Đồ án Nghiên cứu và thiết kế mô hình điều khiển nhiệt độ trong nhà lưới

Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 1 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội Mở đầu 1. đặt vấn đề B−ớc sang thế kỷ XXI kỷ nguyên của công nghệ thông tin và công nghệ sinh học nguồn tài nguyên của thế giới đang dần cạn kiệt do sự khai thác thiếu quy hoạch của con ng−ời, cùng với nó là nạn ô nhiễm môi tr−ờng và sự tàn phá của thiên nhiên diễn ra ở khắp mọi nơi trên thế giới do quá trình đô thị hoá và công nghiệp hoá. Làm cho diện tích đất canh tác nông nghiệp ngày càng bị thu hẹp dần. Thế nh−ng dân số thế giới ngày càng tăng nhanh và nhu cầu h−ởng thụ của con ng−ời cũng ngày càng cao. Làm cho thế giới sẽ không đủ các sản phẩm nông nghiệp để cung cấp cho mọi ng−ời nếu hoạt động lao động chỉ thuần tuý là thủ công, nhỏ lẻ. Để giải quyết vấn đề này thì con đ−ờng duy nhất là ứng dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật vào sản xuất đặc biệt là ứng dụng tự động hoá vào sản xuất nông ngiệp. Trên thế giới đã có nhiều n−ớc sớm nhận biết đ−ợc điều này và họ đã ứng dụng thành công tự động hoá vào sản xuất nông nghiệp và họ đã đạt đ−ợc những kết quả rất cao về năng suất và chất l−ợng sản phẩm nông nghiệp, ngày nay họ vẫn đang là những c−ờng quốc về sản xuất nông nghiệp nh−: Hà Lan, Pháp, Israel, Trung Quốc, Nhật Bản.v.v… Còn với n−ớc ta, n−ớc ta thuộc nhóm n−ớc đang phát triển với một nền kinh tế nông nghiệp truyền thống, trải qua 20 năm đổi mới nhất là sau nghị quyết khoán 10 của Bộ chính trị (tháng 1 năm 1989) tới nay nền nông nghiệp n−ơc ta đã có những b−ớc phát triển mạnh mẽ và ngày càng vững chắc. Ngày nay với sự phát triển nh− vũ bão của khoa học công nghệ và xu h−ớng toàn cầu hoá nền kinh tế. Nền kinh tế thế giới và Việt Nam đang có xu h−ớng chuyển mạnh sang các ngành công nghiệp và dịch vụ, đặc biệt là công nghệ thông tin. Với Việt Nam nói riêng thì nông nghiệp vẫn là một ngành kinh tế quan trọng và có những đóng góp rất lớn vào tổng thu nhập quốc dân (Hiện nay trên 70% dân c− lao động trong ngành nông nghiệp và đóng góp khoảng 30% GDP). Chính vì vậy Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 2 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội mà nông nghiệp n−ớc ta luôn luôn đ−ợc sự quan tâm của Đảng và Nhà N−ớc, sau Đại hội Đại Biểu Toàn Quốc lần thứ VII của Đảng(tháng 6 năm 1991) với chủ tr−ơng đẩy nhanh và mạnh công nghiệp hoá_hiện đại hoá nông nghiệp nông thôn Việt Nam, nền nông nghiệp n−ớc ta dã đạt đ−ợc kết quả vô cùng to lớn từ chỗ thiếu đói phải nhờ tới sự trợ giúp của cộng đồng quốc tế tới nay Việt Nam đã tự cung cấp đủ l−ơng thực cho ng−ời dân và v−ơn lên trở thành một n−ớc xuất khẩu gạo đứng đầu thế giới (Mỗi năm Việt Nam xuất khẩu khoảng trên 4.5 triệu tấn gạo). Mặc dù đã đạt đ−ợc những thành quả cao về mặt sản l−ợng nh−ng về mặt chất l−ợng sản phẩm nông nghiệp của Việt Nam vẫn còn nhiều vấn đề cần phải giải quyết nh−: Tồn d− hoá chất trong sản phẩm còn nhiều do sử dụng thuốc bảo vệ thực vật bừa bãi thiếu khoa học của ng− ời nông dân. Vì vậy để đảm bảo cả về mặt năng suất cũng nh− chất l−ợng sản phẩm nông nghiệp để các sản phẩm nông nghiệp của Việt Nam có thể cạnh đáp ứng đ−ợc nhu cầu của ng−ời dân trong n−ớc và có thể cạnh tranh đ−ợc trên thị tr−ờng quốc tế thì chúng ta nên lựa chọn giải pháp ứng dụng công nghệ cao vào sản xuất nông nghiệp, trong đó Tự Động Hoá đóng vai trò vô cùng quan trọng về mặt kỹ thuật phục vụ sản xuất nông nghiệp chất l−ợng cao, nó đảm bảo cho các khâu t−ới tiêu, điều tiết nhiệt độ, độ ẩm.v.v…Do tầm quan trọng của việc áp dụng tự động hoá vào sản xuất nông nghiệp mà chúng tôi tiến hành nghiên cứu đề tài:”Nghiên cứu và thiết kế mô hình điều khiển nhiệt độ trong nhà l−ới”. Trong quá trình thực hiện đề tài chúng tôi đã tiến hành khảo sát mô hình thực tế,nghiên cứu một số mô hình thực nghiệm với phần mềm điều khiển SIMATIC S7_200. Qua nhiều lần thí nghiệm và trên cơ sở tính toán lý thuyết chúng tôi khẳng định mô hình chúng tôi xây dựng đảm bảo tính thực tế và có thể ứng dụng trong sản xuất nông nghiệp ở n−ớc ta hiện nay. 2. mục đích của đề tài - Nghiên cứu mô hình điều tiết khí hậu tự động trong nhà l−ới phục vụ sản xuất rau an toàn, từ đó thiết kế mô hình thực nghiệm trên cơ sở sử dụng các thiết bị có sẵn ở trong n−ớc. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 3 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội -Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để xây dựng mô hình dựa trên phần mềm lập trình SIMATIC S7-200. - ứng dụng phần mềm SIMATIC S7-200 để xây dựng ch−ơng trình điều khiển. 3. Nội dung đề tài. - Tổng quan đề tài. - Xây dựng thuật toán điều khiển mô hình. - Chọn thiết bị điều khiển, thiết bị nhập, xuất. Xây dựng mô hình thực nghiệm và lập trình điều khiển hệ thống tự động điều khiển nhiệt độ trong nhà l−ới. 4. Ph−ơng pháp nghiên cứu Để thực hiện đ−ợc nội dung đề tài nghiên cứu, chúng tôi tiến hành ph−ơng pháp nghiên cứu sau: • Các kết quả nghiên cứu kế thừa. - Kế thừa các công trình nghiên cứu của thế hệ tr−ớc về cơ sở lý thuyết của các phần mềm lập trình, cụ thể là phần mềm lập trình simatic S7-200. - Kế thừa các mô hình sản xuất đã có trong thực tiễn. • Định h−ớng nghiên cứu. - Nghiên cứu phần mềm lập trình trên máy tính. - Thay đổi ph−ơng pháp lập trình để tìm ra ph−ơng pháp đơn giản, dễ sử dụng và hiệu quả nhất. - Xây dựng ch−ơng trình điều khiển. • Ph−ơng pháp thực nghiệp kiểm chứng. - Chạy thử mô hình nhiều lần, kiểm tra phát hiện lỗi của mô hình và lỗi của ch−ơng trình điều khiển, rồi từ đó hoàn thiện hệ thống. • Thiết bị thí nghiệm. - Máy tính PC. - Bộ điều khiển SIMATIC S7 - 200 với khối xử lý cpu224. - Bộ mô phỏng, hệ thống cáp, dây nối. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 4 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội ch−ơng i tổng quan 1.1. thực trạng sản xuất rau ở việt nam 1.1.1. Thực trạng Việt Nam nằm trong khu vực chịu ảnh h−ởng của khí hậu nhiệt đới gió mùa do nằm trải dài trên nhiều vĩ độ, địa hình bị chia cắt nên có nhiều loại khí hậu. Vì vậy chủng loại cây trồng rất phong phú và đa dạng, điều đó tạo cho nông nghiệp Việt Nam rất nhiều điều kiện thuận lợi để phát triển. Đến nay ngành nông nghiệp của n−ớc ta vẫn chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Đ−ợc sự quan tâm của Đảng và Nhà N−ớc qua hơn 10 năm đổi mới chính sách nông nghiệp, ngành nông nghiệp n−ớc ta đã có những b−ớc phát triển vững chắc và đạt đ−ợc những thành tựu vô cùng to lớn từ chỗ thiếu l−ơng thực tới nay n−ớc ta không những đã đảm bảo đ−ợc an ninh l−ơng thực mà còn v−ơn lên trở thanh một trong những n−ớc xuất khẩu gạo đứng hàng đầu thế giới. Trong những năm gần đây do khoa học kỹ thuật phát triển các viện nghiên cứu, các trung tâm nghiên cứu nông nghiệp đã tạo ra những giống cây trồng mới có năng suất và chất l−ợng cao hơn để thay thế cho các loại cây trồng truyền thống. Cùng với sự phát triển của đất n−ớc nhu cầu về rau của ng−ời dân cũng tăng lên, để đáp ứng những nhu cầu đó các vùng chuyên canh cây rau, cây hoa mầu ngắn ngày đã thay thế cách thức trồng rau truyền thống bằng cách áp dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật trồng rau theo ph−ơng thức đa canh, xen canh…, những thay đổi này cũng tạo điều kiện thuận lợi để cho nhiều loại sâu bệnh phát triển mạnh mẽ và có thể bùng phát thành dịch. Để đề phòng sâu bệnh hại cây trồng, để nâng cao năng suất chất l−ợng sản phẩm con ng−ời đã nghiên cứu và đ−a vào ứng dụng nhiều cách thức trồng cây, chăm sóc cây mà đặc biệt là công nghệ trồng cây không dùng đất trong nhà l−ới và Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 5 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội trong nhà kính đ−ợc tự động điều tiết tiểu khí hậu. Khi đời sống của nhân dân ngày càng đ−ợc nâng cao thì yêu cầu về chủng loại rau phải phong phú và đa dạng, đủ về số l−ợng, tốt về chất l−ợng và an toàn đối với sức khỏe con ng−ời. Trong ( Đề án phát triển rau, quả và hoa cây cảnh thời kỳ 1999 - 2010) của Bộ nông nghiệp và phát triển nông thôn đ−ợc thủ t−ớng chính phủ phê duyệt ngày 03/09/1999. Có xác định mục tiêu cho ngành sản xuất rau hoa quả là:’’Đáp ứng nhu cầu rau có chất l−ợng cao cho nhu cầu tiêu dùng trong n−ớc, nhất là các khu dân c− tập chung (đô thị, khu công nghiệp) và xuất khẩu. Phấn đấu đến năm 2010 đạt mức tiêu thụ bình quân đầu ng−ời 100 ữ 110kg rau/năm, giá trị kim ngạch suất khẩu đạt 690 triệu USD”.(Giáo trình CÂY RAU của tác giả Tạ Thu Cúc). Theo tác giả Tạ Thu Cúc dự tính tình hình sản xuất rau ở Việt Nam từ năm 2000 đến năm 2010. Bảng 1.1: Dự tính diện tích rau cho các vùng trong cả n−ớc (Đơn vị:1000ha) Tốc độ tăng tr−ởng Tên vùng Năm 2000 Năm 2005 Năm 2010 2000-2005 2005-2010 Cả n−ớc 437.0 574.0 729.0 5.31 5.14 Miền núi trung du BB 77.0 97.0 114.0 4.73 3.93 Đồng bằng Bắc Bộ 105.0 130.0 161.0 4.39 4.39 Khu 4 cũ 49.0 61.0 75.0 4.65 4.77 Duyên hải Trung Bộ 3.0 44.0 54.0 4.39 4.39 Tây Nguyên 32.0 39.0 58.0 3.71 5.97 Đông Nam Bộ 42.0 56.0 75.0 5.82 5.82 Đồng bằng sông CL 93.0 135.0 177.0 7.73 6.70 Bảng 1.2: Dự tính năng suất rau ở các vùng trong cả n−ớc (Đơn vị:tấn/ha) Tốc độ tăng tr−ởng Tên vùng Năm 2000 Năm 2005 Năm 2010 2000-2005 2005-2010 Cả n−ớc 13.7 14.8 15.8 1.4 1.4 Miền núi trung du BB 11.8 12.73 13.6 1.4 1.4 Đồng bằng Bắc Bộ 17.4 18.6 19.9 1.3 1.4 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 6 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội Khu 4 cũ 9.1 9.7 10.4 2.1 2.1 Duyên hải Trung Bộ 11.1 11.9 12.8 1.4 1.4 Tây Nguyên 15.7 17.2 18.3 1.8 1.5 Đông Nam Bộ 14.4 15.4 16.6 1.4 1.4 Đồng bằng sông CL 14.5 15.6 16.8 1.4 1.4 Bảng 1.3: Dự tính sản l−ợng rau ở các vùng trong cả n−ớc (Đơn vị:1000 tấn) Tốc độ tăng tr−ởng Tên vùng Năm 2000 Năm 2005 Năm 2010 2000-2005 2005-2010 Cả n−ớc 6040 8424 11594 6.9 6.7 Miền núi trung du BB 911 1233 1545 6.2 5.4 Đồng bằng Bắc Bộ 1824 2408 3206 5.7 5.8 Khu 4 cũ 445 621 876 6.9 7.0 Duyên hải Trung Bộ 393 523 697 5.9 5.9 Tây Nguyên 510 670 1058 5.6 7.6 Đông Nam Bộ 610 869 1239 7.3 7.3 Đồng bằng sông CL 1347 2100 2973 9.3 8.2 Qua 3 bảng trên ta thấy vùng Đồng Bằng Bắc Bộ và vùng Đồng Bằng sông Cửu Long là vùng trồng rau lớn nhất n−ớc ta về cả diện tích gieo trồng và sản l−ợng rau. Cùng với vùng trồng rau Tây Nguyên ( chủ yếu là Đà Lạt _ Lâm Đồng) cả 3 vùng trồng rau trên là nơi cung cấp nguyên liệu cho công nghiệp chế biến và xuất khẩu quan trọng nhất n−ớc ta. Vùng sản xuất rau chuyên canh ven thành phố và khu công nghiệp chiếm 38% ữ 40% diện tích và 45% ữ 50% sản l−ợng. Tại đây phục vụ cho tiêu dùng của dân c− tập trung là chủ yếu, chủng loại rau vùng này rất đa dạng phong phú và năng suất cao. • Hiện nay rau đang bị ô nhiễm nghiêm trọng do nhiều nguyên nhân khác nhau trong đó có: - Ô nhiễm do hoá chất bảo vệ thực vật. Theo Viện Bảo Vệ Thực Vật (1998) hiện nay ở Việt Nam đã và đang sử dụng 270 loại thuốc trừ bệnh, 160 loại thuốc trừ cỏ, 12 loại thuốc diệt chuột, 26 loại thuốc kích thích sinh tr−ởng với số l−ợng ngày Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 7 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội càng tăng. Còn theo Giáo s−. Phạm Đình Quyền (Trung tâm nghiên cứu tài nguyên và môi tr−ờng Đại Học Quốc Gia Hà Nội (CRES)): Nếu cuối thập kỷ 80 l−ợng thuốc bảo vệ thực vật ở Việt Nam mới chỉ là 10.000 tấn/năm, thì thập kỷ 90 tăng gấp đôi 21.000 tấn/năm (1992), thậm chí gấp 3 lần-30.000 tấn/năm (1995). Ông cho rằng không d−ới 90% đất canh tác toàn quốc đ−ợc phun thuốc bảo vệ thực vật. Tuy chủng loại nhiều song do thói quen hoặc sợ rủi do cùng với sự thiếu hiểu biết hoặc hiểu biết còn hạn chế mức độ độc hại của hoá chất bảo vệ thực vật nên đa số hộ nông dân hay dùng một số loại thuốc quen có độc tố cao, thậm chí bị cấm nh−: monitor, wofatox, DDT. Dẫn tới ngày càng làm cho sản phẩm rau ngày càng ô nhiễm nặng. - Hàm l−ợng (NO3 -) trong rau quá cao. Theo fao/who thì hàm l−ợng (NO3 -) ở liều l−ợng 4g/ngày gây ngộ độc còn 8g/ngày thì có thể gây chết ng−ời. ở n−ớc ta việc sử dụng phân hoá học không cao so với các n−ớc trong khu vực nh−ng ảnh h−ởng của phân hoá học tới sự tích luỹ (NO3 -) trong rau là nguyên nhân làm rau không sạch. N−ớc ta quy định hàm l−ợng (NO3 -) trong rau nh− sau: cải bắp 500mg/kg, cà chua 150mg/kg, d−a chuột 150mg/kg. - Tồn d− kim loại nặng trong sản phẩm rau. Do sự lạm dụng hoá chất bảo vệ thực vật cùng với phân bón các loại đã làm một l−ợng N, P, K, và hoá chất bảo vệ thực vật rửa trôi xâm nhập vào mạch n−ớc làm ô nhiễm mạch n−ớc ngầm. Theo Phạm Bình Quân (1994) thì hàm l−ợng kim loại nặng, đặc biệt là asen (as) ở Mai Dịch trong các m−ơng t−ới cao hơn hẳn so với ruộng lúa n−ớc các kim loại nặng tiềm ẩn trong đất hoặc từ các nguồn n−ớc ô nhiễm qua n−ớc t−ới đ−ợc rau hấp thụ. - Vi sinh vật gây hại trong rau do sử dụng n−ớc t−ới có vi sinh vật gây hại ( ecoli, salmonella, trứng giun.) tuy ch−a đ−ợc thống kê, song tác hại của nó là rất lớn. - Do rau là nguồn thực phẩm quan trọng đối với đời sống con ng−ời nên giải pháp duy nhất đối với ngành trồng rau là nhanh chóng đ−a tiến bộ vào sản suất. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 8 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội Đặc điểm chung của các cây rau là yêu cầu độ ẩm rất cao th−ờng từ 85-95%, nếu thiếu n−ớc cây rau sẽ không sinh tr−ởng và phát triển đ−ợc và chúng cần một nhiệt độ ổn định, do vậy đ−a cây rau vào sản xuất thuỷ canh không dùng đất và kết hợp với điều tiết tiểu khí hậu trong nhà l−ới và nhà kính là rất phù hợp. Ph−ơng pháp này sẽ nâng cao một cách đáng kể về năng xuất và cải thiện t−ơng đối về mặt ô nhiễm bảo đảm an toàn cho ng−ời sử dụng. Để thực hiện đ−ợc ph−ơng pháp thuỷ canh không dùng đất và kết hợp với điều tiết tiểu khí hậu này thì khâu quan trọng là cung cấp dung dịch cho cây và có những ph−ơng pháp điều tiết khí hậu hợp lý, nên việc áp dụng tự động hoá, cụ thể là hệ thống t−ới tự động và hệ thống tự động điều tiết khí hậu sẽ tạo một b−ớc đột phá mới cho ngành sản xuất rau an toàn ở n−ớc ta hiện nay. 1.1.2. Trồng rau trong nhà l−ới ở Việt Nam và trên thế giới • ứng dụng sản xuất rau sạch trong nhà l−ới ở Việt Nam. Từ những năm 80 của thế kỷ XX n−ớc ta đã nhập kỹ thuật chăm sóc cây bằng màng che phủ, xây dựng một số nhà l−ới che phủ băng PE. Trong những năm qua, khi ch−ơng trình và các dự án sản xuất rau sạch đ−ợc mở rộng ở các thành phố lớn của n−ớc ta thì công nghệ sản xuất rau sạch trong nhà l−ới dần đ−ợc giới thiệu và đ−ợc sản xuất thử ở một số cơ sở sản xuất: Viện Nghiên Cứu Rau Quả, Tr−ờng Đại học Nông nghiệp I, vùng trồng rau lớn Đà Lạt.v.v… ở một số vùng này đang sản xuất rau sạch trong nhà l−ới theo công nghệ của Đài Loan, Ca Na Đa, Israel… Hiện nay ở Viện Nghiên Cứu Rau Quả, Tr−ờng Đại học Nông nghiệp I còn áp dụng công nghệ sản xuất rau sạch trồng rau trong dung dịch (trồng rau thủy canh hoặc trồng rau không dùng đất) theo công nghệ của Israel và của Ca Na Đa. Trồng cây trong nhà l−ới là một biện pháp kỹ thuật rất có triển vọng và phù hợp với điều kiện kinh tế của ng−ời nông dân Việt Nam hiện nay. Vì vậy cần đẩy mạnh nghiên cứu và tuyên truyền rộng rãi tới mọi ng−ời dân để công nghệ này d−ợc ứng dụng rộng rãi vào sản xuất rau sạch để phục vụ đời sống của ng−ời dân và Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 9 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội làm nguyên liệu cho công nghiệp chế biến và xuất khẩu. • ứng dụng sản xuất rau sạch trong nhà l−ới trên thế giới ở Mỹ, đến thời kỳ đầu những năm 80 của thế kỷ XX đã có hơn 1000 khu khoa học công nghệ đ−ợc phân bố trên các bang, với diện tích lên tới hàng trăm nghìn ha. ở Anh những khu v−ờn ứng dụng công nghệ sản xuất rau bằng màng che phủ PE đ−ợc xây dựng từ những năm 1930, đến năm 1998 đã có trên 400 khu, với diện tích hơn 20.000ha. ở Israel đến giữa thập kỷ 80 của thế kỷ XX đã xây dựng đ−ợc hàng trăm khu, với diện tích hàng ngàn ha. ở Nhật từ những năm đầu của thập kỷ 60 họ đã áp dụng công nghệ sản xuất rau này và tới ngày nay họ đã xây dựng đ−ợc nhiều khu v−ờn sản xuất rau sạch công nghệ cao với diện tích lớn và năng suất rất cao. ở Trung Quốc, theo thống kê của bộ nông nghiệp Trung Quốc tới năm 1997 đã có 450 khu ứng dụng công nghệ sản xuất rau sạch trong nhà l−ới của Hà Lan, Pháp, Israel, Đài Loan.v.v.. với diện tích mỗi khu từ 50 ha tới 165 ha. Ngoài ra còn có nhiều n−ớc khác cũng ứng dụng công nghệ sản xuất rau và hoa nh−:Hà Lan, Pháp, Đức… ở một số n−ớc nh−: Hà Lan, Pháp, Đức, Israel, Anh, Nga.v.v…ngoài công nghệ trồng cây trong nhà l−ới có điều tiết nhiệt độ, họ còn áp dụng công nghê sản xuất rau và hoa không dùng đất trong nhà kính và đã thu đ−ợc những kết quả rất cao, họ đã trở thành những n−ớc xuất khẩu công nghệ và xuất khẩu rau và hoa lớn nh−: Hà Lan, Mỹ, Trung Quốc.v.v… (Tài liệu: báo cáo tình hình sản xuất nông nghiệp ở Việt Nam và trên thế giới của Tác giả: Phạm Gia Trung và Vũ Quốc Hằng. Nhà xuất bản Nông nghiệp 2004). • Ưu điểm của ph−ơng pháp trồng cây trong nhà l−ới có điều tiết nhiệt độ. + Có thể chủ động đ−ợc thời vụ gieo trồng. + Hạn chế tác hại của thời tiết tiết khắc nhiệt. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 10 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội + ít bị cỏ dại, sâu bệnh hại cây trồng. + Năng suất cao hơn từ 20 đến 30% so với trồng ngoài đồng ruộng, sản phẩm đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. + Không gây ô nhiễm môi tr−ờng do không sử dụng thuốc bảo vệ thực vật. • Nh−ợc điểm của ph−ơng pháp trồng cây trong nhà l−ới có tự động điều tiết nhiệt độ. + Vốn đầu t− ban đầu lớn, chi phí sản xuất lớn. + Giá thành sản phẩm cao. + Kỹ thuật phức tạp. 1.2.Những ảnh h−ởng của điều kiện ngoại cảnh đến sản xuất rau. Ng−ời trồng rau muốn thành công trong sản xuất rau thì điều quan trọng đầu tiên là phải hiểu đ−ợc một cách sâu sắc và toàn diện các yếu tố môi tr−ờng, yêu cầu và khả năng thích nghi của cây rau đối với điều kiện ngoại cảnh trong quá trình sinh tr−ởng và phát triển. Một số yếu tố về môi tr−ờng nh− địa hình, khí hậu và thời tiết là những yếu tố cơ bản gây ra khó khăn, trở ngại không nhỏ trong quá trình sản xuất rau. 1.2.1. ảnh h−ởng của nhiệt độ Trong sản xuất rau nhiệt độ là yếu tố hạn chế rất lớn. ở 00C sẽ làm một số cây chết rét, ở nhiệt độ 400C sẽ làm cho nhiều cây bị khô héo và có thể bị chết. Đối với nhiều loại rau có thể tồn tại trong thời gian dài ở nhiệt độ 150C, thậm chí 100C. Hiệu suất quang hợo của hầu hết các loại rau ngừng ở 300C. Nhiều cây rau thực hiện chức năng quang hợp có hiệu quả từ 12 ữ 240C. Đối với một số loài khác thì quang hợp có hiệu quả ở nhiệt độ 18 ữ 210C hoặc là 240C. Tốc độ sinh tr−ởng cây rau phụ thuộc vào sự cung cấp đầy đủ các chất dinh d−ỡng, độ ẩm với điều kiện nhiệt độ thích hợp nhất. Khi nhiệt độ v−ợt quá giới hạn, khí khổng sẽ đóng lại ảnh h−ởng tới quá trình trao đổi khí CO2, quá trình quang hợp.v.v... dẫn đến cây sinh tr−ởng kém. Nếu tình trạng đó kéo dài cây có thể bị chết. Nhiệt độ thay đổi theo vĩ độ địa lý, theo mùa, theo ngày và giữa ngày - Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 11 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội đêm. Yêu cầu của cây rau đối với nhiệt độ phụ thuộc vào nguồn gốc , giống, kỹ thuật trồng trọt và sự thuần hóa bồi dục của con ng−ời.v.v... Đối với mỗi loại rau đều yêu cầu nhiệt độ thích hợp để sinh tr−ởng, phát triển. Khi v−ợt quá giới hạn nhiệt độ thích hợp cây rau sinh tr−ởng phát triển kém, làm giảm năng suất và chất l−ợng. Nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp sẽ làm cây ngừng sinh tr−ởng và chết. Thí dụ: Nhiệt độ thích hợp cho cây cà chua là 220 C ữ 240 C, nhiệt độ tối cao là 350C, nhiệt độ tối thấp là 100. Trên cùng một cây rau nh−ng ở thời kỳ khác nhau, yêu cầu đối với nhiệt độ cũng thay đổi. Thí dụ,cây khoai tây : Nẩy mầm tốt ở nhiệt độ : 18 ữ 200 C Sinh tr−ởng thân lá : 20 ữ 220 C Hình thành thân củ : 16 ữ 180 C Theo I.B.Libner Nonneck phân loại rau theo yêu cầu và khả năng thích nghi với nhiệt độ nh− sau : Bảng 1.4: Phân loại rau theo yêu cầu đối với nhiệt độ để sinh tr−ởng (0 C) Giới hạn trung bình Giới hạn rộng Tên rau Cao Thấp Tên rau Cao Thấp Cà 18ữ 30 -12 Súp lơ xanh 8ữ 27 -19 ớt 18ữ 30 -12 Đậu tầm 5ữ 25 -20 Cần Tây 10ữ 22 -12 Bixen 10ữ 30 -20 Spinach 12ữ 25 -13 Cải Bắp 10ữ 30 -20 Măng Tây 15ữ 30 -15 Tỏi Tây 10ữ 30 -20 D−a chuột 20ữ 30 -15 Hành Tây 10ữ 30 -20 Bí Ngô 15ữ 30 -15 Cà chua 15ữ 35 -20 Ngô Đ−ờng 15ữ 30 -15 Cà Rốt 8ữ 30 -22 Cải Củ 14ữ 30 -16 Củ Cải Đỏ 8ữ 30 -22 Đậu Bắp 18ữ 35 -17 Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 12 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội Chúng ta cần hiểu rõ yêu cầu của cây rau đối với nhiệt độ qua từng thời kỳ để có biện pháp kỹ thuật thích hợp thúc đẩy sự sinh tr−ởng, phát triển của cây theo h−ớng có lợi. • Thời kỳ hạt nảy mầm Hầu hết các hạt giống rau đều nảy mầm nhanh ở nhiệt độ 25 ữ 300 C. Loại rau chịu rét, hạt bắt đầu nảy mầm ở nhiệt độ 10 ữ 150 C, nhiệt độ thích hợp là 18 ữ 200 C. Nhiệt độ, n−ớc và oxy trong đất là điều kiện quan trọng cho quá trình nẩy mầm trong đó nhiệt độ là yếu tố quyết định nhất. Nếu nhiệt độ trong đất quá thấp hạt giống sẽ không hút đ−ợc n−ớc, thời gian nhiệt độ thấp kéo dài, hạt giống nằm lâu trong đất có thể do thiếu oxy hoặc do sự xâm nhiễm của sâu bệnh hại sẽ bị thối. • Thời kỳ cây con ở thời kỳ này cây đòi hỏi nhiệt độ thấp hơn so với nhiệt độ nảy mầm. Nhiệt độ thích hợp cho nhiều loại rau ở thời kỳ này là từ 18 ữ 200C. Nhiệt độ cao làm cho cây hô hấp mạnh, tiêu hao chất dự trữ, do đó cây nhỏ bé, còi cọc, cuối cùng cho cây giống xấu. • Thời kỳ sinh tr−ởng sinh d−ỡng ở thời kỳ này khối l−ợng thân lá tăng tr−ởng rất nhanh, nhiệt độ cao một chút có lợi cho quá trình quang hợp. Nhiệt độ cao còn thuận lợi cho cây thực hiện các nhiệm vụ khác nh− hô hấp,quá trình hút n−ớc của cây.v.v… Những cây −u thích khí hậu mát lạnh thì nhiệt độ thích hợp cho quá trình tích lũy chất dinh d−ỡng là 17 ữ 180C. Nếu nhiệt độ cao trên 250C thì sẽ gây trở ngại cho cải bắp, cải bẹ…nhiệt độ cao trên 300C thì nụ hoa súp lơ, thân củ khoai tây khó hính thành và phát triển. Những cây rau −u thích khí hậu ấm áp, chịu nhiệt độ cao nh− cà, ớt, cà chua… nhiệt độ thích hợp là 20 ữ 300C. Nhiệt độ thấp sẽ gây trở ngại cho loại rau này sinh tr−ởng và phát triển. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 13 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội • Thời kỳ sinh tr−ởng sinh thực Nhiệt độ thích hợp ở thời kỳ này là 20cC, nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp đều ảnh h−ởng không tốt đến quá trình thụ phấn, tinh dẫn đến rụng nụ, rụng hoa. Thí dụ khi nhiệt độ thấp tới (-10 ữ -20C)sẽ làm cho bầu quả của nhiều loại rau bị chết rét. Các cây thuộc họ cà, họ bầu bí khi ra hoa, kết hạt yêu cầu nhiệt độ từ 20 ữ 300C. Nếu nhiệt độ ban đêm cao hơn 220C hoặc thấp hơn 150C, cây cà chua dễ bị rụng nụ, rung hoa. 1.2.2. ảnh h−ởng của ánh sáng ánh sáng là yêu tố rất cần thiết đối với sản xuất rau vì ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong quá trình quang hợp.Chúng ta đã biết 90 ữ 95% năng suất cây trồng là do quang hợp. Không có ánh sáng, cây xanh không thể tiến hành quang hợp. Vì ánh sáng thay đổi sẽ làm diễn biến các quá trình quan trọng nh−:quang tổng hợp, sự nảy mầm của hạt,sự lớn lên của lá, sự thoát hơi n−ớc và sự ra hoa.v.v… ánh sáng đầy đủ ssẽ làm tăng bề dầy của mô, tăng hàm l−ợng diệp lục, thúc đẩy quá trình quang hợp. Trái lại,trong điều kiện thiếu ánh sáng cây sinh tr−ởng khó khăn, hàm l−ợng diệp lục giảm,thịt lá mềm và xốp, gian bào chứa đầy n−ớc, do đó làm giảm khả năng chống chịu với điều kiện bất lợi. Quá trình quang hợp của cây bị ngừng ở c−ờng độ ánh sáng 4,31 lux. Điểm bù sáng của nhiều loại rau là 1080 lux. 1.2.3.ảnh h−ởng của n−ớc N−ớc là nguyên nhân hạn chế lớn nhất đến năng suất vá chất l−ợng rau hơn bất kỳ một yếu tố nào khác. N−ớc đóng vai trò quan trong trong đới sống cây rau, hàm l−ợng n−ớc trong rau chiếm từ 75 ữ 95%.Theo I.B.Libner Nonneck thì hàm l−ợng n−ớc từ 85 ữ 95%. Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Văn Tú _ Lớp TĐH46 Khoa cơ điện - 14 - Tr−ờng ĐHNNI_ Hà Nội Cung cấp đầy đủ n−ớc cho rau trong quá trình sinh tr−ởng là biện pháp cơ bản để đạt năng suất cao, chất l−ợng tốt (cây rau t−ơi, ngon và có h−ơng vị). N−ớc thiếu cây rau sinh tr−ởng kém,thấp bé , còi cọc, năng suất chất l−ợng giảm. N−ớc thừa trong quá trình sinh tr−ởng làm cho cây mềm yếu, nồng độ đ−ờng thấp, nồng độ các chất hòa tan giảm… dẫn đến chất l−ợng kém. N−ớc là yếu tố cơ bản để quang hợp,ảnh h−ởng đến quá trình trao đổi chất trong cây, đến trạng thái chất nguyên sinh.n−ớc còn có tác dụng quan trọng trong quá trình vận chuyển, điều chỉnh sự đóng mở khí khổng, sự giãn nở và sự lớn lên của lá. Vì vậy n−ớc co vai trò trong quyết định đến sự sinh tr−ởng phát triển của cây rau. Có n−ớc thì cây mới thực hiện đ−ợc các hoạt động sống, nên có thể nói không có n−ớc thì không có sự sống. N−ớc là thành phần cơ bản cấu tạo nên chất nguyên sinh. Các quá tr