HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ÁNH SÁNG VÀ TƯỚI RAU TỰ ĐỘNG

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO DỰ ÁN THI CỦA CUỘC THI KHOA HỌCKĨ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌCTên đề tài:HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ÁNH SÁNG VÀ TƯỚI TỰ ĐỘNG ÁP DỤNG CHO VƯỜN RAULĩnh vực dự thi: HỆ THỐNG NHÚNGTên học sinh: ……………………………………Tên giáo viên hướng dẫn: …………………………Trường:…………………………………………… …………….,THÁNG:………………………MỤC LỤC:+ Lí do chọn đề tài+ Ý nghĩa khoa học và thực tiễn+ Giới hạn và phạm vi nghiên cứu+Mục tiêu nghiên cứu+ Nội dung nghiên cứu+ Phương pháp đưa ra + Phương pháp nghiên cứu + Sơ đồ khối vận chuyển của mô hình + Hình ảnh về mô hình + Kết quả và thảo luận+Tài liệu tham khảoLỜI CẢM ƠN Chúng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Sở Giáo Dục và Đào Tạo đã tổ chức cuộc thi hết sức ý nghĩa, xin cảm ơn Ban giám hiệu trường THPT luôn hỗ trợ chúng em về nhiều mặt khi tham gia cuộc thi, xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn người đã nhiệt tình tham gia hướng dẫn và giúp đỡ tận tình chúng em trong quá trình thực hiện dự án, và chân thành cảm ơn gia đình đã luôn sát cánh và động viên chúng em mỗi khi gặp khó khăn. I. TÓM TẮT NỘI DUNG DỰ ÁN1. Lí do chọn đề tài và tính cấp thiết của đề tài.Ô nhiễm môi trường ngày càng nặng nên việc trồng ra được một bó rau sạch khó có thể được và chưa có nơi cung cấp rau sạch đáng tin cậy cho người mua,và diện tích đất ở Huyện lớn nên mỗi nhà có thể bỏ ra một khoảng đất để trồng rau sạch. Người nông dân vốn làm thuần nông nên làm rất nhiều công việc nên không thể chú trọng mỗi việc chăm sóc cây rau nên phải thuê nhân công tưới,chăm sóc cây nên làm tốn rất nhiều chi phí, làm dập nát cây rau trong khi tưới và chăm sóc cây rau.Vườn rau có lắp đặt hệ thống cảm biến tự động của chúng em giải quyết được tất cả vấn đề như là: Che nắng cho cây khi cần thiết,tháp sáng tự động vào ban đêm, tưới cho cây khi cần thiết, nó còn giảm được chi phí thuê nhân công tưới cho cây rau trên diện tích lớn, tăng năng suất cây trồng,giảm thiểu đến mức tối đa cây rau bị dập nát, hư thối do thực hiện quá trình chăm sóc cây không đúng tiêu chí, giúp cho nhà nông có thể làm trái vụ 1 cách hiệu quả,tăng thu nhập cho người dân.Nó góp phần giảm thiều sức người trong lao động,tự động hóa quy trình sản xuất của người nông dân, chi phí để sản xuất ra một vườn rau như trên cũng không quá là đắt so với trên thị trường,những bó rau được làm ra từ vườn rau của em nó có được vẻ bề ngoài đẹp và nó có thể tạo nên thương hiệu rau sạch,tạo được số lượng rau bán ra nhiều hơn so với cách truyền thống.Nên vườn rau của em có thể áp dụng cho tất cả các hộ gia đình muốn sản xuất rau sạch.

SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

***

DỰ ÁN THI CỦA CUỘC THI KHOA HỌC

KĨ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC

Tên đề tài:

HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ÁNH SÁNG VÀ TƯỚI TỰ ĐỘNG

ÁP DỤNG CHO VƯỜN RAU Lĩnh vực dự thi: HỆ THỐNG NHÚNG

Tên học sinh: ………

Tên giáo viên hướng dẫn: ………

Trường:………

……….,THÁNG:………

MỤC LỤC:

+ Lí do chọn đề tài

+ Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

+ Giới hạn và phạm vi nghiên cứu

+Mục tiêu nghiên cứu

+ Nội dung nghiên cứu

+ Phương pháp đưa ra

+ Phương pháp nghiên cứu

+ Sơ đồ khối vận chuyển của mô hình

+ Hình ảnh về mô hình

+ Kết quả và thảo luận

+Tài liệu tham khảo

2

LỜI CẢM ƠN

Chúng em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Sở Giáo Dục và Đào Tạo đã tổ chức cuộc thi hết sức ý nghĩa, xin cảm ơn Ban giám hiệu trường THPT luôn hỗ trợ chúng

em về nhiều mặt khi tham gia cuộc thi, xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn người đã nhiệt tình tham gia hướng dẫn và giúp đỡ tận tình chúng em trong quá trình thực hiện dự án, và chân thành cảm ơn gia đình đã luôn sát cánh và động viên chúng em mỗi khi gặp khó khăn

I TÓM TẮT NỘI DUNG DỰ ÁN

1 Lí do chọn đề tài và tính cấp thiết của đề tài.

Ô nhiễm môi trường ngày càng nặng nên việc trồng ra được một bó rau sạch khó có thể được và chưa có nơi cung cấp rau sạch đáng tin cậy cho người mua,và diện tích đất ở Huyện lớn nên mỗi nhà có thể bỏ ra một khoảng đất để trồng rau sạch Người nông dân vốn làm thuần nông nên làm rất nhiều công việc nên không thể chú trọng mỗi việc chăm sóc cây rau nên phải thuê nhân công tưới,chăm sóc cây nên làm tốn rất nhiều chi phí, làm dập nát cây rau trong khi tưới và chăm sóc cây rau

Vườn rau có lắp đặt hệ thống cảm biến tự động của chúng em giải quyết được tất cả vấn đề như là: Che nắng cho cây khi cần thiết,tháp sáng tự động vào ban đêm, tưới cho cây khi cần thiết, nó còn giảm được chi phí thuê nhân công tưới cho cây rau trên diện tích lớn, tăng năng suất cây trồng,giảm thiểu đến mức tối đa cây rau bị dập nát, hư thối do thực hiện quá trình chăm sóc cây không đúng tiêu chí, giúp cho nhà nông có thể làm trái vụ 1 cách hiệu quả,tăng thu nhập cho người dân.Nó góp phần giảm thiều sức người trong lao động,tự động hóa quy trình sản xuất của người nông dân, chi phí để sản xuất ra một vườn rau như trên cũng không quá là đắt so với trên thị trường,những bó rau được làm ra từ vườn rau của

em nó có được vẻ bề ngoài đẹp và nó có thể tạo nên thương hiệu rau sạch,tạo được số lượng rau bán ra nhiều hơn so với cách truyền thống.Nên vườn rau của em có thể áp dụng cho tất

cả các hộ gia đình muốn sản xuất rau sạch

Một số hình ảnh về rau được sản xuất bởi vườn rau thông minh

Một số sản phẩm đã có trên thị trường

Trồng rau thủy canh Khí canh

Nhà kính tự động

2 Tiêu chí.

* Ưu điểm của các vườn rau đã có trên thị trường:

+ Đều tưới được trên diện tích lớn

+ Giảm được chi phí thuê nhân công

+ Giảm thiều hết mức tối đa làm ảnh hưởng đến cây trong quá trình chăm sóc cây + Tăng năng suất cây trồng

+ Tăng thu nhập cao hơn cho người nông dân

+ Tự động hóa quá trình sản xuất, thay thế hoàn toàn sức lao động con người

+ Tiết kiệm tới 60 phần trăm lượng nước so với cách trồng truyền thống

+ Tiết kiệm được thời gian

+ Phủ được toàn bộ đất được tưới

* Nhược điểm của các vườn rau đã có trên thị trường:

+ Chi phí đầu tư ban đầu lớn

+ Phải đảm bảo được lượng nước cần thiết để tưới

+ Tưới phun như vậy sẽ làm bốc hơi lượng nước lớn

+ Hệ thống dùng mạch in sẵn được lập trình nên không hiệu quả bằng việc sử dụng cảm biến

* Ưu điểm của hệ thống do chúng em làm là:

+Đảm bảo được lượng nước cần thiết cho cây trong quá trình chăm sóc tưới câykhông làm dư thừa lượng nước trong quá trình hoạt động

+Tính toán số liệu và đưa ra một quy trình tưới với đúng lượng nước mà cây cần thiết không dư, cũng không thiếu

+100% không làm chết cây do lượng nước dư thừa trong khi tưới

+Khống chế được nhiệt độ làm mát cho cây rau trong thời tiết nắng

+Hạn chế tối đa việc làm dập nát rau trong khi tưới và chăm sóc cây

+ Dùng cảm biến nên việc chăm sóc cây cũng chính xác hơn

II GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU.

Như đã giới thiệu ở trên, vấn đề áp dụng hệ thống tự động vào trong sản xuất cây rau đang phân vân có nên áp dụng vào thực tiễn hay không vì vậy nhóm nghiên cứu đã đặt nhiều câu hỏi về vấn đề nghiên cứu,cụ thể:

- Hệ thống này có áp dụng được cho tất cả các mô hình trồng rau không?

- Chi phí để đầu tư 1 hệ thống như vậy có cao không?

- Hoạt động như thế nào, ra sao?

- Nó giúp gì vào việc trong sản xuất của người nông dân?

- Ngoài việc áp dụng vào trồng rau thì hệ thống có phát triển được kinh tế hay không?

- Thực tiễn của việc áp dụng hệ thống vào việc sản suất có tăng hay giảm năng suất

Để đảm bảo dự án đi đúng mục tiêu đặt ra, nhóm đã cố gắng bám sát các câu hỏi trên

và tìm câu trả lời cụ thể cho từng câu hỏi, qua đó ngày càng hoàn thiện sản phẩm

6

III GIẢ THUYẾT KHOA HỌC VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.

1 Giả thuyết khoa học:

Từ thực tế đời sống, có thể nhận thấy con người ta có xu hướng thích thú cái mới và cảm thấy nhàm chán, tẻ nhạt khi quá quen với những phương thức truyền thống, dù rằng có thể những phương thức cũ không hề lạc hậu.Cùng một phương thức sản xuất,sao ta không

áp dụng cái mới vào sản xuất và phải dùng phương thức sản suất cũ lạc hậu và kém hiệu quả, và nếu áp dụng được phương thức sản xuất mới vào trong sản suất mà làm tăng được năng suất cây trồng và tăng thu nhập, giảm chi phí sản xuất cho người nông dân tại sao chúng ta không áp dụng vào,cụ thể như ở Nhật Bản,thì các phương thức sản suất của họ đã cãi tiến hơn nhiều so với Việt Nam chúng ta,họ đã áp dụng hệ thống tự động trong sản suất rất phổ biến,còn ở Việt Nam thì chỉ mới có ở một vài nơi và chưa phổ biến,đa số hiện nay người nông dân vẫn đang áp dụng phương thức sản xuất lạc hậu,hiệu quả kém.Trong thời đại tự động hóa của cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ tư như những năm gần đây, không quá khó để tìm ra những thiết hệ thống tự động hóa để đưa vào trong sản xuất , như vậy đã giải quyết được một phần của vấn đề.Tiếp theo là chi phí để đưa một hệ thống vào trong sản xuất,phải đảm bảo các yếu tố sau: Chi phí giá thành rẻ, hiệu quả kinh tế phải cao, phải được

áp dụng rộng rãi vào trong sản xuất Và vấn đề cuối cùng là cách thức bảo quản các linh kiện hoạt động một cách hiệu quả và không có xảy ra các vấn đề trong quá trình sản xuất,nhóm đã đề xuất ra các linh kiện nhỏ gọn,dễ bảo quản,giá thành thấp.Như vậy, chung quy lại, chúng ta đặt giả thuyết về một phương thức với những đặc điểm, tính năng vượt trội

so với phương thức sản xuất cũ và có thể mang lại năng xuất hiệu quả cao hơn và còn góp phần tự động hóa trong sản xuất

2 Mục đích nghiên cứu.

Mục đích cuối cùng là tạo ra một sản phẩm với các tính năng như: Tăng năng suất cây trồng,góp phần tự động hóa vào trong sản xuất Tuy nhiên sản phẩm phải bảo đảm tính

tự động hóa và dễ quản lý, thực tiễn, tiện dụng

3 Giải pháp.

Từ những gì đã nêu lên ở trên,chúng em xin đưa ra một giải pháp cho tất cả các vấn

đề trên,đó là một vườn rau thông minh, vườn rau của em đáp ứng được tất cả các yêu cầu đã nêu trên thì nó còn tối ưu hơn hệ thống trên thị trường là: Chi phí lắp đặt một vườn rau thông minh như vậy thấp, tự động hóa các quy trình thực hiện chăm sóc cây rau, mang lại nguồn thu nhập cao hơn so với cách làm truyền thống và trên thị trường đã có, giảm tối đa đến mức có thể làm tổn hại đến cây trồng,dễ sử dụng và bảo quản, tạo được thương hiệu rau sạch,uy tín chất lượng,dùng hoàn toàn bằng cảm biến nên quy trình chăm sóc cây rau cũng chính xác hơn

IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.

- Giai đoạn 1:

+ Ý tưởng để giải quyết vấn đề nghiên cứu

+ Đầu vào là các cảm biến ánh sáng,cảm biến độ ẩm đất, cảm biến nhiệt độ

Nguồn điện 12VĐầu các cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm đất nước mưa Arduino uno trung tâm điều khiển

Mạch công suất điều khiển các động cơ điện Các động cơ điện môtơ, dàn che nắng ,đèn chiếu sáng

Nguồn điện 5V

+ Cần có một trung tâm xử lí dữ liệu đầu vào và xuất ra là các thiết bị như đèn, máy bơm nước

- Giai đoạn 2:

+ Tìm hiểu phương pháp và dụng cụ, thiết bị để giải quyết vấn đề nghiên cứu

+ Thu thập thông tin, số liệu về những linh kiện điện tử trên các trang web: lazada,sendo,banlinkkien

+ Tham khảo các mạch cảm biến trên thị trường

- Giai đoạn 3:

+ Lắp ráp

- Giai đoạn 4: Thực nghiệm:

+ Tiến hành lắp đặt sản phẩm ở các hộ gia đình

+ Ghi lại mức độ hoạt động của cảm biến

+ Quan sát và ghi lại số liệu

Sơ đồ khối vận chuyển

8

MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ MÔ HÌNH

10

Cảm biến ánh sáng khi chưa nhận

được tín hiệu nên chưa sáng

Cảm biến ánh sáng khi nhận ánh Sáng nên reylay đóng,đèn sáng

12

Cảm biến nhiệt độ khi chưa Cảm biến nhiệt độ nhận đủ nhiệt đủ nhiệt nên chưa đóng màn che nắng màn che nắng lại

Độ ẩm đất dưới 62 thì cảm biến độ ẩm đất tưới cho cây rau Độ ẩm tới 70 thì cảm biến dừng hoạt động tưới cho cây

14

Khi trời mưa

Cảm biến mưa đóng reylay

Dàn che nắng đóng lại

Qua một số tìm hiểu từ các trang web trên mạng,em thấy giá thành của sản phẩm khi lắp đặt đại trà vào sản xuất rau là quá đắt,chi phí ban đầu là chưa có hệ thống che nắng đã là

15 triệu,nếu lắp thêm dàn che nắng thì chi phí khoảng 6 triệu,vậy chi phí cho một hệ thống như vậy mất khoảng 21 triệu

Còn hệ thống của em ưu điểm hơn như đã nêu ở trên thì giá thành thấp,khoảng 15 triệu, như vậy có thể áp dụng vào đại trà để sản xuất ở huyện

BẢNG CHI PHÍ ĐỂ ĐƯA MỘT HỆ THỐNG VƯỜN RAU VÀO THỰC TẾ

V KẾT LUẬN – HƯỚNG PHÁT TRIỂN NGHIÊN CỨU

Từ kết quả nghiên cứu trên, có thể thấy hệ thống đáp ứng tương đối tốt yêu cầu và mục tiêu nghiên cứu, có tính khả thi cao khi đưa vào thực tiễn

+ Kết nối tất cả các mạch cảm biến trên một bảng mạch

+ Sử dụng thêm tính năng gọi điện từ xa

+ Đầu tư nghiên cứu để giảm chi phí giá thành sản phẩm

16

1 dàn bóng điện thắp sáng (10 bóng ) 600.000

1 dàn phun tưới (50 péc phun) 300.000

+ Phát triển cảm biến nhạy hơn ,tích hợp mạch phân tích số liệu từ cảm biến hiện đại hơn

+ Sử dụng Raspberry Pi để nâng cao hiệu suất và tốc độ xử lí của hệ thống

+ Đơn giản hóa hệ thống để cho nhiều người có thể sử dụng một cách thông thạo

Tài liệu tham khảo

1) Lazada.com

2) Sendo.com

3) Banlinhkien.com

4) Mualinhkien.com