Tự động điều khiển
TS Nguyễn Văn Quy, tác giả của nhiều sản phẩm khoa học liên quan đến nông nghiệp sạch, cho biết, khi thấy các thiết bị điều khiển nhập khẩu từ Nhật, Mỹ, Isaren có giá thành đắt (khoảng 80 triệu đồng/bộ) lại không phù hợp với điều kiện Việt Nam, anh rất trăn trở.
Sau khi bàn bạc với các cộng sự, cả nhóm quyết định bắt tay thiết kế bộ điều khiển có giá thành rẻ, phù hợp với điều kiện Việt Nam, đặc biệt, hệ thống phải đảm bảo tự động hóa được tất cả các yếu tố cần thiết cho cây trồng, có khả năng lưu trữ thông tin và gửi thông tin tới máy tính hay điện thoại người sử dụng.
Bộ điều khiển giúp năng suất cây trồng tăng 20%
Sau khi tính toán, nhóm quyết định thiết kế bộ điều khiển với bốn hệ thống chính gồm: Hệ thống tiến nhận thông tin (gồm 9 cảm biến là cảm biến nhiệt độ, không khí, ẩm độ đất, cường độ ánh sáng, màu sắc, nồng độ dinh dưỡng (ppm), pH đất, nồng độ oxi trong đất và cảm biến tốc độ gió.
Các cảm biến này sẽ tiếp nhận thông tin môi trường và truyền tín hiệu bằng sóng RF về bộ điều khiển trung tâm), hệ thống xử lý thông tin, hệ thống truyền dẫn thông tin, và hệ thống điều khiển các thiết bị thay đổi môi trường.
Theo đó, các cảm biến được treo tại những vị trị đặc trưng sẽ nhận các tín hiệu về môi trường, sau đó mã hóa chúng và chuyển bằng sóng RF về bộ điều khiển trung tâm. Các tín hiệu này sẽ được thu thập và chuyển về ½ giờ mỗi lần để tiết kiệm pin.
Bộ điều khiển trung tâm sẽ giải mã các sóng RF và chuyển thành các tín hiệu cụ thể về các yếu tố môi trường. Các yếu tố này sẽ được hiển thị lên màn hình, chuyển bằng sóng wifi lên hệ thống wifi và đưa vào so sánh với các thông số cài đặt để quyết định việc đóng mở các thiết bị thay đổi môi trường.
Bằng việc so sánh với các thông số đã được cài đặt, bộ điều khiển trung tâm sẽ quyết định việc đóng mở các thiết bị. Quyết định này sẽ được mã hóa và chuyển bằng sóng RF tới các thiết bị. Bộ nhận sóng RF sẽ nhận tín hiệu, giải mã và đóng mở Relay để cấp hay cắt điện cho các thiết bị.
Cùng với quá trình gửi tín hiệu đóng mở các thiết bị chăm sóc cho cây trồng, bộ điều khiển cũng gửi tín hiệu bằng sóng wifi lên hệ thống mạng LAN để lưu trữ lại toàn bộ thông tin quá trình chăm sóc cho cây trồng.
Theo nhóm nghiên cứu, khó khăn nhất hiện tại là việc sản xuất và thương mại hóa sản phẩm – cái đích trong mọi nghiên cứu ứng dụng. Để sản phẩm có chất lượng, giá rẻ, đòi hỏi phải có máy móc và dây chuyền sản xuất, điều này vượt khả năng của những người làm khoa học. Nhóm nghiên cứu hi vọng được chuyển giao công nghệ hoặc liên doanh liên kết, cùng góp vốn trong đầu tư sản xuất để đưa sản phẩm ra thị trường.
Rẻ và tăng năng suất cây trồng
Theo nhóm nghiên cứu, ưu điểm của sản phẩm có thể điều khiển đầy đủ các yếu tố môi trường mà cây trồng cần như nhiệt độ, độ ẩm không khí, độ ẩm đất, cường độ ánh sáng, nồng độ bón phân, pH đất. Bộ điều khiển sẽ tự động xử lý thông tin và đưa ra những tư vấn cho các cơ sở sản xuất về tình trạng thiếu hay thừa dinh dưỡng trong cây trồng.
Thành viên nhóm nghiên cứu đang lắp ráp bộ điều khiển
Một ưu điểm nữa là của bộ điều khiển là sử dụng công nghệ không dây (sóng RF) để kết nối các cảm biến, bộ điều khiển trung tâm và các thiết bị thay đổi môi trường. Việc sử dụng công nghệ không dây sẽ giúp mở rộng được phạm vi lắp đặt các cảm biến từ đó sẽ thu thập được dữ liệu trên một phạm vi rộng và chính xác hơn.
Kết nối không dây giữa bộ điều khiển và các thiết bị thay đổi môi trường (bơm, quạt gió…) sẽ giúp điều khiển được nhiều thiết bị trên một phạm vi rộng hơn, đồng thời không cần phải đặt bộ điều khiển ngoài đồng ruộng, gần các thiết bị điều khiển, từ đó sẽ đảm bảo bộ điều khiển bền hơn do không chịu tác động của các yếu tố môi trường.
Ngoài ra, sản phẩm có giá thành thấp khoảng 5 triệu đồng, thời gian sử dụng trong 5 năm (bằng 1/10 so với nhập ngoại). Bên cạnh đó, bộ điều khiển còn giúp tăng năng suất cây trồng. Các kết quả tại lắp đặt ở một số cơ sở sản xuất cho thấy năng suất cây trồng tăng 20% khi có áp dụng bộ điều khiển này.
Huy Khánh
