Nghiên cứu thiết kế chế tạo và triển khai ứng dụng hệ thống định ô tự động phục vụ sản xuất hạt giống

Thiết kế chế tạo hệ thống định ôn với các yếu tố tiểu khí hậu như nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng, và CO2 được điều khiển tự động đáp ứng nhu cầu sản xuất hạt giống. Thử nghiệm sản xuất giống lúa lai trong phòng định ôn, khổ qua và dưa leo trong nhà trồng cây

TÓM TẮT NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Việc nghiên cứu và phát triển hệ thống định ôn phục vụ sản xuất hạt giống và sản xuất rau Việc nghiên cứu và phát triển hệ thống định ôn phục vụ sản xuất hạt giống và sản

xuất rau hoa cao cấp, và nghiên cứu điều kiện ngoại cảnh di thực của các loại cây

trồng, đáp ứng nhu cầu rất lớn của sản xuất nông nghiệp và phù hợp với chủ trương của Nhà nước về canh tác nông nghiệp công nghệ cao

Một số giống, đặc biệt là lúa lai cần phải được thuần giống trong điều kiện nhiệt độ dưới 240C và ánh sáng đến 10.000 lux Việc nghiên cứu chế tạo phòng định ôn đảm bảo các điều kiện này để sản xuất giống là cần thiết đáp ứng nhu cầu trong nước Nghiên cứu đã thực hiện các vấn đề chính gồm:

1/ Thiết kế chế tạo hệ thống định ôn với các yếu tố tiểu khí hậu như nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng, và CO2 được điều khiển tự động đáp ứng nhu cầu sản xuất hạt giống với các chuyên đề chính:

Nghiên cứu các giải pháp làm mát trong hệ thống định ôn gồm thông thoáng, cooling pad, phun sương, và buồng điều hòa trung gian trong hệ thống định ôn sao cho có thể điều khiển đồng thời nhiệt độ và ẩm độ tương đối của không khí đáp ứng yêu cầu sản xuất giống

Thiết kế, chế tạo lắp đặt hệ thống nhà trồng cây – định ôn 400 m2 gồm phòng định

ôn 40 m2 (được chia thành 2 ngăn độc lập, 20m2/ngăn) và 360 m2 nhà trồng cây Tất cả các yếu tố sinh thái như nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng và nồng độ CO2 được điều khiển tự động

2/ Thử nghiệm sản xuất giống lúa lai trong phòng định ôn, khổ qua và dưa leo trong nhà trồng cây

Một số kết quả khác của đề tài gồm:

1/ Đã xuất bản 2 bài báo khoa học

Nguyễn Văn Hùng – Kiều Việt Quốc 2012 Nghiên cứu hệ thống định ôn tự động

phục vụ sản xuất giống cây trồng Kỹ yếu hội thảo Cơ điện tử toàn quốc

(VCM2012)

Nguyen Van Hieu – Nguyen Van Hung 2010 Investigation of cooling solutions in

a greenhouse under climatic conditions in Ho Chi Minh city Tạp chí Khoa học Kỹ

thuật Nông Lâm Nghiệp (special issue), số 4/2010, trang 131-135

SUMMARY OF RESEARCH CONTENT

Currently, Satisfying to requirements of high technological agriculture, some value agricultural products and especially seeds must be cultivated in their favorable climate conditions This project has been implemented with the main results as follow: 1/ Designed – manufactured and tested a system of automatic phytotron 400 m2installed in Binhduong province This system could be controlled the inner climate factors including temperature, relative humidity, brightness, and carbon dioxide for agricultural seed breeding

high-2/ An investigation of these inner climate factors inside the system was conducted Outside temperature in BinhDuong province was rather high and increased at the highest level of about 320C The cooling method of ventilation roof, fan, cooling pad and foging induced the inside temperature decreasing about 50C Temperature inside the phytotron could be controlled at under 250C as requirement of seeding

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 9

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN 10

2.1 Cấu trúc hệ thống định ôn và nhà trồng cây 10

2.2 Yêu cầu các yếu tố tiểu khí hậu trong hệ thống định ôn và nhà trồng cây 11

2.3 Giải pháp làm mát trong hệ thống định ôn và nhà trồng cây 13

2.4 Giải pháp thông thoáng 15

2.5 Sơ lược về một số thiết bị định ôn ứng dụng trong nông nghiệp 16

2.6 Một số nghiên cứu về nhà trồng cây trong nước 19

2.7 Nhận xét về các kiểu nhà trồng cây hiện có 21

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 23

3.1 Nội dung nghiên cứu 23

3.2 Phương pháp nghiên cứu 23

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 33

4.1 Nghiên cứu các mô hình thí nghiệm làm cơ sở thiết kế- chế tạo hệ thống 33

4.2 Thiết kế - chế tạo hệ thống nhà trồng cây - định ôn 41

4.3 Kết quả thiết kế bộ phận giám sát và điều khiển tự động cho hệ thống nhà trồng cây và định ôn 53

4.4 Kết quả khảo nghiệm 55

4.4.1 Kết quả khảo nghiệm nhà trồng cây 55

4.4.2 Kết quả khảo nghiệm phòng định ôn 57

4.5 Kết quả sản xuất thử nghiệm giống trong hệ thống nhà trồng cây – định ôn 60

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 76

5.1 Kết luận 81

5.2 Đề nghị 81

DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

PID Proportional – Integral – Derivative

DANH SÁCH HÌNH

2.2 Mô hình biểu diễn các yếu tố tiểu khí hậu 9 2.3 Mô hình biểu diễn nhiệt do bức xạ mặt trời 10

2.7 Sơ đồ cấu tạo hệ thống làm lạnh không khí 13

2.9 Mô phỏng ảnh hưởng của thông thoáng đến phân bố nhiệt 14 2.10 Phân bố gió cưởng bức nhờ bố trí quạt trong nhà trồng cây 14 2.11 Cấu trúc của một thiết bị tủ định ôn (phytotron) 15 2.12 Màn hình điều khiển của thiết bị định ôn 15

2.16 Sơ đồ các kiểu nhà màng thô sơ phổ biến tại Lâm Đồng 17

2.18 Kiểu nhà trồng cây ứng dụng điều khiển tự động

tại Khu Nông nghiệp Công nghệ cao Tp.HCM

18

2.19 Hệ thống nhà trồng cây 244 m 2 được lắp đặt tại Quảng Ngãi 19 3.1 Sơ đồ khối cụm thiết bị điều khiển tự động 22 3.2 Giải thuật điều khiển nhiệt độ và ẩm độ tương đối không khí

trong hệ thống

23

3.4 Nhiệt kế bầu khô, bầu ướt và biểu đồ trắc ẩm 25

3.6 Thiết bị đo công suất Hioki 3286-20 26

3.8 Thiết bị đo Ulab 006p CMA sử dụng để thu thập số liệu 27 3.9 Vị trí cảm biến đo trên một mô đun trong mô hình nhà trồng cây 28 3.10 Vị trí cảm biến đo trên một mô đun trong mô hình định ôn 29

4.2 Biểu đồ so sánh các giải pháp làm mát theo nhiệt độ môi trường 31 4.3 Biểu đồ so sánh các giải pháp làm mát phụ thuộc vào bức xạ mặt

trời và nhiệt độ không khí bên ngoài nhà trồng cây

32

4.4 Biểu đồ so sánh các giải pháp làm mát phụ thuộc vào bức xạ và

ẩm độ tương đối không khí bên ngoài nhà trồng cây

33

4.5 Biểu đồ so sánh các giải pháp làm mát phụ thuộc vào nhiệt độ

và ẩm độ tương đối không khí bên ngoài nhà trồng cây

4.9 Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nhiệt độ điều khiển (0C) vào

hai yếu tố tỷ lệ kích thước và tỷ lệ nhiệt độ giữa buồng trung gian

4.15 Bộ phận chắn sáng thông qua đóng mở lưới cắt nắng 48

4.17 Bộ phận làm mát Cooling pad được lắp trong nhà trồng cây tại

Bình Dương

49

4.19.a Phòng định ôn được lắp đặt trong nhà trồng cây được lắp tại

Bình Dương

50

4.19.b Lúa giống được ươm tạo trong phòng định ôn 50

4.23 Tủ điều khiển hệ thống nhà trồng cây - định ôn 52 4.24.a Màn hình điều khiển nhiệt độ nhà lưới 52 4.24.b Màn hình giao diện điều khiển phòng định ôn 52 4.25 Biểu đồ so sánh nhiệt độ các giải pháp làm mát theo thời gian 53 4.26.a Thử nghiệm trồng khổ qua giống trong nhà trồng cây 54 4.26.b Thí nghiệm đối chứng trồng khổ qua giống bên ngoài nhà trồng

cây

54

4.27.a Trái khổ qua giống trong nhà trồng cây 54 4.27.b Trái khổ qua giống trồng đối chứng bên ngoài nhà trồng cây 54 4.28.a Thử nghiệm trồng dưa leogiống trong nhà trồng cây 55 4.28.b Thí nghiệm đối chứng trồng dưa leogiống bên ngoài nhà trồng

cây

55

4.29.b Dưa leo giống trồng đối chứng bên ngoài nhà trồng cây 55 4.30.a Sự phân bố nhiệt độ trong phòng định ôn khi không có buồng

điều khiển trung gian

4.36.a Thí nghiệm đối chứng khổ qua ngoài nhà trồng cây 61 4.36.b Thí nghiệm trồng khổ qua trong nhà trồng cây 61 4.37 so sánh hạt giống khổ qua sản xuất trong và ngoài nhà trồng cây 61 4.38.a Dưa leo trồng đối chứng ngoài nhà trồng cây 64 4.38.b Dưa leo trồng đối chứng trong nhà trồng cây 64 4.39 so sánh hạt giống dưa leo sản xuất trong và ngoài nhà trồng cây 65 4.40.a Thí nghiệm sản xuất hạt G0 TGMS trong phòng định ôn 69

Pl1 Lắp ráp hệ thống nhà trồng cây - định ôn 76 Pl2 Lắp đặt phòng định ôn tại công ty giống cây trồng miền nam 76

THÔNG TIN CHUNG ĐỀ TÀI

Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo và triển khai ứng dụng hệ thống định ôn tự

động phục vụ sản xuất hạt giống

Đồng chủ nhiệm đề tài:

- TS Nguyễn Văn Hùng, Trường Đại học Nông Lâm Tp.HCM

- ThS Dương Thành Tài, Công ty cổ phần giống cây trồng Miền nam

Cơ quan chủ trì:

Trường đại học Nông Lâm TP.HCM

Địa chỉ: Khu phố 6, Phường Linh Trung, Quận Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh

Thời gian thực hiện đề tài:

từ tháng 08 năm 2010 đến tháng 12 năm 2012

Kinh phí đƣợc duyệt:

Từ ngân sách sự nghiệp khoa học:

550.000.000 đồng (Năm trăm năm mươi triệu đồng)

Kinh phí đã cấp:

Số tiền: 495.000.000 đống (bốn trăm chín mươi lăm triệu đồng)

Kinh phí đã quyết toán:

Số tiền: 495.000.000 đống (bốn trăm chín mươi lăm triệu đồng)

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU

Trong chủ trương hiện đại hoá, công nghiệp hóa của chính phủ, sau nhiều năm chú trọng đầu tư phát triển nông nghiệp “công nghệ cao” đã mang lại nhiều thành tựu, lợi ích đáng khích lệ nhưng thành công chủ yếu là từ một số mô hình sản xuất của công ty nước ngoài như Hasfarm, còn trong nước thì vẫn còn nhiều vấn đề tồn tại cần phải quan tâm

Nguyên nhân những tồn tại trên không loại trừ những điều kiện tự nhiên không thuận lợi cho sản xuất nông nghiệp nhưng những bất lợi này có thể khắc phục bởi chính sách quản lý, công nghệ sản xuất phù hợp và hệ thống thiết bị tiên tiến

Việc nghiên cứu và phát triển hệ thống định ôn phục vụ sản xuất hạt giống và sản xuất

rau hoa cao cấp, và nghiên cứu điều kiện ngoại cảnh di thực của các loại cây trồng,

đáp ứng nhu cầu rất lớn của sản xuất nông nghiệp và phù hợp với chủ trương của Nhà nước về canh tác nông nghiệp công nghệ cao

Một số giống như dưa leo, khổ qua, đặc biệt là lúa lai cần phải được thuần giống trong điều kiện tiểu khí hậu đặc biệt cần phải được điều khiển theo yêu cầu sinh thái Việc nghiên cứu chế tạo hệ thống nhà trồng cây - định ôn đảm bảo các điều kiện này để sản xuất giống là cần thiết đáp ứng nhu cầu trong nước

Với yêu cầu thực tế, đề tài đã được thực hiện phát triển hệ thống nhà trồng cây - định

ôn tự động phục vụ sản xuất giống

Mục tiêu:

Đề tài sẽ được thực hiện với sự kết hợp nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị hệ thống định ôn-nhà trồng cây và thử nghiệm sản xuất hạt giống trong hệ thống tạo ra Mục đích của đề tài bao gồm hai phần chính sau:

 Nghiên cứu thiết kế chế tạo và lắp đặt hệ thống liên kế định ôn – nhà trồng cây với các yếu tố tiểu khí hậu như nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng, và CO2 được điều khiển tự động đáp ứng nhu cầu sản xuất hạt giống

 Thử nghiệm sản xuất hạt giống với thiết bị hệ thống tự tạo bao gồm sản xuất hạt giống lúa TGMS, khổ qua lai và dưa leo lai Các nghiên cứu thử nghiệm sẽ được thực hiện theo qui trình được định sẳn nhằm đánh giá khả năng đáp ứng điều khiển các yếu tố tiểu khí hậu của hệ thống và đánh giá năng suất, giá thành hạt giống được sản xuất trong hệ thống tự tạo

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN

Ngày nay, khi đời sống kinh tế xã hội ngày càng tăng cao thì các yêu cầu về ứng dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất, đặc biệt tự động hóa quá trình sản xuất đang là vấn đề bức bách nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm lao động nặng nhọc, tiết kiệm năng lượng, hạ giá thành sản phẩm, tăng cường sức cạnh tranh nội địa cũng như trên thị trường thế giới

Giám sát, đo lường, điều khiển tự động các yếu tố làm việc chính là không thể thiếu trong các hệ thống sản xuất hiện nay, kể cả các hệ thống sản xuất nông nghiệp Tuy nhiên thực trạng ở Việt Nam hiện nay, tự động hoá chỉ được trang bị chủ yếu cho công nghiệp, còn trong hầu hết các lĩnh vực sản xuất thuộc nông nghiệp vẫn chưa được chú trọng Vấn đề chính là đầu tư các thiết bị điều khiển tự động nhập khẩu quá cao, không phù hợp với nông dân đồng thời chưa có chính sách hỗ trợ ứng dụng, phát triển rộng rãi tự động hóa cho nông nghiệp

Sản xuất giống cây trồng công nghệ cao đã trở nên phổ biến ở các nước phát triển Đặc biệt những quốc gia có quá ít đất đai dành cho sản xuất nông nghiệp hoặc điều kiện sinh thái khắc nghiệt (như Israel chẳng hạn) thì nông nghiệp công nghệ cao đã trở thành mũi nhọn Vấn đề chính để có thể phát triển các mô hình này ở nước ta là hạ giá thành đầu tư và cải tiến các đặc tính kỹ thuật phù hợp với yêu cầu canh tác ở Việt Nam

2.1 Cấu trúc hệ thống định ôn và nhà trồng cây

Khi thiết kế hệ thống định ôn, cần quan tâm đến các khía cạnh quan trọng như thông gió tự nhiên, độ xuyên thấu ánh sáng, độ đồng đều của các điều kiện khí hậu trong nhà, tải trọng, độ bền, tuổi thọ nhà trồng cây, dễ lắp đặt và bảo dưỡng, thích nghi với dải rộng các loại cây trồng, kiểu thông gió, và hệ thống điều khiển khí hậu

Thông thường, hệ thống định ôn hay nhà trồng cây cho khí hậu nóng nhiệt đới (hình 2.1.a) có cấu trúc thông thoáng cao, tạo luồng không khí đối lưu tự nhiên làm hạ nhiệt

độ và ẩm độ tương đối trong nhà Nhà trồng cây cho vùng khí hậu ôn đới ấm (hình 2.1.b) có cấu trúc mái xuôi theo hướng gió, ngăn bớt một phần luồng khí lạnh nhưng

*Nhiệt độ:

Hình 2.3: a Mô hình biểu diễn nhiệt do bức xạ mặt trời

b Sơ đồ nguyên lý xác định nhiệt hấp thụ của cây trồng trong nhà trồng cây

Mỗi loại giống cây trồng đều yêu cầu một giới hạn nhiệt độ để sinh trưởng và phát triển Hiệu suất quang hợp của hầu hết các loại giống cây trồng đều dừng lại ở nhiệt

độ là 300C Một số loài rau thực hiện quang hợp có hiệu quả ở 12 - 240

C, trong khi một số loại khác lại quang hợp tốt ở nhiệt độ từ 18 - 240C Ở nhiệt độ thích hợp đồng thời được cung cấp đầy đủ nước và dinh dưỡng thì cây có thể phát triển nhanh nhất Nhiệt độ quá cao và quá thấp đều làm cho cây dừng sinh trưởng và có thể bị chết ở nhiệt độ thấp (00C) và nhiệt độ cao (400C) Mỗi loài đều gặp phải ba ngưỡng nhiệt độ gồm nhiệt độ thích hợp, nhiệt độ thấp nhất và nhiệt độ cao nhất

Yêu cầu của cây đối với nhiệt độ luôn thay đổi theo yếu tố môi trường như ánh sáng,

độ ẩm, nồng độ CO2 trong không khí, chất dinh dưỡng trong đất và các điều kiện khác

Nếu nhiệt độ quá cao ta phải hạ nhiệt độ xuống bằng cách phun ẩm (khi phun ẩm nhiệt độ tại mặt lá của cây trồng có thể giảm nhiệt độ từ 60

C - 80C Yêu cầu của cây rau với nhiệt độ luôn thay đổi tuỳ theo từng thời kỳ sinh trưởng và phát triển

Theo Joe J Hanan, 1998, nhiệt độ mà cây trồng hấp thụ được xác định bởi mô hình như hình 2.3 và theo công thức sau :

R + R – R ± R ± H – H – P + M ± S = 0 (W.m-2)

Trong đó: Rdir: nhiệt bức xạ trực tiếp từ mặt trời, Rdif: nhiệt bức xạ phân tán, Rlw : nhiệt bức xạ có bước dài, Rref: nhiệt bức xạ có bước ngắn, Hs: nhiệt đối lưu giữa cây trồng và không khí, Hw: ẩn nhiệt thoát ra từ cây, P: năng lượng quang hợp, M : năng lượng thải ra từ hô hấp, S: năng lượng tích tụ trên cây trồng

* Ẩm độ:

Độ ẩm tương đối khơng khí và nhiệt độ là hai yếu tố phụ thuộc lẫn nhau mà phải cĩ phương pháp điều khiển thích hợp để đạt được yêu cầu Độ ẩm khơng khí thấp sẽ làm cho cây bị khơ do hiện tượng chênh lệch áp suất riêng phần của hơi nước của cây và trong khơng khí Ngược lại ẩm độ khơng khí quá cao sẽ làm cho cây trồng dễ bị bệnh

*Thơng thống:

Thơng thống làm lỗng khơng khí cĩ chứa hơi nước và các chất gây độc hại do phân, cây trồng thải vào khơng khí, đồng thời tạo ra sự trao đổi khơng khí bên trong và bên ngồi hệ thống, giúp cây trồng hơ hấp, quang hợp và sinh trưởng trong điều kiện tối

ưu nhất

2.3 Giải pháp làm mát trong hệ thống định ơn và nhà trồng cây

Hình 2.4 : Mơ hình làm mát

Các hệ thống định ôn và nhà lưới, nhà trồng cây thường được làm mát bằng các giải pháp như chắn sáng bằng lưới cắt nắng phủ nhôm, phun sương, làm mát bằng hệ thống tạo ẩm cooling pad, tăng thông thoáng, và làm lạnh (điều hòa) không khí (hình 2.4) Tùy theo điều kiện cụ thể mà một hay tất cả các phương án có thể được bao gồm trong cấu trúc hệ thống

* Màng phủ giảm sáng và lưới cắt nắng aluminet (Hình 2.5)

Lưới chắn sáng Aluminet có khả năng làm giảm nhiệt do bức xạ ánh sáng gây ra

Hình 2.5 : Lưới cắt nắng Aluminet

* Hệ thống làm mát Cooling pad (Hình 2.6)

Hình 2.6: Làm mát kiểu cooling pad

Nguyên lý làm mát kiểu cooling pad là làm tăng độ ẩm bên trong hệ thống nhờ luồng không khí khô từ bên ngoài đi qua tấm đệm phun ẩm, do vậy làm giảm nhiệt độ Tuy nhiên, phương pháp này làm tăng ẩm nên dễ gây bệnh cho cây, do đó không phù hợp cho vùng có ẩm độ tương đối không khí cao (RH > 80%)

*Làm mát bằng hệ thống điều hòa không khí (Hình 2.7)

Lưới cắt nắng Aluminet

Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo hệ thống làm lạnh không khí

Môi chất lạnh được máy nén nén thành hơi ở áp suất cao và được bơm đến dàn nóng thông qua van đảo chiều Tại dàn nóng, hơi môi chất sẽ được giải nhiệt và ngưng tụ thành môi chất lỏng Môi chất lỏng tiếp tục đi qua van tiết lưu và vào dàn lạnh, thu năng lượng từ không khí, bốc hơi và sau đó trở về van đảo chiều để máy nén bắt đầu lại chu trình không khí đi qua dàn lạnh sẽ bị hấp thu năng lượng nhiệt và bị làm lạnh Không khí này sẽ được trao đổi qua hệ thống định ôn để đạt nhiệt độ yêu cầu sản suất giống cây trồng

2.4 Giải pháp thông thoáng

Có hai phương pháp chính thông thoáng cho hệ thống định ôn và nhà trồng cây là thông thoáng tự nhiên (natural ventilation) (hình 2.8.a) và thông thoáng cưỡng bức (force ventilation) (hình 2.8.b)

(a) (b)

Hình 2.8: a Thông thoáng tự nhiên

b Thông thoáng cưỡng bức dùng quạt

Thông thoáng hợp lý không những giảm nhiệt độ, ẩm mà còn làm điều phân bố nhiệt (hình 2.9)

Hình 2.9: Mô phỏng ảnh hưởng của thông thoáng đến phân bố nhiệt

Quạt được bố trí như hình 2.10 tạo đối lưu cưởng bức làm giảm nhiệt độ, ẩm độ bê trong hệ thống

Hình 2.10: Phân bố gió cưởng bức nhờ bố trí quạt trong nhà trồng cây

2.5 Sơ lƣợc về một số thiết bị định ôn ứng dụng trong nông nghiệp

Theo Carole (2009), “Phytotron Procedural Manual”, hệ thống điều khiển tự

động nhiệt độ, ẩm độ (Phytotron) được khái niệm gồm các buồng, phòng, nhà trồng cây với các yếu tố tiểu khí hậu được điều khiển theo yêu cầu nghiên cứu của cây trồng Hệ thống này có thể điều khiển nhiệt độ trong dãi từ 180C đến 400C, ẩm độ tương đối của không khí từ 30% đến 80% và hàm lượng CO2 từ 300 ppm đến 2000 ppm

Hình 2.11: Cấu trúc của một thiết bị tủ định ôn (phytotron)

Cấu trúc cơ bản của một thiết bị định ôn điều khiển nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng tự động (hình 2.11) gồm các bộ phận: làm mát, phun ẩm, tạo ánh sáng, sưởi, cảm biến và bộ phận điều khiển (hình 2.12)

Hình 2.12: Màn hình điều khiển của thiết bị định ôn

“Nguồn tham khảo: www.weiss-gallenkamp.com/fitotron SGC 120”

Hình 2.13: Phòng định ôn

Theo Carole H Saravitz & et al, North Carolina State University North Carolina Agricultural Research Service, Phytotron Procedural Manual, 2009, Hệ thống định ôn (Phytotron) (hình 2.13) được khái niệm gồm các buồng, phòng với các yếu tố tiểu khí hậu được điều khiển theo yêu cầu nghiên cứu cây trồng

Hệ thống này có thể điều khiển nhiệt độ trong dãi từ 18 đến 400C, ẩm độ tương đối không khí từ 30 đến 80%, và CO2 từ 300 ppm đến 2000 ppm

Hình 2.14: Sơ đồ khối thiết bị điều khiển nhà trồng cây của Wang, YB

Một nghiên cứu của Wang, YB và ctv giới thiệu trong hội thảo quốc tế "Agricultural mechanization issues of prioties in the new development stage" năm 2001 về nghiên cứu ứng dụng thiết bị đo lường, điều khiển nhiệt độ, ẩm độ trong nhà trồng cây Tác giả đã khẳng định hiệu quả của hệ thống tăng đáng kể Nội dung chính của nghiên cứu

Với thiết bị đo lường điều khiển này cho hệ thống nhà trồng cây, tác giả đã khẳng định hiệu quả của hệ thống tăng đáng kể Cụ thể như độ ổn định nhiệt độ tăng 17,6%, giảm chi phí năng lượng, giảm ô nhiễm nhờ tối ưu hoá tuần hoàn không khí, chất lượng cây trồng trong nhà trồng cây tăng đáng kể

Một nghiên cứu của Wei Fang, Yu-Wei Chen, Ching-Yuan Lin, Dept Of

Bio-Industrial Mechatronics Engineering, National Taiwan University, 2007, với giao diện chương trình điều khiển hệ thống định ôn như hình 2.15

Hình 2.15 Giao diện chương trình điều khiển hệ thống định ôn

cho cây trồng của Ching-Yuan Lin

2.6 Một số nghiên cứu về nhà trồng cây trong nước

Hình 2.16 Sơ đồ các kiểu nhà màng thô sơ phổ biến tại Lâm Đồng

Các dạng mô hình nhà lưới, nhà màng tại Lâm Đồng: Nhà lưới, nhà màng chế tạo trong nước được phổ biến chủ yếu ở Lâm Đồng, kết cấu phổ biến được thể hiện như các hình 2.16

Kiểu nhà lưới tại Củ Chi, TP.HCM: Hiện nay, tại Củ Chi, đa số các mô hình nhà lưới đơn giản đã được chế tạo tự phát bởi bản thân người sử dụng Trong thời gian gần đây, một mô hình nhà lưới được nghiên cứu bởi Chi cục bảo vệ thực vật Thành Phố HCM đang được thử nghiệm tại Củ Chi Kết cấu kiểu nhà lưới này được thể hiện trên hình 2.17

Hình 2.17 Kết cấu nhà lưới, nhà màng tại Củ Chi

Một hệ thống nhà trồng cây ứng dụng điều khiển tự động đã được phân viện điện tử,

tự động hóa lắp đặt tại khu nông nghiệp công nghệ cao (hình 2.18)

Hình 2.18 Kiểu nhà trồng cây ứng dụng điều khiển tự động

tại Khu Nông nghiệp Công nghệ cao Tp.HCM

Hệ thống này tuy ứng dụng điều khiển tự động nhưng với phương pháp dùng cooling pad (màng nước) và quạt hút trực tiếp sẽ làm tăng ẩm, gây hại cho cây trồng và các yếu tố tiểu khí hậu còn phụ thuộc nhiều vào thời tiết

Một hệ thống nhà màng 288 m2 được ứng dụng điều khiển tự động nhiệt độ được chính nhóm tác giả thiết kế, lắp đặt tại Quảng Ngãi như hình 2.19

(a) (b)

Hình 2.19 Hệ thống nhà trồng cây 244 m 2 được lắp đặt tại Quảng Ngãi

Hệ thống này cũng ứng dụng điều khiển tự động nhưng với giá thành thấp nên các yếu

tố tiểu khí hậu còn phụ thuộc nhiều vào thời tiết

2.7 Nhận xét về các kiểu nhà trồng cây hiện có

a Nhà lưới, nhà màng nhập ngoại

Ưu điểm:

- Mức độ tự động hóa cao, có thể thích hợp cho nhiều loại cây trồng khác nhau

- Vật liệu chế tạo tốt, độ bền và độ tin cậy cao

Nhược điểm:

- Giá thành thiết bị cao

- Các thiết bị điều khiển được thiết kế phức tạp, khó bảo trì, sửa chữa Chi phí sửa chữa rất cao do phải mời chuyên gia nước ngoài

- Tính phù hợp với điều kiện địa phương thấp

b Nhà lưới, nhà màng do nông dân tự làm

Ưu điểm:

- Đơn giản, rẻ tiền

- Vật liệu chế tạo có thể được tận dụng từ nguồn nguyên liệu tại chỗ như gỗ, tre nứa, nên giá thành thấp, khả năng thu hồi vốn nhanh

Như đã phân tích, các mô hình hệ thống nhà trồng cây nhà màng có ứng dụng điều khiển tự động đã được lắp đặt, thử nghiệm nhưng ở mức “trung bình”, phương pháp làm mát chưa tối ưu, các yếu tố tiểu khí hậu bên trong còn phụ thuộc nhiều vào thời tiết

CHƯƠNG 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

3.1 Nội dung nghiên cứu

1/ Thiết kế chế tạo hệ thống liên kế định ôn – nhà trồng cây với các yếu tố tiểu khí hậu như nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng được điều khiển tự động đáp ứng nhu cầu sản xuất hạt giống:

 Nghiên cứu các giải pháp làm mát trong hệ thống định ôn gồm thông thoáng, cooling pad, phun sương, và buồng điều hòa trung gian trong hệ thống định ôn sao cho có thể điều khiển đồng thời nhiệt độ và ẩm độ tương đối của không khí đáp ứng yêu cầu sản xuất giống

 Thiết kế, chế tạo lắp đặt hệ thống liên kế định ôn – nhà trồng cây 400 m2

gồm 40 m2 (được chia thành 2 ngăn độc lập, 20m2/ngăn) và 360 m2 nhà trồng cây Tất cả các yếu tố sinh thái như nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng và nồng độ CO2 được điều khiển tự động

2/ Thử nghiệm sản xuất hạt giống với thiết bị hệ thống tự tạo bao gồm các chuyên đề:

 Thử nghiệm sản xuất hạt giống lúa TGMS trong phòng định ôn theo qui trình định sẳn với chỉ tiêu đánh giá là bất dục và hữu dục

 Thử nghiệm sản xuất giống khổ qua lai và dưa leo lai theo qui trình định sẳn với chỉ tiêu đánh giá là năng suất và giá thành sản phẩm hạt giống

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương pháp thiết kế kết cấu các bộ phận chính trong hệ thống định ôn – nhà trồng cây

Kết cấu hệ thống được thiết kế với phòng định ôn nằm trong nhà trồng cây dựa trên yêu cầu thực tế sản xuất giống và một số nguyên lý về hệ thống định ôn (Phytotron) được mô tả điển hình bởi Carole (2009), Hannan (1998) và cơ sở một số nghiên cứu

về nhà lưới, nhà trồng cây tự động của nhóm tác giả trước đây (Hùng và ctv, 2005,

2006, 2009) Cơ sở tính toán điều hòa không khí trong hệ thống được tính trên cơ sở cần giải lượng nhiệt do nhiều yếu tố gây nên chủ yếu do bức xạ mặt trời và cây trồng gây ra Tuy nhiên, trong thiết kế, nhiệt lượng lớn nhất cần phải tính toán là nhiệt truyền qua mái và kết cấu bao che do bức xạ mặt trời Lượng nhiệt phải khử đi trong nhà trồng cây được xác định theo Bùi Hải, 2004, được tính toán cụ thể trong phần 4

Cụm thiết bị giám sát và điều khiển hệ thống được thiết kế dựa trên cơ sở được mô tả

bởi Berenguel, et.al (2007) và Wang Yongbin & et al (2005), với trung tâm điều

khiển là PLC S7-200, màn hình cảm ứng HMI, và máy tính Sơ đồ khối hệ thống điều khiển được thể hiện như hình 3.1

Hình 3.1: Sơ đồ khối cụm thiết bị điều khiển tự động

Giải thuật điều khiển nhiệt độ và ẩm độ tương đối không khí

Nhiệt độ trong hệ thống định ôn được điều khiển giảm theo thứ tự ưu tiên chờ hoạt động của các hệ thống như mở cửa thông thoáng, quạt, phun sương làm mát, và làm lạnh Ngược lại nhiệt độ được điều khiển tăng theo thứ tự ưu tiên chờ hoạt động tắt hệ thống phun sương, tắt quạt, và đóng cửa thông thoáng

Thứ tự ưu tiên thực hiện các hoạt động dựa trên nguyên tắc tiết kiệm năng lượng Do tính phụ thuộc lẫn nhau với nhiệt độ nên ẩm độ trong hệ thống định ôn cũng được điều khiển tự động thông qua hệ thống phun sương và thông thoáng Giải thuật điều khiển nhiệt độ và ẩm độ được thể hiện như hình 3.2

Hệ thống lạnh được thiết kế với một buồng lạnh trung gian như đã nêu, bên trong chứa hai cấp máy lạnh Một cấp với công suất lớn hơn được tính toán hoạt động thường xuyên đảm bảo hạ nhiệt độ đến gần giới hạn yêu cầu Một máy lạnh với công suất nhỏ sẽ được điều khiển để duy trì nhiệt độ mong muốn Nhiệt độ trong phòng định ôn được điều khiển thông qua trao đổi không khí với buồng trung gian

Ánh sáng trong hệ thống định ôn được điều khiển tự động nhờ điều khiển lưới cắt nắng và hệ thống đèn chiếu sáng Giải thuật điều khiển ánh sáng được thể hiện như hình 3.3

Hình 3.2 Giải thuật điều khiển nhiệt độ và ẩm độ tương đối không khí trong hệ thống

Hình 3.3 Giải thuật điều khiển ánh sáng 3.2.2 Phương tiện và phương pháp bố trí thí nghiệm đo các thông số

a/ Phương tiện thực hiện

Thí được thực hiện trên hai một mô hình nhà trồng cây (4m2) và một mô hình hệ thống định ôn (3m2), được trình bày cụ thể trong phần 4 Hệ thống thực được phát triển đưa vào ứng dụng lắp đặt tại Bình Dương (400m2) cho Công ty Giống cây trồng miền nam

Các thiết bị đo được bố trí trong phòng để thu thập số liệu thực nghiệm:

 Nhiệt kế bầu khô và bầu ướt: Thang đo 0-50 0 C

Nhiệt độ bầu khô là nhiệt độ thực, nhiệt độ bầu ướt là thông số đặc trưng cho khả năng cấp nhiệt của không khí để làm bay hơi nước cho đến khi đạt bão hòa hơi nước Các thông số khác của không khí, đặc biệt là ẩm độ tương đối được xác định dựa trên hai thông số nhiệt độ này (tra trên giản đồ trắc ẩm-hình 3.4)

Hình 3.4: Nhiệt kế bầu khô, bầu ướt và biểu đồ trắc ẩm

 Thiết bị đo nhiệt - ẩm DSFOX-301AR

Hình 3.5: Thiết bị đo nhiệt độ và ẩm độ DSFOX-301AR

Bảng 3.1: Thông số của DSFOX-301AR

C Set / % Set / Up / Down key

Thiết bị đo DSFOX-301AR (hình 3.5) là thiết bị dùng để đo nhiệt độ, ẩm độ dưới sự tích hợp của cảm biến nhiệt, ẩm Độ chính xác của thiết bị này được calib theo nhiệt

kế bầu ước – bầu khô Đặc tính của thiết bị được thể hiện trên bảng 3.1

 Thiết bị đo công suất Hioki 3286-20

Thiết bị đo công suất Hioki 3286-20 (hình 3.6) dùng để đo các thông số điện chính như KVA, kW, PF, Hertz, Ampe và Vôn

Hình 3.6: Thiết bị đo công suất Hioki 3286-20 Thông số kỹ thuật:

Dãi đo:

Đo volt: 150,0 V đến 600 V, 3 dãi đo

Đo ampe: 200,0 A hoặc 1000 A, 2 dãi đo

Chức năng khác: Tách sóng pha, bản ghi (giá trị max/min), hiển thị pin sử dụng, chế độ data hold, tắt tự động, chế độ data output

 Thiết bị đo điện năng tiêu thụ

Hình 3.7: Công tơ điện EMIC CV140-1-3

Thiết bị đo điện năng (hình 3.7) tiêu thụ được sử dụng để đo tổng điện năng tiêu thụ trên một giờ khảo nghiệm, thiết bị này được đấu trực tiếp vào hệ thống để giám sát quá trình tiêu hao chi phí năng lượng khi các thiết bị hoạt động, với dòng định mức từ 110V đến 240V, loại 1 pha, tần số định mức 50Hz, dòng điện chạy qua 5A và cấp chính xác cấp 1

 Thiết bị đo ULAP006P CMA dùng để thu thập số liệu

Thiết bị đo Dataloger loại USB series 006p của công ty CMA, Hà Lan (hình 3.8) kết hợp với nhiều loại cảm biến để đo nhiều loại đại lượng khác nhau như nhiệt độ, ẩm

độ, ánh sáng,…Đặc tính thiết bị được thể hiện như bảng 3.2

Hình 3.8 Thiết bị đo Ulab 006p CMA sử dụng để thu thập số liệu

Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật của ULAP006P CMA

4 Hai ngõ vào digital kết nối sensor số và sóng siêu âm

5 Bus kết nối USB

6 Bus kết nối cổng nối tiếp

7 Bus nối nguồn cung cấp

b/ Phương pháp bố trí thí nghiệm trong mô hình nhà trồng cây và phòng định ôn

Vị trí cảm biến đo các thông số bên trong mô hình nhà trồng cây được đặt tại 5 vị trí

như hình 3.9 để đo các thông số: nhiệt độ, ẩm độ, ánh sáng

Hình 3.9 Vị trí cảm biến đo trên một mô đun trong mô hình nhà trồng cây;

(a) hình chiếu đứng; (b) hình chiếu bằng

1, 2, 3,4,5 - vị trí đặt cảm biến

Hình 3.10: Vị trí cảm biến đo trên một mô đun trong mô hình định ôn;

- Sản xuất thử nghiệm hạt giống dưa leo lai

- Sản xuất thử nghiệm hạt giống khổ qua

Nhằm chứng minh hiệu quả và công năng của hệ thống so với gieo trồng ngoài trời

a Sản xuất hạt giống khổ qua lai

- Vật liệu: hạt giống dòng bố mẹ của giống khổ qua lai Big 49 (do Cty cp Giống Cây Trồng Miền Nam lai tạo)

- Bố trí 2 nghiệm thức sản xuất hạt giống khổ qua lai Big 49 trong và ngoài nhà plastic, lô 360m2 Đối chứng là lô trồng ngoài nhà plastic theo kỹ thuật địa phương

b Sản xuất hạt giống cấp Siêu Nguyên Chủng của dòng TGMS

Dòng TGMS MN12S, và phòng định ôn 40 m có 2 phòng (20m/phòng) có các thông số nhiệt độ, ẩm độ và ánh sáng chủ động độc lập

Qui trình tiến hành thí nghiệm được mô tả cụ thể trong phần 4.5

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

4.1 Nghiên cứu các mô hình thí nghiệm làm cơ sở thiết kế- chế tạo hệ thống 4.1.1 Nghiên cứu mô hình nhà trồng cây và các giải pháp làm mát

Hình 4.1 Mô hình nhà trồng cây thí nghiệm

Mô hình thiết kế được thể hiện như (hình 4.1) gồm các bộ phận điều khiển các yếu tố tiểu khí hậu như: cửa thông thoáng, lưới cắt nắng, màng che, làm mát Cooling pad và làm mát bằng phun sương

4.1.2 Kết quả khảo nghiệm các giải pháp làm mát

Kết quả khảo nghiệm các giải pháp làm mát phụ thuộc nhiệt độ bên ngoài nhà trồng cây được thể hiện như hình 4.2

Hình 4.2 Biểu đồ so sánh các giải pháp làm mát theo nhiệt độ môi trường

Nhiệt độ bên trong nhà trồng cây hoàn toàn phụ thuộc vào nhiệt độ không khí bên ngoài Giải pháp thông thoáng quạt cưỡng bức đóng lưới cắt nắng thì nhiệt độ bên

trong có giảm và tỉ lệ thuận với nhiệt độ không khí bên ngoài theo thời gian trong ngày Giải pháp làm mát Cooling pad và gải pháp phun sương, do cài đặt nhiệt độ ở mức trên và mức dưới nên nhiệt độ bên trong nhà trồng cây ổn định

Kết quả khảo nghiệm các giải pháp làm mát phụ thuộc nhiệt độ bên ngoài nhà trồng cây và bức xạ mặt trời được thể hiện như hình 4.3

Hình 4.3 Biểu đồ so sánh các giải pháp làm mát phụ thuộc vào bức xạ mặt trời

và nhiệt độ không khí bên ngoài nhà trồng cây

Nhiệt độ bên trong nhà trồng cây phụ thuộc vào bức xạ mặt trời và nhiệt độ không khí bên ngoài nhà trồng cây Giải pháp thông thoáng quạt cưỡng bức đóng lưới cắt nắng thì nhiệt độ bên trong có giảm và tỉ lệ thuận với nhiệt độ không khí bên ngoài và bức

xạ mặt trời Giải pháp Cooling pad và gải pháp phun sương, do cài đặt nhiệt độ ở mức trên và mức dưới nên nhiệt độ bên trong nhà trồng cây ổn định

Kết quả khảo nghiệm các giải pháp làm mát phụ thuộc nhiệt độ bên ngoài nhà trồng cây và bức xạ mặt trời được thể hiện như hình 4.4

Ẩm độ bên trong nhà trồng cây phụ thuộc vào bức xạ mặt trời và ẩm độ tương đối

ẩm độ ở mức trên và mức dưới nên ẩm độ bên trong nhà trồng cây tương đối ổn định

≤ 90% không gây hại cho cây trồng

Hình 4.4 Biểu đồ so sánh các giải pháp làm mát phụ thuộc vào bức xạ và ẩm độ tương đối

không khí bên ngoài nhà trồng cây

Hình 4.5 Biểu đồ so sánh các giải pháp làm mát phụ thuộc vào nhiệt độ

và ẩm độ tương đối không khí bên ngoài nhà trồng cây

Ẩm độ bên trong nhà trồng cây phụ thuộc vào nhiệt độ không khí và ẩm độ tương đối không khí bên ngoài nhà trồng cây được thể hiện như hình 4.5 Giải pháp thông thoáng quạt cưỡng bức đóng lưới cắt nắng thì ẩm độ bên trong có tăng và tỉ lệ thuận với ẩm độ tương đối không khí bên ngoài và nhiệt độ bên ngoài nhà trồng cây Giải pháp Cooling pad và gải pháp phun sương, do cài đặt ẩm độ ở mức trên và mức dưới nên ẩm độ bên trong nhà trồng cây tương đối ổn định ≤ 90% không gây hại cho cây trồng

Nhận xét về mô hình nhà trồng cây và các giải pháp làm mát:

 Kết quả xử lý số liệu cho thấy nhiệt độ không khí bên ngoài nhà trồng cây tăng cao lúc 11 giờ đến 14 giờ trong ngày nắng nóng

 Giải pháp làm mát bằng thông thoáng: Nhờ bố trí thông thoáng và sự linh hoạt của mái thông thoáng của mô hình hợp lý nên đối lưu không khí qua cửa thông thoáng và quạt cưỡng bức cùng với lưới cắt nắng làm giảm 40 – 50% cường độ bức xạ vào nhà trồng cây nên nhiệt độ bên trong nhà trồng cây giảm

từ 0,5 – 1 0C

 Giải pháp làm mát bằng cooling pad: Kết quả khảo nghiệm cho thấy không khí nóng từ môi trường bên ngoài nhà trồng cây khi đi qua cooling pad và được quạt ly tâm hút không khí lạnh đưa vào nhà trồng cây đối lưu không khí nóng bên trong làm hạ nhiệt độ bên trong nhà trồng cây 2 – 3 0C cùng với thông thoáng nên ẩm độ không vượt quá 85 %

 Giải pháp phun sương : Kết quả khảo nghiệm cho thấy trong thời gian khí hậu nóng bức, nhiệt độ trong nhà trồng cây nhờ phun sương làm mát và thông thoáng giảm đáng kể từ 30C đến 50C tùy theo thời gian trong ngày Nhờ giải pháp thông thoáng tốt nên ẩm độ không vượt quá 90 %

 Kết quả khảo nghiệm so sánh các giải pháp làm mát cho thấy khi nhiệt độ trong những ngày nóng bức sáng từ 8-9 giờ và chiều từ 3 – 4 giờ khi mà bức

xạ mặt trời thấp chỉ cần thông thoáng tự nhiên và lưới cắt nắng thì nhiệt bên trong nhà trồng cây đảm bảo cho cây trồng pháp triển tốt Khi nắng nóng từ

10 giờ đến 15 giờ và bức xạ mặt trời cao sử dụng 2 giải pháp cooling pad và phun sương Ẩm độ không vượt quá 90 % không gây hại cho cây trồng Ngoài

ra khi nhiệt độ môi trường xuống thấp trong những ngày có khí hậu lạnh, mô hình nhờ có màng che phủ và đóng cửa thông thoáng nên nhiệt độ bên trong

4.1.3 Kết quả nghiên cứu mô hình phòng định ôn phục vụ thí nghiệm

Với yêu cầu sản xuất giống, cần điều kiện khí hậu thuần giống với nhiệt độ nhỏ hơn

240C, các điều kiện ẩm độ, ánh sáng, và CO2, một phòng định ôn được thiết kế bên trong nhà trồng cây để thuận tiện ươm giống và đưa ra nhà trồng cây ươm trồng Phòng định ôn (hình 4.6) được thiết kế với điểm nỗi bậc là có buồng điều hòa trung gian làm tăng độ ổn định các yếu tố điều khiển và giảm chi phí năng lượng

Hình 4.6.a: Sơ đồ phòng định ôn Hình 4.6.b: Mô hình phòng định ôn được chế tạo để khảo nghiệm

Mô hình được thiết kế chế tạo có buồng trung gian điều khiển nhiệt độ, ẩm độ cho phòng định ôn Chính sự cải tiến này đã giúp cải thiện sự cục bộ về nhiệt độ, ẩm độ cho hệ thống

4.1.4 Kết quả khảo nghiệm sơ bộ mô hình hệ thống định ôn

Hình 4.7: Biểu đồ thể hiện nhiệt độ ở các môi trường (ngoài trời, định ôn, trung gian)

Thí nghiệm được thực hiện nhằm đánh giá mức ổn định nhiệt độ và ẩm độ điều khiển Với hệ thống định ôn có buồng điều hòa trung gian, các thông số vi khí hậu được điều khiển ổn định hơn (hình 4.7)

Nhằm nâng cao hiệu quả điều khiển, một nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện để xác định các thông số tối ưu ảnh hưởng đến độ ổn định nhiệt độ trong hệ thống và chi phí năng lượng được thể hiện như hình 4.8 Các thông số đầu vào ảnh hưởng đến các yếu tố nhiệt độ và chi phí năng lượng riêng đồng thời có thể điều khiển một cách độc lập đó là tỉ lệ kích thước buồng trung gian trên buồng định ôn của hệ thống, và tỉ lệ nhiệt độ buồng trung gian trên buồng định ôn Ngoài ra thì các yếu tố như ánh sáng, lượng mưa, các loại bức xạ nhiệt, bức xạ mặt trời…cũng tác động vào hệ thống bên ngoài tác động vào hệ thống nhưng mang tính ngẫu nhiên không được xét đưa vào làm yếu tố đầu vào

Hình 4.8: Sơ đồ bài toán thí nghiệm xác định các thông số của phòng định ôn

Kết quả ảnh hưởng của tỷ lệ kích thước buồng trung gian/buồng định ôn (được mã hóa

X1 và ký hiệu εD ở dạng thực) và tỷ lệ nhiệt độ buồng trung gian/nhiệt độ điều khiển buồng định ôn (được mã hóa X2 và ký hiệu εT) đến độ ổn định nhiệt độ trong buồng định ôn (Y) được xây dựng trên phương pháp thực nghiệm và phần mềm Stafgraphics cho thấy hệ số hồi quy của tỉ lệ kích thước ( D) và tỉ lệ nhiệt độ ( T) giữa hai buồng trung gian điều khiển trên buồng định ôn tỉ lệ thuận với độ ổn định nhiệt độ ( T) Nghĩa là nếu tỉ lệ kích thước và tỉ lệ nhiệt độ giữa buồng trung gian trên buồng định

ôn càng tăng thì độ ổn định càng cao và ngược lại

Phương trình dạng mã hóa:

Y = 0.436092 - 0.165474*X1 – 0.152578*X2 + 0.085*X1*X2

+ 0.060801*X1 2 + 0.060801*X2 2 (1)

Phương trình dạng thực:

0 10 20 30 40 50 60 standardized effects

BB AA AB B:X2 A:X1

14.13 14.13 24.04

-54.27 -58.85

Hình 4.9: Đồ thị thể hiện ảnh hưởng các yếu tố X1 và X2 đến độ ổn định nhiệt độ buồng định ôn

Hình 4.10.a: Đồ thị của phương trình hồi quy

thể hiện ảnh hưởng các yếu tố X1 và X2 đến

độ ổn định nhiệt độ buồng định ôn

Hình 4.10.b: Đồ thị bề mặt đáp ứng của độ ổn

định nhiệt độ ở dạng thực

Kết quả mô phỏng trên đồ thị Pareto chart (hình 4.9) cho thấy mức độ tương quan giữa các giá trị hồi quy với độ ổn định nhiệt độ tương đối chăt chẽ Giá trị hệ số hồi quy X1 và X2 mang dấu âm và các giá trị hệ số của X12 và X22 mang dấu dương, sự đan xen giữa dấu (+) và dấu (-) trước các số hạng hồi quy bậc II chứng tỏ mô hình không có cực đại hay cực tiểu toàn phần Dạng các điểm cực đại và cực tiểu này thuộc loại min, max Giá trị độ ổn định là dạng bậc 2 theo hệ số X1, X2, được thể hiện trên hình 4.10

Kết quả thể hiện trên hình 4.10.b cho thấy tại vị trí tỉ lệ kích thước 0.166 (1/6) và tỉ lệ nhiệt độ 0.96 (24/25) cho giá trị độ ổn định cao nhất (màu xanh đậm) Còn giá trị tỉ lệ