Thiết kế hệ thống điều khiển quá trình tưới nhỏ giọt áp dụng trồng cây trong nhà lưới, nhà kính

Nước có ý nghĩa quan trọng trong đời sống cây trồng nói chung và cây rau nói riêng, nước thừa và thiếu đều ảnh hưởng không tốt đến sinh trưởng, năng suất và phẩm chất của cây. Nước nhiều làmcho nồng độ đường, nồng độ các chất hoà tan giảm, khả năng chống chịu sâu bệnh kém, vận chuyển và cất giữ gặp khó khăn. Nước thiếu sinh trưởng kém, năng suất và phẩm chất giảm, mặt khác việc cung cấp nước phải đảm bảo theo từng thời kỳ sinh trưởng của cây trồng. Hiện nay trên thế giới đối...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế hệ thống điều khiển quá trình tưới nhỏ giọt áp dụng trồng cây trong nhà lưới, nhà kính ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh t−íi nhá giät ¸p dông trång c©y trong nhµ l−íi , nhµ kÝnh Designing drip irrigation control system for crop cultivation in nethouse and greenhouse Ng« TrÝ D−¬ng SUMMARY The paper presents a method for designing a drip irrgation control system applied to nethouse or greenhouse conditions. The irrigation control device for 200 square meters nethouse was designed and computed by using Bernulli equation for determining the pipeline loss and the pressure at proximal end, from which appropriate type of pump and control device can be selected. Pumping control is achieved through programming using SIMATIC S7 200 Software based on water requirements of specific plant growth stages. The control device, pipeline and drippers irrigation equipment are domestically available and, therefore, the cost may be reduced and is much lower than the imported device. Key words: Drip irrigation, nethouse, irrigation model. 1, §Æt vÊn ®Ò N−íc cã ý nghÜa quan träng trong ®êi sèng c©y trång nãi chung vµ c©y rau nãi riªng, n−íc thõa vµ thiÕu ®Òu ¶nh h−ëng kh«ng tèt ®Õn sinh tr−ëng, n¨ng suÊt vµ phÈm chÊt cña c©y. N−íc nhiÒu lµm cho nång ®é ®−êng, nång ®é c¸c chÊt hoµ tan gi¶m, kh¶ n¨ng chèng chÞu s©u bÖnh kÐm, vËn chuyÓn vµ cÊt gi÷ gÆp khã kh¨n. N−íc thiÕu sinh tr−ëng kÐm, n¨ng suÊt vµ phÈm chÊt gi¶m, mÆt kh¸c viÖc cung cÊp n−íc ph¶i ®¶m b¶o theo tõng thêi kú sinh tr−ëng cña c©y trång. HiÖn nay trªn thÕ giíi ®èi víi nh÷ng n−íc cã nÒn n«ng nghiÖp ph¸t triÓn nh− Israel, Hµ lan, Mü, óc… trªn nh÷ng c¸nh ®ång, trong nhµ kÝnh vµ nhµ l−íi ®Òu cã nh÷ng hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh t−íi. ë n−íc ta hÇu hÕt c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh t−íi trong nhµ l−íi, nhµ kÝnh ®Òu nhËp ngo¹i gi¸ thµnh cao, cho nªn ch−a phæ biÕn ®èi víi nhu cÇu sö dông. §Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò nªu trªn chóng t«i ®−a ra m« h×nh ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh t−íi nhá giät ¸p dông trång c©y trong nhµ l−íi, nhµ kÝnh nh»m môc ®Ých gi¶m gi¸ thµnh so víi nhËp ngo¹i vµ thiÕt bÞ ®−îc lùa chän ë trong n−íc. 2, Néi dung vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu T−íi nhá giät lµ mét d¹ng c¬ b¶n cña kü thuËt t−íi hiÖn ®¹i tiÕt kiÖm n−íc, lµ h×nh thøc ®−a n−íc trùc tiÕp ®Õn vïng gèc c©y trång mét c¸ch liªn tôc d−íi d¹ng tõng giät. V× vËy, c¸c vßi t¹o giät ph¶i ®−îc cÊp n−íc bëi hÖ thèng ®−êng èng dÉn n−íc ¸p lùc, ®−îc tr×nh bµy víi s¬ ®å tæng thÓ h×nh H1. a) Yªu cÇu ThiÕt kÕ m« h×nh ®iÒu khiÓn t−íi cho nhµ l−íi, nhµ kÝnh cã diÖn tÝch trång c©y lµ 200 m2 cô thÓ P P nh− sau: - Trong nhµ l−íi cã 5 luèng trång c©y, chiÒu dµi mçi luèng lµ 16 m. Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c luèng trång c©y lµ 1 m. Mçi luèng trång ®−îc 45 gèc, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c gèc lµ 0,35m. - C¸c luèng trång c©y cã thÓ trång c©y kh¸c nhau, tuú theo kÕ ho¹ch cña nhµ trång c©y, - Thùc hiÖn qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn t−íi nhá giät 2 luèng t−íi cïng 1 lÇn sau 5 phót t−íi 2 luèng tiÕp theo. Qu¸ tr×nh t−íi trong 2 phót vµ nghØ 15 phót. Theo Vò H÷u TuÊn vµ NguyÔn ThÞ Lan Thanh (2005) ®èi víi c©y cµ chua l−u l−îng t−íi mçi vßi b»ng 0,3 .10-6 [m3/s]. P P P P HÖ thèng ®−êng èng cña mét luèng trång c©y ®−îc m« t¶ bëi h×nh 2 Bé §K PLC S7 - 200 CPU 224 Bé ®iÒu ¸p BÓ nuíc M¸y b¬m Van ®iÖn H×nh1. S¬ ®å tæng thÓ m« h×nh ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh t−íi nhá giät §−êng èng nh¸nh BÇu t−íi 47 L QVB B 46 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 45 l §−êng èng chÝnh H×nh 2. HÖ thèng ®−êng èng dÉn cã 45 gèc t−íi VËt liÖu ®−êng èng chÝnh ®−îc chän èng nhùa PVC cña TiÒn phong víi ®−êng kÝnh Φ 21 mm, èng nh¸nh ®−îc chän b»ng nhùa dÎo ®−êng kÝnh Φ 4 mm, cô thÓ nh− sau: - ChiÒu dµi tõng ®o¹n èng: l (kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c gèc) = 35 cm = 0,35 m L (®é dµi nh¸nh) = 50 cm = 0,5 m - §−êng kÝnh c¸c lo¹i èng: Chän ®−êng èng nh¸nh cã ®−êng kÝnh d = 4 mm = 0,004 m Chän ®−êng èng chÝnh cã D = 2,1 cm = 0,021 m - Vßi t¹o giät: cã nhiÖm vô lÊy n−íc ¸p lùc tõ èng t−íi ®−a tíi gèc c©y trång d−íi d¹ng tõng giät. C¸c t¸c gi¶ Vò H÷u TuÊn, NguyÔn ThÞ Lan Thanh (2005) vµ L−¬ng V¨n Kiªn (2005) ®· chän vßi t¹o giät lµ d¹ng mét vßi g¾n víi èng t¶i n−íc hay d¹ng mét lç nhá ë èng t¶i n−íc. - Qv lµ tæng l−u l−îng n−íc cÇn t−íi cña mét luèng trång c©y. B B b) TÝnh to¸n ®−êng èng chÝnh TÝnh to¸n ®−êng èng chÝnh dùa theo c¸c c«ng thøc ®−îc ®−a ra trong gi¸o tr×nh Thñy lùc vµ cÊp tho¸t n−íc cña c¸c t¸c gi¶ Hoµng §øc Liªn vµ NguyÔn Thanh Nam (2001), cô thÓ nh− sau: - C«ng thøc tÝnh tæn thÊt trªn ®o¹n èng: ⎡ ∑ξ +λ D⎤π ...