Thơng qua các nhà bán lẻ vật lý IoT có thể cạnh tranh với những người thách thức trực tuyến mạnh mẽ hơn. Họ có thể lấy lại thị phần bị mất của họ và thu hút người tiêu dùng vào cửa hàng, do đó làm cho nó dễ dàng hơn cho họ để mua nhiều hơn trong khi tiết kiệm tiền.
1.2.2.9. Chuỗi cung ứng thông minh
Chuỗi cung ứng đã trở nên thông minh hơn trong vài năm. Cung cấp giải pháp cho các vấn đề như theo dõi hàng hóa trong khi họ đang đi trên đường, khi quá cảnh hoặc giúp nhà cung cấp trao đổi thông tin khoảng không quảng cáo là một số dịch vụ phổ biến.
Với một hệ thống được kích hoạt IoT, thiết bị nhà máy có chứa các cảm biến nhúng truyền dữ liệu về các thông số khác nhau như áp suất, nhiệt độ và sử dụng máy. Hệ thống IoT cũng có thể xử lý quy trình làm việc và thay đổi cài đặt thiết bị để tối ưu hóa hiệu suất.
Hình 1.18: Chuỗi cung ứng thơng minh 1.2.2.10. Canh tác thông minh
Canh tác thông minh là một ứng dụng IoT thường bị bỏ qua. Tuy nhiên, do số lượng các hoạt động canh tác thường là từ xa và số lượng lớn chăn nuôi mà nơng dân làm việc, tất cả điều này có thể được theo dõi bởi Internet of Things và cũng có thể cách mạng hóa cách thức nơng dân làm việc.
Nhưng ý tưởng này vẫn chưa đạt được sự chú ý quy mơ lớn. Tuy nhiên, nó vẫn cịn là một trong những ứng dụng IoT khơng nên được đánh giá thấp. Chăn ni thơng minh có tiềm năng trở thành một lĩnh vực ứng dụng quan trọng đặc thù ở các nước xuất khẩu nơng sản.
1.3. Các mơ hình trồng rau cơng nghệ cao1.3.1. Nhà kính 1.3.1. Nhà kính
1.3.1.1 Khái niệm
Nhà kính là cơng trình thường có tường và mái làm bằng kính (hoặc vật liệu tương tự) dùng để trồng rau quả để tránh tác động nhất thời của thời tiết như mưa to gió mạnh. Vì nhà kính có mái và tường bằng kính hoặc nhựa nên chúng có khả năng tự nóng lên do bức xạ nhìn thấy được của mặt trời khi đi qua lớp kính trong suốt bị hấp thụ bởi thực vật, đất đai và những thứ khác bên trong nhà kính.
Khơng khí được làm ấm bởi nhiệt từ những bề mặt nóng bên trong được giữ lại bởi mái nhà và những bức tường. Thêm vào đó, những cây cối và cấu trúc bên trong nhà kính sau khi được làm ấm lại bức xạ lần nữa nhiệt năng của chúng trong dải quang phổ hồng ngoại. Do có thể điều chỉnh được nhiệt độ, cũng như việc tưới nước duy trì độ ẩm nhất định nên có thể quy định được khí hậu trong nhà kính. Khu vườn ngồi trời và trong nhà kính có lợi thế và bất lợi khác nhau tùy thuộc vào nhu cầu và yêu cầu cụ thể của người làm vườn. Cũng có những lợi thế và bất lợi cho các loại nhà kính được sử dụng.
1.3.1.2 Ưu điểm
Hệ thống nhà kính trồng rau có ưu điểm lớn nhất là rau không bị ảnh hưởng bởi thời tiết của mơi trường bên ngồi. Vào mùa hè, rau không bị ảnh hưởng bởi khí hậu nóng nực và những trận mưa lớn gây dập nát rau. Mùa đơng hệ thống nhà kính che sương xuống rau. Do đó, người canh tác có thể hồn tồn chủ động trong việc chăm sóc và ni trồng những luống rau của mình.
Ngồi ra, nhà kính trồng rau cịn giúp che chắn khỏi những loài sâu bọ phá hoại lá cây, các loại mối, mọt, ruồi,… phá hoại mùa màng. Như vậy, người nơng dân sẽ khơng cịn phải dùng q nhiểu thuốc trừ sâu cho rau. Sản phẩm thu được sẽ chất lượng, sạch sẽ và an toàn hơn rất nhiều.
Thiết kế kiểu nhà vịm khi lắp đặt hệ thống nhà kính trồng rau giúp cung cấp đủ ánh sáng cho vườn rau nhà bạn. Nhìn chung, ưu điểm khi trồng rau trong nhà kính là sản phẩm thu được rất an tồn, tiết kiệm chi phí thuốc trừ sâu mà vẫn đảm
Hình 1.20: Chăm sóc rau trong nhà kính1.3.1.3 Nhược điểm 1.3.1.3 Nhược điểm
Nhược điểm lớn nhất của hệ thống nhà kính là thường được xây dựng ở diện tích khá nhỏ, chỉ khoảng từ 500 – 1000m2. Do đó khó có thể trồng nhiều loại rau cùng một lúc mà phải luân canh.
Hơn nữa xây dựng nhà kính tốn khá nhiều chi phí, nhất là các chi tiết nhỏ như tấm kính khung sắt, lắp đặt hệ thống tưới tiêu. Vì thế đầu tư vào hệ thống nhà kính cần có nguồn vốn lớn. Nồi ra, khi đầu tư xây dựng nhà kính, chủ đầu tư cần tính tốn thật kỹ lựa chọn các vật liệu sao cho sử dụng trong khoảng thời gian dài nhất để tiết kiệm chi phí sửa chữa.
1.3.2. Nhà lưới 1.3.2.1 Khái niệm Nhà lưới kín
Tồn bộ mái, xung quanh nhà được phủ bằng lưới, cửa ra vào được căng phủ bằng lưới.
Khung nhà được làm bằng cột bê tông hoặc bằng khung sắt. Mái được thiết kế theo kiểu mái bằng hoặc mái nghiêng hai bên; có độ cao chỉ từ 2,0 - 3,9 m.
Diện tích mỗi nhà lưới có thể từ 500 - 1.000 m2 theo từng điều kiện canh tác. Nhà lưới kín ngăn ngừa được cơn trùng phá hoại và đẻ trứng, giảm tối đa lượng thuốc trừ sâu sử dụng, tăng độ an tồn cho nơng sản, tăng thời vụ sản xuất, giảm xói mịn đất, giảm cường độ ánh sáng, trồng được rau trái vụ.
Do thơng gió kém, nếu khơng có thiết bị thơng gió, về mùa nắng, nhiệt độ trong nhà lưới cao hơn ở ngoài 1- 2oC sẽ ảnh hưởng đến sinh trưởng của cây. Nhà lưới hở
Nhà lưới chỉ được che chủ yếu trên mái hoặc một phần bao xung quanh. Nhà thiết kế rất đơn giản với kiểu mái bằng, mái nghiêng hai bên.; khung nhà có thể làm bằng cột bê tơng, khung sắt, khung gỗ, cây gỗ chống và căng dây kẽm, dây cáp để giữ lưới.
Sử dụng nhà lưới hở giúp giảm ánh sáng, hạn chế mưa xối trực tiếp, giảm sâu bệnh hại. Tuy nhiêm, khơng có tác dụng ngăn ngừa cơn trùng. 1.3.2.2 Ưu điểm
Mơ hình nhà lưới trồng rau có rất nhiều lợi ích đối với nơng nghiệp. Nó giúp bảo vệ rau khỏi cơn trùng phá họai, từ đó giảm được tối đa việc sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. Từ đó, rau dễ đạt được tiêu chuẩn an toàn và giá trị cao.
Nhà lưới trồng rau cịn tạo mơi trường tốt cho rau sinh trưởng và phát triển. Kết hợp với việc chăm sóc và bón phân đầy đủ sẽ làm tăng năng suất rau trồng dẫn đến người nông dân được thu lợi nhuận cao.
Nhà lưới sẽ giúp bảo vệ rau trồng khỏi tác động của thời tiết, tránh mưa làm dập nát lá rau. Nhà lưới cịn có hệ thống tưới phun tự động nên giảm được công lao động đáng kể.
1.3.2.3 Nhược điểm
Ngồi những lợi ích của nhà lưới trồng rau, mơ hình này cũng có một số hạn chế cơ bản như:
Đó là vào mùa nóng, nhiệt độ nhà lưới sẽ cao hơn nhiệt độ bên ngồi từ 1-2 độ C nếu khơng được thơng gió tốt.
Đây là yếu tố có thể ảnh hưởng đến tốc độ tăng trưởng của rau trồng. Tuy nhiên, bạn vẫn có thể khắc phục hạn chế này bằng cách sử dụng hệ thống phun mưa trong nhà lưới để giảm bớt nhiệt độ lúc nhiệt độ cao.
Mơ hình nhà lưới cịn hạn chế ở diện tích. Nếu bạn khơng tính tốn chính xác diện tích nhà lưới và diện tích cây trồng thì sẽ rất dễ phát sinh nấm bệnh. Giá nhà lưới trồng rau cũng khá cao cho nên bà con nơng dân vẫn cịn rất ngần ngại chưa dám đầu tư.
Mặc dù vẫn còn nhiều hạn chế, tuy nhiên, nhà lưới trồng rau vẫn là mơ hình đang được khuyến khích sử dụng ở Việt Nam để nâng cao chất lượng nông nghiệp.
Nếu mạnh dạn đầu tư thì trong tương lai sẽ thấy được hiệu quả cao mà chúng mang lại và gia đình bạn và cộng đồng sẽ được sử dụng rau sạch hoàn toàn. 1.4. Giới thiệu về công ty TNHH đầu tư và phát triển Minh
Hịa Loại hình hoạt động: Cơng ty TNHH Một Thành Viên
Địa chỉ: 273 đường Nguyễn Văn Linh, Khu vực Bình Phó B, Phường Long Tuyền, Quận Bình Thủy, Thành phố Cần Thơ
Đại diện pháp luật: Lâm Việt Hòa
Ngành nghề kinh doanh: Trồng rau, đậu các loại và trồng hoa, cây cảnh (chính), Dịch vụ ăn uống…
Vài nét về cơng ty
Minh Hịa là một cơng ty kinh doanh đa ngành nghề, nhưng sản phẩm chính của cơng ty là rau thủy canh và cung cấp dịch vụ lẫu chay sử dụng rau tại vườn. Với diện tích gần 8000 mét vng đất được chia thành 3 khu:
Khu 1: Khu vực trưng bày sản phẩm và phục vụ ăn uống.
Khu 2: Sử dụng hệ thống trồng rau thủy canh hồi lưu, trồng các loại rau ăn lá phổ biến như xà lách, rau muống…
Khu 3: Sử dụng hệ thống trồng hữu cơ kết hợp công nghệ tưới nhỏ giọt của Israel, trồng các loại rau màu thân thảo như bí ngịi, dưa leo, cà chua… 1.5. Hiệu quả của công nghệ trồng rau thủy canh
Với một hệ thống trồng rau thủy canh cơ bản, chủ vườn sẽ tiết kiệm được rất nhiều cơng chăm sóc, nước tưới và cả quỹ đất. Do được cung cấp đầy đủ lượng nước cũng như dinh dưỡng nên các loại rau được trồng sẽ phát triển rất tốt, hàm lượng dinh dưỡng cao và kiểm sốt được lượng phân bón cũng như các nguyên tố đa, vi lượng có trong rau đảm bảo sức khỏe cho người tiêu dùng.
Với cùng một diện tích canh tác, giữa người trồng rau truyền thống và người sử dụng cơng nghệ thủy canh thì người trồng rau thủy canh sẽ có những lợi thế như: rút ngắn thời gian thu hoạch, giá bán cao, tiết kiệm cơng chăm sóc, sản phẩm đạt chất lượng, hiệu quả và năng suất cao.
Khơng những mang lại lợi ích kinh tế mà trồng rau thủy canh cịn giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường, hạn chế tuyệt đối việc phun thuốc trừ sâu, thuốc bảo vệ thực vật.
1.6. Vấn đề tập trung nghiên cứu của đề tài
Qua các phân tích về sự cần thiết của một hệ thống theo dõi, giám sát và tự động cân bằng thông số môi trường cho thấy đây là một hệ thống rất cần thiết với người trồng rau thủy canh. Ngồi việc cho các thơng số trực quan, hệ thống sẽ giúp tăng năng suất cho vườn rau và giúp người trồng có được một quy trình trồng rau khép kín, hồn thiện.
Để đáp ứng những yêu cầu đó, vấn đề tập trung nghiên cứu của đề tài sẽ là: Hồn thiện tủ điều khiển thơng qua hệ thống IoT. Hệ thống vận hành ở 2 chế độ: Tự động (Auto) và Tay (Manual).
Giám sát thông số và hỗ trợ điều khiển thiết bị từ xa thơng qua Web server. Hồn thiện quy trình trồng và chăm sóc cải Kale.
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Cải Kale lá xoăn
2.1.1. Đặc tính sinh học
Cải Kale là loại cây thân thảo, lá có màu xanh hoặc tím dùng để ăn hoặc chế biến thành sinh tố. Là một loại rau họ cải xanh, rất giàu dinh dưỡng.
2.1.2. Điều kiện phát triển
Khí hậu: nhiệt độ thích hợp cho cải Kale sinh trưởng và phát triển tốt là từ 20 – 27℃, độ ẩm từ 75-90%. Do là cây ưa nắng nên năng suất sẽ tăng vào các mùa có ngày dài hơn đêm.
Thổ nhưỡng: Rễ cây sẽ phát triển tốt trong mơi trường có pH từ 5.5-6.8. Sau khi trồng từ 75-90 ngày có thể thu hoạch. Thời gian thu hoạch kéo dài từ 4-6 tháng.
Hình 2. 1: Cải Kale tại cơng ty Minh Hịa(Nguồn tổng hợp từ: http://farmtech.vn/blog/tag/ky-thuat-trong-cai-kale/ và (Nguồn tổng hợp từ: http://farmtech.vn/blog/tag/ky-thuat-trong-cai-kale/ và
kinh nghiệm trồng thực tế tại cơng ty Minh Hịa) 2.1.3. Giá trị dinh dưỡng và kinh tế
Dinh dưỡng (Nguồn: USDA Food Data Central)
Cải Kale lá xoăn chứa chất xơ, chất chống oxi hóa, canxi, vitamin C, K và rất nhiều các nguyên tố dinh dưỡng khác giúp ngăn ngừa các vấn đề sức khỏe khác nhau.
Chất chống oxi hóa: giúp cơ thể loại bỏ các độc tố không mong muốn trong quá trình trao đổi chất của cơ thể.
Cải Kale có tác dụng tốt với một số bệnh như: tim mạch, tiểu đường, ung thư, tiêu hóa, các bệnh về da và tóc…
Kinh tế (Nguồn tham khảo: Nongsandungha.com và Cty Minh Hịa) Với những giá trị dinh dưỡng cao thì mức giá của loại rau này được bán tại vườn vào khoảng 100.000 đồng/ký và thị trường giao động từ 70.000 đến 130.000 đồng/ký.
2.1.4. Quy trình trồng, chăm sóc và thu hoạch cải Kale2.1.4.1 Chuẩn bị hạt giống và giá thể 2.1.4.1 Chuẩn bị hạt giống và giá thể
Hạt giống:
Hạt cải Kale được nhập khẩu hồn tồn từ nước ngồi, ở tại Minh Hịa thì hạt cải được nhập khẩu từ Đức. Hạt đã được qua xử lí nảy mầm, đảm bảo kích thước hạt đồng đều và tỷ lệ nảy mầm trên 90%.
Giá thể:
Xơ dừa là loại giá thể phù hợp được lựa chọn trong việc trồng các loại ràu thủy canh vì giá thành hợp lí, bảo vệ mơi trường và có thể tái sử dụng làm phân hữu cơ cho các loại cây trồng khác sau khi thu hoạch rau.
Hình 2.2:Giá thể xơ dừa
Xơ dừa được xoay nhuyễn và sau đó xử lí thanh trùng để đảm bảo khơng có vi sinh vật và nấm bệnh gây hại cho rau trong q trình phát triển.
2.1.4.2 Cơng đoạn ươm hạt
Giai đoạn này, giá thể xơ dừa được xử lí để có độ ẩm phù hợp cho hạt này mầm. Khi đạt độ ẩm phù hợp, giá thể được cho vào ¾ chiều cao của rọ và tiếp theo là cho hạt vào và thêm giá thể để lắp đầy rọ.
Tiếp theo là tiếp hành đưa rọ giá thể chứa hạt lên giàn ươm. Hàng ngày, chăm sóc các rọ này bằng cách phun sương để cung cấp độ ẩm lên bề mặt các rọ ươm. Chăm sóc liên tiếp như thế từ 7-8 ngày đến khi cây được 3 lá mầm.
Hình 2.3: Cải Kale trên giàn ươm 2.1.4.3 Giai đoạn chạy dinh dưỡng thứ cấp ươm 2.1.4.3 Giai đoạn chạy dinh dưỡng thứ cấp
Sau khi cây được 3 lá mầm sẽ được chuyển sang giàn chạy dinh dưỡng thứ cấp. Ở giai đoạn này, cây sẽ được cho chạy dinh dưỡng 2 lần/ngày vào buổi sáng và buổi chiều, mỗi lần chạy dinh dưỡng như thế kéo dài trong 1-2 giờ.
2.1.4.4 Giai đoạn chạy dinh dưỡng thường xuyên
Cây con từ 10 đến 15 ngày tuổi sẽ được chuyển từ giàn thứ cấp sang giàn chạy dinh dưỡng thường xuyên. Ở giai đoạn này, cây sẽ được cung cấp dinh dưỡng liên tục 24/24 để đảm bảo đủ nước và dinh dưỡng cho sự phát triển của cây.
Hình 2.5: Cải Kale 12 ngày tuổi2.1.4.5 Thu hoạch 2.1.4.5 Thu hoạch
Tính từ ngày gieo hạt đến ngày có thể thu hoạch đầu tiên là từ 35-40 ngày, thời gian này cây sẽ có thể cho thu hoạch lá gốc. Thời gian thu hoạch kéo dài 2,5-3 tháng vào mùa nắng (thời tiết oi bức) và 4-6 tháng vào mùa mưa (thời tiết mát mẻ).
2.2. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài này được thực hiện bằng nhiều phương pháp kết hợp với nhau để hướng tới các kết quả, số liệu chính xác và trực quan nhất.
Phương pháp chọn mẫu: Chọn loại hình canh tác, loại rau…
Phương pháp thu thập và tổng hợp thông tin: Bằng cách giao tiếp với các cô chú làm việc chăm sóc rau tại đây, tơi đã biết được quy trình cụ thể từ lúc trồng cho tới khi thu hoạch rau. Ngồi ra, các số liệu và thơng số môi trường được ghi lại trực tiếp trên sổ tay và đối chiếu với số liệu trên hệ thống.
Phương pháp thực nghiệm khoa học: Các thiết bị được đưa vào vận hành trực tiếp thông qua hệ thống điều khiển tác động trực tiếp đến mơi trường. Phương pháp mơ hình hóa: Thiết kế được mơ hình mơ phỏng trực quan hoạt động của hệ thống.
2.3. Các thành phần cơ bản của vườn rau thủy canh.2.3.1. Nhà lưới