Mô hình nhà trồng cây vá»›i Ä‘iá»u khiển tá»± động ứng dụng tại khu vá»±c Thà nh Phố Hồ Chà Minh
The Model of The Automated Greenhouse used for HoChiMinh City’s Area
Â
Nguyá»…n Ngá»c Lâm, Äá»— Quang Minh, Trần Công Thịnh, Phạm Hữu Nhượng/1/
Viện Nghiên cứu Äiện tá», Tin há»c và Tá»± động hoá (Phân Viện Tp.HCM)
/1/Khu Nông nghiệp Công Nghệ Cao, Tp.HCM
e-Mail: Äịa chỉ email nà y đã được bảo vệ từ spam bots, bạn cần kÃch hoạt Javascript để xem nó. , Äịa chỉ email nà y đã được bảo vệ từ spam bots, bạn cần kÃch hoạt Javascript để xem nó. ,
Äịa chỉ email nà y đã được bảo vệ từ spam bots, bạn cần kÃch hoạt Javascript để xem nó. , Äịa chỉ email nà y đã được bảo vệ từ spam bots, bạn cần kÃch hoạt Javascript để xem nó.
Phản biện 1: PGS. TS. Nguyá»…n Chỉ Sáng-Viện Nghiên cứu CÆ¡ khÃ
Phản Biện 2: PGS. TS. PGS. TS. Lê Hùng Lân, Trưá»ng Äại há»c Giao thông váºn tải
Tóm tắt
Bà i báo trình bà y kết quả nghiên cứu và ứng dụng nhà trồng cây có Ä‘iá»u khiển tá»± động được xây dá»±ng phù hợp vá»›i Ä‘iá»u kiện sinh thái Tp.HCM. Nhà trồng cây GH-300 đã được thiết kế, lắp đặt có mái dạng tam giác liá»n kế, vá»›i diện tÃch tổng cá»™ng ~ 300m2, gồm 3 nhà (kÃch thước: 6x16,6x3,5m(máng)–5,3m(nóc) có hệ Ä‘iá»u khiển riêng, phá»§ lợp bằng tấm polycarbonate, bao quanh bằng mà ng plastic và lưới. Hệ thống đã áp dụng các công nghệ cho nhà trồng cây, gồm Ä‘iá»u khiển tá»± động đóng mở mái, kéo rèm, Ä‘iá»u hoà vi khà háºu, tưới – cấp dịch và điá»u khiển ánh sáng theo chương trình, kết nối vá»›i máy tÃnh và điá»u khiển từ xa. Mùa khô, nhiệt độ ban ngà y ngoà i trá»i cao (37÷580C), độ ẩm thấp (15÷20%), hệ thống GH-300 cho phép hạ nhiệt độ trong nhà vá»›i chênh lệch ~12÷150C. Mùa mưa, những ngà y nắng, hệ thống GH-300 cho phép hạ nhiệt độ trong nhà vá»›i chênh lệch ~ 8÷120C. Thá»i gian sau mưa, hệ thống cho phép hạ nhiệt độ trong nhà vá»›i chênh lệch ~ 5÷70C. Ở mức tá»± động hoá trung bình, hệ thống đã thá»±c hiện có giá thà nh bằng 40÷50% so vá»›i giá ngoại nháºp). Các thá»±c nghiệm canh tác để lá»±a chá»n giống cây phù hợp, chế độ dinh dưỡng, tưới, quy trình canh tác,… đã được thá»±c hiện cho các loại rau ăn lá (rau muống và rau cải xanh) và ăn quả (dưa chuá»™t, dưa lưới - giống A Liên và Dưa lê - Kim cô nương), các loại hoa ná»n (dạ yên thảo, thu hải đưá»ng), Từ các kết quả trên, cấu hình rút gá»n mô hình nhà trồng cây và danh mục cây trồng được đỠxuất để có thể triển khai rá»™ng trên địa bà n Tp.HCM. Abstract The GH-300 three-section 300m2- area greenhouse is designed and produced for use to plant the vegetables and flowers in HCMC. The GH-300 is the automatic system that included the greenhouse environmental control with the roof and
The GH-300 system is effectively used to plant the musk melon, cucumber, small colza, water morning glory, flowers (begonia, ...). The fertilizer and plant procedures in this greenhouse for these greens are proposed. Từ khoá:Nhà trồng cây; Ä‘iá»u khiển; vi khà háºu; nhiệt độ; độ ẩm. 1. Mở đầu Nhà trồng cây đã được nhiá»u Hãng – Nhà sản xuất trên thế giá»›i (như Richel Greenhouses; Netafim; Sundance,…) nghiên cứu, thiết kế và cung cấp cho thị trưá»ng [1, 2, 3, 9, 14]. Các kỹ thuáºt tạo nhà trồng cây cÅ©ng đã được phổ biến rá»™ng rãi trên mạng Internet. Ở nước ta, trong những năm gần đây, sá»± phát triển nhảy vá»t mang tÃnh tá»± phát vá» nhà mà ng-nhà lưới công nghệ thấp (70.000-100.000 Ä‘/m2) ở các địa phương, cùng vá»›i sá»± đầu tư nhà trồng cây (Greenhouse) công nghệ cao cá»§a các công ty có vốn đầu tư nước ngoà i đã là m thay đổi bức tranh vá» nông nghiệp hướng công nghệ cao ở nước ta. Äiá»u nà y thúc đẩy nhiá»u địa phương nháºp khẩu nhà trồng cây có Ä‘iá»u khiển tá»± động. Thoạt nhìn thì vấn đỠnà y có vẻ dá»… đạt hiệu quả. Tuy nhiên, việc triển khai canh tác nông nghiệp công nghệ cao trong các hệ thống nhà trồng cây nà y Ä‘ang gặp những khó khăn, cản trở sá»± thà nh công cá»§a việc áp dụng công nghệ má»›i. Nguyên nhân là , ngoà i việc giá thà nh đầu tư cao (3÷5 triệu Ä‘/m2), việc nghiên cứu chá»n lá»±a mô hình và hệ thống Ä‘iá»u khiển thÃch hợp cho nhà trồng cây trong Ä‘iá»u kiện khà háºu cụ thể cá»§a địa phương, việc chá»n lá»±a loại cây trồng thÃch hợp, chế độ dinh dưỡng,…chưa được giải quyết. Nhìn chung, các nghiên cứu nà y cần có sá»± kết hợp chặt chẽ giữa nhà nông-sinh vá»›i ngưá»i thiết kế kỹ thuáºt nhà trồng cây. Các kết quả Ä‘iá»u tra ở má»™t số địa phương [22] cho thấy tá»›i hÆ¡n 90% diện tÃch nhà trồng cây hiện nay là tá»± phát và ở mức công nghệ thấp, được lợp phá»§ bằng lưới hoặc mà ng plastic. Nhà thưá»ng cao không quá 3m, bao quanh bằng lưới hoặc để trống. Loại nhà nà y dá»… xây dá»±ng, rẻ tiá»n, sá» dụng trong các há»™ gia đình để trồng các loại cây nhá», ươm giống. Phần nhá» còn lại là các nhà trồng cây nháºp khẩu, công nghệ chá»§ yếu ở mức trung bình, được lợp phá»§ mà ng plastic (1 hoặc 2 lá»›p), có chiá»u cao 4-5m và được tá»± động Ä‘iá»u khiển là m mát, thông gió tá»± nhiên hoặc cưỡng bức. Loại nà y phần nà o kiểm soát môi trưá»ng canh tác, được bảo vệ tốt hÆ¡n (hạn chế váºt nuôi phá hoại cÅ©ng như sá»± lây nhiá»…m bệnh từ bên ngoà i), có giá thà nh tương đối cao, sá» dụng tại các trang trại, khu nông nghiệp để trồng các loại cây lá»›n, canh tác phục vụ sản xuất thương mại và ươm giống. Má»™t tá»· lệ nhá» là các nhà trồng cây công nghệ cao sá» dụng ở các công ty đầu tư nước ngoà i. Nhà được lợp phá»§ bằng 2 lá»›p mà ng Plastic hoặc bằng tấm nhá»±a polycarbonate, chiá»u cao 5-8m. Nhà trồng cây loại nà y được tá»± động Ä‘iá»u khiển Ä‘iá»u hoà khà háºu và có hệ thống kiểm soát dinh dưỡng và tưới tá»± động công nghệ cao, có giá tương đối đắt. Hệ thống nà y thÃch hợp cho cho sản xuất sản phẩm chất lượng cao, cho thương mại và ươm giống vá»›i số lượng lá»›n, lý tưởng cho việc kiểm soát các tác động cá»§a môi trưá»ng lên việc canh tác. Nước ta nằm trong vùng khà háºu nhiệt đới, song khà háºu các miá»n khá khác nhau, đặc biệt có những vùng quanh năm mát và lạnh như Äà Lạt, Tam Äảo,.. rất thuáºn tiện cho việc phát triển nhà trồng cây. Vấn đỠxây dá»±ng nhà trồng cây ở những vùng nóng, vùng có độ ẩm cao là khó khăn hÆ¡n nhiá»u. ChÃnh vì váºy, việc nghiên cứu xây dá»±ng mô hình nhà trồng cây vá»›i trang bị Ä‘iá»u khiển tá»± động, phù hợp vá»›i Ä‘iá»u kiện khà háºu và canh tác ở từng địa phương, tạo Ä‘iá»u kiện để tiến hà nh thá» nghiệm và xác láºp quy trình công nghệ canh tác cho má»™t số loại cây hoa – rau trồng theo hướng công nghệ cao – là có ý nghÄ©a khoa há»c và thá»±c tiá»…n. Các vấn đỠtrình bà y trong bà i báo nà y là những nghiên cứu chúng tôi thá»±c hiện cho nhà trồng cây công nghệ trung bình, ứng dụng tại thà nh phố Hồ Chà Minh (TP.HCM) và khu vá»±c. 2. Thiết kế cấu trúc nhà trồng cây Cấu trúc nhà được thiết kế trên cÆ¡ sở xem xét ảnh hưởng cá»§a các tham số môi trưá»ng đối vá»›i cây trồng. Vá»›i mái nhà vòm cong, bức xạ mặt trá»i suốt ngà y luôn vuông góc vá»›i mái cho phép Ä‘a phần tia sáng Ä‘i và o trong nhà và tia phản xạ sẽ Ãt, do váºy lượng bức xạ nháºn được trên diện tÃch canh tác rất lá»›n. Loại mái vòm thưá»ng được dùng ở những vùng có lượng bức xạ mặt trá»i yếu (vùng ôn đới – vùng có tuyết vì khả năng chịu tải cá»§a mái lá»›n). Ở vùng nhiệt đới nhiá»u nắng, vá»›i loại mái tam giác, bức xạ mặt trá»i và o sáng và chiá»u má»›i vuông góc vá»›i mái nhà . Và o giữa trưa nắng gắt, lượng bức xạ nháºn được trên diện tÃch canh tác lại được giảm Ä‘i do bị phản xạ nhiá»u trên hai phần mái nhà .Vì váºy nhà mái tam giác thưá»ng được dùng ở những vùng nhiá»u nắng (nhiệt đới, sa mạc). Ngoà i ra, các phân tÃch tác dụng nâng mái cá»§a gió (theo Äịnh luáºt Bernuli) cho thấy dạng mái vòm dưới tác dụng cá»§a gió chịu lá»±c nâng lá»›n hÆ¡n dạng mái tam giác. Các phân tÃch dòng khà khà đối lưu tá»± nhiên trong nhà vá»›i mái vòm và dạng mái tam giác có các kiểu thông hÆ¡i trên mái cho thấy sá»± đối lưu tuỳ thuá»™c mạnh và o vị trà cá»a thoát trên mái. Những nhà mái tam giác dá»… thá»±c hiện cá»a thoát ở phần nóc, nên sẽ có đối lưu tá»± nhiên tốt, dá»… dà ng cho phép khà nóng tÃch tụ ở phần trên mái thoát ra ngoà i.
Căn cứ phân tÃch ở trên, cấu hình nhà lá»±a chá»n là dạng mái tam giác, được xây dá»±ng liên kế để giảm bá»›t váºt liệu xây dá»±ng và cho phép tạo diện tÃch canh tác rá»™ng. Nhà trồng cây GH-300 gồm 3 nhà liên kế (3x100m2), thá»±c hiện cho 3 đối tượng cây trồng cụ thể: Nhà trồng rau ăn lá; Nhà trồng rau ăn quả, dưa các loại trên giá thể; và Nhà trồng hoa chất lượng cao (xem H.1). Vá»›i nhiá»u loại váºt liệu là m khung nhà , việc chá»n thép ống mạ trong xây dá»±ng là phù hợp vỠđộ bá»n và giá cả. Kết cấu khung nhà sá» dụng thép ống dà i 6m (đưá»ng kÃnh 21mm, 27mm và 60mm), đảm bảo sức chịu tải cá»§a nhà cÅ©ng như các đà ngang theo tiêu chuẩn quốc tế là 100pound/foot2 (90kg/929cm2 ), chịu được sức nặng cá»§a 1 công nhân trèo lên mái và các cấu kiện khác treo hay gắn trong nhà . Äể giải lượng nhiệt tÃch tụ tại vùng trung tâm nhà , cấu trúc cÆ¡ khà phải đảm bảo các yêu cầu Ä‘iá»u khiển cá»§a hệ thống như đóng/mở mái tá»± động, thông gió cưỡng bức, thông gió mái và đảo gió bằng quạt, hệ thống là m mát không khà trong nhà , có mà n che nắng bên ngoà i và thoát nước bằng máng xối. Tại Tp.HCM tháng nóng nhất là tháng 3 - tháng 4 cuối mùa khô, hướng nhà được đặt theo hướng bắc - tây bắc –> nam - đông nam để có thể khai thác gió TÃn phong theo hướng nam - đông Nam (có trong khoảng từ tháng 3 đến tháng 5. Các dãy nhà GH-300 tại Khu Nông nghiệp Công Nghệ Cao Tp.HCM (Xã Phạm Văn Cá»™i, Huyện Cá»§ Chi Tp.HCM) dá»±ng theo hướng bắc - tây bắc/nam-đông nam (xem H.2). |






Â
Số 135 (3/2012)♦Tạp chà tự động hóa ngà y nay
- 13/04/2013 00:42 - Thiết kế và thá»±c hiện xe lăn Ä‘iện Ä‘iá»u khiển bằng mắt
- 13/04/2013 00:23 - Má»™t phương pháp tránh váºt cản VFH cải tiến cho Robot di động
- 12/01/2013 00:35 - Thiết kế chế tạo hệ thống Robot 5 báºc tá»± do phục vụ đà o tạo
- 01/01/2013 07:53 - Mô hình hóa động lá»±c há»c Quadrotor
- 01/01/2013 07:32 - Má»™t số kết quả nghiên cứu tÃch hợp công nghệ Ä‘iá»u khiển chế độ hà n và quỹ đạo xe hà n trong chế tạo hệ thống thiết bị hà n tá»± động nối ống đưá»ng kÃnh lá»›n ở trạng thái không quay
- 01/01/2013 07:16 - Một giải thiết kế hệ thống đèn giao thông thông minh
- 01/01/2013 05:39 - Thiết kế hệ thống mái nhà điện mặt trá»i vá»›i Inverter thông minh
- 15/06/2012 07:25 - Nghiên cứu phát triển hệ thống giám sát, dịch vụ và điá»u khiển cÆ¡ sở định vị GPS và mạng không dây GSM/GPRS
- 13/06/2012 07:46 - Äiá»u khiển VSC-HVDC - Ứng dụng trong truyá»n tải Ä‘iện má»™t chiá»u Há»™i An - Äảo Cù Lao Chà m
- 13/02/2012 00:48 - Nghiên cứu phát triển hệ Robot tự hà nh có gắn camera tự động tìm kiếm và bám mục tiêu di động
- 12/02/2012 23:16 - Äiá»u khiển bám tư thế vệ tinh vá»›i nhiá»u tham số bất định
- 17/11/2011 01:05 - TÃnh toán dòng Ä‘iện xoáy và từ trưá»ng trong các vùng dẫn cá»§a cáp cao áp bằng phương pháp phần tá» hữu hạn miá»n con
- 18/10/2011 12:08 - Mô phá»ng quá trình tá»± động thu tháºp dữ liệu và áp dụng kỹ thuáºt Moore-Penrose cho việc tái tạo ảnh siêu âm cắt lá»›p.
- 24/09/2011 10:41 - Äiá»u khiển tư thế vệ tinh qua bánh đà bằng kỹ thuáºt sliding mode
- 28/07/2011 09:51 - Nghiên cứu phương pháp tÃnh toán sức kéo cá»§a tà u Ä‘iện chạy trên đưá»ng ray
- 02/07/2011 00:04 - Phát triển một mẫu robot dưới nước phục vụ quốc phòng và nghiên cứu biển
- 18/06/2011 09:59 - Äiá»u khiển robot vá»›i mạng nÆ¡ron RBF có hệ số há»c được tối ưu bằng giải thuáºt di truyá»n
- 10/06/2011 11:40 - Mô hình hoá và điá»u khiển tối ưu tư thế vệ tinh nhá» dùng ba thanh từ lá»±c Mô hình hoá và điá»u khiển tối ưu tư thế vệ tinh nhá» dùng ba thanh từ lá»±c