bài giảng chương 3 Ứng dụng công nghệ IoT cho cây trồng trong nhà màng

Ứng dụng công nghệ IoT cho cây trồng trong nhà màng... 3.2 Hệ thống Rau thủy canhü Ống trồng thuỷ canh ü Giàn trồng khung sắt ü Hồ chứa dinh dưỡng ü Rọ trồng cây ü Giá thể trồng cây xơ d

Chương 3 Ứng dụng công nghệ IoT cho

cây trồng trong nhà màng

3.1 Mô hình nhà màng

Tác dụng của nhà màng????

3.1 Mô hình nhà màng

Vật liệu chính nhà màngMàng PE (Polyethylene)

ü Israel (Ginegar, Politive, Profilm), Nhật bản (Skycoat), Đức (ETFE), Hành Quốc (Apolo), Bỉ (Hyplast), Trung Quốc

ü Khổ rộng: 2.2m, 3.2m, 4.2m, 5m, 6m, 7m, 8m, 9m, 12m x khổ dài 100mü Độ dày: 150, 160, 180, 200, 250 micromet

§ Đặc tính chống nước nhỏ giọt: ngăn ngừa nước đọng nhỏ giọt xuống cây trồng, nhờ vậy giảm nguy cơ lây sâu bệnh, giảm chi phí thuốc trừ sâu.§ Đặc tính chống côn trùng và virus

§ Đặc tính giữ nhiệt: có tính năng giữ nhiệt giúp tiết kiệm được chi phí sưởi và nâng cao chất lượng cây trồng

§ Đặc tính ngăn sự hình thành sương§ Đặc tính chống bụi bẩn

§ Ngăn chặn các tia UV gây hại cho cây trồng

Lưới chắn côn trùng

ü Thái Lan (Sunflower / Sugat / Anet/ Goldbell), Việt Nam, Đài Loan, Israel, Nhậtü Nhựa PE (polyetylen) hoặc HDPE (High Density Poly Ethylene)

ü Khổ rộng: 1m-4mü Mật độ: 20 mesh, 32 mesh (khoảng 100 lỗ/cm2), 50 mesh

Lưới cắt nắng

ü Lưới lan: HDPE, ü Mật độ che 50%, 60%, 70%, 80%, ü Màu sắc: đen, xanh, đen xanh, xanh dương, bạc

ü Lưới Aluminium

Thanh nẹp C và Zic Zac

ü Chiều dài nẹp: 2m hoặc 3m, mạ kẽmü Chiều dài zic zac: 2m, bọc nhựa chống gỉ sét

3.2 Hệ thống Rau thủy canh

ü Ống trồng thuỷ canh

ü Giàn trồng (khung sắt)

ü Hồ chứa dinh dưỡng

ü Rọ trồng cây

ü Giá thể trồng cây (xơ dừa)

ü Khay (giàn) ươm cây con

ü Nhà màngü Mái cắt nắngü Phun sươngü Quạt đảo khí

- Giảm nhiệt độ trong nhà màng- Giảm stress cho cây

- Giảm thất thoát hơi nước của cây- Tạo vùng tiểu khí hậu phù hợp cho cây sinh trưởng và phát triển

Mái cắt nắng

Bên ngoài nhà màng Bên trong nhà màng

Mái cắt nắng

ü Cuốn trục (https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=1o6cmmtGeSE)

Mái cắt nắng

ü Bánh răng (https://www.youtube.com/watch?v=OaGBlZwje9M)

ü Chiều dài dây béc: 40cm

ü Đối trọng

ü Bù áp

Ống LDPE:

ü Đường kính: 16mm, 20mmü Độ dày: 1.2mm

ü Áp suất hoạt động: 1 – 4 bar

Hệ thống phun sương

ü Chiều cao béc phun: khoảng 3,5m/4.5m

ü Hàng cách hàng, béc cách béc: 1.5m

ü Hệ thống lọcü Van 1 chiềuü Van xả khí

Bơm (Hệ phun sương 1.000 m2)

ü Tổng béc: 404 béc

ü Lưu lượng: 404*22 ~ 9m3/h

Bơm Shimge

ü 2 HP

Quạt đảo khí

Ống thuỷ canh

Kỹ thuật hồi lưu NFT (Nutrient Film Technique )

Các vấn đề:

ü Hiệu ứng nhà kínhü Hồ chứa dinh dưỡngü Thời gian hoạt động bơmü Trồng cùng lúc nhiều

loại câyü Xử lý dịch bệnh, côn

trùng

Bố trí giàn thuỷ canh hồi lưu

Kỹ thuật hồi lưu NFT (Nutrient Film Technique )

ü Hồ chứa dinh dưỡng: ~10m3/1.000m2 ,

kiểm soát nhiệt độ, EC và pH

ü Độ dốc ống: 1.5-30

ü Lưu lượng/ống: 1-2 lit/phút

ü Chiều dài ống: <=6mü Khoảng cách lỗ: 15 -

20 cm

Hồ chứa dinh dưỡng & Bơm

Kỹ thuật Thuỷ canh tĩnh cải tiến

Ưu điểm:

ü Giải quyết vấn đề nhiệt độ trong dung dịch dinh dưỡng

ü Kiểm soát tốt dịch bệnhü Nâng cao chất lượng rau củü Kiểm soát rủi ro (mất điện)

ü Giảm chi phí vận hành

Kỹ thuật Thuỷ canh tĩnh cải tiến

Bẫy côn trùng trong nhà màng trồng rau (Bướm)

Nhà màng trồng rau Xà lách thủy canh

Ứng dụng Công nghệ IoT

Bố trí nhà rau 504 m2

ü Tổng: 12 giàn = 6,552 câyü 26 ống/giàn

ü 21 lỗ/ốngü Nâng suất = 21*13*0.2 = 54.6 kg/ngày

ü Ống cách ống: 0.6cmü Lổ cách lỗ: 24 cmü Cây con: 160 khay ü 48 rọ/khay = 7.680 cây

Bố trí nhà rau 1008 m2

Giải pháp(nhà rau 1.000 m2)trung bìnhNăng suất Chi phí điện nướcđiện 1-2 ngày)Rủi ro (mất Chi phí vận hànhMùa vụ

Thủy canh hồi lưu (NFT) 50 - 70

kg/ngàytriệu/tháng3.5 nghiệm trọngThiệt hại 50tr/tháng 50 - 55 ngày

Thủy canh tĩnh cải tiến 100 - 120

kg/ngàytriệu/tháng1.8 Không thiệt hai 40tr/tháng 45 - 48 ngày

Hạt giống: Cty Rijk Zwaan

Xà lách BataviaThủy tinh

Phương pháp thuỷ canh tĩnh (Kratky) cải tiến

ü Ống: 150*75mm

ü Chỉnh 2 đầu để giữ nước + thông thoáng oxi

ü Mực nước trong ống khoảng 1- 2cm

Quy trình trồng rau thủy canh

GIEO HẠT

NUÔI VÀCHĂM SÓC CÂY

CON

CHUYỂN CÂY CON

LÊN HỆ THỐNG

KIỂM TRA TÌNH HÌNH

SÂU, BỆNH

THU HOẠCH, ĐÓNG GÓI

CHỌN HẠT GIỐNG

CHỌN GIÁ THỂ XƠ DỪA

KIỂM TRA NẤM, BỆNH

CHÂM DINH DƯỠNG

VÀO KHAY

CÂY ĐỦ NGÀY

ƯƠM

CHỌN CÂY KHỎE

LÊN GIÀN

NHIỆT ĐỘ, ẨM ĐỘ, ÁNH

SÁNG

SÂU, NẤM BỆNH

Trichoderma theo tỉ lệ, cứ 1 bao xơ dừa (20-25kg) sẽ trộn 200gr Trichoderma.

üTiếp theo là tạo lỗ để gieo hạt, lỗ sâu khoảng 1cm là vừa, sau khi cho hạt vào thì lấp lỗ lại (1 hạt/rọ).

Chăm cây Con

üXếp chồng các khay lên nhau để giữ độ ẩm và độ tối.

üPhun nước đều lên mặt xơ dừa sao cho xơ dừa ướt đều (chỉ phun 1 lần cho đến khi hạt nảy mầm).

ü Sau khoảng 24h kể từ khi gieo hạt cần mang cây ra chổ có ánh sáng (Bàn ươm cây)

Chăm cây Con

üBàn ươm cây cần làm phẳng để đặt các khay cây con

üChâm nước dinh dưỡng 800ppm) vào khay, mực nước khi chăm vào khoảng 2-3cm, khi nước gần cạn thì tiếp tục chăm nước vào.

(600-üPhòng và tầm soát bệnh cây con: phun nước Anolyte 3 ngày/lần.

üKhi cây được 22-24 ngày thì chuyển ra ống trồng.

Ưu điểm của phương pháp nuôi cây bằng

khay nước trên mặt phẳng

üKhi xếp rọ vào khay sao cho khít đều bề mặt khay thì nước dinh dưỡng trong khay sẽ không bị tăng nhiệt khi thời thiết nắng nóng

üNước trong khay không bị mọc rêu

üNước dinh dưỡng hoàn toàn là nước mới (mỗi 2-4 ngày)

üCác rọ xếp sát nhau khi cây phát triển sẽ đảm bảo được độ ẩm xung quanh cây, giúp cây phát triển tốt trong vùng khí hậu nóng.

Lên giàn và chăm sóc cây trưởng thành

üKhi cây 22-24 ngày thì chuyển ra ống trồng.

üChâm dinh dưỡng (1000ppm)vào ống, mực nước trong ống khoảng 2cm, khi nước gần cạn thì tiếp tục châm nước vào.

üPhòng và tầm soát sâu, bệnh cây, phun nước Anolyte phòng bệnh.

üKhi phát hiện sâu, bệnh cần loại bỏ các cây bị nhiễm và xử lý nước Anolyte/thuốc sinh học.

Chăm sóc và thu hoạch Rau

https://botanicfarm.vn/

IoT AgriConnect

Devices control

Decision algorithm (Data)

- Data collection- Data analysis and prediction- Building digitization process

Giải pháp Công nghệ IoT

üTất cả dữ liệu môi trường nhà rau (nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng, ) được lưu trữ trên đám mây (Cloud) giúp kiểm soát và hoàn thiện quy trình cho nhà rau, tăng năng suất và chất lượng rau

Giải pháp Công nghệ IoT

Công nghệ IoT thuỷ canh trồng Súp lơ (vùng nóng)

Thuỷ canh trụ đứng - Khí canh

55

3.3 Hệ thống trồng giá thể - Tưới nhỏ giọt

üCà chuaüỚt chuôngüDưa lướiüDâu tây,

IoT:

üVi khí hậu nhà màng

üKiểm soát dinh dưỡng và chế độ tưới nhỏ giọt

3.3 Hệ thống trồng giá thể

3.3 Hệ thống tưới nhỏ giọt

ü Số lần tưới từ 10-16 lần/ngày tùy theo giai đoạn sinh trưởng, điều kiện thời tiết

3.3 Hệ thống bơm & dinh dưỡng

Chế độ tưới:

üTưới nhỏ giọt: 2.000 ml/h ~ 33ml/phút

üSáng 6h-10h: 5 lần -> ~ 5*4*33 = 660 ml

üTrưa 11h - 4h4’: 11 lần > ~ 11*4*33 = 1.452 ml

üTổng: 2.112 ml/cây

3.4 Hệ thống trồng thổ canh

https://www.youtube.com/watch?v=ai_XNUFksrQ

üCơ giới hoá

üGiá thể trổng: tận dụng các phế phẩm nông nghiệp khác (+ chế phẩm sinh học) như: giá thể trồng dưa lưới, cà chua, phôi nấm, phân trùn quế,

Phòng và trị bệnhPhòng:

- Bẫy côn trùng- Chế phẩm vi sinh định kỳ theo quy trình nông nghiệp (NaOClean)- Hạn chế trồng theo kế hoạnh cuốn chiếu

- Dùng công nghệ IoT, hạn chế ra/vào nhà trồng- Xử lý đất (nhiệt (khò lửa, ủ, ), ozone (2.5ppm), - Xử lý và cách ly nhà màng sau mỗi vụ thu hoạchhttps://www.youtube.com/watch?v=qtmGwtdfXmohttps://www.youtube.com/watch?v=qELVuJla-GY (xừ lý đất - khò lửa)

3.5 Canh tác điện (Electricity in agriculture)

1746 Enhancement of plant growth under

electric feld cultivation was frstly confrmed by Maimbray

1904 Harvesting yield of radish and lettuce

increased 22–58% by plants exposure to electrical current of 0.2–0.4 mA (Stone (1904), Dorchester (1937))

1992 Formation and development of lateral

roots of plants were changed by applying electric felds (Hamada et al (1992))

Pulsed Electric Field (PEF)

ü Xử lý xung điện trường (PEF) làm tăng tỷ lệ nảy mầm của lúa mì lên 10% và tỷ lệ cây con tăng 28%.

ü Hạt giống được xử lý bằng PEF có khả năng chịu đựng áp lực lạnh và nồng độ muối cao hơn đáng kể

ü Hệ vi sinh vật nội sinh trên bề mặt lúa mì giảm đáng kể khi xử lý PEF

ü Xử lý PEF là một giải pháp thay thế khả thi cho việc xử lý bằng hóa chất để tăng sức sống cho hạt giống

üTăng 20 - 30% sản lượng

üKhông dùng phân bón và thuốc BVTV

üDây đồng, kẽm üChôn sâu khoảng

10-30cm

3.6 Mô hình Container

ü Kích thước Container: 12m * 2.33m * 2.35m

ü Tạo vùng tiểu khí hậu

ü Lượng nước sử dụng: 19 lít/ngày

ü Lượng điện tiêu thụ: 168 – 231 kWh/ngày

ü Năng suất: 4-6 tấn/năm

ü Giá (chi phí sản xuất): 300.000.000 - 350.000.000 vnđ/sản phẩm

https://www.freightfarms.com/greenery-s

Tổng quan thiết kế

ü Kiểm soát môi trường

- Giải pháp cách nhiệt tốt

- Kiểm soát nhiệt độ, ẩm độ, khí CO2, đảo và tuần hoàn không khí

ü Ánh sáng cho cây quang hợp

- Sử dụng ánh sáng đèn led tiết kiệm năng lượng và hiệu quả quang hợp cao

- Ánh sáng chuyên dụng (xanh, đỏ) tăng hiệu quả quang hợp giúp cây sinh trưởng và phát triển nhanh hơn

- Kiểm soát cường độ và bước sóng ánh sáng để tạo các hợp chất quý, hiếm trong cây trồng, tăng chất lượng của cây trồng

- Thời gian chiếu sáng linh động phù hợp cho quá trình canh tác

Giải pháp - Công nghệ

Giải pháp - Công nghệ

üMỗi kệ rau gồm 5 tầng, khoảng cách giữa 2 tầng là 30 cm

ü Hệ thống thủy canh sử dụng kỹ thuật thủy canh hồi lưu üHệ thống thiết kệ chi tiết, có

thể lắp ráp, tháo gỡ dễ dàng, linh động.

Các thông số trong quy trình trồng và công

Ánh sáng cần cho cây trồng

ü Ánh sáng xanh (blue) tạo ra các cấu trúc nhỏ trong tế bào, các vi cấu trúc hình ống, để phát triển thẳng đứng với hướng phát triển thông thường của cây > phát triển thân, lá

ü Ánh sáng đỏ tác động mạnh đến quá trình ra hoa và hình dạng của cây

Ánh sáng led chuyên cho hoa hồng

Ánh sáng led chuyên cho hoa lan

Thông số đèn led

üPPF (Photosynthetic Photon Flux: Thông lượng photon quang hợp): μmol/s

üPPFD (Photosynthetic Photon Flux Density: Mật độ thông lượng photon quang hợp): μmol/s/m2

üPPFD của hệ chiếu sáng Container = (2.6 μmol/j * 12 * 40)/5 = 249.6 μmol/s/m2

J = W.m212: số bóng/layer5: diện tích layer (= 1*5m)40: công suất của led

1 chạm cho vụ trồng (OTC)

ü Phần mềm tương tác với quy trình trồng rau bằng một chạm (OTC)

ü Tự động hóa hoàn toàn với hệ thống cảm biến, thiết bị và Camera

ü Dinh dưỡng đơn giản kết hợp với ánh sáng chuyên dụng để cây phát triển và tạo sự khác biệt

ü Lập lịch tự động cho mùa vụ cây trồng, thông tin chi tiết về năng suất và các công cụ phân tích dữ liệu

ü Cảnh báo và thông báo về hệ thống (Container thủy canh) có thể tùy chỉnh

Những yêu cầu về sản phẩm (container thủy canh)

ü Bền vững và thân thiện với môi trường: có thể thu hút người tiêu dùng có ý thức bảo vệ

môi trường.

ü Thiết kế theo mô-đun và có thể mở rộng: nhấn mạnh tính linh hoạt và đa năng của sản

phẩm, điều này có thể thu hút khách hàng với các nhu cầu và mục tiêu canh tác khác nhau.

ü Tính năng công nghệ cao: Sản phẩm có các tính năng công nghệ cao như cảm biến thông

minh, chiếu sáng tự động và khả năng giám sát từ xa, có thể làm nổi bật sự tiện lợi và độ chính xác của sản phẩm để thu hút những người nông dân am hiểu công nghệ.

ü Bảo trì thấp: các sản phẩm yêu cầu bảo trì thấp, dễ cài đặt và vận hành, điều này có thể

nhấn mạnh đến việc tiết kiệm thời gian và chi phí mà sản phẩm mang lại cho khách hàng.

ü Năng suất và chất lượng cao: Nếu các sản phẩm được thiết kế để tạo ra năng suất cao, các

nông sản tươi và tốt cho sức khỏe, thì chúng ta có thể làm nổi bật chất lượng và hương vị vượt trội của sản phẩm, điều này có thể thu hút người tiêu dùng sành điệu và có ý thức về sức khỏe.

ü Địa phương và tươi: Nếu sản phẩm cho phép khách hàng trồng rau tươi tại địa phương và

quanh năm, thì có thể nhấn mạnh đến sự tiện lợi và lợi ích sức khỏe của việc tiếp cận nông sản tươi được trồng tại địa phương.

Container thủy canh (Xà lách)

3.7 Mô hình trồng nấm IoTQuy trình nuôi trồng nấm:

ü Sản xuất giống

ü Sản xuất phôi (bịch phôi/giá thể)

ü Nuôi trồng

ü Sau thu hoạch

Điều kiện sinh trưởng và phát triến của nấm:

Các loại nấm thông dụng ở Việt Nam

Theo nhiệt độNấm lạnh:

Các loại nấm thông dụng ở Việt Nam

Kiểu kệ nấm theo tầng

Theo sắp xếp bịch phôi đứng (kệ theo tầng):

ü Nấm kim châm

ü Nấm mối đen

ü Nấm chân dài

ü Nấm hoàng đế (nấm sữa)

ü Nấm rơm

ü Đông trùng hạ thảo, Phun sương???

Cách bố trí kệ nấm trong nhà trồng

Kiểu kệ nấm theo lớp

Theo sắp xếp bịch phôi nằm (kệ đứng, kệ treo):

ü Bào ngư

ü Linh chi

ü Nấm mèo,

Kiểu kệ nấm theo lớp

Theo sắp xếp bịch phôi nằm (kệ đứng, kệ treo):

ü Bào ngư

ü Linh chi

ü Nấm mèo,

Mô hình nhà trồng Cooling-Pad

Cách bố trí kệ nấm trong nhà trồng

Bố trí Quạt và Cooling-pad

PE đen - trắng chuyên cho nhà nấm

https://gfvietnam.vn/mang-nha-kinh-greenpro-anthura-7-lop.html

Phun sương nhà nấm

Phun sương siêu âm

Phun sương nhà nấm

Phun sương ly tâm (máy phun sương con gà)

Phun sương nhà nấm

Máy sương béc

Béc phun sương

- Lưu lượng: 2-10 lít/h

Béc phun sương

ü Béc Coolnet: 5.5l/hü Bán kính: 2.0 – 4.0mü Áp lực hoạt động: 3.0 – 5.0 bar

Trồng nấm - ứng dụng công nghệ IoT

ü Cảm biến: Nhiệt độ, ẩm độ không khí, ánh sáng và nồng độ khí CO2ü Điều khiển: Máy lạnh/Quạt & Bơm CoolingPad, máy phun sương, đèn, Quạt

Nấm - Sau thu hoạch

ü Tươiü Bảo quản lạnhü Sấy khô

ü Bột nấmü Dịch nấm (nước uống dinh dưỡng)ü Cao nấm

https://www.youtube.com/watch?v=wU39YpGjtfE