BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
--------------------

ĐÀO VĂN SƠN

THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN
QUÁ TRÌNH BẢO QUẢN NÔNG SẢN DẠNG HẠT

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: Điện khí hóa sản xuất nông nghiệp và nông thôn
Mã số

: 60.52.54

Người hướng dẫn khoa học: TS. LƯU HỒNG VIỆT

1
1


HÀ NỘI, 2011

2
2


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào.


4
4


MỤC LỤC

5
5


ANH SÁCH HÌNH

6
6


DANH SÁCH BẢNG BIỂU

7
7


Giới thiệu đề tài

Ngày nay khi nền nông nghiệp phát triển mạnh, sản phẩm tạo ra ngày
càng phong phú thì nhu cầu lưu trữ hàng hóa trong các kho lưu hàng càng nhiều.
Việc kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm khi bảo quản, lưu trữ các sản phẩm công - nông
nghiệp trong các kho chứa hàng là rất quan trọng. Thông thường với các loại
hàng hóa được lưu trữ, nhiệt độ, độ ẩm trong phòng lưu trữ phải luôn duy trì ở 1

- Chúng tôi lựa chọn chip ATmega16 thuộc họ AVR là sản phẩm do công
ty Atmel (Na uy) sản xuất để phát triển thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm. ATmega16
có khả năng xử lý hỗn hợp dữ liệu tương tự và số. Nó cho ta khả năng phát triển
các sản phẩm mới nhanh, dễ dàng mở rộng các chức năng mới sau này. Công
nghệ này cho nhiều giải pháp lựa chọn và hỗ trợ cho đa dạng ứng dụng từ đo
lường, xử lý, điều khiển, truyền thông, kết nối mạng trên cùng một chip với giá
thành thấp.
- Lựa chọn chip sensor SHTxx của hãng Sensirion để đo nhiệt độ, độ ẩm.
Đây là chip có các chỉ tiêu kỹ thuật và giá cả phù hợp.
Có thể đặt tối đa và nối mạng 32 thiết bị với máy tính. Thiết bị hoạt động
rất đơn giản: Tất cả đã được thiết kế và lập trình trong chip ATmega16. Thiết bị
tự động lấy tín hiệu từ đầu đo, tính toán rồi hiển thị thông số nhiệt độ, độ ẩm
trên màn hình LCD. Số liệu được cập nhật và được truyền đi xa. Khi cần lấy số
liệu, người giám sát chỉ việc bật máy tính tại một trung tâm và vào chương trình
để nhận số liệu từ các màn hình LCD đó. Ngoài ra, nó còn tự động lưu giữ thông
tin đo được vào cơ sở dữ liệu, giúp người quản lí biết được và điều chỉnh nhiệt
độ của kho thóc bằng hệ thống quạt gió hoặc hút ẩm ra ngoài...
Ngoài việc đo nhiệt độ, độ ẩm ở kho thóc, sản phẩm này còn có thể tự
động đo, kiểm tra các thông số trên tại kho nông phẩm, dược phẩm, vũ khí, trang
thiết bị công nghiệp và bệnh viện, phòng thí nghiệm...
Mặt khác, hệ thống còn có thể ứng dụng vào các quy trình sản xuất nông
nghiệp công nghệ cao như: tự động hoá tưới cây trong các nhà kính trồng hoa,
trong các khu sản xuất rau sạch, trang trại trồng nấm.


Chương 1. Kỹ thuật bảo quản nông sản dạng hạt

1.1. Phương pháp bảo quản nông sản dạng hạt
1.1.1. Phương pháp bảo quản ở trạng thái thoáng


độ ẩm hạt quá cao thì áp dụng cả hai phương pháp này đều không thỏa mãn.
1.1.2. Phương pháp bảo quản ở trạng thái kín

Mọi hoạt động sống trong khối sản phẩm đều cần có oxy để hô hấp. Lợi
dụng tính chất này người ta cách ly khối sản phẩm với môi trường không khí
xung quanh bằng cách bảo quản kín hoặc nạp vào khối sản phẩm một thứ khí
khác không phải oxy rồi đóng kín lại. Để tạo điều kiện không có oxy người ta có
thể sử dụng hai cách: để cho lượng CO 2 tích tụ lại và lượng O2 mất dần trong
quá trình hô hấp hoặc cho thêm CO2 hay N2 nhưng chủ yếu là CO2
Phương pháp này có ưu điểm:
- Tiêu diệt hoàn toàn các loại vi sinh vật và côn trùng đồng thời không cho
vi sinh vật và côn trùng xâm nhập từ bên ngoài vào.
- Nếu hạt khô thì vi sinh vật không hoạt động được, hiện tượng tự bốc
nóng không xảy ra, tuy nhiên hạt vẫn tiếp tục hô hấp yếm khí làm cho độ axit
trong hạt vẫn tăng.
- Không khí ngoài trời không xâm nhập vào khối hạt nên độ ẩm hạt không
tăng.
- Tiết kiệm được sức lao động và thời gian cần đảo đống hạt
Nhược điểm:
- Phương pháp này chỉ áp dụng bảo quản hạt làm thức ăn cho người và gia
súc không thể bảo quản hạt giống vì làm mất khả năng nảy mầm của hạt.
- Kết cấu kho khá phức tạp và đắt tiền
1.1.3. Phương pháp bảo quản ở trạng thái lạnh

Nguyên tắc của phương pháp này là hạ thấp nhiệt độ của khối sản phẩm
xuống một mức độ nhất định để làm suy yếu hoặc tê liệt mọi hoạt động sống


trong khối sản phẩm, do đó sản phẩm sẽ bảo quản được lâu mà không bị hư
hỏng. Để thực hiện phương pháp này người ta có nhiều cách, song có hai cách

trước và sau khi chế biến.
Kho đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản nông sản. Vì vậy, việc
xây dựng kho chủ yếu nhằm phục vụ yêu cầu bảo quản chứ không đơn thuần chỉ
là nơi chứa đựng. Đối với mỗi loại sản phẩm khác nhau cần phải có từng loại
kho bảo quản thích hợp, đặc biệt là phải có các trang thiết bị cần thiết để phục
vụ cho việc sơ chế, kiểm tra theo dõi, phát hiện và sử lý kịp thời các sự cố không
bình thường trong kho. Tuy nhiên, để giữ cho sản phẩm ở trạng thái an toàn
được lâu dài, ngoài việc xây dựng kho theo đúng tiêu chuẩn cũng cần phải quản
lí tốt các tiêu chuẩn về phẩm chất từ khi thu hoạch cho đến khi nhập kho. Muốn
đạt được những yêu cầu về phẩm chất cần phải thu hoạch nông sản đúng độ
chín, lựa chọn phân loại đúng tiêu chuẩn qui định; kiểm tra phẩm chất ban đầu,
chú ý tới các chỉ tiêu độ sạch, độ ẩm, mức độ nhiễm sâu bệnh và thành phần
dinh dưỡng; trong quá trình vận chuyển phải hết sức chú ý ngăn ngừa các yếu tố
có thể gây hư hỏng do tác động cơ học như: gẫy vỡ, dập nát,...
1.2.2. Yêu cầu kỹ thuật

Để bảo quản nông sản được lâu với mức độ hao hụt thấp nhất, khi xây
dựng kho cần đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật sau đây:
- Có đủ dung tích để chứa hết khối lượng sản phẩm cần lưu trữ.
- Kho cần phải được xây dựng trên địa bàn cao ráo, thoáng mát, dễ thoát
nước.
- Kết cấu kho phải đảm bảo được các yêu cầu trong bảo quản như cách
nhiệt, cách ẩm, tránh tạo điều kiện cho côn trùng phát triển và loài gậm nhấm
đục khoét, đồng thời phải tạo điều kiện thuận lợi cho công tác kiểm tra và xử lý
sự cố, tiện lợi cho việc diệt trừ vi sinh vật và côn trùng.


- Phải có hệ thống trang bị để sơ chế trước khi nhập kho hoặc xử lý các sự
cố không bình thường xảy ra trong kho như: thiết bị làm sạch, sấy, thông gió,...
đặc biệt là phải có các phương tiện vận chuyển để cơ khí hóa việc bốc dỡ xuất,

hiện tự động hóa bằng cách cắm các nhiệt kế, nhiệt kế đo từ xa vào giữa các xi
lô ở nhiều độ cao khác nhau, thường 5 ÷ 7 m đặt một chiếc.
Hiện nay, phần lớn các kho xi lô được giải quyết tự động hoàn toàn. Trong
kho được trang bị các quạt thông gió, lò sấy, hệ thống vận chuyển xuất nhập kho
và đảo hạt,... Hệ thống này liên quan mật thiết với các dữ kiện và các thông số
mà con người đã lập sẵn theo chương trình như: nhiệt độ và độ ẩm hạt, nhiệt độ
và độ ẩm không khí xung quanh. Nhờ thiết bị điện tử và hệ thống máy tính
chương trình làm việc của kho này tự động hóa hoàn toàn. Dung lượng kho là
20000 tấn chỉ cần 1 ÷ 2 người làm việc và bảo vệ kho.
Kho xi lô vốn đầu tư xây dựng cao nhưng hiệu quả kinh tế lại rất lớn do
giảm được hư hỏng sản phẩm và giảm chi phí lao động.
1.3. Kỹ thuật bảo quản thóc
1.3.1. Kho bảo quản và các vật tư, thiết bị

1.3.1.1 Kho bảo quản:
Thóc bảo quản đổ rời trong điều kiện áp suất thấp có thể triển khai trong
tất cả các loại hình kho hiện có của hệ thống kho dự trữ (kho cuốn, kho A1, kho
tiệp...)
Kho dùng bảo quản thóc phải đảm bảo các điều kiện sau:
- Nền kho cao ráo, trần tường không bị thấm dột, nước mưa không hắt vào
trong kho.
- Mặt nền kho và tường trong của kho đảm bảo phẳng, nhẵn, không bị
ngưng tụ ẩm.
- Đảm bảo thoáng khí đồng thời giữ được kín khi thời tiết diễn biến bất
lợi.
- Ngăn ngừa được sự lây nhiễm hoặc xâm nhập của côn trùng, chim,
chuột gây hại.


1.3.1.2. Hệ thống ống dẫn, hút khí


- Lắp đặt ống hút, tạo cửa hút khí: Ống hút khí được nối thông với ống
dẫn khí bằng cút thu. Lắp van khóa khí vào phần ống hút ở phần ngoài lô cách
cửa hút từ 10 cm đến 15 cm. Các lô thóc có tích lượng từ 200 tấn trở lên có thể
bố trí hai cửa hút khí để tiện cho việc hút khí giải phóng nhiệt, ẩm ra khỏi lô
thóc trong quá trình bảo quản.
Mô hình hệ thống ống dẫn, hút khí trong các kho

Hình 1.1. Mô hình kiểu song song một cửa hút khí

Hình 1. 2. Mô hình kiểu song song 2 cửa hút khí


Hình 1.3. Mô hình kiểu xương cá dùng cho các loại kho
1.3.2.2. Hút khí trong quá trình bảo quản
- Ba tháng đầu bảo quản: Hút khí lô thóc đạt chênh lệch cột nước trên áp
kế là 100 mm và thường xuyên duy trì áp suất âm trong lô thóc tối thiểu là 10
mm cột nước (tương đương áp suất âm 100 Pa).
- Từ tháng thứ tư đến tháng thứ chín: Khi mực nước trở về thăng bằng thì
sau 3 ngày hút lại một lần tới áp suất âm 1000 Pa.
- Các tháng tiếp theo: Khi mực nước trở về thăng bằng thì cứ sau 7 ngày
tiếp tục hút lại một lần như trên.
1.3.2.3. Diệt trùng thóc bảo quản trong điều kiện áp suất thấp
Trong cả chu kỳ bảo quản (khoảng thời gian từ lúc nhập tới lúc xuất kho): Tối
đa chỉ tiến hành một lần biện pháp phòng ngừa, trừ diệt sâu mọt hại bằng hóa chất.
Tùy thuộc khả năng, mức độ phát sinh phát triển của sâu hại để lựa chọn loại hóa chất,
thời điểm xử lý phù hợp:

- Hoặc sử dụng dạng thuốc tiếp xúc phun trộn cho khối hạt từ thời điểm
nhập kho đến trước khi phủ kín lô thóc;

Khi lúa đạt độ ẩm 12% thì không vô bao liền mà để nguội ít nhất là 6 giờ.
Trong các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng hạt giống, ẩm độ hạt và nhiệt độ
không khí là quan trọng nhất. Hạt càng khô, nhiệt độ không khí càng mát thì tuổi
thọ giống càng cao
Bảo quản số lượng ít ở nông hộ: Có thể bảo quản trong lu, hạt, cót, bao
hoặc thùng tôn có nắp đậy. Lúa phải thật khô 12- 13% ẩm độ. Định kỳ nắng ráo
đem ra phơi lại


Kiểm tra định kì 15 ngày/lần. Độ ẩm dưới 14%, nhiệt độ Độ ẩm
người máy (HMI- Human Interface Station), bao gồm các máy tính cá nhân
(PC), màn hình chuyên dụng... có khả năng hiển thị các thông tin của hệ thống
Chức năng:
- Điều khiển giám sát (Supervisory Control), vận hành và giám sát quá
trình (Operating and Monitoring). Người vận hành có thể điều chỉnh các thông
số của hệ thống, giám sát các hoạt động về công nghệ …
- Tối ưu hoá quá trình (Process Optimization) về mặt chất lượng, năng
lượng tiêu thụ.
- Xử lí các sự kiện sự cố (Event and Alarm Horling)..
- Chuẩn đoán quá trình. (Process Diagnosis).


- Bảo toàn hệ thống (System Safety).
Cấp quản lí: Cấp quản lí bao gồm quản lí kỹ thuật và quản lí kinh tế. Cấp
này bao gồm các máy tính công ty được nối mạng với nhau. Hệ thống này có thể
nối với máy tính ở xa theo mạng Internet.
Chức năng của quản lí kỹ thuật: Quản lí tình trạng hoạt động của các thiết
bị trong hệ thống, kịp thời đưa ra các cảnh báo giúp người quản lí hệ thống
Chức năng của quản lí kinh tế: Theo dõi đánh giá kết quả sản xuất. Lập
kế hoạch sản xuất dựa vào tình trạng thiết bị. Tính toán tối ưu hoá sản xuất. Tính
toán giá thành lãi suất…
2.2. Các chế độ truyền dẫn
2.2.1. Truyền dẫn song song và truyền dẫn nối tiếp

2.2.1.1. Truyền song song
Là truyền đồng thời một nhóm bít trên đường truyền. Phương pháp truyền
này được dùng phổ biến trong các hệ thống Bus bên trong máy tính, truyền số
liệu giữa máy tính và máy in, truyền số liệu giữa các thiết bị công nghiệp… Ưu
điểm của phương pháp truyền này là tốc độ truyền nhanh nhưng nhược điểm là
đối với các đường truyền dài thì chi phí cho đường dây là quá đắt, không thích

số. Vậy yêu cầu 2 clock phải cùng tần số và cùng pha (fT = fR , PT = PR ).
Nếu đảm bảo được điều này ta nói đã đồng bộ được dao động chủ của bên
phát và bên thu. Ở phía bên thu phải nhận biết được các sự kiện về việc xuất
hiện/kết thúc một bản tin, một đoạn tin và một tin (đồng bộ sự kiện).
Hai bộ tạo sóng chủ không đồng bộ với nhau là do: mọi bộ dao động đều
có độ ổn định với tần số xác định, độ ổn định này phụ thuộc vào rất nhiều
nguyên nhân khác nhau mà chủ yếu là sự thay đổi của môi trường. Người ta
thống kê nếu dùng bộ dao động RC thì độ ổn định không vợt quá 10 -3, nếu dùng
bộ dao động thạch anh thì độ ổn định không vượt quá 10 -6 còn nếu sử dụng hốc
cộng hưởng hạt nhân thì độ ổn định không thể vượt quá 10 -12 rõ ràng không thể
có hai bộ dao động có tần số bằng nhau trong thời gian đủ lớn.
Sai lệch về tần số luôn dẫn đến sự sai lệch về pha. Thực tế đặc tính của
đường truyền luôn thay đổi theo thời gian và theo môi trường bên ngoài, do đó
pha của sóng truyền đến bên thu là luôn thay đổi. Người ta gọi hiện tượng này là
hiện tượng rung pha của sóng tới. Sóng tới thì pha rung còn ở phía thu thì ta cố
làm cho pha cố định hoặc nếu có rung thì cũng khác sự rung pha sóng tới. Do đó
luôn luôn có sự sai pha.