Độc đáo mô hình nhà trồng cây thân thiện môi trường

Mô hình hệ thống nhà trồng cây thân thiện với môi trường

Hai em cho biết, hiện nay, vệ sinh an toàn thực phẩm đang là chủ đề nóng và được xã hội quan tâm. Một trong những giải pháp đó là nhiều người dùng hệ thống nhà kính để sản xuất thực phẩm, tuy nhiên chi phí khá đắt đỏ (khoảng 1- 2 triệu đồng/m2).

Nhằm tạo ra một hệ thống nhà trồng cây thế hệ mới có đầy đủ các ưu điểm của những kiểu nhà trồng cây hiện đại như nhà kính, nhà màng..., giúp người nông dân tăng thu nhập trên một đơn vị diện tích, cải thiện và từng bước thay đổi tập quán canh tác cho nông dân, cung cấp thực phẩm sạch cho bữa ăn hàng ngày..., hai em đã lên ý tưởng. Ý tưởng đó là xây dựng được mô hình kết hợp giữa hệ thống cảm biến và kết hợp với cấu trúc mô hình, từ đó tạo cơ được cơ chế tự động hóa trong việc tưới tiêu, cung cấp ánh sáng... cho cây trồng một cách phù hợp nhất.

Hai em đã bắt tay thực hiện đề tài, nghiên cứu và hoàn thành trong vòng 7 tháng. Các em đã tiến hành nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu và nhược điểm của các nhà trồng cây trên thị trường; đưa ra giả thiết, vấn đề cơ cấu, đặc điểm của mô hình từ đó tìm kiếm vật liệu phù hợp, đưa ra mẫu thiết kế và xây dựng mô hình sản phẩm.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của mô hình

Sau quá trình nghiên cứu, các em quyết định sử dụng hệ thống vi xử lý kết hợp với các cảm biến giá thành rẻ thực hiện mô hình. Mô hình gồm các bộ phận: bộ vi xử lý, hệ thống cảm biến (cảm biến ánh sáng, cảm biến nhiệt độ độ ẩm, cảm biến mưa), trục truyền động mái che, hệ thống đèn led, máy bơm nước cỡ nhỏ, ống nước...

Cơ sở lý thuyết của đề tài là thông số điều kiện môi trường được hệ thống cảm biến thu nhận sẽ được xử lí thông qua bộ vi xử lí ở vi điều khiển. Từ đó, xuất ra các lệnh để điều khiển việc đóng mở màn che, tưới phun, tắt, mở đèn cho phù hợp với điều kiện môi trường. Quá trình hoạt động tạo thành quy trình khép kín tạo điều kiện thích hợp cho cây trồng, nâng cao chất lượng sản xuất.

Theo các em, ưu điểm của hệ thống nhà trồng cây mới này là năng suất có thể cao hơn so với trồng bên ngoài gấp nhiều lần, giá thành rẻ, dễ sử dụng, phù hợp với hầu hết các loại cây trồng trên thị trường. Ngoài ra, hệ thống chống chịu tốt trước các tác nhân khắc nghiệt của môi trường (mưa đá, gió mạnh…), tận dụng tối ưu các điều kiện tự nhiên của môi trường và có thể điều khiển tưới, đèn chiếu sáng và mái che bằng tay nếu muốn.

Đạt chia sẻ: “Mô hình hoạt động theo hai nguyên lý bằng tay và tự động thông qua các cảm biến độ ẩm, nhiệt độ và bộ vi xử lý để tự vận hành hệ thống. Theo đó, khi lượng mưa quá nhiều hay cường độ ánh sáng thay đổi thì hệ thống chuyển động hai chiều làm đóng mở mái che linh hoạt. Còn với các thông số cài đặt theo từng loài cây thì khi mưa đủ lượng nước, hệ thống tự động đóng lại mái che, nếu mưa chưa đủ thì hệ thống tiếp tục tưới bổ sung lượng nước còn thiếu. Nếu cường độ ánh sáng thay đổi, hệ thống tự động đóng mở để điều chỉnh ánh sáng phù hợp với nhu cầu quang hợp của cây đó”.

Thành Nhân trong Lễ trao giải Cuộc thi Sáng tạo Thanh thiếu niên, Nhi đồng toàn quốc lần thứ 12 (Ảnh: Đinh Văn Chung)

Ngoài ra, hệ thống được tích hợp cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, nhiệt độ ngưng tưới và nhiệt độ phải tưới. Khi nhiệt độ xuống thấp dưới ngưỡng cây sinh trưởng, hệ thống sẽ ngưng tưới để không làm giảm nhiệt độ tránh ảnh hưởng không tốt đến cây.

Trong quá trình hoàn thiện sản phẩm, các em đã gặp không ít khó khăn như: Dụng cụ thí nghiệm còn thô sơ, thiếu thốn. Trình độ kỹ thuật hạn chế do việc lập trình chưa quen. Đồng thời, thời gian gấp rút, hạn hẹp và kinh nghiệm xử lí tình huống và kĩ năng thực hiện thí nghiệm chưa được hoàn thiện...

Với đề tài trên, hai em Nhân và Đạt đã đoạt giải Khuyến khích Cuộc thi toàn quốc lần thứ 12 năm 2016 và giải Nhì Cuộc thi Sáng tạo Thanh thiếu niên, Nhi đồng tỉnh Thừa Thiên Huế lần thứ 9 năm 2016.

Thầy Phan Tiến Anh là giáo viên hướng dẫn hai em cho biết: “Mô hình nhà trồng cây tự động là một mô hình rất hữu ích, các em đã bỏ nhiều công sức để thực hiện nó. Mô hình có khả năng ứng dụng cao trong cuộc sống, góp phần tạo cơ sở cho việc xây dựng mô hình sản xuất cây trồng ứng dụng công nghệ cao theo hướng công nghiệp hóa”- thầy Tiến Anh chia sẻ.

Thế Anh