Nông - Lâm - Ngư nghiệp [ Đăng ngày (09/10/2020) ]
Hệ thống điều khiển thiết bị tưới thông minh
Hệ thống điều khiển thiết bị tưới thông minh do nhà sáng chế nông dân Ngô Hùng Thắng ở xã Tân Khánh Trung (huyện Lấp Vò, tỉnh Đồng Tháp) nghiên cứu, chế tạo có giá chỉ bằng 30% sản phẩm đang có trên thị trường, tích hợp tới 19 tính năng và bà con có thể chủ động được thời gian tưới tiêu trong vườn.


Từ hơn một năm nay, bà con ở xã Tân Khánh Trung đã quen với hệ thống điều khiển thiết bị tưới thông minh của anh Ngô Hùng Thắng, đặc biệt là những hộ trồng cải xà lách xoong. 

“Loài cây này có đặc điểm luôn phải trong tình trạng ướt lá, nhiệt độ trên 30 độ C thì 1 tiếng phải tưới một lần, trên 35 độ C thì tưới 45 phút một lần. Không tưới là héo lá, chết cây. Trước đây, với mỗi hecta nhà vườn cần thuê một nhân lực để theo dõi thời tiết và bật tắt hệ thống tưới. Nhưng giờ đây, hệ thống điều khiển tưới của tôi cho phép người chủ vườn chủ động theo dõi, cài đặt tưới tiêu qua điện thoại, giảm bớt chí phí nhân công” – anh Ngô Hùng Thắng hồ hởi nói về lợi ích mà sản phẩm của mình mang lại. 

Thực tế, đây chỉ là hệ thống được tích hợp một số tính năng trong tổng số 19 tính năng của hệ thống điều khiển thiết bị tưới thông minh mà anh Ngô Hùng Thắng nghiên cứu, chế tạo. Trong đó, có thể mô tả đơn giản về cách thức hoạt động của chiếc máy như sau: Các cảm biến không khí, đất và nhiệt độ cứ 30 -60 phút/lần gửi thông số về hệ thống điều khiển trung tâm để xử lý. Tùy theo cách cài đặt của người dùng, nếu nhiệt độ trên 30oC, hệ thống sẽ tự động tưới phun sương đến khi đạt độ ẩm nhất định rồi tự động ngắt.

Anh Thắng nói: “Những người nông dân rất ưa thích hệ thống này bởi thay vì ngồi trông trời trông đất trông mây để tưới thì máy móc có thể thay họ làm mọi việc một cách chính xác”. Thiết kế ra một hệ thống điều khiển bài bản bao gồm bo mạch, ứng dụng điện thoại, hạ tầng IoT kết nối wifi để truyền dữ liệu, cảm biến, có lẽ nhiều người sẽ nghĩ rằng tác giả phải từng được đào tạo kỹ sư hoặc trình độ tương tự, nhưng không phải vậy, anh Ngô Hùng Thắng mới học hết lớp 9. Ước mơ có được chiếc máy giúp đơn giản hóa việc tưới cho cây trồng bắt đầu từ những ngày thơ ấu của anh Ngô Hùng Thắng khi thường được bố mẹ giao nhiệm vụ tưới nước cho vườn cây ăn trái rộng 8ha của gia đình: “Ngày nắng chang chang kéo dây tưới khắp vườn nhọc lắm, mà tưới cứ ào ào, không biết khi nào đủ, nước và phân bón chưa kịp ngấm xuống đất đã trôi sạch đi”. Câu chuyện tưới vườn của anh Thắng cũng là câu chuyện chung của nhiều gia đình khác. Sau này, dù có sản phẩm điều khiển từ xa bằng bộ điều khiển hay điện thoại di động qua sóng vô tuyến hay internet… nhưng cũng thường chịu thua trước những điều kiện bất lợi như điện lưới, nguồn nước không ổn định, thiếu nước không bơm được… Không chỉ vậy, hệ thống đường ống dẫn nước đến những vòi phun lộ thiên nên độ bền không cao, gây bất tiện cho người nông dân trong việc di chuyển, vệ sinh vườn như phát cỏ, thu hoạch nông sản… Đó là chưa kể một hệ thống tưới nước điều khiển tự động nhập ngoại cũng có giá vài chục triệu đồng, vượt xa khả năng kinh tế của những người nông dân có thu nhập hạn hẹp như gia đình anh Thắng và nếu hỏng hóc cũng không biết sửa ở đâu. 

“Tôi muốn thiết kế một hệ thống có thể giúp người nông dân miền Tây tưới cây dễ dàng hơn” – anh Thắng nói đơn giản nhưng để hiện thực hóa nó, anh đã mất tới 3 năm nghiên cứu mày mò từ sách vờ, trở thành thành viên tích cực trong các hội nhóm thiết kế, lập trình của nhiều trường đại học. Cuối cùng, người nông dân Ngô Hùng Thắng đã tự tin giới thiệu hệ thống điều khiển thiết bị tưới vườn thông minh Smart Viet HT-8917 bao gồm các bộ vi xử lý Arduino ATmega2560, Arduino nano ATmega328P-AU, môđun wifi esp8266, môđun RF thu H5V3M, các cảm biến đo độ ẩm của đất, áp suất, mực nước, rò điện, ánh sáng, độ pH, lượng mưa, các van điện từ, các công tắc điều khiển, và vòi phun thông minh theo sáng chế có thể nhô cao đầu vòi phun khi tưới và hạ thấp xuống dưới mặt đất khi dừng tưới, hệ thống thiết bị bón phân tự động…

Giới thiệu kỹ hơn về hệ thống của mình, anh Ngô Hùng Thắng cho biết, tính năng đo độ ẩm đất, không khí, nhiệt độ rồi tự động tưới được bà con sử dụng và đặt hàng nhiều nhất. Cụ thể, cảm biến độ ẩm đặt dưới mặt đất từ 10-15cm đo các thông số rồi truyền thông tin về vi xử lý Nano Atmega328 được gắn trong thiết bị cảm biến này. Từ đó, hệ thống sẽ phân tích dữ liệu, dựa vào giá trị đã đặt trước với từng loại cây trồng để ra lệnh tương ứng.

Anh Hùng Thắng giải thích kỹ hơn: “Thiết bị cảm biến được thiết kế với 4 chế độ độ ẩm cần tưới dưới dạng 4 phím chức năng. Nếu người sử dụng đã chọn một định mức nào đó, vi xử lý sẽ phân tích để ra lệnh phù hợp với chức năng đó. Nếu cảm biến ghi nhận đất khô, độ ẩm thấp, bơm sẽ tự động bơm đến khi đất đủ độ ẩm thì dừng. Nếu đang tưới mà gặp trời mưa, thiết bị cũng sẽ tạm dừng hoạt động". 

Không chỉ vậy, hệ thống cũng cho phép người dùng tùy chọn kiểu tưới (tưới sương, tưới mạnh…), thời gian tưới (ban ngày, ban đêm…), khu vực tưới (chỉ tưới khu này, vô hiệu hóa vòi tưới khu còn lại) giúp người nông dân chủ động lựa chọn thời gian lao động, chăm sóc cây trồng. 

Điểm khác biệt và mới trong hệ thống cảm biến và phân tích do anh Thắng thiết kế là thuật toán phân tích độ ẩm của đất, không khí. Theo anh, nếu chỉ do độ ẩm của đất là chưa đủ và đòi hỏi nhiều sensor với những khu vườn có diện tích lớn. Điều này sẽ khiến giá thành bộ điều khiển trở nên cao hơn.

“Trong một vườn độ ẩm không khí thường tương đối giống nhau, vì thế, việc phân tích chỉ số này có thể đưa lại kết quả về việc đất đang đủ hay thiếu nước để ra lệnh tương ứng. Tính năng này phát huy hiệu quả với những nhà vườn trồng lan” – anh Thắng nói. 

Một tính năng khác của hệ thống điều khiển cũng tốn không ít công sức nghiên cứu của anh Ngô Hùng Thắng là tính năng vòi phun tự nâng lên mặt đất khi có nước và hạ xuống lòng đất sau khi tưới, tạo sự thông thoáng cho mặt vườn, giúp việc chăm sóc, phát cỏ, thu hoạch… dễ dàng cũng như tạo mỹ quan cho khu vườn hay làng hoa phục vụ khách du lịch. 

Trung bình vòi phun PVC có tuổi thọ trung bình 3-5 năm tuy nhiên khi được thiết kế thông minh có thể tăng tuổi thọ lên gấp đôi. Quan trọng hơn, hệ thống này cũng dễ dàng thay đổi chiều cao, từ loại vòi phun âm đất tưới dưới tán lá có thể thay đổi thành phun trên tán, phù hợp với từng giai đoạn sinh trưởng của cây, có thể phun mưa, tưới nhỏ giọt, tới tưới gốc tùy theo nhu cầu. 


Anh Ngô Hùng Thắng giới thiệu về hệ thống vòi phun thông minh. Ảnh: Huỳnh Xây.

“Để làm được điều này, tôi sử dụng pittong tạo ra áp lực, khi nước đi qua đầu bít vào lỗ dẫn nước tới pittong, áp lực từ bên dưới sẽ đẩy vòi phun lên trên mặt đất. Sau khi kết thúc thời gian tưới, áp lực nước trong pittong mất dần, vòi phun hạ xuống vị trí ban đầu” – anh Thắng tiết lộ một phần cách làm của mình. 

Bên cạnh đó, hệ thống điều khiển thiết bị tưới vườn của anh Ngô Hùng Thắng còn có chế độ bù nước khi mực nước dưới sông thấp, tự động bơm nước từ trong vườn ra sông vào mùa lũ, trời mưa to kéo dài, cảnh báo mực nước dưới ao, sông (nơi cung cấp nước) thấp, động cơ sắp hư hỏng, rò điện…

Với ưu điểm vượt trội và hữu ích trong việc trồng và chăm sóc cây, hệ thống điều khiển thiết bị tưới thông minh của anh Ngô Hùng Thắng đã được Cục Sở hữu trí tuệ cấp bằng độc quyền sáng chế số 1-0025066 công bố ngày 25/8/2020.

Tiếng lành đồn xa dù mới mở bán được 2 tháng, trong thời điểm mùa mưa ở miền Tây nhưng mỗi tháng anh đều nhận được đặt hàng khoảng 40 chiếc máy: “Người đặt hàng đưa ra yêu cầu về tính năng cụ thể của từng chiếc máy, thường gồm 3-5 tính năng cơ bản phục vụ việc tưới đặc thù của vườn. Ước tính, người dân có thể giảm được 70% nhân công và chi phí nhờ chiếc máy của tôi” – anh nói. 

Không dừng lại, thời gian qua khi hạn mặn xảy ra trên diện rộng ở miền Tây, anh Thắng lập tức nghiên cứu bổ sung tính năng cảnh báo hạn mặn. Cụ thể, thông qua sensor đo độ mặn trong nước, hệ thống sẽ gửi cảnh báo nước mặn xâm nhập từ kênh, rạch, sông, hồ… và tự động ngắt tính năng bơm, tưới… tránh gây tổn hại đến cây trồng. Nhà sáng chế 45 tuổi hi vọng, sản phẩm của mình sẽ là đại diện tiêu biểu cho công nghệ 4.0 giúp người nông dân miền Tây đỡ vất vả hơn trong quá trình canh tác – như lời kêu gọi đầy cảm hứng của Cựu Bí thư Đồng Tháp Lê Minh Hoan – người đã truyền cảm hứng cho anh trong những lúc "nản chí vì thiếu tiền và bí ý tưởng khi nghiên cứu”. 

(Bài viết hợp tác giữa Cục Sở hữu trí tuệ và Báo Khoa học và Phát triển)


Bích Ngọc
Theo www.noip.gov.vn (ntptuong)
In bài viết  
Bookmark
Ý kiến của bạn
Lên đầu trang

© Copyright 2013 Trung tâm Thông tin Khoa học và Công nghệ - Sở Khoa học & Công nghệ TP. Cần Thơ
Địa chỉ: 118/3 Trần Phú - P.Cái Khế - Q.Ninh Kiều - TPCT
Giấy phép số: 05/ GP-TTĐT, do Sở Thông tin và Truyền Thông thành phố Cần Thơ cấp ngày 23/5/2017
Trưởng Ban biên tập: Ông Vũ Minh Hải - Giám Đốc Trung tâm Thông tin Khoa học và Công nghệ - Sở Khoa học & Công nghệ TP. Cần Thơ
Ghi rõ nguồn www.canthostnews.vn khi bạn sử dụng lại thông tin từ website này
Lượt truy cập: