Các giải pháp IoT được cung cấp trong khu vực Smart City giải quyết các vấn đề liên quan đến thành phố bao gồm giao thơng, giảm ơ nhiễm khơng khí và tiếng ồn và giúp các thành phố an toàn hơn.
1.2.2.4. Mạng lưới thông minh
Lưới thông minh là một lĩnh vực ứng dụng khác cũng khá nổi bật. Lưới thông minh về cơ bản hứa hẹn sẽ trích xuất thơng tin về hành vi của người tiêu dùng và nhà cung cấp điện theo cách tự động nhằm nâng cao hiệu quả, kinh tế và độ tin cậy của phân phối điện. 41.000 tìm kiếm trên Google hàng tháng là minh chứng cho tính phổ biến của khái niệm này.
Hình 1. 14: Mạng lưới thơng minh 1.2.2.5. Internet công nghiệp
Một cách để nghĩ về Internet cơng nghiệp là kết nối các máy móc và thiết bị trong các ngành như phát điện, dầu, khí đốt và chăm sóc sức khỏe. Nó cũng được sử dụng trong các tình huống mà thời gian ngừng hoạt động khơng mong muốn và lỗi hệ thống có thể dẫn đến các tình huống đe dọa tính mạng.
Một hệ thống được nhúng với IoT có xu hướng bao gồm các thiết bị như bang đeo khi tập thể dục để theo dõi nhịp tim hoặc các thiết bị gia dụng thơng minh. Các hệ thống này có chức năng và có thể cung cấp rất dễ sử dụng nhưng khơng đáng tin cậy vì chúng thường khơng tạo ra các tình huống khẩn cấp nếu xảy ra thời gian chết.
1.2.2.6. Xe được kết nối
Công nghệ xe được kết nối là một mạng lưới rộng lớn và rộng lớn gồm nhiều cảm biến, ăng-ten, phần mềm nhúng và công nghệ hỗ trợ giao tiếp để điều hướng trong thế giới phức tạp của chúng tơi. Nó có trách nhiệm đưa ra quyết định với sự nhất quán, chính xác và tốc độ.
Hình 1.15: Xe hơi tự lái
Nó cũng phải đáng tin cậy. Những yêu cầu này sẽ trở nên quan trọng hơn khi con người từ bỏ hoàn toàn việc kiểm soát tay lái và phanh cho các phương tiện tự động hoặc tự động đang được thử nghiệm thành công trên đường cao tốc của chúng ta hiện tại.
1.2.2.7. Sức khỏe được kết nối
IoT có các ứng dụng khác nhau trong chăm sóc sức khỏe, từ các thiết bị giám sát từ xa đến các bộ cảm ứng tiên tiến và thơng minh để tích hợp thiết bị. Nó có tiềm năng để cải thiện cách thức các bác sĩ chăm sóc và giữ cho bệnh nhân an tồn và khỏe mạnh.
Hình 1.16: Kết nối hệ thống y tế
Chăm sóc sức khỏe IoT có thể cho phép bệnh nhân dành nhiều thời gian hơn để tương tác với bác sĩ của họ nhờ đó nó có thể thúc đẩy sự tham gia của bệnh nhân và sự hài lòng. Từ cảm biến thể dục cá nhân đến robot phẫu thuật, IoT trong chăm sóc sức khỏe. mang đến những cơng cụ mới được cập nhật với công nghệ mới nhất trong hệ sinh thái giúp phát triển chăm sóc sức khỏe tốt hơn.
IoT giúp cách mạng hóa chăm sóc sức khỏe và cung cấp các giải pháp thân thiện với túi tiền cho bệnh nhân và chuyên gia chăm sóc sức khỏe.
1.2.2.8. Bán lẻ thông minh
Các nhà bán lẻ đã bắt đầu áp dụng các giải pháp IoT và sử dụng hệ thống nhúng IoT trên một số ứng dụng cải thiện hoạt động lưu trữ như tăng mua hàng, giảm hành vi trộm cắp, cho phép quản lý khoảng không quảng cáo và nâng cao trải nghiệm mua sắm của người tiêu dùng.
Hình 1.17: Bán hàng trực tuyến
Thông 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 thông 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 nông 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 nông 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 khơng 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 nông dân vẫn còn 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 hồn tồn. 1.4. Giới thiệu về cơng ty TNHH đầu tư và phát triển Minh
Hịa Loại hình hoạt động: Công 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 công 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 cơng 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 công 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 môi 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 thông 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 Hòa(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 khơng 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 Hòa) 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