Автоматика для теплиц: 4 способа автоматизации процессов

Система зашторивания теплиц

В значительных по площади промышленных теплицах, для нормализации микроклимата, применяют и системы зашторивания парников. В бытовом хозяйстве такие системы показывают не менее высокую результативность.

Различают боковые и верхние экраны систем зашторивания. Вместе с тем, существует несколько типов полотен, которые выполняют различные функции: полное или частичное затемнение, сбережение тепловой энергии, удерживание искусственного света внутри парника.

При необходимости Экран приводит в действие переключатель на шкафчике автоматики. Кроме того, систему можно включить в программу общего контроллера по управлению климатом внутри теплицы.

Классификация

Умные теплицы могут быть энергозависимыми или полностью автономными. Рассмотрим преимущества и недостатки обоих типов.

Энергозависимые теплицы нуждаются в подключении к электросети. Это обеспечивает оперативную реакцию на изменения погоды, позволяет использовать большие мощности и сложные устройства, настраивая с высокой точностью желаемый микроклимат. К тому же в зимних теплицах, требующих обогрева, трудно обойтись без внешнего питания.

Недостатков у таких систем два. Во-первых, это стоимость как самого подключения, так и электроэнергии. Если поставить мощные устройства для выращивания не особо ценной культуры, затраты могут попросту не окупиться. Во-вторых, опасны отключения питания. Летом растения могут перегреться без проветривания; зимой при выключенном обогреве они тем более быстро погибнут.

Автономные теплицы работают за счет тепловой или солнечной энергии. Такие устройства гораздо более экономны, но действует относительно медленно. Например, при резком похолодании форточки закроются не сразу и растения могут подмерзнуть. Зимой обеспечить автономный обогрев особенно сложно. Иногда это делают с помощью печек, но такой подход трудоемок и не очень эффективен.

Виды и конструкции

Все преимущества от собственного парника можно увидеть в тот момент, когда свежие и вкусные овощи появляются на столе. Причём это происходит ежедневно, а не только в тёплые летние дни. Нет необходимости для консервирования и заморозки впрок. Теплица даёт всё свежее, натуральное и своё.

Чтобы выбрать качественную конструкцию, нужно учесть параметры местности и, конечно же, определиться с выбором выращиваемой культуры. Сложно не растеряться в разнообразии предлагаемых вариантов, ведь сегодня на рынке представлен большой ассортимент моделей, причём одна лучше другой. А современные дачные умельцы предлагают свои собственные изобретения, намного более совершенные, чем некоторые заводские разработки. Так на чём же остановить свой выбор?

Для начала необходимо определиться с тем, для чего нужна теплица:

• что в ней будет расти и в каких объёмах;
• конструкция будет использоваться только летом или круглый год;
• размеры конструкции;
• количество выращиваемых овощей (для личных нужд или еще и на продажу);
• степень автоматизации теплицы и т. д.

В форме арки

Плюсы:

• малая плоскость отражения, поэтому солнечного света попадает больше;
• большое количество свободного места – растениям есть, куда расти в длину;
• конструкция имеет симпатичный внешний вид;
• простота сооружения и лёгкость транспортировки;
• возможность добавления новых сегментов для расширения посевной площади.

Минусы конструкции:

• с такой теплицы снег практически не скатывается, и есть вероятность того, что конструкция может прогнуться и сломаться;
• при неправильной сборке можно нарушить герметичность и, кроме воды, в теплицу могут попасть вредные насекомые;
• при недостаточно надёжном креплении к фундаменту, конструкцию может снести ветром.

Теплица-домик

Преимущества:

• такое сооружение легко сделать своими руками;
• снег на крыше не задерживается, поэтому не стоит волноваться по поводу прогибов;
• в теплице такого типа проще установить различные системы автоматизации;
• выбор материалов для строительства достаточно разнообразен;
• имеется возможность дополнительного улучшения внешнего вида.

Недостатки:

• теплица имеет сильную степень отражения из-за ровной поверхности, поэтому солнечного тепла растениям может быть недостаточно;
• в дальнейшем, если потребуется расширение площади, сделать это будет затруднительно;
• большое количество составных частей, требующих постоянного контроля;
• крыша у таких теплиц достаточно тяжела, поэтому при возведении сооружения необходим мощный и прочный фундамент.

Широким спросом у дачников сегодня пользуется парник под названием «Умница». Благодаря тому, что конструкция этой теплицы очень удобна и прочна, служить она будет очень долго. Но самое главное, чем отличается эта теплица от других это то, что она обладает открывающейся крышей.

Сгруппировать все преимущества «Умницы» можно следующим образом:

• надёжность и простота конструкции;
• практичный тип кровли;
• несложная регулировка параметров влажности и температуры.

Для управления крышей служит специальный подъёмник на роликах, использование которого не требует специальных навыков. На зимний период теплицу можно оставлять незакрытой. Благодаря этому, будет происходить насыщение почвы влагой, предотвращение вымерзания грунта и возможной деформации крыши.

Кроме того, этот «умный» парник способен самостоятельно создавать необходимый микроклимат внутри. Само название теплицы говорит о том, что качество здесь на высоте. Ну а неоспоримым преимуществом является низкая стоимость, которая позволит окупить затраты за короткий срок.

«Умную» теплицу можно создать и своими руками. Автоматизацию парника поможет осуществить контролирующая система Arduino, благодаря которой возможен постоянный мониторинг основных процессов. Автоматика Arduino уведомляет владельца о работе системы вентиляции, влажности, перебоях электроснабжения и других функций. Данные могут выводиться на дисплей компьютера или планшета либо оповещение может проводиться при помощи световой сигнализации.

Автономная работа самодельной теплицы достигается установкой комплекта, куда входят электросхемы, закрыватели с термодатчиками и модули различного назначения.

Базовый проект самодельной «умной» теплицы позволяет автоматически выполнять следующие функции:

• контроль и регулировка температуры внутри теплицы;
• мониторинг влажности воздуха;
• увлажнение грунта;
• освещение растений.

Шаг 9: Интерфейс Blynk

Прилагаю картинки интерфейса для автоматизации теплицы. Он сделан с помощью приложения Blynk.

Первая картинка: показана индикация низкого уровня воды в баках или ошибка сигнала. В обоих случаях я останавливаю насосы. А также график истории данных об уровнях воды в обоих баках.

Вторая картинка: данные мониторинга температуры, также с графиком истории данных. Здесь видны заданные значения максимума и минимума температуры в теплицы. Показаны средние показатели температур вместе с процентами мощности работы вентилятора, когда температурные показатели превышают заданные значения. Также можно увидеть, работает ли обогреватель.

Третья картинка: данные датчиков влажности почвы и заданное значение начала полива. Отсчет времени до следующего измерения, интервал 30 мин. График истории измерений с полученными показаниями. Четвертая картинка: возможность управлять работой насосов напрямую с телефона, в основном, в целях отладки. Также здесь я могу переводить части системы в автоматический режим. И устанавливать длительность сеансов полива.

Pumps Auto: насос дождевого бака и насосы подпиточного бака переходят в автоматический режим, то есть вода наполняет подпиточный бак, растения поливаются. Watering 13:00 (полив 13:00): в автоматическом режиме растения поливаются раз в день, в 13:00.

Cooling Auto (автоматическое охлаждение): вентилятор находится в автоматическом режиме и начнет работать, когда температура поднимется выше заданного значения. Чем выше будет подниматься температура, тем выше мощность работы вентилятора.

Heater Auto (автоматический обогрев): обогреватель находится в автоматическом режиме и начнет работать, как только температура опустится ниже заданного значения. Гистерезис составляет 1°, то есть обогреватель отключится, как только температура превысит заданное значение на 1 градус.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Умная теплица из поликарбоната

Устройство умной теплицы

Почему именно теплица из поликарбоната умная? Все очень просто, этот материал отвечает всем требованиям конструкции.
Он имеет отличные технические показатели, которые помогут сэкономить тепло и правильно распределит солнечные лучи. Влага внутри будет сохраняться дольше.
Что нужно сделать для создания умной теплицы? Как и говорилось выше, умная теплица представляет собой конструкцию с автоматическим поливом, обогревом и проветриванием.

Автоматический полив в теплице

Автоматический полив можно организовать в принципе в любой конструкции теплицы.Для этого понадобиться:

• Трубы.
• Насадки.
• Автоматика.
• Постоянное электроснабжение.

Особенности:

• Стоит учесть, что для того, чтобы можно было организовать автоматический полив нужно иметь постоянный бесперебойный источник водоснабжения. Это может быть колодец или скважина с насосным оборудованием для постоянной подачи воды.
• Трубы проводятся в теплице согласно установленной системе полива. Как правило, они прокладываются вдоль посаженых растений или между грядками.
  Все зависит от того, на сколько растение любит влагу. Также используются многочисленные насадки (капельное орошение, дождевальное, внутрипочвенное).
• Что касается автоматики, то она должна быть качественной. Автоматический полив может включаться от определенного пульта управления, который находится рядом с конструкцией, а может и от датчика, который выставляется на определенную температуру в конструкции или на уровень влажности.

Подключить оборудование можно и самостоятельно. На фото показаны примеры такой теплицы с автоматическим оборудованием.

Самостоятельное автоматизирование теплицы

Автоматическое проветривание

Теплицы в разумном управлении помогают экономить время. Это касается и проветривания теплицы.
Оно необходимо для того, чтобы вовнутрь теплицы поступал свежий воздух, а прогретые воздушные массы вышли наружу.

Этапы работы:

• Осуществляется проветривание теплицы за счет открытия форточек, которые на покрытии должны быть расположены правильно.
  Одной или двух таких форточек будет мало для осуществления качественного проветривания. Конечно, количество зависит от размера теплицы. Все они располагаются вверху каркаса.
• Для автомата проветривания необходимо приобрести датчики, гидравлическое оборудование или другие виды автоматики.
• Как это работает? Внутри конструкции теплицы под самым верхом устанавливается датчик температур, который имеет подключение к оборудованию, установленному на форточке теплицы.
• Датчик программируется на определенную температуру, по достижению которой срабатывает автоматика и при помощи гидравлического цилиндра форточка автоматически открывается.

Для программирования такого датчика есть специальная инструкция. Необходимо ее точно соблюдать.

Автоматическое отопление

Конструкцию теплицы нужно отапливать в том случае, если она используется в холодное время года, например, в конце зимы или ранней весной. Для того, чтобы создать растениям комфортную среду надо использовать отопительное оборудование.
Его на сегодняшний день очень большое количество.Как это работает:

• Есть инфракрасные обогреватели, которые также имеют датчик температур. И как только температурный режим начинает внутри конструкции снижаться, сразу включается автоматика.
  Такой способ является надземным отоплением.
• Есть также и внутрипочвенное отопление, в котором принимают участие специальные пластины. Они также имеют температурные датчики и включаются автоматически.
  Единственное, что нужно учесть, такие пластины устанавливаются внутри грунта под самими растениями.

Можно использовать автоматику на обычных газовых горелках или так называемых буржуйках из металла. Если газовые горелки некоторых видов могут уже в своем наборе иметь автоматику, которая включает и выключает оборудование, то вот самодельные печи требуют приобретения отдельно автоматической системы.
Устанавливать его не сложно. Пульт управления может находиться рядом с теплицей или в подсобном помещении.
Также используется температурный датчик, который программируется на определенный режим.

Создаем умную теплицу своими руками

Далеко не всегда в торговой сети представлены конструкции с необходимыми параметрами. В этом случае можно все взять в собственные руки. Для начала необходимо сделать качественный проект. В нем учитывается площадь конструкции, климатические условия, продолжительность эксплуатации и тип культур, которые планируется высадить. Как только все данные проанализированы, можно приступать к практической части.

При выборе основы для каркаса следует учесть, что на нем монтируются датчики

В связи с этим, целесообразнее обратить внимание на металлические трубы

В дальнейшем рекомендуется придерживаться приведенного ниже порядка действий:

• Источники воды устанавливаются таким образом, чтобы они покрывали парник с севера на юг и с запада на восток;
• При монтаже датчиков нужно учесть тип блока управления, к примеру, чип Arduino предполагается установку под и над землей;
• Бюджетные варианты, например, Мега, требуют провести монтаж систем контроля лишь в 4-5 точках;
• Перед началом непосредственной эксплуатации рекомендуется провести тестовый запуск;
• Проекты подобного рода окупаются в течение первого сезона.

Создание автополива своими руками

Сейчас продают различные системы автоматического полива, но изготовление автоматики для теплицы своими руками доступно многим. Можно сделать капельницы с наружными насадками, оросителями, кнопочные, ленточные со встроенными капельницами в трубку. Принцип работы у покупного и сделанного ручным способом устройства в целом одинаков. Главное — понимать, что вы от данного устройства хотите, сколько средств готовы вложить и сможете ли вы самостоятельно выложить и настроить систему правильно

Поэтому важно знать, как сделать автополив для теплицы своими руками

В первую очередь нужно решить, откуда будет подаваться вода: колодец, цистерна, бак или из трубы водоснабжения. Бак или бочку можно приобрести в магазине или на рынке. Источник должен находиться вблизи места, где вы расположите систему полива. Необходимо рассчитать площадь орошаемой почвы. Далее идем в магазин и приобретаем (желательно с помощью консультанта) шланг или пластиковые трубы, капельницы, тройники, насос, таймер или контроллер (если хотите, чтобы полив проходил в определенное время). Лучше приобрести фильтры для очистки воды.

Подготовку почвы для полива, а также сборку системы нужно сделать заранее, до посадки семян. Когда начнутся первые засушливые дни, у вас не будет времени бегать по магазинам искать трубы и налаживать систему. Установите бак или бочку рядом с теплицей. Желательно поставить источник выше уровня земли на 1 м. Проделайте траншеи (если трубы будут проходить в верхних слоях почвы). Соберите систему труб в самой теплице, соединив все стыки согласно схеме. Трубы должны проходить по всей длине грядки. На концах труб установите заглушки. Проделайте отверстия в трубах или шлангах шилом таким размером, чтобы капельница вставлялась в отверстие с усилием.

Подсоедините все трубки к основной трубе, питающейся от насоса. Расположите капельницы так, чтобы их не было слишком много на одну группу растений. Вытащите все заглушки и сделайте первый пуск системы. Проверьте, достаточное ли давление, нет ли переизбытка расхода воды, из всех ли капельниц течет вода. Далее убедитесь, работает ли система по таймеру. Вода должна подаваться и перекрываться в определенное время, иначе будет и большой расход воды, и перелив растений.

Таким образом, автоматизация теплиц является неотъемлемой частью ухода за растениями и хорошего урожая. Причем системы автоматизации управления теплицей доступны большинству дачников.

Где в теплице делать форточки

Их следует делать вверху теплицы, лучше всего на крыше, так как поток нагретого воздуха стремится вверх и естественным образом выходит через открытую форточку наружу.

Не рекомендуется проветривать теплицу через двери, так как холодный воздух, проникая в помещение, стремится стелиться понизу. Вспомните сквозняк по ногам при проветривании комнаты зимой. Так и при раскрытых настежь дверях в парнике прохладный воздух снаружи будет заполнять только ее низ, а вверху будет скапливаться тёплый воздух.

Поэтому нижним частям растений будет холодно, а верхним – жарко, что плохо повлияет на их рост и развитие. Если же холодный наружный воздух поступает через верхнюю форточку, то он смешивается с теплым и влажным тепличным микроклиматом, несколько снижая эти показатели, что благотворно влияет на растения.

При этом площадь форточек должна составлять до одной пятой части от всей площади крыши для незамедлительного выхода слишком теплого тепличного воздуха, особенно с температурой около 40 °С, чтобы саженцы не перегревались.

Однако крышные форточки на теплице при сильном ветре создают значительную парусность, последствиями которой может стать поломка гидроавтомата проветривания, искривление тепличного каркаса или даже его полное разрушение. Для предотвращения подобных неприятностей следует устанавливать теплицу на фундамент и располагать в защищенном от ветра (например, живой изгородью) месте.

Вы можете узнать как сделать фундамент теплицы.

В некоторых «умных теплицах» форточки расположены в верхней части боковых сторон. Открываясь вниз, они не создают никакой парусности, поэтому такой парник можно поставить даже в открытом поле, где свободно «гуляет» ветер. К таким форточкам также можно пристроить гидроавтоматы открывания/закрывания, чтобы поддерживать в теплице оптимальную для развития растений температуру. Они будут несколько медленней охлаждать воздух в теплице, чем крышные форточки, но прослужат дольше. К тому же сплошная крыша не протекает, и холодная (особенно весной и осенью) влага не вредит теплолюбивым растениям.

Работа для робота

Робототехнику в тепличном овощеводстве можно разделить на две категории: роботы для сервисной зоны и роботы для рассадных и овощных отделений, обращает внимание Александр Ачкасов, директор по инновациям НПФ «ФИТО» (проектирование и строительство тепличных комплексов и энергоцентров под ключ). Первая группа, по его словам, решает задачи внутренней логистики и упаковки

Здесь речь идет о взаимодействии робота с тарой и упаковкой, поэтому в большинстве случаев задачи имеют слабовыраженную отраслевую специфику, а решения могут строиться на базе существующих промышленных роботизированных платформ. «Такие решения отработаны и все чаще встречаются на рынке, но процент реализованных проектов с их применением пока еще невелик, т. к. им приходится конкурировать с менее гибкими автоматическими линиями, на стороне которых, как правило, большая производительность и меньшая стоимость», — отмечает Александр Ачкасов.

Вторая группа, продолжает он, решает задачи мониторинга, ухода за растениями и сбора урожая. Здесь уже речь идет о необходимости взаимодействия робота с растениями и, ввиду сложности и специфичности задач, все еще о прототипах, а не готовых продуктах для рынка.

«Таким образом, в тепличном овощеводстве роботы скорее редкость, но общий вектор на роботизацию не обходит отрасль стороной, и из года в год появляется все больше как новых идей, так и представляемых прототипов», — уверен Александр Ачкасов.

Более перспективным и интересным направлением он считает создание роботов для овощных отделений. «Фонд оплаты труда в тепличном овощеводстве, в зависимости от региона, может составлять от 20 до 50 % от общих затрат, — рассказывает специалист НПФ «ФИТО». — При этом практически вся работа с плодовыми и овощными культурами осуществляется вручную и представляет собой выполнение однотипных повторяющихся задач, зачастую требуя при этом высокой степени концентрации».

Например, как рассказал Александр Ачкасов, робот-скаут, используя технологии машинного зрения, может повысить точность и качество контроля за текущим состоянием растений, а также эффективность их биологической защиты. «Мне известны два прототипа робота данного типа, один из них — наш собственный, — отмечает специалист. — В перспективе по результатам обхода такой робот может выдавать объективную информацию о качестве вегетации и плодоношения, наличии и локализации патологий и вредителей».

Робот-резчик может помочь в выполнении одной из самых массовых операций в теплице — удалении листа, продолжает Александр Ачкасов. По его словам, чистая скорость по удалению листа опытным работником в ближайшее время точно останется непревзойденной, но если говорить о производительности в неделю и, например, стоит задача дезинфекции ножа при переходе от растения к растению, то здесь уже робот может превзойти человека

«Мне известен один прототип данного робота, работы над ним ведутся более 10 лет, и, несмотря на успехи в условиях испытательных теплиц, рыночное решение еще не готово», — обращает внимание специалист

Еще один тип робота — робот-сборщик, призванный помочь непосредственно в сборе урожая. «Существует более пяти прототипов подобных роботов, каждый из которых специализируется на своей культуре», — говорит Александр Ачкасов. Он подчеркивает, что, как и в случае с роботом-резчиком, данные роботы уступают в скорости человеку, но ставка делается на возможность круглосуточной работы. «Таким образом, ни один из известных мне разрабатываемых в настоящее время прототипов не предполагает замену один в один текущих ролей людей на тепличном комбинате. Это говорит о том, что роботы в тепличном овощеводстве если и смогут изменить состав и принцип работ, то пока не заменят людей полностью даже на отдельном участке», — заключает специалист НПФ «ФИТО».

Безусловно, оценивать экономическую выгоду без конкретных цифр по стоимости вышеперечисленных решений сложно, убежден Александр Ачкасов. Но в сфере инновационных разработок в целом нельзя просто сравнивать себестоимость и делать выводы, ведь инновации часто выходят за рамки экономии и оптимизации, создавая добавленную стоимость в виде предсказуемости, прозрачности и качества результата, подытоживает специалист.

Автоматика для теплиц

Теплицы, которое долгое время находятся без присмотра человека или находятся далеко от жилья, в обязательном порядке оборудуют автоматическими системами.

В первую очередь это необходимо с точки зрения обогрева. Если на улице тепло, и отопительные приборы выключили, это не значит, что такая же температура сохранится до следующего визита хозяев. Если вовремя не включить обогрев, растения могут просто погибнуть от заморозков. Такая же ситуация складывается с проветриванием и поливом, поэтому для бесперебойной работы необходимо обязательно устанавливать автоматику для проветривания, полива и обогрева.

Суть автоматизированных теплиц

Вся суть автоматики сводится к тому, что конструкция закрытого грунта функционирует в практически автономном режиме (рисунок 3). К примеру, для автоматического обогрева в помещении делают теплый пол или устанавливают котлы, камины, радиаторы или вентиляторы с датчиками, реагирующими на температуру окружающей среды.

Рисунок 3. Польза автоматических систем

С проветриванием, поливом и подсветкой задача более простая. Все эти системы подключаются к датчикам, которые программируются на включение и выключение в заданное время.

Виды

Все автоматические системы имеют одну функцию – обеспечивать автономное функционирование конструкции закрытого грунта с минимальным участием человека.

Среди основных видов систем выделяют:

• Автоматику для проветривания, которая самостоятельно открывает и закрывает форточки в зависимости от температуры окружающей среды;
• Системы обогрева воздуха и почвы, которые включают котлы, радиаторы, тепловентиляторы и теплый пол;
• Системы автоматического капельного полива, с помощью которых все растения получают достаточное количество влаги.

Кроме того, внутри обязательно устанавливают искусственное освещение, которое играет важную роль в росте культур, особенно в зимнее время, когда продолжительность светового дня сильно сокращается.

Из видео вы узнаете, как обустроить автоматическое проветривание в теплице.