng vai trị rất quan trọng đối vớithựcvật, nhất là giai đoạn vườn ươm.
Việc cung cấp nước cho cây con địi hỏi cần phải đủ về số lượng. Sự dư thừa hay thiếu
hụt nước đều khơng cĩ lợi cho cây gỗ non. Hệ rễ cây con trong bầu cần cân bằng giữa lượng nước và dưỡng khí để sinh trưởng. Nhiều nước sẽtạo ra mơi trường quá ẩm, kết
quả rễ cây phát triển kém hoặc chết do thiếu khơng khí. Vì thế, việc xác định hàm
lượng nước thích hợp cho cây non vườn ươm là việc làm rất quan trọng.
Đối với vườn ươm giâm hom Keo lai duy trì độ ẩm trên 90% là rất quan trọng trong giai đoạn đầu khi cây chưa ra rễ, do đĩ sử dụng hệ thống tưới phun tự động đảm
bảo chính xác và thuận lợi hơn cho chăm sĩc. Nguyên tắc phun sương là phun nhiều
lần nhưng một lần phun khơng lâu. Tùy theo áp dụng kỹ thụât giâm hom mà điều
chỉnh chế độ tưới phun thích hợp. Nếu trời nắng nĩng đối với giâm hom trong nhà cứ
5 - 10 phút phun một lần, 5 - 10 giây một lần phun,đối với giâm hom ngoài trời cứ 1 - 3 phút phun một lần, 5 - 10 giây một lần phun. Nếu trời râm mát thì chu kỳ gián cách
giừa lần phun kéo dài hơn từ 3 – 5 lần so với lúc trời nắng. Ban đêm cĩ thể ngưng
phun hoặc từ 30 - 60 phút phun 1 lần tùy theo thời tiết. Mùa nắng phun cả ngày lẫn đêm, mùa mưa phun ban ngày từ 6 giờ sáng đến 6 giờ chiều. Sau khi hom ra rễ thì giảm tưới.
3.2. CƠ SỞ THIẾT KẾ NHÀ LƯỚI3.2.1. Yêu cầu về thiết kế 3.2.1. Yêu cầu về thiết kế
- An tồn: kết cấu và các cấu kiện của nhà lưới phải đảm bảo tính an toàn cho cây trồng và người sử dụng, cĩ thể chịu tải được trọng lượng của từng cấu kiện khi đứng riêng lẻ hoặc tổ hợp các cấu kiện này lại với nhau.
- Độ bền: các vật liệu được dùng trong xây dựng nhà lưới phải chống chịu được mưa, giĩ, bão hoặc phải cĩ các biện pháp chống ăn mịn, oxy hĩa.
- Tính kinh tế: đảm bảo chi phí phù hợp với đối tượng cây trồng
3.2.2. Yêu cầu về kết cấu [2]
- Diện tích: Diện tích nhà lưới phụ thuộc vào mức độ đầu tư, phương thức canh
tác, diện tích đất, chủng loại cây trồng... - Quy cách:
+ Cĩ hệ thống cửa ra vào, đặt ở vị trí thuận tiện.
+ Chiều cao: phù hợp, khơng thấp gây nĩng cây trồng, khơng cao quá làm kết
cấu yếu nhất khu vực giĩ mạnh.
+ Độ cao nền nhà so với mặt bằng chung xung quanh tối thiểu 20 cm.
- Vị trí và hướng:
+ Thuận lợi về giao thơng.
+ Ít chịu ảnh hưởng của điều kiện thời tiết bất thuận (giĩ, bão, lũ lụt...).