Системы автоматизации в теплице и парнике для умного управления ростом растений по показаниям датчиков
Системы автоматизации в теплице и парнике для умного управления ростом растений по показаниям датчиков

Установка системы автоматизации в парнике

Когда меня попросили написать статью на тему автоматизации теплиц и парников, мне сначала показалось что нет ничего проще.

Тема на слуху, многие этой темой неподеццки озадачены, а это значит, что наверняка уже есть умные и хорошие статьи. Просто перепиши их от себя – вот и все проблемы…

Но нет! На первых страницах выдачи что Яндекса, что Гугла стоят либо абсолютно нечитабельные статьи, сляпанные тупо для продвижения ключевиками, а отнюдь не для СДЛ (сайта для людей). Ну или либо уже нормальные, но описывающие уж совсем частные частности про конкретные конструкции, и, как правило, самодельные, железки и датчики.

Пичалька!

Попробую хоть частично скомпенсировать возникшую интернет-несправедливость для сельских жителей и дачников – а ведь это больше половины граждан нашей страны.

В том, что автоматизация теплиц и парников в нормальной жизни необходимость, а не роскошь, убеждается каждый огородник, опытный или неопытный или даже хоть владелец агрофирмы. Ведь главная ценность у людей — это не деньги. Это время, которого всегда не хватает.

Так вот, автоматизация это и есть умная экономия времени.

Система автоматизации управления температурой в теплице

 

Поддержание определенного микроклимата и температуры, различного для каждого вида растений, своевременное проветривание и организация полива важны для теплицы или парника любого размера и конструкции. В этой статье я не буду описывать все то немыслимое количество вариантов и типов народного творчества конструктивов теплиц. Главное понимать, что в нашей стране без теплиц выращивать многие сельскохозяйственные растения достаточно проблематично. Не Африка.

Автоматизированная система в теплицах и парниках применяется для замены ручного контроля состояния растений, полива, вентиляции, подачи удобрений – все эти действия исполняют умные механизмы без участия человека. Который, вполне возможно, в это время находится на работе, в магазине или даже выпивает с друзьями))

 

Действительно, не многие городские жители, даже имея дачу или просто участок могут позволить себе ежедневно ездить за город к теплицам, чтобы вручную заботиться о микроклимате в парниках, поддерживать нужную температуру, поливать растения и проветривать парник. А если есть мечта вывести процесс выращивания на высокий уровень? Выход один – монтаж автоматической системы, как минимум самой простой конструкции, при отсутствии денег сделать ее своими руками. Она упростит правильный уход за растениями, снизит риск их болезней и позволит снимать обильные урожаи. Без нее выйти на сколько-нибудь приличный уровень выращивания просто не удастся.

Какие проблемы в теплице должна предотвращать умная автоматика каждый день?

  • Уже первые лучи солнца начинает резко поднимать температуру в теплице. Собственно, парник ведь и есть концентратор тепла. Это очень благоприятное время для роста растений. Но только беда в том, что одновременно с ростом общей температуры возрастает дельта перепада между почвой и воздухом. Из-за этого корни растений, еще оставаясь в холодном состоянии, не могут пропорционально снабдить стебли растений необходимым объемом влаги. Это сильно замедляет процесс роста по сравнению с оптимальным режимом при таком перепаде температур.
  • С вентиляцией, как правило, ситуация ещё сложней. По факту человек проветривает теплицу, когда видит (если видит, он же не железный датчик?), что столбик внутри тепличного термометра превышает отметку в 40° по Цельсию. С открыванием всех отверстий в теплице сквозняк вместе с перегретым потоком воздуха уносит огромное количество влаги, образовывая, по сути, климатический удар по аналогии с резко континентальным климатом. И это климатическая встряска создает отличные условия для размножения вредителей и болезней растений в парнике.

Боевой задачей «умной» теплицы является обеспечение комфортного микроклимата для растений.

 

А уж тип и сложность конкретной системы автоматизации конструкции парника зависит от огромного множества разнокалиберных факторов: размеров и конструкции теплицы, доступности или отсутствия электросети и водопровода, видов выращиваемых растений, микроклиматических условий, необходимых для успешного выращивания растений конкретного вида. Кроме того, на качество технического решения для умной теплицы влияет элементная база электроники и ПО, в первую очередь точность датчиков.

Итак, решаемые задачи:

  • Контроль и регулировка температуры внутри парника должна происходить автоматически на основании показаний датчиков и заранее прописанных алгоритмов;
  • Управление использованием капельной системы орошения;
  • Управление состоянием уровня влажности воздуха и грунта;
  • Автоматическое и оптимальное управление освещением растений;
  • Управление внесением порционной подкормки для растений.

 

Иногда к этим функциям автоматики добавляют и другие задачи, но они, как правило, имеют отношение не только и не сколько именно к парникам. Например, вопросы сигнализации и охраны всего участка.

Очень важное уточнение по применяемому в парнике умному «железу»

автоматизация парника от фирмы Arduino Uno без датчиков

Среди конструкций систем автоматизации тепличных комплексов при всех обсуждениях и дебатах общепринято лидирует конструкции с аппаратно-программным обеспечением от фирмы Arduino, которое достаточно просто позволяет роботизировать парниковое хозяйство вполне самостоятельно даже людям, малосведущим в электронике. При чем с достаточно низкими финансовыми затратами на покупку.

Но как профессионал, я вынужден вас предупредить: Arduino, конечно классный и хорошо продуманный конструктор для автоматизации и самостоятельного конструирования умных объектов. НО! Реально конструктор-то детский, больше подходит для обучения, чем для настоящей долговременной надежной работы. И вообще, Arduino было классным техническим решением, прямо предтечей направления «Умный дом» в начале его становления. Но «Умный дом» развился и окреп, а Arduino так, в общем и остался конструктором для начинающих. Самая серьёзная его ахиллесова пята – все, что связано с надежностью.

Мои рекомендации в плане железа – использовать системы на промышленном стандарте KNX, ну или настоящие комплекты «умного дома» на z-wave или zigbee. Каждый из этих типов железа имеет свои преимущества и недостатки. Но в любом случае они надежней и функциональней детского конструктора)

 

 

В любой системе автоматизации теплиц и парников есть специальный блок управления, аналог сервера, правда, несколько попроще. Он может иметь одну или несколько настраиваемых программ, позволяющих контролировать такие функции, как полив в определенное время, отопление и дополнительное освещение в пасмурные дни, подогрев воды, внесение подкормки в нужное время и принудительная вентиляция. И т.д. и т.п.

Теперь немножко подробней про перечисленные умные функции:

  • Температурный режим воздуха. Для манипуляций с температурой воздуха применяются силовые приводы для закрывания и открывания окон, форточек, фрамуг и дверей под общепринятым названием «актуаторы». С помощью этих конструкций, приспособлений разного типа, собственно, и организуется проветривание. Получая командный сигнал от блока управления, шаговый двигатель, пневматическое или гидравлическое устройство приводит отверстие для проветривания в положение, соответствующее прописанному алгоритму и показателям датчиками температуры и ветра;
  • Температурный режим почвы. Оптимальная температура грунта в теплицах достигается с помощью терморегуляторов с использованием ТЭНов, подогревающего кабеля по типу «теплый пол» или других нагревательных приборов, режимы работы которых зависит от команд блока управления, прописанной программы и показаний температурных датчиков в разных местах грунта по всему парнику;
  • Уровень освещения растений в теплице. Автоматическая система использует лампы вместе с датчиками освещенности на фоторезисторах. Формирование управляющего сигнала происходит за счет изменения сопротивления в датчике в зависимости от интенсивности падающего на него светового потока. Помимо осветительных приборов, в регулировании освещенности могут участвовать управляемые шторы или жалюзи – практически так же, как и в любой системе «умного дома»;
  • Удерживание необходимого уровня CO₂. Датчики уровней углекислого газа и кислорода связаны через блок управления с вентиляторами и системой регуляции температуры воздуха, посредством которых помещение освобождается от выработанного растениями кислорода. Правильная подкормка растений двуокисью углерода часто повышает урожайность в вашем парнике аж на 30%;
  • Система автоматического водяного полива. Автоматизация полива обеспечивается на основании показателей датчиков гигрометров и запрограммированного алгоритма. Кроме того, из требований экономии система оборудуется датчиками-счетчиками расхода воды. В простейших, но отнюдь не самых оптимальных случаях используется таймер, который включают и выключают орошение (обычно капельное) в заданные промежутки времени по всему парнику.

 

С точки зрения финансовых затрат умный расход воды и электроэнергии – самые важные факторы экономии. Их величина напрямую связана с площадью тепличного помещения, его конструкцией и особенностями выращивания конкретных видов растений. При оптимально заданных временных интервалах полива с точки зрения алгоритма датчики влажности, счетчики расхода воды и электроэнергии выполняют функции аварийных сигнализаторов для оповещения хозяина теплицы. При правильно настроенной автоматике финансовая экономика содержания теплицы возрастает в разы. Это, не считая экономии затрат времени для хозяина теплицы. И вкладываемых сил. Собственно, именно в этом и есть основная цель автоматизации теплиц и парников.

 

Конструкция автоматизации открывания фрамуги в теплице

В реальных условиях нет большой необходимости в том, чтобы умная автоматизированная оранжерея была сверху донизу напичкана модными новинками современных систем автоматизации. Конечно, кроме случая, когда хозяину очень хочется похвастаться своим детищем. Оснащение конструктива теплицы может быть произведено с достаточно небольшими затратами, которые, как правило отбиваются за 1 – 3 года эксплуатации.

Но тем не менее очень важна полная совместимость всех применяемых узлов между собой. Чаще всего именно на этом попадаются неопытные растениеводы. Обращайте на техническую совместимость особое внимание!

Полная автономность парников и теплиц – недостижимый идеал. Но достаточно просто создать умную конструкцию, близкую к идеалу. Обычные же недостатки с автономностью умной теплицы весьма легко решаются стандартными методами с помощью применения аккумуляторов, генераторов и дополнительных емкостей с водою.

Обращайтесь!)


Доверьтесь профессионалам!

Нужна автоматизация на производстве?

Вы обратились точно по адресу! Наши специалисты всегда готовы ответить на Ваши вопросы, предложить наилучшее решение, исходя из Ваших условий.

Свяжитесь с нами любым удобным для Вас способом:

+7 (919) 727-90-84

Закажите обратный звонок
Отправить быструю заявку
Наши контакты


Поделиться страницей
Есть
вопросы?
Задайте их
эксперту!
+7 (495) 166-78-74