Thông tin kết quả nhiệm vụ KH&CN

Nghiên cứu xây dựng hệ thống hỗ trợ chăm sóc, cảnh báo sớm dịch bệnh và truy xuất nguồn gốc gia cầm, ứng dụng trong chăn nuôi công nghệ cao (27/11/2024)

Việc đưa chăn nuôi công nghệ cao làm mục tiêu phát triển chủ lực của ngành chăn nuôi Việt Nam đã góp phần giảm công lao động, tối ưu hóa chi phí thức ăn, chi phí chăm sóc đồng thời giảm được giá thành tăng sức cạnh tranh trên thị trường so với những phương thức chăn nuôi truyền thống trước kia. Mô hình chăn nuôi công nghệ cao còn tạo thuận lợi cho người chăn nuôi phát triển chăn nuôi có quy mô lớn hơn, tập trung hơn và hiệu quả hơn. Với mục tiêu: Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng hệ thống tự động đo và điều khiển thông số môi trường chuồng nuôi gia cầm; Xây dựng phần mềm thu thập dữ liệu chuyên gia về chăn nuôi gia cầm, phân tích, cảnh báo hỗ trợ chăm sóc, phòng dịch bệnh gia cầm; Thu thập dữ liệu quá trình sinh trưởng gia cầm từ khi nở đến khi xuất chuồng, thông tin về nhật ký chăn nuôi, thức ăn, chế độ ăn, thuốc phòng bệnh và chữa bệnh,.... phục vụ truy xuất nguồn gốc gia cầm, ứng dụng các công nghệ IoT, BigData, AI, cảm biến, truy xuất nguồn gốc và tự động hóa các khâu đo, điều khiển nhiệt độ, độ ẩm, tự động làm sạch môi trường chuồng nuôi gia cầm. Trung tâm Công nghệ vi điện tử và tin học đã triển đề tài “Nghiên cứu xây dựng hệ thống hỗ trợ chăm sóc, cảnh báo sớm dịch bệnh và truy xuất nguồn gốc gia cầm, ứng dụng trong chăn nuôi công nghệ cao” do ThS. Đoàn Hồng Quang làm chủ nhiệm nhiệm vụ.

Hình ảnh tạo nhiệt (úm gà).

Nhóm nghiên cứu xây dựng được hệ thống giám sát, điều khiển thông số môi trường chuồng nuôi đạt được đúng như kịch bản cũng như yêu cầu thực tế trong chăn nuôi gia cầm (trong quá trình thử nghiệm Hệ thống làm giảm tỷ lệ gia cầm chết từ 7/‰ xuống gần như bằng 0). Hệ thống có 2 chế độ điều khiển (bằng tay và tự động) rất thuận tiện cho người sử dụng. Phần mềm hệ thống được xây dựng trên cả máy tính và điện thoại, có thể giám sát, điều khiển tại chỗ hoặc từ xa qua Internet (4G). Các thông tin cảnh báo được cảnh báo kịp thời tới người chăn nuôi qua thư điện tử, tin nhắn hoặc ứng dụng trên điện thoại giúp người chăn nuôi kịp thời xử lý khi có sự cố xảy ra tại chuồng nuôi. 

 Hệ thống tự động giám sát, điều khiển 24/24 hỗ trợ chăm sóc, phòng dịch bệnh và truy xuất nguồn gốc gia cầm cho một chuồng chăn nuôi 1500 gia cầm, bao gồm: Tự động đo và điều khiển nhiệt độ, độ ẩm chuồng nuôi: Nhiệt độ: 15 - 35^oC (theo từng tuổi của gia cầm); Độ ẩm: 60% - 70%; Tự động đo, điều khiển và cảnh báo khi độ sạch không khí trong chuồng nuôi gia cầm không đạt chuẩn (Cảnh báo bằng còi tại chuồng nuôi; thư điện tử, tin nhắn, và ứng dụng trên điện thoại). Hệ thống tự động cảnh báo khi: Nồng độ O₂ < 21%; Nồng độ NH₃ > 0,01%; Nồng độ CO > 0,05%; Nồng độ CO₂ > 0,03%.

Sơ đồ thử nghiệm Hệ thống.

Để đánh giá sai số cảm biến nhiệt độ và độ ẩm, nhóm nghiên cứu đã tiến hành đánh giá sai số theo quy trình hiệu chuẩn thiết bị đo nhiệt ẩm (MECAL 041) của công ty hiệu chuẩn MeCal. Thiết bị sử dụng trong thí nghiệm bao gồm: tủ vi khí hậu HT-50C-100L; Thiết bị đo độ ẩm HM41 của hãng Vaisala có dải đo độ ẩm từ 0-100 %RH sai số lớn nhất ± 1.8 %RH; thiết bị đo nhiệt chính xác Kethiley DMM6500 và cảm biến nhiệt chuẩn RTD sai số <0.1oC. Đối với các giá trị đo nồng độ khí O₂, CO₂, CO, NH₃, trong phạm vi nghiên cứu, nhóm sử dụng thiết bị đo cầm tay Oceanus có thang đo và độ phân giải các khí như sau: CO: 0~1000ppm/1ppm; CO₂: 0~3000ppm/1ppm; NH3: 0~100ppm/0.01ppm; O₂: 0~25%vol/0.01%vol.; với sai số thiết bị đo là ±3% để so sánh, đối chiếu. 

Chế độ điều khiển tại chỗ được nhóm nghiên cứu ưu tiên thiết kế ở mức cao nhất nhằm loại trừ trường hợp khi hệ thống điều khiển phát sinh lỗi, người vận hành ở trang trại vẫn có thể điều khiển hoạt động trang trại tại chỗ thông qua các nút nhấn điều khiển trên tủ; thiết bị, linh kiện được lựa chọn đều đáp ứng điều kiện hoạt động tốt trong môi trường chuồng trại, các cảm biến được lựa chọn đều là các sản phẩm thương mại có thiết kế chắc chắn và sử dụng giao thức truyền thông công nghiệp RS485 giúp dễ ràng thay thế, hoặc mở rộng điểm đo cần giám sát; các chức năng của hệ thống dễ sử dụng và mở rộng cho nhiều chuồng nuôi, trại chăn nuôi. Từ kết quả hiệu chuẩn, có thể thấy, sai số độ ẩm lớn nhất 3%RH, Sai số nhiệt độ lớn nhất là +0.3oC nằm trong dải sai số cho phép của hệ thống giám sát thông số môi trường được thiết kế. Do giới hạn về mẫu chuẩn đánh giá sai số cảm biến đo các loại khí CO, CO₂, NH₃, O₂ nên trong nghiên cứu này, nhóm tiến hành đánh giá sai số đo các loại khí trên thông qua so sánh nồng độ khí đo được từ hệ thống chế tạo và với thiết bị đo thương mại trên thị trường để xem xét sự ổn định của cảm biến. Thông qua kết quả đo, có thể nhận thấy, giá trị nồng độ khí hệ thống thu thập được tại một số điểm lấy mẫu trong ngày so với thiết bị thương mại là tương đối đồng đều, sai số tương đối giữa 2 thiết bị đều <5%. Kết quả đo và đánh giá sai số tương đối giữa các cảm biến O₂, CO₂, CO, NH₃ được lắp đặt trong chuồng nuôi gia cầm với giá trị đo thu được từ thiết bị lấy mẫu (Oceanus OC-1000), kết quả đo và đánh giá không có mẫu nào có sai số tương đối >2%. Trong các bảng kết quả trình bày một số mẫu tại 03 khung giờ trong ngày (7h30AM, 12hAM, 5h30PM) có độ biến thiên lớn của các thông số đo để đánh giá độ tin cậy của thiết bị.

Lắp đặt đầu đo cảm biến trong chuồng nuôi.

Hệ thống giám sát, điều khiển và cảnh báo tự động thông số môi trường trong chuồng nuôi gia cầm hoạt động ổn định trong quá trình thử nghiệm. Các chế độ điều khiển bằng tay thông qua ứng dụng trên máy tính hoặc điện thoại thông minh, chế độ chạy tự động theo kịch bản và chức năng cảnh báo (bằng tin nhắn, thư điện tử, còi báo) khi các thông số trong chuồng nuôi nằm ngoài ngưỡng cho phép được nhóm thực hiện thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và triển khai thực tế cho kết quả chạy ổn định theo yêu cầu đưa ra và không có các lỗi phát sinh. Kết quả đánh giá sai số giá trị thu thập từ cảm biến cho thấy hệ thống đo hoạt động ổn định trong dải thiết kế. Sai số nhiệt độ <0.50C, sai số độ ẩm <5%RH, đối với các nồng độ khí CO, CO₂, NH₃, O2 giá trị trả về gần như tương đồng với thiết bị đo thương mại trên thị trường, sai số tương đối <5%. Khi các thông số môi trường đạt dưới ngưỡng cài đặt, thiết bị đều gửi các thông tin cảnh báo đến người chăn nuôi thông qua tin nhắn SMS và trên phần mềm. Các kịch bản thử nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định với các ngưỡng cài đặt giả lập (cài đặt ngưỡng thấp hơn so với yêu cầu môi trường chuồng nuôi để đánh giá cảnh báo với nồng độ các khí vượt ngưỡng) và ngưỡng cài đặt thực tế đối với giá trị nhiệt độ. Trong quá trình thử nghiệm thực tế, khi nhiệt độ vượt ngưỡng cài đặt, thiết bị đã đưa ra cảnh báo và điều khiển các thiết bị làm mát (bật quạt, bật bơm nước làm mát) để hạ nhiệt độ chuồng nuôi. 

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu dự án tại Trung tâm Thông tin, Thống kê Khoa học và Công nghệ./.