Bộ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỊ CHÍ MINH

BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN
ĐÈ TÀI NCKH VÀ PTCN CÁP Bộ NĂM 2019

NGHIÊN CỨU, XÂY DựNG HỆ THỐNG TÍCH HỢP ĐA CẢM
BIÉN HÕ TRỢ GIÁM SÁT CÁC THƠNG SĨ MÔI TRƯỜNG

NƯỚC LỢ TẠI TRANG TRẠI NUÔI TÔM KHU vực TP. HỒ
CHÍ MINH

Cơ quan chủ trì đề tài: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỊ CHÍ MINH

Chủ nhiệm đề tài: TS. BÙI THƯ CAO

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2019


Bộ CƠNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
sofflcg

BÁO CÁO KẾT QUẢ THựC HIỆN
ĐÈ TÀI NCKH VÀ PTCN CẤP BỌ NĂM 2019

“Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tích hợp đa cảm biến hỗ trợ giám sát

các thông số môi trường nước lợ tại trang trại nuôi tôm khu vực TP. Hồ
Chí Minh”

Cơ quan chủ trì đề tài: TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH

Chủ nhiệm đề tài: TS. BÙI THƯ CAO

Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2019


Bộ CƠNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỊ CHÍ MINH

BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN
ĐÈ TÀI NCKH VÀ PTCN CÁP Bộ NĂM 2019
“Nghiên cứu, xây dựng hệ thong tích hợp đa cảm biến hỗ trợ giám sát
các thông số môi trường nước lợ tại trang trại nuôi tôm khu vực TP. Hồ

Chí Minh”
(Thực hiện theo Hợp đồng sổ 055.2018.ĐT.BO/HĐKHCN, ký ngày 08 tháng 1 năm
2018 giữa Bộ Công Thương và Trường Đại học Công Nghiệp TP.HỒ Chỉ Minh)

Mã số: ...................................... /.....................
Chủ nhiệm đề tài

TS. Bùi Thư Cao

,

Thư ký đề tài
TS. Ong Mầu Dũng


Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2019
iii


BỘ CƠNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP. HCM

(trang bìa)

BÁO CÁO TỔNG KẾT
NHIỆM VỤ CẤP BỘ
NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG HỆ THỐNG TÍCH HỢP ĐA CẢM BIẾN
HỖ TRỢ GIÁM SÁT CÁC THƠNG SỐ MÔI TRƯỜNG NƯỚC LỢ TẠI
TRANG TRẠI NUÔI TÔM KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH

Cơ quan chủ quản: Bộ Cơng Thương
Cơ quan chủ trì: Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP. HCM
Chủ nhiệm nhiệm vụ: TS. Bùi Thư Cao
Thời gian thực hiện: 01/2018-06/2019

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2019

i


BỘ CƠNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP. HCM

(trang giáp bìa)


BÁO CÁO TỔNG KẾT
NHIỆM VỤ CẤP BỘ
NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG HỆ THỐNG TÍCH HỢP ĐA CẢM BIẾN
HỖ TRỢ GIÁM SÁT CÁC THÔNG SỐ MÔI TRƯỜNG NƯỚC LỢ TẠI
TRANG TRẠI NUÔI TÔM KHU VỰC TP. HỒ CHÍ MINH

Cơ quan chủ quản: Bộ Cơng Thương
Cơ quan chủ trì: Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP. HCM
Chủ nhiệm nhiệm vụ: TS. Bùi Thư Cao
Thời gian thực hiện: 01/2018-06/2019

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH - 2019
(trang nhan đề)

ii


DANH SÁCH NHỮNG NGƯỜI THAM GIA THỰC HIỆN NHIỆM VỤ

TT

Họ và tên

Cơ quan/tổ chức

1

Bùi Thư Cao


Đại Học Công Nghiệp TP. HCM

iii


Lời cảm ơn
Lời đầu tiên tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Cơng
Nghiệp TP.HCM, Phịng QLKH&HTQT đã động viên, khích lệ và tạo điều kiện tốt cho tơi
trong suốt q trình nghiên cứu, hồn tất đề tài.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn đến các công sự KS. Trần Mạnh Tiến, Trung tâm Dịch vụ Phân
tích Thí nghiệm Thành phố Hồ Chí Minh và KS. Phạm Nguyễn Quốc Tiến đã hỗ trợ và tham
gia tích cực trong nhóm nghiên cứu để hồn thành đề tài này.
Tôi cũng xin gửi lời cam ơn chân thành đến anh Dương Đức Trọng, giám đốc điều hành, Tập
Đoàn Việt Úc – chi nhánh Bạc Liệu và anh Nguyễn Trọng Huy, giám đốc công ty TNHH Đầu
Tư Thủy Sản Huy Thuận - Trung Tâm Sản Xuất Tôm Giống Huy Thuận-Bình Đại, Bến Tre.
Đây là những cơng ty đã giúp đở chúng tơi rất nhiều trong việc hồn thiện sản phẩn.
Đặc biệt tôi xn gửi lời cảm ơn chân thành đến anh Võ Văn Hai (Điện thoại: 0335529184), chủ
trang trại nôi tôm tại ấp An lộc, Xã Tam Thơn Hiệp, Huyện Cần Giờ, TP. Hồ Chí Minh,
người đã hỗ trợ tận tình cho nhóm nghiên cứu làm khảo nghiệm tại trang trại nuôi tôm.

iv


Tóm tắt kết quả thực hiện nhiệm vụ
Mục đích của đề tài “Nghiên cứu, xây dựng hệ thống tích hợp đa cảm biến hỗ trợ giám sát các
thông số môi trường nước lợ tại trang trại nuôi tôm khu vực TP. Hồ Chí Minh” là làm chủ cơng
nghệ giám sát môi trường nuôi tôm nước lợ trên cơ sở áp dụng công nghệ giám sát tự động để
nâng cao hiệu quả sản xuất và góp phần thúc đẩy việc ứng dụng công nghệ trong nước đáp ứng
nhu cầu nuôi tôm công nghệ cao phục vụ xuất khẩu.
Nội dung gồm 06 chương:

9

Nội dung 1. Tìm hiểu tổng quan quá trình giám sát các thơng số mơi trường trong
q trình ni tơm hiện nay. Trong nơi dung này nhóm nghiên cứu đã khảo sát các
mơ hình và qui trình ni tơm ở Cần Giờ, Bạc Liêu và Bến Tre. Từ đó xác định mơ
hình và qui trình giám sát các thơng số môi trường nước ao tôm.

9

Nội dung 2. Thực hiện nghiên cứu khảo sát nguyên lý hoạt động của các loại máy đo
đạc cho 05 chỉ số môi trường nước như máy đo độ PH, độ hòa tan oxy, độ mặn, độ
đục và nhiệt độ. Từ đó chọn lựa chủng loại cảm biến giám sát tự động online cho 05
thông số môi trường nước.

9

Nội dung 3. Trên cơ sở 05 cảm biến mơi trường được chọn lựa ở chương 2, nhóm
nghiên cứu lựa chọn công nghệ truyền và xử lý dữ liệu thu từ các phản hồi của cảm
biến đáp ứng yêu cầu có thể đo đạc ở các vùng địa lý khác nhau.

9

Nội dung 4. Trên cơ sở 05 loại cảm biến đã được chọn ở chương 2 và các kỹ thuật
truyền và xử lý dữ liệu thu được lựa chọn ở chương 3, nhóm nghiên cứu thiết kế và
chế tạo hệ thống trạm tích hợp đa cảm biến, thu nhận dữ liệu gửi về hệ thống máy
chủ giám sát các thông số môi trường online sử dụng kết nối IoT và cơng nghệ điện
tốn đám mây.

9


Nội dung 5. Sau khi hệ thống đã được lắp đặt hiệu chỉnh và khảo nghiệm, sẽ được
đưa đến áp dụng thử nghiệm tại một doanh nghiệp nuôi tôm. Kết quả cho thấy dữ
liệu đo đạc đáp ứng được các yêu cầu về độ chính xác và thời gian xử lý.

9

Nội dung 6. Viết báo cáo tổng hợp các nội dung đã thực hiện.

Phương pháp thực hiện: theo 4 bước sau
9

Bước 1. Xác định các thơng số đầu vào và ra của bài tốn thiết kế. Trong đó các
thơng số đầu vào là các loại cảm biến với các thông số đã được chọn lựa ở chương
2, môi trường nuôi tôm nước lợ và địa bàn ở khu vực đồng bằng. Thông số đầu ra là
dữ liệu các thông số môi trường được lưu trữ trên Cloud và hiện thị trên web.

9

Bước 2. Thiết kế mơ hình phác thảo hệ thống trạm tích đa cảm biến. Từ đó thiết kế
sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý cho toàn hệ thống.

9

Bước 3. Tiến hành lắp đặt, hiệu chỉnh và khảo nghiệm hệ thống

9

Bước 4. Triển khai áp dụng thực tế và hiệu chỉnh tối ưu hóa hệ thống.

Kết quả, đầu dị tích hợp được thiết kế và lắp đặt nhỏ gọn, được đóng võ nhựa để chống nước


v


và chống va đập trong quá trình sử dụng. Hệ thống cơ cấu chấp hành gồm một tay máy trục
xoay và một động cơ cuộn đưa đầu dò lên xuống thực hiện đo và xử lý vệ sinh đầu dò. Hệ thống
trạm tích hợp đa cảm biến hoạt động tốt, chịu được mưa, gió và có độ chính xác và ỗn định cao.
Trên cơ sở đó, nhóm nghiên cứu đã viết bài báo thể hiện nghiên cứu cải tiến về máy đo độ mặn
bằng phương pháp điện cực không tiếp xúc. Bài báo được đăng trên tạp chí cấp Trường Đại Học
Công Nghiệp TP. HCM.
Kết luận, đề tài đã đạt được các mục tiêu đề ra là xây dựng hệ thống giám sát tích hợp đa cản
biến online các thơng số môi trường nước lợ, ứng dụng công nghệ tự động hóa và IoT trong
ni tơm cơng nghệ cao để nâng cao hiệu quả sản xuất. Bên cạnh đó đề tài đã xây dựng một
phương pháp mới trong thiết kế bộ cảm biến đo độ mặn bằng phương pháp điện cực không tiếp
xúc, sử dụng nguyên lý đo suy hao cơng suất của sóng microwave.
Một số điểm đóng góp mới và nổi bật của đề tài:
9 Ghép tích hợp đa cảm biến và đo online các thông số môi trường và truyền dẫn sóng vơ
tuyến lên Cloud để giám sát online các thông số môi trường nước ao nuôi tôm.
9 Sử dụng nước làm sạch đầu dò cảm biến một cách đơn giản, giúp duy trì và ổn định độ
chính xác của thiết bị đo, đồng thời làm tăng thời gian sử dụng của thiết bị.
9 Với những ý tưởng xây dựng trạm tích hợp đa cảm biến của đề tài có thể phát triển rộng
ra trong lĩnh vực ni trồng thủy sản, như nuôi: tôm, cá, cua,..
Hướng phát triển của tài:
-

Cần bổ xung thêm các tính năng hiển thị đồ thị và cảnh báo qua tin nhắn sms cho bà con
ni tơm khi có sự cố các thơng số môi trường vượt ngưỡng.

-


Triển khai phát triển hệ thống trạm cảm biến đo độ mặn nhỏ và gọn hơn, để có thể dễ
dàng cho q trình vận chuyển và bảo trì hệ thống.

-

Hệ thống trạm tích hợp đa cảm biến có thể được ứng dụng rộng rải trong ni trồng thủy
sản và nông nghiệp thông minh.

vi


MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH ẢNH ......................................................................................................... ix
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................................ xii
MỞ ĐẦU .................................................................................................................................... 1
1. Đặt vấn đề ............................................................................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................................... 1
Chương 1. Giới thiệu tổng quan ................................................................................................. 2
1.1. Hiện trạng trong nước việc ứng dụng quan trắc môi trường trong nuôi tôm ...................... 2
1.2. Hiện trạng ngồi nước việc ứng dụng quan trắc mơi trường trong nuôi tôm ...................... 7
1.3. Đánh giá thực trạng việc sử dụng các công cụ giám sát môi trường nước ao nuôi tôm ..... 8
1.4. Lý do cần thực hiện đề tài ................................................................................................... 9
Chương 2. Nghiên cứu tổng quan............................................................................................. 10
2.1. Nghiên cứu các qui trình cơng nghệ ni tơm .................................................................. 10
2.1.1. Mơ hình và qui trình ni tơm ...................................................................................... 10
2.1.2. Mơ hình hệ thống giám sát ........................................................................................... 12
2.1.3. Qui trình giám sát các thông số môi trường nước ........................................................ 12
2.2. Nghiên cứu và lựa chọn các loại cảm biến thông số mơi trường nước cho q trình ni
tơm 15
2.2.1. Cảm biến đo độ pH ....................................................................................................... 15

2.2.2. Cảm biến nồng độ Oxy hòa tan (DO) ........................................................................... 19
2.2.3. Cảm biến độ mặn .......................................................................................................... 24
2.2.4. Cảm biến độ đục ........................................................................................................... 28
2.2.5. Cảm biến nhiệt độ ......................................................................................................... 31
Chương 3. Nghiên cứu, lựa chọn công nghệ truyền và xử lý dữ liệu thu được từ các phản hồi
của thiết bị đo ........................................................................................................................... 33
3.1. Khảo sát và lựa chọn mô đun truyền thông không dây ..................................................... 33

vii


3.2. Thiết kế điều khiển lọc nhiễu dữ liệu và xử lý hiệu chỉnh bù nhiệt cho các cảm biến ...... 35
3.3. Thiết kế giao thức truyền thông không dây BPV1(Biosensor Protocol V1) ..................... 36
Chương 4. Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống trạm tích hợp đa cảm biến ...................... 39
4.1 Thiết kế hệ thống tích hợp đa cảm biến............................................................................. 39
5.1. Kết quả mơ hình trạm cảm biến tích hợp giám sát các thơng số mơi trường nước ao nuôi
tôm 46
5.2. Kết quả số liệu khảo nghiệm của trạm cảm biến tích hợp giá sát các thơng số môi trường
nước ao nuôi tôm ...................................................................................................................... 48
Chương 6. Kết luận................................................................................................................... 57
6.1. Kết luận ............................................................................................................................ 57
6.2. Hướng phát triển của đề tài .............................................................................................. 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................................ 58
PHỤ LỤC ................................................................................................................................. 60
A. Phần mềm giám sát và quản trị cơ sở dữ liệu trung tâm của trang trại nuôi tôm ứng dụng
IoT 60
A.1. Chương trình trên Arduino UNO điều khiển cho cơ cấu chấp hành ................................ 60
A.2. Chương trình điều khiển cho Đầu dị tích hợp ................................................................. 72
A.3. Phần mềm thiết kế server lưu trữ cơ sở dữ liệu các thông số môi trường nước của trang
trại nuôi tôm ứng dụng công nghệ Cloud. .................................................................... 77

A.4. Phần mềm thiết kế phần mềm giám sát và quản trị cơ sở dữ liệu trung tâm của trang trại
nuôi tôm ứng dụng IoT ................................................................................................. 77
B. Máy đo độ mặn và nhiệt độ EXTECH EC170 .................................................................. 82
C. Máy đo độ PH Extech PH100 ........................................................................................... 82
D. Máy đo độ hòa tan oxy trong nước EZDO 7031 ............................................................... 83
E. Tài liệu kĩ thuật và hướng dẫn sử dụng hệ thống trạm tích hợp đa cảm biến BTS1 ......... 84

viii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1. 1. Ni tơm nước lợ vùng Đồng bằng sơng Cửu Long ................................................. 2
Hình 1. 2. Thiết bị đo độ mặn ..................................................................................................... 4
Hình 1. 3. Thiết bị đo độ đục ...................................................................................................... 5
Hình 1. 4. Thiết bị đo nhiệt độ.................................................................................................... 5
Hình 1. 5. Thiết bị đo độ pH. ...................................................................................................... 5
Hình 1. 6. Thiết bị đo độ hịa tan oxy trong nước. ..................................................................... 6
Hình 1. 7. Hệ thống giám sát nồng độ oxy hòa tan và nhiệt độ qua điện thoại di động ............. 6
Hình 1. 8. Giao diện phần mềm hệ thống giám sát và điều khiển chất lượng nước tự động ..... 7
Hình 2. 1. Mơ hình hệ thống ao ni nhà bạt cơng nghệ cao của cơng ty Việt-Úc, Bạc Liêu. 10
Hình 2. 2. Mơ hình hệ thống ao và bể chức năng cho trang trại ni tơm cơng nghệ cao ....... 11
Hình 2. 3. Mơ hình hệ thống các bể chức năng cho trang trại ni tơm cơng nghệ cao. ......... 11
Hình 2. 4. Mơ hình hệ thống giám sát cho trang trại ni tơm cơng nghệ cao ........................ 12
Hình 2. 5. Qui trình xử lý tuần hồn nước trong q trình ni tơm ....................................... 15
Hình 2. 6. Khoảng pH lý tưởng cho hầu hết động vật thủy sản ............................................... 16
Hình 2. 7. Cấu tạo của cảm biến pH ......................................................................................... 17
Hình 2. 8. Cấu tạo của màng gương ......................................................................................... 17
Hình 2. 9. Trạng thái cân bằng lỏng – khí của O2 .................................................................... 20
Hình 2. 10. Cảm biến D.O loại màng lọc kiểu pin galvanic..................................................... 21
Hình 2. 11. Đầu đo nồng độ Oxy hịa tan loại màng sử dụng polarography ............................ 21

Hình 2. 12. Nguyên lý hoạt động của Cảm biến D.O loại màng sử dụng cực phổ .................. 22
Hình 2. 13. Cực phổ Volt-Ampe ở các ứng suất Oxy khác nhau (a) và sự chuẩn độ ở điện áp
phân cực cố định -700mV (b) ................................................................................................... 22
Hình 2. 14. Đồ thị chuẩn độ cho cảm biến DO ........................................................................ 23
Hình 2. 15. Thành phần hóa học của nước biển ....................................................................... 25
Hình 2. 16. Minh họa tỷ trọng kế đo độ mặn ........................................................................... 25
Hình 2. 17. Máy đo độ mặn bằng phương pháp khúc xạ kế ..................................................... 26
Hình 2. 18. Minh họa điện cực dẫn điện. Được đặt trong dung mơi nước muối ...................... 27
Hình 2. 19. Máy đo độ mặn EXTECH sử dụng phương pháp độ dẫn điện .............................. 27
Hình 2. 20. Đĩa Secchi được thả xuống ao nuôi để đo độ đục ................................................. 29

ix


Hình 2. 21. Máy đo độ đục dùng phương pháp suy hao tán xạ ................................................ 29
Hình 2. 22. Minh họa cặp nhiệt độ ........................................................................................... 31
Hình 2. 23. Minh họa điện trở nhiệt ......................................................................................... 31
Hình 2. 24. Minh họa camera hồng ngoại ................................................................................ 32
Hình 2. 25. Mạch Thu Phát RF UART Lora SX1278 433Mhz 3000m .................................... 35
Hình 3. 1. Mạch Thu Phát Bluetooth 4.0 UART CC2541 HM-10 ........................................... 33
Hình 3. 2. Kit RF Thu Phát Zigbee CC2530 ............................................................................ 34
Hình 3. 3. Mạch Thu Phát Wifi SoC CC3200 .......................................................................... 34
Hình 3. 4. Mạch GSM GPRS A6 ............................................................................................. 35
Hình 3. 5. Mơ hình truyền thơng khơng dây của hệ thống trạm tích hợp đa cảm biến BTS1 .. 36
Hình 3. 6. Mơ hình truy xuất của protocol HTTP .................................................................... 37
Hình 3. 7. Giải thuật truyền thông không dây sử dụng protocol HTTP. .................................. 37
Hình 3. 8. Giải thuật cài đặt kết nối IP ..................................................................................... 38
Hình 3. 9. Giải thuật cài đặt HTTP ........................................................................................... 38
Hình 4. 1. Mơ hình hệ thống tích hợp đa cảm biến thông số môi trường nước BTS1 (Base
station system 1) ....................................................................................................................... 39

Hình 4. 2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển cho trạm tích hợp đa cảm biến ............................. 40
Hình 4. 3. Sơ đồ nguyên lý khối Switch/driver ........................................................................ 41
Hình 4. 4. Sơ đồ mạch in PCB của mơ đun Switch/driver ....................................................... 42
Hình 4. 5. Giải thuật điều khiển trung tâm ............................................................................... 43
Hình 4. 6. Mơ hình cơ khí của đầu do cảm biến tích hợp ........................................................ 44
Hình 4. 7. Hệ truyền động cho trạm BTS ................................................................................. 45
Hình 4. 8. Hệ thống khung bao và phao thuyền ....................................................................... 45
Hình 4. 9. Minh họa cấu trúc Bảng Table1, các trường giá trị lựa chọn và dạng thức hiển thị
trên web cloud. ......................................................................................................................... 77
Hình 4. 10. Sơ đồ khối cấu hình hệ thống phần mềm giám sát trên Auzre Could ................... 78
Hình 4. 11. Đăng nhập và tạo tài khoản Azure Cloud .............................................................. 78
Hình 4. 12. Khai báo Basic cho tạo IoT Hub. .......................................................................... 79
Hình 4. 13. Khai báo “Pricing and Scale tier” cho tạo IoT Hub. ............................................. 79
Hình 4. 14. Minh họa khai báo danh xưng khách hàng cho IoT Hub. ..................................... 80
Hình 4. 15. Khai báo tạo Stream Analytics job. ....................................................................... 80
Hình 4. 16. Khai báo tạo input và output cho Stream Analytics job ........................................ 81

x


Hình 5. 1. Hình chụp hệ thống đầu dị tích hợp........................................................................ 46
Hình 5. 2. Hình chụp bộ điều khiển trung tâm ......................................................................... 47
Hình 5. 3. Hình chụp tồn bộ hệ thống trạm tích hợp đa cảm biến .......................................... 47
Hình 5. 4. Cài đặt chương trình cho trạm BTS tại trang trại ni tơm ở Cần Giờ ................... 51
Hình 5. 5. Ảnh chụp hoạt động kiểm tra khảo nghiệm tại Cần Giờ ......................................... 51
Hình 5. 6. Ảnh chụp tồn cảnh hiện trường khảo nghiệm ........................................................ 52
Hình phụ lục. 1. May đo EC170 của EXTECH ....................................................................... 82
Hình phụ lục. 2. Máy đo độ PH model PH100 của EXTECH ................................................. 82
Hình phụ lục. 3. Máy đo độ hịa tan oxy EZDO 7031.............................................................. 83
Hình phụ lục. 4. Khung gá đỡ đầu dị tích hợp ......................................................................... 84

Hình phụ lục. 5. Bản vẽ đĩa nhựa ............................................................................................. 84
Hình phụ lục. 6. Minh họa bố trí các cảm biến và Board điều khiển tích hợp ......................... 85
Hình phụ lục. 7. Minh họa đóng võ nhựa bao bọc phần trên của đầu dị tích hợp để chống va
đập và chống nước. ................................................................................................................... 85
Hình phụ lục. 8. Hình 3D của Khung bao ................................................................................ 86
Hình phụ lục. 9. Hình chiếu cạnh phương B ............................................................................ 86
Hình phụ lục. 10. Hình chiếu tự trên xuống ............................................................................. 86
Hình phụ lục. 11. Hình chiếu phương A .................................................................................. 86
Hình phụ lục. 12. Lặp đặt khung bao lên 02 phao nổi.............................................................. 87
Hình phụ lục. 13. Hệ truyền động cho cơ cấu chấp hành ......................................................... 87
Hình phụ lục. 14. Minh họa bố trí kết nối hệ truyền động lên khung đở hệ thống .................. 88
Hình phụ lục. 15. Minh họa lắp đạt hệ truyền động và đầu dò tích hợp .................................. 88
Hình phụ lục. 16. Tủ điều khiển ............................................................................................... 89
Hình phụ lục. 17. Minh họa lắp đặt các mô đun chức năng cho tủ điều khiển trung tâm ........ 89
Hình phụ lục. 18. Minh họa tồn bộ hệ thống trạm tích hợp được lắp đặt hồn chỉnh ............ 89

xi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2. 1. Tiêu chuẩn môi trường nước cho nuôi tôm ............................................................. 13
Bảng 2. 2. Khảo sát một số loại cảm biến PH online tiêu biểu có trên thị trường ................... 18
Bảng 2. 3. Khảo sát một số loại cảm biến DO có trên thị trường............................................. 23
Bảng 2. 4. Khảo sát một số loại cảm biến độ mặn online tiêu biểu có trên thị trường............. 27
Bảng 2. 5. Khảo sát một số loại cảm biến độ đục online tiêu biểu có trên thị trường .............. 30
Bảng 2. 6. Khảo sát một số loại cảm biến nhiệt độ online tiêu biểu có trên thị trường ........... 32
Bảng 5. 1. Thống kê dữ liệu đo đạc được gửi lên Azure Cloud và hiển thị trên website ......... 48
Bảng 5. 2. Dữ liệu thực nghiệm đo độ PH ............................................................................... 49
Bảng 5. 3. Dữ liệu thực nghiệm đo độ oxy hòa tan DO ........................................................... 49
Bảng 5. 4. Dữ liệu thực nghiệm đo độ mặn của nước .............................................................. 50

Bảng 5. 5. Dữ liệu thực nghiệm đo nhiệt độ............................................................................. 50
Bảng 5. 6. Dữ liệu thực nghiệm đo nhiệt độ tại ao nôi tôm ở hyện Cần Giờ, TP. HCM ......... 52
Bảng 5. 7. Bảng số liệu đo đạc và đối sánh độ đục của trạm BTS sang thang SECCHI ......... 53
Bảng 5. 8. Bảng so sánh chất lượng với các công nghệ giám sát mơi trường online đang có ở
nước ngồi ................................................................................................................................ 54

xii


MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Với địa hình trải dài trên 2000 km bờ biển, Việt Nam là nước có tiềm năng mạnh về phát triển
kinh tế ven biển, thủy hải sản. Tuy nhiên cho đến nay, qua các phương tiện thông tin đại
chúng ta thấy hiệu quả nuôi trồng thủy sản vẫn còn thấp so với các nước trong khu vực. Một
trong các nguyên gây ra hiệu quả thấp là hầu hết mơ hình ni tơm của bà con nơng dân còn
lạc hậu, chưa ứng dụng kỹ thuật khoa học trong việc kiểm sốt các thơng số mơi trường nước.
Điều này gây ra dịch bệnh làm chết tôm, giảm năng suất và hiệu quả kinh doanh.
Các thông số môi trường nước như: độ hòa tan oxy trong nước, độ mặn, độ PH, độ dục và
nhiệt độ là 5 yếu tố quan trọng nhất, đã được chứng minh là liên quan đến khả năng hấp thụ
thức ăn cũng như khả năng sinh trưởng cho tôm và cá nước lợ. Khi một trong các thơng số
này thay đổi ví dụ q cao hay quá thấp so với khoảng cho phép, có thể làm chết hay làm
giảm sức ăn và đề kháng của tơm và cá. Chính vì thế việc giám sát các thông số này là rất
quan trọng đối với các hộ nuôi trồng thủy sản.
Tuy nhiên hạn chế hiện nay hầu hết mỗi thơng số có một máy đo chun dụng riêng và việc
đo đạc các thông số được thực hiện không liên tục và làm thủ công trong từng thời điểm. Điều
này sẽ không đáp ứng yêu cầu theo dõi liên tục 24/24 dẫn đến không xử lý kịp thời trong các
trường hợp sự cố xảy ra như độ mặn tăng cao do xâm thực của nước biển hay độ mặn xuống
quá thấp do lượng mưa lớn hay lượng oxy xuống quá thấp do ao nuôi ô nhiễm.
Để khắc phục vấn đề trên nhóm nghiên cứu đã đưa ra ý tưởng trong đề tài: Nghiên cứu, xây
dựng hệ thống tích hợp đa cảm biến hỗ trợ giám sát các thông số môi trường nước lợ tại

trang trại nuôi tôm.
2. Mục tiêu nghiên cứu
-

Làm chủ công nghệ giám sát môi trường nuôi tôm nước lợ trên cơ sở áp dụng công
nghệ giám sát tự động.

-

Nâng cao hiệu quả sản xuất và góp phần thúc đẩy việc ứng dụng cơng nghệ trong nước
đáp ứng nhu cầu nuôi tôm công nghệ cao phục vụ xuất khẩu

-

Xây dựng hệ thống tích hợp đa cảm biến hỗ trợ giám sát các thông số môi trường nước
lợ tại các trang trại nuôi tôm.

1


Chương 1. Giới thiệu tổng quan

Hình 1. 1. Ni tơm nước lợ vùng Đồng bằng sông Cửu Long
1.1. Hiện trạng trong nước việc ứng dụng quan trắc môi trường trong ni tơm
Với địa hình trải dài trên 2000 km bờ biển, Việt Nam là nước có tiềm năng mạnh về phát triển
kinh tế biển, thủy hải sản. Tuy nhiên cho đến nay, qua các phương tiện thông tin đại chúng ta
thấy hiệu quả ni trồng thủy sản vẫn cịn thấp. Thực tế, muốn nuôi tôm, cá tăng trưởng tốt,
bà con nơng dân khơng những phải có kinh nghiệm mà cịn cần phải có kỹ thuật khoa học
trong việc kiểm sốt các thơng số mơi trường nước, như: pH, Oxy hịa tan, độ mặn, … là các
yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất thu hoạch tơm [1].

Ngồi điểm quan trắc ở khu vực nước cấp, đối với tôm nước lợ cần quan trắc các ao nuôi
trong khu vực nhằm xác định diễn biến mơi trường trong suốt q trình nuôi để kịp thời chỉ
đạo sản xuất. Khi chọn ao nuôi để quan trắc phải chọn những ao nuôi mang tính đặc trưng và
đại diện cho khu vực. Ao được lựa chọn dựa vào địa hình của khu vực để lấy đại diện theo
mặt cắt nguy cơ gây phát sinh các yếu tố môi trường và dịch bệnh. Hiện nay dịch bệnh thủy
sản và môi trường nuôi thủy sản đang bị suy thối và có chiều hướng gia tăng, khó kiểm soát.
Bệnh xảy ra với các đối tượng thuỷ sản nuôi đã gây thiệt hại từ vài chục tỷ đồng đến hàng
trăm tỷ đồng trên mỗi vụ nuôi, nhất là với tôm nuôi nước lợ. Đặc biệt, thống kê năm 2011 cho
thấy tôm nước lợ bị dịch bệnh trên diện rộng, gây thiệt hại khoảng trên 97.000 ha tập trung
nhiều ở Bạc Liêu và Sóc Trăng. Năm 2012 khoảng 100.776 ha, năm 2013 là 68.099 ha tôm

2


nước lợ bị bệnh trên toàn quốc như được thể hiện trong [2]. Đầu năm 2012, bệnh sữa ở tôm
hùm làm người nuôi mất hàng trăm tỉ đồng.
Như vậy, yếu tố mơi trường là ngun nhân chính yếu gây ra các dịch bệnh cho nuôi trồng
thủy sản, ô nhiễm nguồn nước. Việc quan trắc các thông số quan trọng cần phải được giám sát
liên tục đó là độ mặn, độ đục, độ PH, độ hòa tan oxy và nhiệt độ của nước. Từ đó người ni
có thể can thiệp xử lý kịp thời các sự cố môi trường.
a) Ảnh hưởng các thông số môi trường này đến sự tăng trưởng của tôm (tham khảo
từ báo cáo [2], [3], [4])
-

Ảnh hưởng của độ mặn: Tôm sú tăng trưởng tốt trong khoảng độ mặn từ 15-25 ppt.
Ngồi khoảng này tơm chậm lớn và có thể dẫn đến chết. Việc thay đổi đột ngột độ của
môi trường cũng làm cho con tôm bị sốc, làm giảm sức khỏe của tơm. Thậm chí, với
những con tơm yếu khi bị sốc độ mặn có thể chết [2], [3].

-


Ảnh hưởng của độ đục-trong: Khoảng độ trong thích hợp nhất cho tơm từ 30-40 cm.
Khi ao có độ trong thấp hơn 20 cm là ao quá đục, thường ở những ao loại này tảo phát
triển rất mạnh, gây thiếu oxy cho ao tôm, làm tôm chậm phát triển. Bên cạnh đó ao đục
là do các chất hữu cơ này gây ô nhiễm. Sự ô nhiểm này sẽ làm giảm khả năng sinh
trưởng và giảm sức đề kháng bệnh tật của tơm. Tuy nhiên, khi ao có độ trong cao hơn
40 cm, khi đó nước trong ao nghèo dinh dưỡng, tảo kém phát triển, dẫn đến giảm
nguồn thức ăn tảo cho tơm. Bên cạnh đó, khi độ trong quá cao ánh sáng xuyên xuống
đáy ao làm giảm khả năng bắt mồi của tôm, dẫn đến tôm chậm lớn [4]

-

Ảnh hưởng của độ PH: Khoảng độ PH thích hợp và an tồn nhất cho tơm từ 7.5-8.3. Độ
PH khơng chỉ liên quan đến tính kiềm (khi PH>7), tính axit (khi PH< 7) mà nó cịn liên
quan đến nồng độ độc tính của khí NH3 và H2S. Khi độ PH nằm trong khoảng an tồn
thì các chỉ số nồng độ độc tính sẽ thấp, dẫn đến tơm phát triển tốt. Ngược lại khi nồng
độ PH nằm ngoài khoảng này, ta phải xem xét đến khả năng độc tính của mơi trường để
tránh ảnh hưởng đến sức khỏe của tôm [4][5].

-

Ảnh hưởng của độ hịa tan oxy: Tơm hơ hấp thơng qua việc hấp thụ lượng khí oxy hịa
tan trong nước. Hàm lượng oxy hịa tan trong nước thích hợp nhất cho môi trường nuôi
tôm trong khoảng từ 5-6 ppm. Với lượng oxy đầy đủ trong nước, thì tơm sẽ khỏe, khả
năng ăn tốt, nhanh lớn. Khi nồng độ oxy thấp tôm sẽ yếu, thường hay nổi lên mặt nước
để thở, dẫn đến tôm kém ăn, và chậm phát triển [6][7].

-

Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ của nước thích hợp nhất cho q trình ni tơm là

từ 28-32oC hoặc từ 26-31oC tùy theo loại tôm. Khi nhiệt độ thấp hơn 28oC tôm kém ăn.
Khi nhiệt độ lớn hơn 32oC tôm kém ăn đồng thời màu nước thay đổi do tảo chết. Do
đó, nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến khả năng hấp thụ thức ăn của tôm, hay ảnh hưởng trực
tiếp đến tốc độ tăng trưởng của tôm [3][8].

b) Hiện trạng việc sử dụng các thiết bị cảm biến môi trường tại các trang trại nuôi
tôm trong nước

3


Việc kiểm tra và đo đạt chất lượng nước ao nuôi thực sự là công việc tốn nhiều công sức,
tiền bạc. Đối với người dân nông nghiệp, họ cảm thấy công việc đo đạc thật buồn chán và
các thông số gây ra sự bối rối, khó hiểu, và vơ ích. Mặc dù khoa học cơng nghệ đã có sự
phát triển giúp ích rất nhiều cho việc đo đạc các thơng số chất lượng nước ao nhanh chóng,
nhưng các thiết bị đo đạc hiện tại vẫn còn vướng mắc một số khiếm khuyết sau:
-

Thiết bị đo độ mặn: Trên thị trường hiện nay có nhiều thiết bị đo độ mặn. Chủ yếu ở 2
dạng. Dạng thứ nhất sử dụng tiếp xúc trực tiếp nước với điện cực và dạng thứ hai sử
dụng nguyên lý khúc xạ để đo độ mặn [9]. Cả 2 dạng này đều không thể sử dụng để đo
lâu dài và thường xuyên trong trang trại nuôi tôm được. Dạng thứ nhất điện cực tiếp
xúc trực tiếp với nước lợ sẽ làm ăn mòn điện cực theo thời gian. Nếu muốn chống ăn
mòn điện cực ta phải dùng điện cực bằng bạch kim, dẫn đến chi phí cao cho thiết bị đo.
Dạng thứ 2, ở mỗi lần đo ta phải lấy mẫu nước cho vào khe khúc xạ. Điều này dẫn đến
bất tiện cho việc đo đạc thường xuyên trong điều kiện thời tiết nắng, mưa, gió.

(a) Dạng tiếp xúc trực tiếp

(b) Dạng khúc xạ


Hình 1. 2. Thiết bị đo độ mặn
-

Thiết bị đo độ đục: Trên thị trường hiện nay có nhiều thiết bị đo độ đục. Chủ yếu ở 2
dạng. Dạng thứ nhất sử dụng nguyên lý đo độ phản xạ quang và dạng thứ hai sử dụng
phương pháp quan sát trực tiếp [10]. Cả 2 dạng này đều khó có thể sử dụng để đo lâu
dài và thường xuyên trong trang trại nuôi tôm được. Dạng thứ nhất, ống đo phản xạ
quang được đặt tiếp xúc trực tiếp với nước. Do vậy khi để thời gian lâu nước sẽ bám
bẩn trên thành ống, là giảm độ chính xác của phép đo. Dạng thứ 2, ở mỗi lần đo ta phải
thao tác đặt chảo đo xuống mặt nước đo. Điều này dẫn đến bất tiện cho việc đo đạc
thường xuyên trong điều kiện thời tiết nắng, mưa, gió.

(a) Dạng tiếp phản xạ quang

(b) Dạng quan sát trực tiếp

4


Hình 1. 3. Thiết bị đo độ đục
-

Thiết bị đo nhiệt độ: Trên thị trường hiện nay có nhiều thiết bị đo nhiệt độ. Chủ yếu ở 2
dạng. Dạng thứ nhất sử dụng cảm biến nhiệt thông qua tiếp xúc trực tiếp và dạng thứ
hai sử dụng phương pháp đo phổ hồng ngoại. Cả 2 dạng này đều có thể sử dụng để đo
lâu dài và thường xuyên trong trang trại nuôi tôm được. Dạng thứ nhất, do dùng điện
cực tiếp xúc trực tiếp nên muốn đo lâu dài, chóng ăn mòn ta phải bọc điện cực bằng
cách phủ lớp nhựa. Dạng thứ 2, sử dụng phương pháp đo phổ hồng ngoại nên chi phí
cao cho việc trang bị đầu thu camera hồng ngoại.


(a) Máy quyét hồng ngoại

(b) Điện cực tiếp xúc

Hình 1. 4. Thiết bị đo nhiệt độ.
-

Thiết bị đo độ PH: Trên thị trường hiện nay có nhiều thiết bị đo PH. Chủ yếu ở 2 dạng.
Dạng thứ nhất sử dụng cảm biến nhiệt thông qua tiếp xúc trực tiếp và dạng thứ hai sử
dụng phương pháp đo bằng giấy quỳ tím [11]. Cả 2 dạng này đều không thể sử dụng để
đo lâu dài và thường xuyên trong trang trại nuôi tôm được. Dạng thứ nhất, do dùng
điện cực tiếp xúc trực tiếp sử dụng phương pháp màng ngăn Ion, nên nếu ngâm thường
xuyên dưới nước sẽ bị đóng rêu, bám bẩn, gây ra sai số phép đo. Dạng thứ 2, sử dụng
phương pháp đo phổ thông bằng giấy quỳ tím, nên thao tác đo sẽ bất tiện trong môi
trường nắng, mưa, ...

(a) Dạng tiếp xúc trực tiếp

(b) Sử dụng cảm biến quang

Hình 1. 5. Thiết bị đo độ pH.

5


-

Thiết bị đo độ hòa tan oxy: Trên thị trường hiện nay có nhiều thiết bị đo độ hịa tan
oxy. Chủ yếu ở 2 dạng. Dạng thứ nhất sử dụng cảm biến điện cực tiếp xúc trực tiếp và

dạng thứ hai sử dụng phương pháp phản xạ quang [12]. Dạng thứ nhất, do dùng điện
cực tiếp xúc trực tiếp nên nếu ngâm thường xuyên dưới nước sẽ bị đóng rêu, bám bẩn,
gây ra sai số phép đo. Dạng thứ 2, sử dụng phương pháp quang học, nên rất tiện lợi
trong việc đo lâu dài trong môi trường nắng, mưa. Tuy nhiên chi phí cho các cảm biến
oxy quang học này rất lớn, khó có thể thực hiện trong điều kiện của nông dân như hiện
nay.

(a) Dùng quang học

(b) Dùng điện cực tiếp xúc

Hình 1. 6. Thiết bị đo độ hịa tan oxy trong nước.
Hiện tại, đã có nhiều đề tài, dự án xây dựng các hệ thống tự động hóa quản lý giám sát đo
đạc thông số môi trường nước. Trung tâm ứng dụng tiến bộ Khoa học và Công nghệ An
Giang xây dựng hệ thống giám sát nồng độ oxy hòa tan và nhiệt độ qua điện thoại di động.
Qua đó, người ni dễ dàng kiểm sốt và chủ động xử lý khi yếu tố môi trường bất lợi cho
đối tượng nuôi. Tuy nhiên, hệ thống này chỉ mới tích hợp 02 thơng số đo oxy hịa tan và
nhiệt độ.

Hình 1. 7. Hệ thống giám sát nồng độ oxy hòa tan và nhiệt độ qua điện thoại di động
Hệ thống giám sát và điều khiển chất lượng nước tự động cho ngành thủy sản trong nước
hiện nay có 02 công ty tiêu biểu là công ty e-Aqua [13] như được minh họa Hình 1.7 và
cơng ty TESLA Việt Nam [14]. Hệ thống có chi phí đầu tư tương đối cao, giám sát được
nhiều điểm nuôi trồng thủy hải sản, điều khiển thơng minh, cảnh báo khi có sự cố tự động,

6


và truy cập dữ liệu mọi lúc mọi nơi. Hệ thống cho phép quan trắc tích hợp nhiều thơng số
mơi trường nước: nhiệt độ, độ pH, độ hòa tan Oxy như Hình 1.8. Tuy nhiên hệ thống eAqua có hạn chế là phải bơm nước từ ao nuôi đến trạm đo. Điều này rất khó khăn khi thực

hiện, với hệ thống ống nước chằng chịt phải câu từ ao nuôi đến trạm đo, chưa kể nếu để lâu
ngày rong rêu, cặn lắng sẽ bám vào thành ống, gây sai số phép đo.

Hình 1. 8. Giao diện phần mềm hệ thống giám sát và điều khiển chất lượng nước tự động
1.2. Hiện trạng ngồi nước việc ứng dụng quan trắc mơi trường trong nuôi tôm
Trên thế giới, ngành nuôi trồng thủy sản (NTTS) đang phát triển nhanh với tốc độ khoãng 9%
mỗi năm kể từ những năm 1970. Tuy nhiên, ngành cơng nghiệp này đã được kiểm sốt để hạn
chế suy thối và ơ nhiễm mơi trường. Do đó, u cầu về quản lý sinh thái và nuôi trồng vẫn là
điều cần thiết. Điển hình tại các nước khu vực Nam Thái Bình Dương, việc quan trắc và xử lý
mơi trường và giám sát môi trường được khuyến cáo thực hiện, như được thể hiện trong báo
cáo [15].
Đặc biệt tại Thái Lan với các hoạt động NTTS rất tương đồng với Việt Nam, hoạt động quan
trắc trong NTTS do Cục nghề cá đảm nhận và có sự phân cấp hoạt động cho các tỉnh. Hệ
thống quan trắc có 218 trạm quan trắc chất lượng nước bao gồm cả thủy sinh. Hoạt động quan
trắc chất lượng nước trong NTTS biển là việc bắt buộc phải thực hiện theo Luật thuỷ sản
(National Offshore Aquaculture Act of 2000) do một uỷ ban liên ngành gồm các cơ quan của
chính phủ (Gerstenfeld và Biederman, 2002).
Có thể thấy, xu hướng hoạt động quan trắc môi trường nước nhìn chung phát triển theo hướng
mở rộng quy mơ, đa dạng về hình thức, phân cấp mạnh và ngày càng có nhiều bên tham gia.
Việc quan trắc cần gắn trực tiếp với sản xuất, vừa là nghĩa vụ, vừa là nhu cầu đối với sản xuất
NTTS.
Nhiều nước trong khu vực Đông Nam Á như Philippine, Đài Loan, Thái Lan, Indonesia nghề
nuôi tôm đã tạo ra một sự chuyển đổi hiệu quả và đem lại nhiều lợi ích thiết thực cho nông
dân. Tuy nhiên, một nghiên cứu của Tổ chức Phát triển Liên Hợp Quốc (UNDP) về hoạt động
nuôi tôm tại các nước ven Thái Bình Dương đã đưa ra một cảnh báo về sự suy giảm của

7


ngành này trong khu vực. Sự suy giảm của nghề nuôi tôm nước lợ xuất phát từ nghiều nguyên

nhân: Sự xuất hiện và gia tăng một số bệnh, dịch lây lan trong mơi trường; Mơi trường bị
xuống cấp, suy thối; Chất lượng nguồn nước kém mà các yếu tốt quan trọng đó là độ mặn,
pH, động hịa tan oxi trong nước thay đổi mà người chăn nuôi không nhận biết một cách kịp
thời và chính xác dẫn đến hiện tượng tôm cá các sinh vật thủy sinh chết hàng loạt ảnh hưởng
nặng đề đến đời sống người dân cũng như kinh tế của quốc gia đó. Từ đó đã đưa ra các hướng
dẫn khuyến cáo xây dựng mơ hình trang trại ni tơm có xử lý nguồng nước như thể hiện
trong [16].
Vì vậy việc nghiên cứu xây dựng các hệ thống giám sát sự thay đổi các nồng độ các thông số
môi trường nước trở thành một mối quan tâm không nhỏ đối với những nhà khoa học cũng
nhưng các kỹ sư trên thế giới. Nhiều sản phẩm và qui trình cơng nghệ đã ra đời nhằm phục vụ
nhu cầu đó. Một trong số đó, nổi bật nhất là mơ hình qui trình cơng nghệ Biofloc, xử lý tuần
hồn mơi trường nước như trình bày trong [17].
Tuy nhiên cũng giống như trong nước, những sản phẩm hỗ trợ cho việc giám sát và xử lý môi
trường nước ao nuôi tôm được bán trên thị trường quốc tế có giá thành rất cao cách sử dụng
phức tạp và chỉ chuyên biệt cho từng thơng số. Bên cạnh đó, cũng có những sản phẩm hệ
thống giám sát mơi trường nước tích hợp đa thơng số, tuy nhiên chí phí rất cao và việc bảo trì
bảo dường là yếu tơ khó khăn đối người sử dụng.
1.3. Đánh giá thực trạng việc sử dụng các công cụ giám sát môi trường nước ao nuôi
tôm
Hầu hết bà con nông dân ở các tỉnh vùng ĐBCSL đã biết sử dụng nhiều loại thiết bị cảm biến
đo thơng số mơi trường nước. Tuy nhiên có một số khó khăn trở ngại rất lớn khi sử dụng các
thiết bị này như sau:
9 Hầu hết các điện cực cảm biến là dạng tiếp xúc trực tiếp, nên khi sử dụng trong thời
gian dài sẽ bị nước lợ ăn mòn, dẫn đến gây sai lệch cho phép đo.
9 Mỗi thiết bị cảm biết sử dụng một bộ điều khiển riêng, người sử dụng phải làm thao
tác lấy mẫu, đọc giá trị đo từ thiết bị, sau đó mới nhập vào hệ thống giám sát. Điều
này rất bất tiện trong quá trình sử dụng khi đo đạc giám sát mơi trường 24/24 giờ
trong ngày, trong điều kiện thời tiết năng, mưa, gió và phải tốn nhân cơng thực hiện
nhiều thao tác đo đạc theo đặc thù từng thiết bị.
Chính những khuyết điểm này mà việc sử dụng các thiết bị cảm biến đo đạc thông số môi

trường tại các trang trại nuôi tôm của bà con nông dân không hiệu quả. Chỉ được thời gian
ban đầu, sau quá trình lâu dài sử dụng thì độ sai lệch của thiết bị tăng dần, cũng như tốn nhân
công thao tác lấy mẫu đo đạc làm cho người sử dụng ngại dùng, rồi bỏ ln. Trong khi thực tế
sau q trình lâu dài, mơi trường nuôi tôm mới phát sinh ra các vấn đề:
9 Thiếu oxy do nuôi tôm với mật độ lớn, nhưng hệ thống sục khí và thay nước mơi
trường khơng đáp ứng kịp thời.
9 Sự thay đổi của con nước thủy triều, gây xâm thực nước biển vào đất liền, làm tăng
nồng độ mặn của môi trường nước trong ao nuôi.

8


9 Xì phèn cục bộ vùng đất ni tơm gây ra thay đổi độ PH của môi trường nước
9 Lượng mưa tăng cao, làm giảm độ mặn đột ngột, hay trời khô hạn làm tăng độ mặn,
gây sốc cho ao tôm.
9 Sự thay đổi nồng độ tảo trong ao nuôi, gây ra thay đổi độ đục của ao, ảnh hưởng đến
chất lượng và khả năng ăn của tơm.
9 Ơ nhiễm do nguồn thức ăn dư thừa tích tục lâu ngày, tạo sự phát triển cho tảo vừa làm
giảm oxy trong nước vừa tạo ra các khí độc NH3/ H2S gây nguy hiểm cho tơm.
Chính những ngun nhân trên là những nguy hiểm, ln có thể xảy ra, và có thể xảy ra vào
bất kỳ thời điểm nào trong ngày. Nó gây ra bệnh tật và giảm sức đề kháng của tôm, cũng như
làm giảm chất lượng và sản lượng tại các trang trại nuôi tôm của bà con nông dân. Đó chính
là lý do tại sao cho đến ngày nay, hiệu quả kinh tế của nghề nuôi tôm chưa cao.
1.4. Lý do cần thực hiện đề tài
Xuất phát từ những nguyên nhân làm giảm chất lượng và sản lượng tôm như được trình bày
từ phần trên cho thấy tình trạng ô nhiễm môi trường liên quan đến hoạt động sản xuất tôm
nước lợ là vấn đề lớn cần phải giải quyết. Bên cạnh những thành quả đạt được từ nuôi trồng
thủy sản nói chung, ni tơm nước lợ nói riêng ở nước ta trong những năm qua, ô nhiễm môi
trường tại các vùng nuôi, sản xuất thủy sản như xả thải các chất thải, thức ăn dư thừa và thuốc
kháng sinh đang ngày một gia tăng, gây nguy cơ dịch bệnh cho tôm. Các cơ quan chức năng

quản lý và nông dân cần thiết nắm bắt các thông số đo đạc từ môi trường nuôi trồng thủy hải
sản theo thời gian thực, qua đó có biện pháp khắc phục kip thời những tình huống xấu cho
mơi trường.
Xuất phát từ những khó khăn và hiệu quả sử dụng các thiết bị cảm biến đo thông số môi
trường tại các trang trại ni tơm, nhóm nghiên cứu đề xuất đề tài “Nghiên cứu, xây dựng hệ
thống tích hợp đa cảm biến hỗ trợ giám sát các thông số môi trường nước lợ tại trang
trại ni tơm khu vực TP Hồ Chí Minh”, với mục tiêu tự làm chủ công nghệ giám sát môi
trường nuôi tôm nước lợ trên cơ sở áp dụng công nghệ giám sát tự động, nâng cao hiệu quả
sản xuất và góp phần thúc đẩy việc ứng dụng cơng nghệ trong nước đáp ứng nhu cầu nuôi tôm
công nghệ cao phục vụ xuất khẩu.

9


Chương 2. Nghiên cứu tổng quan
2.1. Nghiên cứu các qui trình cơng nghệ ni tơm
Để có thể thiết kế một hệ thơng trạm tích hợp đa cảm biến phù hợp với yêu cầu của
nuôi trồng thủy sản, đặc biệt là ni tơm, nhóm nghiên cứu thấy cần phải nghiên cứu
tìm hiểu các qui trình cơng nghệ trong q trình ni tơm.

Hình 2. 1. Mơ hình hệ thống ao ni nhà bạt công nghệ cao của công ty Việt-Úc, Bạc Liêu.
2.1.1. Mơ hình và qui trình ni tơm
Nhóm nghiên cứu đã đi khảo sát các trang tại nuôi tôm hiện nay tại tỉnh Bến Tre và Bạc Liêu.
Trên cơ sở đó nhóm nghiên cứu đã rút ra mơ hình chung cho các trang trại ni tơm như Hình
2.1. Các trang trại áp dụng mơ hình ni tơm siêu thâm canh trong nhà bạt, sử dụng công
nghệ BFT của Tiến sĩ Yoram Avnimelech, Viện Cơng Nghệ Haifa, Israel. Mơ hình trang trại
cửa dự án gồm 01 ao lắng, 03 ao lọc, 01 ao xử lý chất thải rắn, 01 ao xử lý chất thải thô và 32
modul, mỗi modul gồm 4 bể ni (mỗi bể nổi có diện tích 500 m2 hình tròn chiều cao 1,5m)
và 1 bể ương 100m2 để ương tơm giống từ pots đến 21 ngày tuổi.
a) Qui trình nuôi tôm:


10