HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH CHĂM SÓC BÒ SỮA

Như chúng ta đã biết Chăn nuôi bò sữa ở Việt Nam có lịch sử phát triển trên 50 năm, ban đầu là hình thức chăn nuôi còn hộ gia đình nhỏ lẻ để tự cung cấp sữa cho mình. Qua thời gian ngành chăn nuôi bò sữa đã có một sự bứt phá chuyển đổi từ chăn nuôi nhỏ lẻ sang chăn nuôi trang trại tập trung, tiếp cận dần tới công nghiệp hóa chăn nuôi chủ yếu ở một số địa phương ở Miền nam, Hà Nội, Ba Vì... Tuy vậy, chăn nuôi bò sữa thực sự phát triển nhanh từ năm 2001 sau khi có chính sách của Chính phủ về phát triển bò sữa Việt Nam. Nhưng sau khi gia nhập WTO, ngành chăn nuôi bò sữa Việt Nam đang đứng trước những cơ hội cũng như những thách thức trong phát triển khi chất lượng sản phẩm ngày càng yêu cầu khắt khe và chặt chẽ hơn về chất lượng đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm. Để nâng cao tính cạnh tranh năng suất, chất lượng sản phẩm sữa thì bò sữa phải được chăm sóc trong một môi trường đạt chuẩn, như nhiệt độ, độ ẩm, thông gió, làm mát, môi trường sạch sẽ… điều này đòi hỏi phải đầu tư các công nghệ hiện đại của nước ngoài với giá thành rất cao và phải mất nhiều thời gian chuyển giao.

Nhằm chủ động trong quản lý chăn nuôi bò sữa ở Việt Nam, không phụ thuộc vào yếu tố công nghệ ngoại nhập mà sản phẩm sữa đạt chất lượng cao và đủ sức cạnh tranh ở thị trường trong nước và quốc tế, thầy Phạm Quang Thành - Khoa điện công nghiệp, trường Cao đẳng nghề KTCN Việt Nam - Hàn Quốc đã tham gia công trình nghiên cứu và xây dựng Hệ thống Quản lý Trang trại Bò Sữa ứng dụng công nghệ tiên tiến điều khiển tự động tại Trang trại bò sữa Vinamilk. Qua thời gian với niềm nhiệt huyết, đam mê thầy đã nghiên cứu thành công "Hệ thống điều khiển thông minh chăm sóc bò sữa". Hiện tại Hệ thống đã và đang được ứng dụng và vận hành tốt tại tại trang trại bò sữa Vinamilk Nghĩa Đàn (Nghệ An) và Hồng Lĩnh (Hà Tĩnh).

Hình 1. Sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển thông minh chăm sóc bò sữa

Hệ thống điều khiển thông minh chăm sóc bò sữa mà tác giả đã thành công bao gồm tổng hợp 5 giải pháp điều khiển tự động, hiện đại được áp dụng những sản phẩm, công nghệ mới vào để điều khiển và quản lý trang trại bò dựa trên các nghiên cứu khoa học về các nhân tố khác nhau ảnh hưởng đến sản lượng và chất lượng sữa, sức khoẻ đàn bò, khả năng sinh sản và lợi nhuận từ đàn bò, bao gồm:

          Thứ nhất: Xây dựng một hệ thống quản lý, cung cấp nước có áp suất lớn và ổn định phục vụ cho hệ thống phun sương và tắm cho bò trong một phạm vi rộng. Để giải quyết bài toán tác giả đã đã sử dụng phương pháp và công nghệ mới, ứng dụng biến tần phối hợp với cảm biến áp suất để điều chỉnh tốc độ bơm sao cho áp lực trên đường ống không đổi.

Thứ hai: Điều khiển việc phun sương tạo độ ẩm, tác giả sử dụng cảm biến độ ẩm để đo độ ẩm thực tế của chuồng trại, lúc đó hệ thông tự phun hay không đảm bảo độ ẩm lúc nào cũng đạt được tiêu chuẩn. Việc điều khiển này nó luôn đạt hiệu quả tối đa, nó không phụ thuộc vào yếu tố bên ngoài.

          Thứ ba: Đều khiển tạo đối lưu không khí, cung cấp khí sạch cho trang trại, cũng như làm mát cho bò. tác giả sử dụng giải pháp trang bị hệ thống quạt làm mát, việc điều khiển tốc độ quạt phụ thuộc vào nhiệt độ thực tế thông qua cảm biến nhiệt độ để tự động  điều khiển tốc độ quạt phù hợp.

          Thứ tư: Điều khiển đảm bảo vệ sinh là một điều rất cần thiết, bò phải thường xuyên được tắm, chuồng trại phải thường xuyên được vệ sinh sạch sẽ. Tất cả các thông số kỹ thuật đều phải được đảm bảo và lưu trữ để cơ quan có thẩm quyền đặc biệt là các khách hàng khó tính như châu Âu, châu Mỹ kiểm tra thường xuyên. Vì vậy trong mô hình tác giả đã viết chương trình điều khiển thông qua bộ PLC, được giám sát thông qua màn hình cảm ứng với chức năng hiển thị và lưu dữ dữ liệu để đảm bảo yêu cầu trên.

          Trong điều kiện trang trại bố trí với diện tích rộng, rải rác. Việc thu thập tín hiệu từ các cảm biến gặp nhiều khó khăn đặc biệt là tác động do nhiễu làm sai lệch đi giá trị đo. tác giả đã nghiên cứu sử dụng giải pháp điều khiển giám sát, thu thập tín hiệu thông qua truyền thông Modbus.

          Thứ năm: Trong quá trình chăm nuôi bò, ngoài những yêu cầu trên, việc khám sức khỏe, tiêm phòng bệnh, định giờ cho ăn, định giờ tắm, định giờ vệ sinh chuồng trại, vắt sữa ... cần phải đúng quy trình, đảm bảo theo giờ giấc định trước.

Hệ thống có thể ứng dụng trong  các trang trại chăn nuôi gia súc sạch chất lượng cao, các nông trại trồng rau củ quả, thực phẩm sạch theo công nghệ mới của Isarel; Các ứng dụng quy mô nhỏ hơn như: chăm sóc cây cảnh, chăm sóc cây xanh trong công viên của trường học, của cơ quan, nhà máy xí nghiệp.

Đồng thời, hệ thống có thể ứng dụng làm mô hình trong công tác học tập, nghiên cứu khoa học cho các trường đại học, cao đẳng, trường dạy nghề  với rất nhiều môn học khác nhau: Truyền động điện, truyền thông công nghiệp, Lắp đặt hệ thống điều khiển tự động trong công nghiệp, điều khiển tự động, thực hành PLC cơ bản, thực hành PLC nâng cao, kỹ thuật cảm biến, đo lường … Là mô hình thực nghiệp để cho các giáo viên nghiên cứu về chuyên nghành tự động hóa.

Ngoài ra, hệ thống có thể phát triển để quản lý hệ thống điện, nước và cứu hỏa cho các nhà cao tầng, khách sạn, nhà hàng, siêu thị … VD: Tự động ổn định áp lực cung cấp nước sạch cho tòa nhà thay vì sử dụng bể chứa nước trên cao, cũng tương tự như vậy, đối với hệ thống cứu hỏa, nó cũng điều khiển hoạt động của các bơm điện, bơm dùng máy nổ Diezel sao cho luôn duy trì một áp lực cần thiết trên đường ống cứu hỏa. Tại các phòng điều đặt cảm biến nhiệt độ, báo khói và hệ thống vòi phun. Tất cả các trạng thái của từng phòng được giám sát thông qua máy tính hoặc HMI đặt ngay tại phòng trực. Khi xẩy ra sự cố ở phòng nào thì cảm biến phòng đó nhận biết và chỉ vòi phun phòng đó tác động để phun nước dập tắt hỏa hoạn, đồng thời điện ở tầng đó sẽ bị cắt bởi các shunt trip đặt ở tủ tổng./.

Nguyễn Hữu Hòa