SỞ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

Nâng tầm bảo quản nông sản sau thu hoạch với giải pháp cơ khí - điện tử 4.0

30-11-2021

Nhiệm vụ khoa học công nghệ "Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị giám sát để điều khiển chế độ sấy lúa tối ưu cho máy sấy tháp" vừa được Sở Khoa học và Công nghệ TP.HCM nghiệm thu sẽ giúp các đơn vị chuyên thu mua lúa gạo đảm bảo ở mức tối đa chất lượng của sản phẩm nông nghiệp.

Thực tế cho thấy, công tác bảo quản sau thu hoạch đối với các sản phẩm nông nghiệp tại Việt Nam nói chung và vùng Đồng bằng Sông Cửu Long nói riêng chưa được đầu tư đúng mức, một phần do sự thiếu hụt về kinh phí đầu tư cho các giải pháp kỹ thuật và công nghệ, một phần do sự chủ quan của các doanh nghiệp thu mua, nhà máy sản xuất - chế biến. Nhận thấy nhu cầu rất lớn từ nhiều doanh nghiệp và đơn vị chuyên thu mua nông sản trong việc nâng cao hơn nữa chất lượng của sản phẩm lúa gạo ở giai đoạn sau thu hoạch, đặc biệt ở khâu sấy lúa, từ sự hỗ trợ kinh phí của Sở Khoa học và Công nghệ TP. Hồ Chí Minh,nhóm các nhà chuyên gia và kỹ sư tại công ty TNHH Kỹ thuật Công nghiệp Đồng Tâm đã phát triển, chế tạo và sản xuất thành công trọn bộ giải pháp tối ưu chế độ sấy lúa hạt dài phổ biến ở khu vực Đồng bằng Sông Cửu Long, đồng thời hoàn thiện chương trình điều khiển tự động quá trình sấy bằng thiết bị hệ thống giám sát tự thiết kế, chế tạo nhằm giảm chi phí và nâng cao chất lượng lúa sau sấy.

maylua

Nguyên mẫu chế tạo giải pháp được trình diễn thực tế tại buổi nghiệm thu

Thạc sỹ Lê Thanh Sơn, chủ nhiệm nhiệm vụ cho biết "sản phẩm hoàn thiện về phần cứng lẫn phần mềm" đã được triển khai thực tế tại Hợp tác xã sản xuất thương mại dịch vụ Green Vina TG (huyện Cai Lậy, tỉnh Tiền Giang) trên cơ sở nghiên cứu, bổ sung trực tiếp các giải pháp cơ khí, điện tử và điều khiển tự động vào hệ thống máy sấy lúa mẫu LAMICO MFD-300-6 với sức chứa 20 tấn/mẻ.

Ngoài ra, bên cạnh giải pháp cơ khí và điện tử được lập trình để giám sát liên tục các thông số chính ảnh hưởng đến hệ thống tháp sấy như độ ẩm lúa đầu vào, nhiệt độ sấy, vận tốc không khí sấy, khối lượng lúa (cần sấy), thời gian sấy thì nhóm nghiên cứu cũng đã phát triển thành công bộ giải thuật đi kèm hệ thống cơ - điện - điều khiển nhiệt nhằm điều khiển tự động quá trình sấy lúa hạt dài. 

maylua1

Tủ điều khiển trung tâm của toàn bộ giải pháp

Cùng với chế độ sấy thủ công, người vận hành máy có thể cung cấp (nhập vào) giá trị ban đầu như khối lượng lúa, độ ẩm, nhiệt độ thành phẩm để hệ thống chủ động đề xuất một số chương trình sấy tối ưu.

Để giám sát toàn bộ các giai đoạn sấy và từ đó thực thi điều chỉnh điều khiển hệ thống chấp hành, hệ thống do công ty Đồng Tâm thiết kế 7 cảm biến (sensor) giám sát, trong đó 6 cảm biến nhiệt độ được bố trí để giám sát nhiệt độ tác nhân sấy từ hệ thống lò đốt trấu gián tiếp và cảm biến được thiết kế chế tạo giám sát nhiệt độ và ẩm độ của khối hạt được điều khiển tự động.

maylua2

Tổng quan thiết kế hệ thống

Kết quả thống kê được nhóm thực hiện nhiệm vụ khoa học công bố tại buổi nghiệm thu vừa diễn ra cuối tháng 10/2021, giải pháp giám sát điều khiển tự động tháp sấy ngang dòng cho mẫu máy MFD-300-6 mà công ty TNHH Kỹ thuật Công nghiệp Đồng Tâm triển khai cho đơn vị HTX Green Vina mang lại hiệu quả: Tăng tỷ lệ gạo nguyên sau xay xát (đạt trên 56%); Tổng thời gian cho 1 mẻ sấy giảm từ 12,25 giờ xuống còn 11,08 giờ (giảm được 1,3 giờ so với quy trình cũ áp dụng); Lượng điện năng tiêu thụ cho 1 mẻ sấy giảm từ 252,8kWh xuống 226,2kWh. Chưa dừng lại ở đó, nhờ quy trình được lập trình, tối ưu và tự động hóa và giao diện thiết kế trên màn hình cảm ứng HMI hướng đối tượng sử dụng dễ thao tác và quan sát, thay vì phải cần 2 nhân công để vận hành 1 mẻ sấy như trước, thì nay chỉ cần 1 nhân công. Ngoài ra, do thời gian sấy giảm nên lượng trấu tiêu thụ cho 1 mẻ sấy giảm được 26% so với trước khi áp dụng các hệ thống và giải pháp của đề tài.

maylua3

Nguyên mẫu bộ chấp hành

Đại diện nhóm nghiên cứu cho biết, giải pháp hoàn chỉnh đã được tích hợp vào máy sấy tháp MFD-300-6, gồm các thành phần như: Tủ điều khiển điều khiển có giao diện màn hình cảm ứng HMI (thiết kế theo yêu cầu); Thiết bị đo độ ẩm trực tuyến (phương pháp đo điện trở); Chương trình điều khiển tự động tích hợp nhiều ngõ ra đều khiển các thiết bị và chương trình giám sát cho phép sao chép dữ liệu quá trình sấy.

Là giải pháp gắn liền với việc giải quyết những khó khăn ghi nhận trong thực tiễn sản xuất, nhóm nghiên cứu đã chủ động khắc phục vấn đề "nghẹt rác" mà nhiều hệ thống sấy lúa phổ dụng đang mắc phải, đặc biệt ở khu vực "trích lúa" để giám sát ẩm độ của khối hạt. 

maylua4

Áp dụng thử nghiệm sản phẩm trên máy sấy mô hình và máy sấy MFD-300-6

Trên màn hình điều khiển của hệ thống, từ máy tính cá nhân hay thiết bị di động, người vận hành sấy hoàn toàn có thể giám sát tức thời các thông số liên quan của toàn tháp sấy, đồng thời chủ động điều chỉnh các thông số liên quan cũng như thiết lập riêng chế độ sấy tối ưu theo kinh nghiệm vận hành tháp sấy để thiết bị tự động đáp ứng. 

Đại diện nhóm nghiên cứu cho biết thêm rằng, các thuật toán đã giúp cho việc điều khiển hệ thống cơ khí - điện tử  được đồng bộ từ đó có thể điều khiển được nhiệt độ tác nhân sấy và vận tốc tác nhân sấy đầu vào của tháp sấy theo các chế độ sấy tối ưu theo từng giai đoạn sấy bám sát theo quá trình giảm độ ẩm hạt của khối lúa trong suốt quá trình sấy. Việc điều khiển thông qua giám sát độ ẩm của khối hạt trong tháp sấy được thực hiện tự động có vai trò quan trọng và có tính quyết định chất lượng hạt gạo thành phẩm trong xay xát. 

Nổi bật với App điều khiển

Cùng với giải pháp cơ khí - điện tử hoàn chỉnh, nhóm nghiên cứu đã hoàn thiện ứng dụng phần mềm MST, có chức năng hiển thị các thông số của quá trình sấy trong máy sấy tháp nhằm hỗ trợ cho người vận hành tháp sấy giám sát quá trình sấy để đạt được kết quả sấy tốt nhất. Phần mềm có các giao diện giúp người vận hành có thể điều chỉnh các chế độ công nghệ sấy cho từng loại lúa khác nhau thông qua việc điều chỉnh trên màn hình cảm ứng.

Phần mềm này có thể điều khiển từ máy tính cá nhân (PC) hay thậm chí qua App trên thiết bị di động thông minh. Cụ thể hơn, phần mềm MST có các chức năng: (1) điều chỉnh thông số thời gian lấy mẫu; (2) Khả năng lưu trữ dữ liệu thông qua cổng USB nhằm phục vụ quá trình nghiên cứu cải tiến chế độ sấy và phục vụ cho quá trình giám sát thời gian sử dụng tháp sấy bằng lịch sử sử dụng; (3) Chức năng cài đặt chế độ và thông số hoạt động máy theo hai chế độ Auto/Manual để điều khiển động cơ bổ sung không khí của buồng hòa trộn tác nhân sấy; (4) Chức năng vẽ đồ thị theo thời gian thực giúp cho người dùng dễ dàng quan sát diễn biến toàn bộ quá trình sấy.(5) Chức năng dự báo kết thúc thời gian sấy cho người dùng.

maylua5

Ứng dụng MST cho phép điều khiển tháp sấy từ xa qua điện thoại thông minh

Tại buổi nghiệm thu đề tài, các thành viên hội đồng đã đánh giá cao sự sáng tạo và tính hiệu quả vận hành của hệ thống, đồng thời cũng khách quan đóng góp một số ý kiến để giải pháp do công ty Đồng Tâm có thể suy nghĩ "nâng cấp" trong tương lai nhằm gắn liền với xu hướng điện toán IoT và nông nghiệp công nghệ cao.

"Hoạt động sử dụng thiết bị của đề tài cũng sẽ giúp cho các nhà nghiên cứu có thể tiếp cận được các quá trình sấy khác nhau trong thực tế sản xuất tại nhiều khu vực chế biến, trong khi đó hệ thống lưu trữ dữ liệu sấy thể hiện ý nghĩa khoa học cao khi các chuyên gia sấy có thể tham khảo dữ liệu sấy thực từ nhà máy chế biến để nghiên cứu xây dựng nhiều quy trình công nghệ sấy cho hiệu quả kinh tế-kỹ thuật cao", Th.S Lê Thanh Sơn thông tin thêm. "Hay nói cách khác, giải pháp thiết bị và công nghệ trong nghiên cứu của đề tài đã giúp tiết kiệm được chi phí thực hiện các thử nghiệm sấy trên mô hình đồng dạng, thay vào đó sẽ có được bộ dữ liệu sấy thực tại nhà máy để xây dựng chế độ sấy tối ưu, từ đó giúp cho khuyến cáo chế độ sát nhất với thực tế sản xuấtkinh doanh. Bài toán tối ưu chế độ sấy sấy sẽ được thực hiện cụ thể cho từng đối tượng máy sấy tháp và nhà máy chế biến có thể cài đặt trực tiếp để đánh giá hiệu quả cho từng mẻ sấy ".

Nhận định về hiệu quả về kinh tế xã hội, Th.S Lê Thanh Sơn khẳng định, việc phát triển và thử nghiệm thành công hệ thống giám sát ứng dụng cho các máy sấy tháp đã và đang mở ra một nhu cầu mới về thiết bị, dịch vụ chăm sóc khách hàng sử dụng thiết bị, hoạt động nghiên cứu đã giúp tăng tính chuyên môn hóa trong thiết bị chế biến sấy lúa dạng tháp hiện nay.

Thông tin liên hệ:
Công ty TNHH Kỹ thuật Công nghiệp Đồng Tâm
Địa chỉ: 125/101/81 Đinh Tiên Hoàng, P.3, Q. Bình Thạnh, TP.HCM
Điện thoại: 028 3773 4328.              Email: info@dtengineering.vn
Website: dtengineering.vn

 


Bản quyền © 2018 Sở Khoa học và Công nghệ Thành phố Hồ Chí Minh
Thiết kế và phát triển bởi HCMGIS
Tổng số truy cập: 11537348