3. Thiết kế hệ thống tự động húa cho nhà màng GH-300 trong Tp Hồ Chớ Minh
2.3. Thử nghiệm phần điều khiển cấp chất dinh dưỡng
Nhiệm vụ:
- Tủ điều khiển cấp chất dinh dưỡng và tưới nhỏ giọt tớn hiệu đo độ PH, độ dẫn điện EC, tổng lượng bức xạ mặt trời để điều khiển hệ thống cấp chất dinh dưỡng theo chương trỡnh nhằm thực hiện tối ưu nhu cầu dinh dưỡng của cõy trồng trong nhà trồng.
- Tuỳ theo loại cõy trồng khỏc nhau và tuỳ thuộc vào thời kỳ sinh trưởng của cõy mà điều khiển cấp chất dinh dưỡng phự hợp cho cõy trồng phỏt triển. Chất dinh dưỡng được cấp cho cõy trồng theo chếđộ nhỏ giọt.
- Ngoài ra tủ điều khiển cũn cú nhiệm vụ phun nước tưới cho cõy trồng theo chế độ tưới nhỏ giọt.
- Thực hiện truyền thụng với trạm điều khiển trung tõm để trao đổi dữ liệu và nhận cỏc thụng số, quy trỡnh đặt từ trạm điều khiển trung tõm xuống.
2.4.1. Quỏ trỡnh thử nghiệm
- Bước 1: khởi động và kiểm tra cỏc đầu đo. Cỏc phần cần kiểm tra: o Kiểm tra thụng số hiển thị ngay tại đầu đo cú ổn định hay khụng
o Kiểm tra thụng số cú phự hợp với thực tế hay khụng
- Bước 2: kết nối từng đầu đo với tủđiều khiển. Cỏc phần cần kiểm tra: o Kiểm tra thụng sốở tủđiều khiển và đầu đo cú giống nhau khụng. o Kiểm tra xem cỏc thụng số cú ổn định khụng.
- Bước 3: kết nối tất cả cỏc đầu đo với tủđiều khiển. Cỏc phần cần kiểm tra: o Kiểm tra cỏc thụng số cú đỳng khụng.
o Kiểm tra tớnh ổn định, cỏc đầu đo cú ảnh hưởng đến nhau khụng.
- Bước 4: cài đặt cỏc thụng số quỏ trỡnh trờn tủđể đưa ra điều khiển cỏc thiết bịđộng lực trong tủ
- Bước 5: kết nối với tủ trung tõm. Cỏc phần cần kiểm tra:
o Kiểm tra truyền thụng giữa tủđiều khiển và tủ trung tõm xem cú ổn định khụng. o Kiểm tra cỏc thụng sốđầu đo xem hiển thịđỳng khụng.
o Cài đặt cỏc thụng số trờn tủ trung tõm để truyền xuống cho tủđiều khiển xem cú đỳng khụng.
o Cài đặt cỏc thụng số từ tủđiều khiển rồi truyền lờn tủ trung tõm. - Bước 6: kết nối cỏc thiết bị chấp hành
2.4.2. Kết quả thử nghiệm
- Kiểm tra cỏc đầu đo: trong quỏ trỡnh chạy thực tế, cỏc đầu đo EC, pH này đó bị sai số nờn khoảng 3 thỏng cỏc đầu đo này lại cần phải được hiệu chuẩn lại một lần bằng phần mềm.
- Cỏc đầu đo truyền thụng với tủ dinh dưỡng ổn định và số liệu phự hợp với thực tế. - Kết nối với tủ trung tõm:
o Khi thực hiện việc cài đặt tại tủ dinh dưỡng thỡ cỏc số liệu này truyền lờn tủ trung tõm rất đỳng và đủ.
o Khi thực hiện việc cài đặt cỏc thụng số từ tủ trung tõm xuống, tủ dinh dưỡng đó nhận được đủ cỏc số liệu cài đặt và hiển thị lờn màn hỡnh OP07. Khi thực hiện cài đặt lưu lượng tưới (Q) lớn hơn 150ml/lỗ thỡ ở tủ dinh dưỡng đó nhận khụng đỳng. Vấn đề này đó được khắc phục.
- Kết nối với cỏc bơm và van thỡ tủ dinh dưỡng đó điều khiển được như mong muốn của thiết kế.
2.4.3. Đỏnh giỏ kết quả thử nghiệm
Trạm điều khiển dinh dưỡng đó hoàn thành đỏp ứng được tất cả cỏc yờu cầu thiết kếđề ra. Khi chạy thực tếđó cú những lỗi xảy ra nhưng đó kịp thời khắc phục. Tủđó thực hiện được:
- Tự động cấp chất dinh dưỡng cho cõy trồng theo chương trỡnh và khoảng thời gian đặt trước.
- Cho phộp đặt cỏc thụng số độ PH, độ dẫn điện của dưỡng chất, thời gian cấp chất dinh dưỡng theo chếđộ khỏc nhau: cú thể cài đặt từ bàn phớm.
- Cho phộp lựa chọn một trong năm chếđộ cấp chất dinh dưỡng khỏc nhau.
- Hiển thị tại chỗđủ cỏc thụng sốđo PH, EC, tỉ lệ cỏc dưỡng chất trờn màn hỡnh OP07. - Tựđộng cảnh bỏo, bỏo động khi phỏt hiện sự cố.
2.4. Thử nghiệm phần phun sương
Nhiệm vụ:
- Tủ điều khiển phun sương cú nhiệm vụ nhận cỏc tớn hiệu đo nhiệt độ, độ ẩm, điều khiển hệ thống phun sương cho nhà trồng thụng minh theo chương trỡnh nhằm làm giảm nhiệt độ và tăng thờm độ ẩm trong nhà trồng để thực hiện tối ưu nhu cầu sinh học của cõy trồng trong nhà trồng.
- Thực hiện truyền thụng với trạm điều khiển trung tõm để trao đổi dữ liệu và nhận cỏc thụng số, quy trỡnh đặt từ trạm điều khiển trung tõm xuống.
2.4.1. Quỏ trỡnh thử nghiệm
- Bước 1: khởi động và kiểm tra cỏc đầu đo. Cỏc phần cần kiểm tra: o Kiểm tra thụng số hiển thị ngay tại đầu đo cú ổn định hay khụng o Kiểm tra thụng số cú phự hợp với thực tế hay khụng
- Bước 2: kết nối từng đầu đo với tủđiều khiển. Cỏc phần cần kiểm tra: o Kiểm tra thụng sốở tủđiều khiển và đầu đo cú giống nhau khụng. o Kiểm tra xem cỏc thụng số cú ổn định khụng.
- Bước 3: kết nối tất cả cỏc đầu đo với tủđiều khiển. Cỏc phần cần kiểm tra: o Kiểm tra cỏc thụng số cú đỳng khụng.
o Kiểm tra tớnh ổn định, cỏc đầu đo cú ảnh hưởng đến nhau khụng.
- Bước 4: cài đặt cỏc thụng số quỏ trỡnh trờn tủđể đưa ra điều khiển cỏc thiết bịđộng lực trong tủ.
- Bước 5: kết nối với tủ trung tõm. Cỏc phần cần kiểm tra:
o Kiểm tra truyền thụng giữa tủđiều khiển và tủ trung tõm xem cú ổn định khụng. o Kiểm tra cỏc thụng sốđầu đo xem hiển thịđỳng khụng.
o Cài đặt cỏc thụng số trờn tủ trung tõm để truyền xuống cho tủđiều khiển xem cú đỳng khụng.
o Cài đặt cỏc thụng số từ tủ điều khiển rồi truyền lờn tủ trung tõm xem cú đỳng khụng.
- Bước 6: kết nối cỏc thiết bị chấp hành
2.4.2. Kết quả thử nghiệm
- Cỏc đầu đo nhiệt độ, độ ẩm chạy được một thời gian thỡ một sensor đó khụng truyền lờn cho CPU của đầu đo nờn trờn tủ phun sương và tủ trung tõm đó khụng cú giỏ trị nhiệt độ, độ ẩm tại điểm đo đú. Tuy nhiờn sau đú vấn đề đó khắc phục được do sensor bị hỏng.
- Khi kết nối từng đầu đo với tủđiều khiển số liệu đỳng và ổn định
- Cú thể cài đặt cỏc thụng số quỏ trỡnh trờn tủ qua bàn phớm. Với cỏc thụng số này cỏc cơ cấu chấp hành chạy đỳng.
- Kết nối với tủ trung tõm: số liệu truyền qua lại giữa hai tủ chạy ổn định. Thời gian nghỉ giữa cỏc lần phun cú thể dài hàng phỳt giỳp cho quỏ trỡnh quang hợp của cõy khụng bị ảnh hưởng khi phun sương là mỏt (lỏ khụng bị ướt đẫm). Điều này khắc phục được nhược điểm của hệ thống do Israel chế tạo hiện đang chạy tại cụng ty HADICO.
2.4.3. Đỏnh giỏ kết quả thử nghiệm
Trạm điều khiển phun sương đó hoàn thành và đỏp ứng được tất cả cỏc yờu cầu thiết kế đề ra.
- Tựđộng phun sương cho nhà trồng theo chương trỡnh và khoảng thời gian đặt trước. Tuy chưa cú cơ cấu chấp hành nhưng cỏc thiết bịđộng lực trong tủđó thực hiện theo đỳng quy trỡnh.
- Cho phộp đặt cỏc thụng số độ ẩm, nhiệt độ theo chế độ khỏc nhau: cú thể cài đặt từ bàn phớm.
- Cho phộp lựa chọn một trong bốn chếđộ khỏc nhau.
- Hiển thị tại chỗ cỏc thụng số đo nhiệt độ, độẩm: trờn LCD đó hiển thị đủ cỏc thụng số.
- Tựđộng cảnh bỏo, bỏo động khi phỏt hiện sự cố.
2.5. Thử nghiệm tủ trung tõm
Yờu cầu chức năng
- Điều hành: cỏc hoạt động phũng ngừa, truyền thụng, thay đổi cỏc tham sốđiều hành, thụng số phục vụ quản lý cỏc trạm, đặt cỏc chếđộ làm việc cho cỏc trạm cấp dưới. Cỏc modul thiết kế
- Modul giao tiếp người mỏy (HMI)
- Modul quản lý và thiết lập cỏc quy trỡnh cụng nghệ sinh học - Modul thiết lập, quản lý theo dừi cỏc thụng số vi khớ hậu
- Modul quản lý, giỏm sỏt tỡnh trạng hoạt động của cỏc thiết bị chấp hành - Modul truyền thụng
- Modul hiển thi cảnh bỏo, - Modul bỏo cỏo, in ấn
- Modul lưu trữ, tra cứu tỡnh trạng hoạt động và cỏc thụng số cụng nghệ hệ thống. - Modul quản lý cơ sở dữ liệu của cả hệ thống
2.5.1. Cỏc bước thử nghiệm
- Bước 1: Kiểm tra độc lập cỏc modul
o Kiểm tra xem modul cú chạy đỳng theo thiết kế lập trỡnh hay khụng.
o Kiểm tra tớnh ổn định của từng modul khi chuyển sang cỏc màn hỡnh khỏc nhau. - Bước 2: Kiểm tra cỏc modul khi kết nối với nhau thành một phần mềm hoàn chỉnh.
o Kiểm tra xem cú xung đột giữa cỏc phần hay khụng. o Kiểm tra tớnh ổn định của từng phần khi chạy đa nhiệm.
o Kiểm tra phần mềm khi chạy trờn cỏc mỏy cú cấu hỡnh khỏc nhau. - Bước 3: Kết nối với từng trạm phõn tỏn
o Kiểm tra truyền thụng cú ổn định khụng. o Kiểm tra cỏc số liệu cú chớnh xỏc khụng. - Bước 4: Kết nối với tất cả cỏc tủ
o Kiểm tra truyền thụng cú bị xung đột khụng. o Kiểm tra cỏc tủ cú gửi số liệu ổn định khụng. o Cho chạy thời gian dài để xem tớnh ổn định.
2.5.2. Kết quả thử nghiệm tủđiều khiển
- Chạy độc lập từng modul phần mềm: cỏc modul thực hiện tốt yờu cầu thiết kế.
- Phần mềm đó dần được hoàn thiện hơn cho phự hợp với thực tế. Theo yờu cầu của người sử dụng đó tiến hành thờm:
o Phần phun sương khi cài đặt cũn cho phộp người sử dụng cú thể bật quạt, kộo rốm cắt năng hoặc khụng.
o Thờm phần quy trỡnh sinh học của một số loại cõy như là một gợi ý tham khảo cho người sử dụng.
2.5.3. Đỏnh giỏ kết quả thử nghiệm
- Đó hoàn thành tủđiều khiển trung tõm theo đỳng yờu cầu thiết kế. - Cỏc modul phần mềm thiết kế chạy ổn định và kết hợp tốt với nhau.
- Truyền thụng tốt với cỏc trạm phõn tỏn, số liệu nhận được từ cỏc tủ là chớnh xỏc.
2.6. Đỏnh giỏ kết quả thử nghiệm chung
Nhỡn chung toàn bộ hệ thống trong suốt thời gian thử nghiệm từ ngày 15/12/2009 cho đến nay đó chạy rất ổn định và tin cậy. Cỏc phần về kộo rốm, phun sương, cấp dinh dưỡng và tưới nước nhỏ giọt đó chạy ổn định và đỳng như thiết kế. Mặc dự đó cú một số vấn đề nhỏ, khỏch quan xảy ra nhưng đều đó được khắc phục nhanh chúng.
Phần phun sương đó cho phộp độ trễ giữa những lần phun dài hơn đến hàng phỳt giỳp cho lỏ cõy trồng cú thể khụ kịp nờn khụng bịảnh hưởng tới quỏ trỡnh quang hợp của cõy. Điều này đó khắc phục được một nhược điểm làm cỏc kỹ sư nụng nghiệp rất băn khoăn khi dựng hệ thống do Israel cung cấp đang được sử dụng tại cụng ty HADICO.
Việc thử nghiệm để xem độổn định của hệ thống cũng như việc tối ưu hệ thống cần phải cú thời gian dài nờn hệ thống cần được tiếp tục thử nghiệm trong thực tế, trờn cỏc loại cõy khỏc nhau.
152
2. 8. Đỏnh giỏ kết quả thử nghiệm của người sử dụng (cụng ty HADICO). 2.8.1.Đỏnh giỏ chất lượng và sản lượng cõy trồng
Việc đỏnh giỏ chất lượng và sản lượng cõy trồng dựa trờn mụ hỡnh thử nghiệm sử dụng hệ thống điều khiển do Vielina chế tạo và hệ thống điều khiển hiện cú của Hadico. Trong quỏ trỡnh thử nghiệm, hai hệ thống này chạy song song với nhau. Hai hệ thống này sẽđiều khiển việc tưới nhỏ giọt, phun sương, kộo rốm... trờn hai diện tớch khỏc nhau. Cỏc loại cõy dưa chuột, cõy hoa lily, cõy cải ngọt trồng trờn 2 phần diện tớch này được chăm súc với cỏc chếđộ tỉa nhỏnh, tỉa lỏ già, quấn ngọn... là như nhau.
2.8.1.1. Cõy dưa chuột
Số quả/cõy (quả) Trọng lượng TB quả (g) Khối lượng quả/cõy (kg) Năng suất (tấn/ha) CT
XH HT TĐ XH HT TĐ XH HT TĐ XH HT TĐ
1 18,78 17,31 16,84 145,7 144,6 145,1 2,73 2,50 2,44 62,24 57,00 55,63 2 18,61 17,24 16,57 145,1 143,9 144,7 2,70 2,48 2,39 61,56 56,54 54,49
CT1: Sử dụng phần mềm điều khiển của Hadico CT2: Sử dụng phần mềm điều khiển của Vielina XH: vụ xuõn hố, HT: vụ hố thu, TĐ: vụ thu đụng
Bảng 4.1.Bảng đỏnh giỏ sản lượng cõy dưa chuột
Thử nếm Đường kớnh quả (g) Chiều dài quả (kg) Độ dày thịt quả (cm) CT
Vị Độ giũn Màu ruột quả XH HT TĐ XH HT TĐ XH HT TĐ
1 Khụng đắng, khụng chỏt Giũn Trắng ngà 4,25 4,16 4,13 18,22 18,14 18,03 1,23 1,14 1,12 2 Khụng đắng, khụng chỏt Giũn Trắng ngà 4,24 4,17 4,11 18,10 18,02 17,98 1,21 1,11 1,09
CT1: Sử dụng phần mềm điều khiển của Hadico CT2: Sử dụng phần mềm điều khiển của Vielina XH: vụ xuõn hố, HT: vụ hố thu, TĐ: vụ thu đụng
Bảng 4.2.Bảng đỏnh giỏ chất lượng cõy dưa chuột
Cõy dưa chuột trồng trờn giỏ thể sử dụng phần mềm điều khiển hiện cú tại Hadico và phần mềm do Vielina chế tạo cho năng suất là tương đương nhau. Cỏc chỉ tiờu chất lượng như màu sắc, mựi vị quả... khụng cú sự khỏc biệt.
2.8.1.2. Cõy hoa lily
Cao cõy (cm) Đường kớnh thõn (cm) Số hoa/cõy (hoa) CT 30 ngày 60 ngày 90 ngày 30 ngày 60 ngày 90 ngày 1 41,3 62,7 85,1 0,71 0,68 0,83 6,25 2 41,2 62,9 84,7 0,70 0,67 0,81 6,21 CT1: Sử dụng phần mềm điều khiển của Hadico CT2: Sử dụng phần mềm điều khiển của Vielina
Bảng 4.3.Bảng đỏnh giỏ chất lượng, và sản lượng cõy hoa lily
Khi sử dụng phần mềm điều khiển của Vielina, cỏc chỉ tiờu sinh trưởng phỏt triển của cõy hoa Lily khụng cú sự sai khỏc, cõy sinh trưởng cõn đối, mập khỏe, số hoa trờn cõy nhiều.
2.8.1.3. Cõy cải ngọt
CT1: Sử dụng phần mềm điều khiển của Hadico CT2: Sử dụng phần mềm điều khiển của Vielina
Bảng 4.4.Bảng đỏnh giỏ chất lượng, và sản lượng cõy cải ngọt
Trong mụ hỡnh thử nghiệm, khi sử dụng phần mềm điều khiển nhà trồng của Hadico và của Vielina cho năng suất cõy cải ngọt là tương đương nhau. Qua phõn tớch cho thấy, cỏc chỉ tiờu chất lượng như NO3, kim loại nặng... đều dưới ngưỡng cho phộp.
Trọng lượng TB cõy (g) Năng suất thực tế (tấn/ha) CT
Vụ Hố Vụ Thu Vụ Hố Vụ Thu
1 51,5 52,4 16,7 16,9
2.8.2. Đỏnh giỏ hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển Hệ thống điều khiển TT Tiờu chớ Hadico Vielina 1 Hệ thống tưới (nhỏ giọt + vũi xoay) - Thiết bị hoạt động tốt, đảm bảo EC, pH - Chương trỡnh tưới - Kết hợp điều kiện thời gian
và thời tiết (ẩm độ, nhiệt độ, tổng bức xạ mặt trời...) - Kết hợp điều kiện thời gian và thời tiết (ẩm độ, nhiệt độ,....) - Phương phỏp tưới nhỏ giọt
- Phối trộn dinh dưỡng vào thựng trộn đồng thời với việc tưới nhỏ giọt - Phối trộn một thể tớch nhất định, tưới nhỏ giọt hết lượng trờn rồi mới phối trộn tiếp. 2 Hệ thống kộo rốm - Thiết bị hoạt động tốt - Điều kiện hoạt động: nhiệt độ, ẩm độ - Cài đặt Mỏy tự tớnh toỏn và điều
khiển độ mở của rốm (0- 100%) Cú hai chếđộ: -Người sử dụng tựđặt độ mở của rốm. -Mỏy tự tớnh toỏn và điều khiển độ mở của rốm (0- 100%)
3 Hệ thống phun sương - Thiết bị hoạt động tốt Thiết bị hoạt động tốt - Vũi phun sương - Chia khu vực lớn - Chia khu vực nhỏ - Hoạt động của từng
van
- Độc lập
- Khụng chia nhiều giai đoạn trong ngày
- Độc lập
- Chia nhiều giai đoạn trong ngày
4 Quạt giú - Thiết bịđiều khiển hoạt động tốt