Lượt xem: ..

Ứng dụng điều khiển CO2 trong nông nghiệp

Ứng dụng điều khiển CO₂ trong nông nghiệp
Việc ứng dụng các phương pháp điều khiển CO₂ trong nông nghiệp không chỉ là một xu hướng mới mẻ mà còn là một ưu tiên quan trọng của thế giới hiện đại trong việc kiểm soát tín chỉ CO₂ và giảm thiểu khí thải nhà kính. Với sự gia tăng của tình trạng biến đổi khí hậu và ý thức về bảo vệ môi trường, việc áp dụng các giải pháp hiệu quả để quản lý và sử dụng CO₂ trong nông nghiệp đang trở thành một phần không thể thiếu của sự phát triển bền vững.

Tổng quan điều khiển CO₂

Thực vật cần có cacbon điôxít để thực hiện việc quang hợp, và các nhà kính có thể được làm giàu bầu khí quyển của chúng bằng việc bổ sung CO₂ nhằm kích thích sự tăng trưởng của thực vật.

Người ta cũng đề xuất ý tưởng cho cacbon điôxít từ các nhà máy nhiệt điện đi qua các ao để phát triển tảo và sau đó chuyển hóa chúng thành nguồn nhiên liệu diezen sinh học.

Nồng độ cao của cacbon điôxít trong khí quyển tiêu diệt nhiều loại sâu hại có hiệu quả. Các nhà kính được nâng nồng độ CO₂ tới 10.000 ppm (1%) trong vài giờ để tiêu diệt các loại sâu bệnh như rầy trắng (họ Aleyrodidae), nhện…

Cacbon điôxít lỏng và rắn là chất làm lạnh quan trọng, đặc biệt là trong công nghiệp thực phẩm, trong đó chúng tham gia vào quá trình lưu trữ và vận chuyển các loại kem và các thực phẩm đông lạnh.

*Lượng CO₂ cần thiết cho một số sản phẩm nông nghiệp

Một số chỉ số CO₂ của các loại thực vật khác nhau được thể hiện trong bảng sau và tuy nhiên các chỉ số này dùng để tham khảo và hầu như phụ thuộc vào kinh nghiệm kiến thức của người trồng trọt cũng như quy trình bảo quản thực phẩm.

luong-co2-can-thiet-cho-thuc-vat

Chương trình cài đặt CO₂

Với các ứng dụng cần điều chỉnh các yếu tố như nồng độ CO₂, nhiệt độ, độ ẩm trong nông nghiệp, có thể chia làm 2 môi trường chính là PHÒNG KÍN và NHÀ KÍNH NUÔI TRỒNG THỰC VẬT.

Các loại mô hình ứng dụng điều khiển CO₂

Mô hình vườn ươm, nhà trồng rau cơ bản Mô hình phòng kín, phòng sạch

Chương trình cài đặt

Dựa trên hai môi trường chính là nông nghiệp và phòng sạch, có thể ứng dụng 2 chương trình điều khiển dưới đây để giải quyết các yêu cầu cụ thể của từng lĩnh vực:

*Chương trình cài đặt nông nghiệp

Đối với môi trường nông nghiệp, chương trình tập trung vào việc điều chỉnh và kiểm soát các yếu tố quan trọng như nhiệt độ, độ ẩm và nồng độ CO₂ trong nhà kính. Chương trình này giúp tối ưu hóa điều kiện môi trường để thúc đẩy sự phát triển của cây trồng, tăng cường năng suất và chất lượng sản phẩm.

Chương trình trồng cây thực vật được thể hiện trong lưu đồ giải thuật dưới đây:

chuong-trinh-ung-dung-dieu-khien-trong-nong-nghiep-new

Giải thích chương trình:

Chia kênh thời gian và đặt ngưỡng cho mỗi kênh: Trong 24 giờ, chúng ta chia thành 9 kênh thời gian. Mỗi kênh sẽ có các giá trị setpoint riêng cho CO₂, nhiệt độ và độ ẩm. Các giá trị này được điều chỉnh để duy trì điều kiện lý tưởng cho sự phát triển của cây trồng.
Sự ảnh hưởng của cảm biến ánh sáng: Cảm biến ánh sáng quyết định thời điểm trong ngày (buổi sáng hoặc buổi chiều tối) và điều kiện thời tiết (ngày nắng hoặc trời mưa). Khi được kích hoạt, nó sẽ tự động cập nhật các giá trị setpoint dựa trên điều kiện ánh sáng thực tế rọi vào vườn.
Điều chỉnh ngõ ra của Bảng điều khiển: Bảng điều khiển sẽ căn cứ vào các giá trị setpoint được cập nhật từ cảm biến ánh sáng và điều kiện thời tiết để điều chỉnh ngõ ra một cách phù hợp. Điều này giúp duy trì môi trường lý tưởng cho cây trồng và đảm bảo sự phát triển tối ưu.

Hướng dẫn cài đặt:

Điều khiển theo thời gian thực (khi không sử dụng cảm biến ánh sáng)

Kênh	Cài đặt thời gian	Ngưỡng thời gian hoạt động
1	04:00	00:00 – 04:00
2	07:00	04:00 – 07:00
3	10:30	07:00 – 10:30
4	13:00	10:30 – 13:00
5	15:30	13:00 – 15:30
6	17:00	15:30 – 17:00
7	18:30	17:00 – 18:30
8	21:00	18:30 – 21:00
9	00:00	21:00 – 00:00

Điều khiển theo điều kiện thời tiết (khi sử dụng cảm biến ánh sáng)

Kênh	Cài đặt thời gian	Ngưỡng thời gian hoạt động
1	23:59	00:00 – 23:59

Cài đặt khung thời gian và ngưỡng CO₂

Kênh	Cài đặt thời gian	Ngưỡng thời gian hoạt động
1	04:00	00:00 – 04:00
2	07:00	04:00 – 07:00
3	10:30	07:00 – 10:30
4	13:00	10:30 – 13:00
5	15:30	13:00 – 15:30
6	17:00	15:30 – 17:00
7	18:30	17:00 – 18:30
8	21:00	18:30 – 21:00
9	00:00	21:00 – 00:00

Cài đặt CO₂

Với nhóm hàm điều khiển CO₂ chúng ta có thể chọn 2 kiểu output:

+Bơm cấp khí CO₂ vào:

+Quạt hút làm giảm lượng CO₂ ở môi trường bên trong:

Cài đặt độ ẩm

Khi kiểm soát độ ẩm, bảng điều khiển trang bị cách điều khiển giảm ẩm bằng cách phun hơi nóng hoặc phun sương để gia ẩm cho môi trường cần điều khiển.

cai-dat-do-am

Cài đặt nhiệt độ

cai-dat-nhiet-do

*Chương trình cài đặt phòng sạch

Chương trình cài đặt cho phòng sạch, các quá trình điều khiển 3 thông số:

CO₂
Nhiệt độ
Độ ẩm

Diễn ra đồng thời và xuyên suốt như trong chương trình cho nông nghiệp dựa vào các mức setpoint đã định từ người dùng.

cai-dat-chuong-trinh-ung-dung-co2-phong-sach

Ứng dụng thực tế của kiểm soát ngưỡng CO₂

*Ứng dụng nuôi cây giống thủy sinh

Một phòng kín 40m³ nuôi và dưỡng cây giống thuỷ sinh sử dụng làm cảnh quan trong các hồ cá thuỷ sinh.

Công nghệ hiện tại, đa số người dùng sử dụng CO₂ dạng dung dịch hoặc khói CO₂ ngâm trong nước.

Đây là bước ươm cây giống để cân chỉnh ra mức CO₂ ổn định cho các loại cỏ và cây sống trong nước trước khi nhân giống và bán rộng rãi ra thị trường.

ung-dung-co2-nuoi-trong-thuy-sinh

*Ứng dụng ươm giống xà lách Ý

Ứng dụng này giúp theo dõi và điều chỉnh các yếu tố như CO₂, nhiệt độ và độ ẩm trong phòng trồng rau xà lách tím, đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng chuẩn thực phẩm sạch cao cấp từ giống rau nhập khẩu.

ung-dung-co2-trong-xa-lach-giong-y

*Kho trữ carrot, khoai tây tại Đơn Dương Lâm Đồng. Ứng dụng này không kích hoạt chức năng cảm biến ánh sáng mà chỉ sử dụng một setpoint cố định cho 3 thông số cố định cho toàn bộ chương trình điều khiển.

ung-dung-co2-trong-bao-quan-nong-san

Theo dõi thông số và lưu trữ dữ liệu

Ví dụ: Gói giải pháp theo dõi và lưu trữ thông minh kết hợp: Bộ cảm biến đo khí CO₂, nhiệt độ, độ ẩm FOX-8STC, FS-600R (Conotec), Biến tần S100 (Control Techniques), Máy tính công nghiệp IPC (Beckhoff)…

ung-dung-theo-doi-va-luu-tru-du-lieu-co2-nhiet-do-do-am