Автоматизированные системы arduino для проветривания и капельного полива в умных теплицах: как устроены, преимущества и недостатки, обзор производителей

Как работают автоматизированные системы?

Какие страны используют технологию?

Законодателем этого тренда была Америка — сейчас там очень активно развивают интернет вещей в сельском хозяйстве: применяют беспилотники для посева, используют тракторы и комбайны, которые работают по координатам без участия человека. Европа также развивается в этом направлении последние 10 лет. Например, уже сейчас там собирают клубнику с помощью роботов. Техника для сельского хозяйства зачастую эффективнее и удобнее человека: ей не нужны выходные, ею проще управлять, она может работать круглые сутки.

«В России интернет вещей в сельском хозяйстве применяется в Краснодарском крае, Астраханской области, Петербурге. Практически все сельхозрегионы стоят на пороге использования. Увидев ту эффективность, с которой это работает на западе, наши специалисты тоже стали внедрять новые технологии. Появляются и отечественные разработки в этой области.»

Базовые возможности умной теплицы

Автоматизации подлежат следующие виды работ из комплекса обязательных агротехнических мероприятий проводимых с растениями в теплице.

• Регулирование температуры предпочтительной для выращивания растений в данной конкретной теплице. Контроль над поддержанием заданного теплового режима.
• Создание определенных показателей влажности воздуха в теплице. На урожайности некоторых культур этот показатель оказывает существенное влияние.
• Сохранение влажности грунта в заданных пределах. Корневая система растений не должна пересыхать и в то же время переизбыток влаги приводит к заболеванию растений.
• Организация дополнительного освещения в теплице в любое время года обеспечит полноценный рост растений.

Автоматика для теплиц

Основное назначение системы автоматизации выращивания растений состоит в том, чтобы обеспечить все условия для развития без участия или с минимальным участием человека. Основные функции автоматики следующие:

• Система проветривания и поддержания нормальной температуры внутри, в зависимости от наружной температуры воздуха.
• Автоматический капельный полив и подкормка.
• Система подогрева воздуха в холодное время года.

Для нормального развития растений в темное время необходимо дополнительное освещение, которое также включается с помощью системы автоматики.

Автоматика для проветривания

Автоматическая система для проветривания может быть двух типов, но основным элементом является небольшой гидроцилиндр, который открывает фрамуги для проветривания. Один из способов довольно простой, для открытия используется гидроцилиндр, полость которого наполнена специальной жидкостью.

При повышении температуры жидкость расширяется и выдвигает поршень, который и открывает фрамугу. При снижении температуры жидкость сжимается, и под действием пружины поршень возвращается, закрывая окно.

Рис. 8 Устройство автоматического проветривания

Другой способ более точный и сложный, с установкой контактного термометра и сложного механизма открытия и закрытия фрамуги. Это позволяет более точно регулировать температуру, но требует немалых затрат на установку.

Системы капельного полива

При капельном поливе вода поступает к корням растений небольшими порциями, успевая при этом немножко прогреться. При этом почва все время остается влажной, что благоприятно сказывается на росте.

Рис. 9 Капельный полив

Для автоматического полива используют шланги с капиллярными отверстиями, через которые вода капает к корневой системе. Емкость для воды можно устанавливать внутри теплицы или снаружи. В резервуар вода подается из водопровода, контроль уровня и пополнение при расходе осуществляется с помощью поплавкового затвора.

Из резервуара вода поступает к капиллярным трубкам через кран с дистанционным управлением. Он может открываться с помощью автоматики либо в определенное заданное время, или при изменении уровня влажности в теплице. Систему полива можно использовать и для подкормки, добавляя в резервуар жидкое удобрение.

Автоматика для обогрева почвы и воздуха

Если теплица используется в холодное время года, то для созревания овощей необходим обогрев. Для обогрева применяют несколько способов:

• установка электрических тепловых пушек, калориферов и обогревателей;
• прокладка системы теплый пол, с подключением к котлу или электричеству;
• установка котла, газового или электрического с радиаторами по периметру теплицы.

Рис. 10 Схема обогрева теплицы Система автоматики должна включать отопление при понижении температуры и выключаться при достижении оптимального уровня.

Приборы освещения

Недостаток света сказывается на развитии овощей, поэтому необходимо в теплице устанавливать освещение для продления светового дня осенью и в зимнее время. Продолжительность светового дня должна быть в пределах 12-16 часов в сутки.

Для освещения используют следующие типы ламп:

• накаливания, создает инфракрасное излучение и при близком расположении от растений может их обжечь;
• натриевая, самая эффективная для роста растений, но имеет малый срок эксплуатации;
• светодиодная, самая широко применяемая лампа для освещения, дает яркий свет, приближенный к солнечному;
• люминесцентная, обладает ярким светом и длительным сроком службы.

Рис.11 Светильники для освещения Кроме того, для освещения используют ультрафиолетовые и инфракрасные лампы. Причем инфракрасная лампа может не только освещать, но и обогревать теплицу. Ну а автоматизировать процесс включения света не сложно, достаточно установить датчики освещенности, или таймеры. Таймеры будут включать и выключать свет в определенное заданное время.

Автоматизация в теплице создает оптимальные условия для выращивания растений без участия человека. Изготовить и установить обычную теплицу на участке не сложно. Но как при этом сделать умную теплицу своими руками, чтобы все процессы в ней происходили автоматически, здесь задача посложнее. Но при кажущейся сложности ничего не обычного нет, и при определенном умении сделать это не сложно.

Вентиляция и отопление

Отопление и вентиляция — это “фундаментальные” параметры, которые нужно учитывать при строительстве теплицы. Именно они создают и поддерживают благоприятный для растений микроклимат.

Сехема водяного отпления теплицы

Вентиляция в теплицах используется в основном верхняя и боковая. Боковая представляет собой вентиляционные отверстия, установленные по периметру теплицы. Верхняя осуществляется с помощью подъема фрамуги.

Разумно использовать комбинированный тип вентиляции. Существуют разнообразные новые технологии, которые совершенствуют вентиляционную систему. Например, вы можете установить автомат проветривания теплицы. Он открывает и закрывает форточки, в зависимости от изменения температуры в помещении. Работает без электроэнергии и батареек, достаточно просто монтируется, благодаря чему вы сможете установить его самостоятельно.

Популярный вид отопления теплицы — водяное отопление. Проводя водяное отопление в теплицу, вы должны помнить о том, что растениям нужен как надпочвенный, так и подпочвенный обогрев. При этом надпочвенные тепловые приборы не должны нагреваться до температуры выше 95º С, а подпочвенные — 40º С. При отоплении теплиц разумно использовать и более новые технологии. Например, воздушный обогрев, при котором теплый воздух распределяется равномерно по всей площади. Это очень удобно, если грядки большого размера. Подобные технологии позволяют поставлять к растениям с потоками воздуха углекислый газ, который очень для них важен. Кроме того, уменьшается перепад температур и создается давление, оптимальное для того, чтобы насекомые-вредители не проникали в теплицу.

Новые технологии помогают контролировать все изменения микроклимата и стабилизировать его, независимо от погодных условий. Например, современные системы климат-контроля дадут вам возможность управлять температурой, влажностью и вентиляцией с помощью компьютерных технологий, а интеллектуальные алгоритмы самостоятельно будут контролировать экономное распределение всех ресурсов.

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.

Как сделать умную теплицу своими руками

Автоматика для теплиц

Общие сведения об управляющих системах

Интеллектуальность современного оборудования обеспечивается микроконтроллерами. Это небольшие и ограниченные по ресурсам полноформатные компьютеры, зачастую размещенные на одной плате или микросхеме. Несмотря на свои маленькие размеры их мощности вполне достаточно для того, чтобы управлять различным оборудованием. Информацию, необходимую для выполнения своих функций, такие микрокомпьютеры получают посредством различных специализированных датчиков. Общее нахождение устройств в единой сети обеспечивается посредством дополнительных присоединяемых к микроконтроллеру модулей.

Выполняя свою программу, интеллектуальные устройства, выдают управляющие импульсы на исполняющие цепи включающие двигатели, насосы, нагреватели или любые другие устройства для управления которыми и создается вся система.

Основой многих из подобных комплексов составляют контроллеры серии Arduino, STM, Ti MSP430, Netduino, Teensy, Particle Photon, ESP8266 или иных распространенных плат такого типа в мире. Кроме того, некоторые специалисты создают свои варианты микро — компьютеров, управляющих оборудованием — на основе устаревших ПК или каких-либо 8 разрядных процессоров, к примеру, Z80.

Дополнительные настройки:

Последним в списке меню идёт раздел «Дополнительные настройки«. Раздел включает в себя:

• Настройки часов реального времени. Включает в себя 6 подразделов, с помощью которых можно выставить все необходимые значения:
  • Часы. Интервал значений: от 0 до 23
  • Минуты. Интервал значений: от 0 до 59
  • Секунды. Интервал значений: от 0 до 59
  • День недели. Интервал значений: от 0 до 6
  • День месяца. Интервал значений: от 1 до 31
  • Месяц. Интервал значений: от 1 до 12
  • Год. Интервал значений: от 0 до 99
• Тест реле. В данный пункт входит 4 подпункта, ассоциированные с каждым из 4-х каналов I2C-реле. При выборе необходимого канала и подтверждения включения тестовой проверки, на реле будет подаваться напряжение в течении времени, указанного в RELE_TEST_FULL_TIME ;
• Настройки работы системы оповещения (зуммер). Данный пункт отвечает за настройку звукового оповещения. Варианты значений: Выкл/Вкл/Авто
  • Выкл — выключить зуммер;
  • Вкл — включить зуммер;
  • Авто — перевести работу системы в автоматический режим, где звуковое оповещение будет включаться или выключаться по следующему условию:
    • Если хотя бы 1 из вышеперечисленных систем (освещение, проветривание, полив) установлена НЕ в автоматический режим работы, то после перевода работы зуммера в автоматический режим будет производиться отслеживание всех необходимых значений датчиков и при превышении или критическом понижении значений относительно установленных границ зуммер будет издавать прерывистый звук (время включения и выключения зуммера задано в ZUMMER_WORKING_TIME и ZUMMER_NOT_WORKING_TIME ) до тех пор, пока параметр не вернётся в допустимый диапазон значений;
    • Если хотя бы 1 из вышеперечисленных систем (освещение, проветривание, полив) установлена в ручном режиме на включение, то зуммер так же будет издавать прерывистый звук, сигнализирующий о том, что система включена в ручном режиме;
    • Для того, чтобы зуммер не издавал звуков ни в одной из вышеперечисленных ситуаций, достаточно перевести его в режим «Выкл«;

Автономная умная теплица

Все умные теплицы можно разделить на автономные и энергозависимые типы. Первый тип работает на солнечной или тепловой энергии. Приятный оттенок — это наименьшие затраты во время эксплуатации. Однако они не лишены недостатков. Сама система довольно неактивна, поэтому растения могут пострадать, если, например, произойдут резкие колебания температуры.

Организация проветривания

Теплицы должны иметь форточки для вентиляции. Рекомендуется размещать их над землей

Это важно для обеспечения правильной работы системы вентиляции и создания нужного микроклимата в теплице

Вентиляция теплицы создает приятный микроклимат для растений.

Существует несколько вариантов независимых систем открывания жалюзи и дверей.

Сами устройства можно приобрести в готовом виде и установить в теплице самостоятельно. Система работает очень просто. Жидкость в механизме расширяется при нагревании, выталкивая плунжер вверх. Открывается окно. При охлаждении плунжер возвращается в исходное положение, и вентиляция прекращается.

Биметаллические системыВ этом случае отверстие является результатом взаимодействия металлов с различными коэффициентами теплового расширения. При нагревании пластина изгибается и толкает затвор вверх. При охлаждении они возвращаются в исходное состояние.

Автономный механизм вентиляции теплицы

При выборе конкретного устройства внимательно прочитайте инструкцию по эксплуатации. Модели рассчитаны на разные температуры активации. Некоторые из них можно настраивать, но эта функция доступна не во всех вариантах.

Об опыте установки и использования таких систем вы можете прочитать в статье Концентрат нам не брат. Аудиты для автоматической вентиляции.

Автономный полив

Имеются специальные комплекты для спринклерного или капельного орошения. Некоторые из них работают от воздушных аккумуляторов. Это не всегда удобно, особенно если вам приходится надолго оставлять свой сад без присмотра. Однако к этим устройствам можно добавить датчики влажности. Это означает, что полив осуществляется не по времени, а в соответствии с указаниями датчика. Если влажность в теплице низкая, автоматически включается орошение.

Проводка для автоматического полива теплиц

Система может быть подключена как к резервуару с водой, так и к сети. Энергонезависимые устройства можно использовать в отдельно стоящих теплицах, но при этом необходимо установить солнечные батареи или другие альтернативные источники энергии.

Как и чем обогреть

Вентиляция и полив в отдельно стоящей теплице — простые процессы, в то время как обогрев — более сложный. Все виды отопления требуют электричества или периодического вмешательства человека. Это относится, например, к дровяным котлам.

С такой системой отопления нужно заботиться о теплице!

Существует вариант воздушного отопления от газовых нагревателей, установка которых описана в статье «Как построить автономную зимнюю теплицу». Вентиляция и отопление.

Основные критерии выбора систем для автоматизации теплиц

При кажущейся простоте, выбор оборудования для автоматизации тепличного хозяйства затрудняет даже специалистов. Идеальным условием считается подбор автоматики одного производителя. Поскольку данный критерий труднодоступен, перед тем, как автоматизировать теплицу необходимо:

• определиться с ее площадью и назначением (выращиваемые культуры);
• высчитать количество датчиков и исполнительных устройств;
• в зависимости от предыдущего пункта подобрать контроллер или использовать конструктор;
• решить вопрос с управлением и контролем.

Приборы для автоматизации теплиц за 2022 год

Чтобы автоматизировать теплицу, необходимо обзавестись соответствующим оборудованием, примерами которого в 2022 году являются:

Контроллер для умной теплицы серии «iТеплица -малый контроллер». Гарантирует комплексный контроль микроклимата в помещении с ограниченной площадью. Обеспечивает поддержание температуры, проветривание, подкормку и полив растений. Предполагает управление вспомогательными механизмами. Рассчитан на длительное хранение данных обо всех изменениях окружающей среды. Оснащен продвинутой системой визуализации SCADA. Комплектуется датчиками влажности, освещенности и программным обеспечением. Цена от 17 тыс. рублей.

SMART STANDARD VENT «УМНАЯ ТЕПЛИЦА» — набор для автоматизации теплицы. Обладает богатым функционалом, охватывающим практически все сегменты поддержания заданного микроклимата. Для контроля и обмена данными используются гаджеты, связанные с интернетом. Цена от 47,9 тыс. рублей.

«Умница lite» – бюджетный вариант умной теплицы. Помимо блока управления комплектуется картой памяти micro SD, USB-адаптером, датчиками температуры, влажности, освещенности, уровня воды и пр. Цена от 9,9 тыс. рублей.

Смарт-теплица на базе контроллера Терраформ. Обеспечивает контроль пяти параметров микроклимата. Комплектуется датчиками температуры, влажности, освещенности, температуры почвы. Предполагает подключение сенсоров CO₂ и pH.

Преимущества использования автоматизированных теплиц и парников

Для некоторых садоводов покупка автоматизированного парника кажется неоправданной тратой денег, однако практика показала, что вложения окупаются в течение первого сезона использования теплицы с автоматикой. Доказано, что применение автоматики в тепличном хозяйстве помогает значительно облегчить работу на дачном участке и сократить расход ресурсов. Использование автоматики в парниках позволяет:

• Уменьшить расход воды и электроэнергии;
• Оптимально дозировать удобрения;
• Получать урожай несколько раз в течение года;
• Увеличить урожайность овощных и ягодных культур.

К недостаткам этого оборудования часто относят его высокую цену, однако экономия на воде, электроэнергии и трудозатратах поможет быстро окупить изделие. К тому же, широкий выбор готовых автоматизированных парников позволяет выбрать модель, точно соответствующую задачам и потребностям садовода.

Важно помнить, что вырастить хороший урожай поможет также соблюдение правил агротехники. Необходимо отобрать качественный, жизнеспособный посадочный материал и обеспечить правильный систематический уход за растением – регулярное удаление лишних соцветий, своевременный сбор урожая, защиту посадок от вредителей

В таком случае садоводство может стать не только любимым хобби, но и бизнесом, приносящим стабильный доход.

Основные преимущества автоматизированных систем на основе микроконтроллера Arduino

Автоматическая система вентиляции теплицы

Автоматизируем по-хитрому и домашними средствами

Давайте посмотрим, как можно обеспечить тот же автополив растениям подручными средствами:

Способ №1. Солнечная дистиляцция

Это – очень простой способ автополива, который дает достаточно влаги для растений даже в самые жаркие дни. Суть этого принципа – в солнечной дистилляции – когда вода греется до выделения пара, а этот пар потом конденсируется в воду.

Итак, берем две пластиковые бутылки разного размера, в одну из них наливаем воду, а вторую используем как колпак для нее. Когда вода от солнца будет испаряться, пар осядет на стенках колпака. Такой конденсат хорошо увлажняет грунт, и чем более палит солнце, тем больше влаги получат растения.

Способ №2. Стержень от ручки

Самые простые и бесплатные устройства для капельного полива вы можете сделать из обычных пластиковых бутылок и стержней от старых шариковых авторучек. Стержни промойте бензином от пасты и один конец плотно закройте деревянной палочкой. Швейной иглой проколите отверстие на 3-4 мм от заглушки. В бутылке тоже проколите отверстие – только чуть меньше диаметром, чем у стержня.

И ставьте бутылки так:

• Вариант 1. Отрежьте у бутылки дно, а отверстие для стержня сделайте на уровне плечиков. Горлышко закройте пробкой и поставьте бутылку вверх дном.
• Вариант 2. Сделайте отверстие на расстоянии 20-25 мм от самого дна, пробку снимите, а бутылку поставьте на дно. Отверстие уплотните пластилином.

Вот и все. Налейте воду и смотрите, как она капает из стержня – в норме за 5 минут должно вытечь 10 капель.

Как вы заметили, автополив и контроль за влажностью организовать и правда непроблематично, а вот с проветриванием придется повозиться. Самый надежный и простой вариант – купить автооткрыватели для форточек. Но, при желании, вы можете сделать такие и сами. Для этого посмотрите на нашем сайте статьи на такую тематику: как сделать гидроцилиндр или термопривод. Но суть всех этих конструкций одна: масло или другая какая жидкость в них расширяется от повышения температуры и выталкивает поршень. Он, в свою очередь, оказывает давление на следующий элемент конструкции и форточка медленно начинает открываться. Любопытный момент: когда в «умной» теплице едва начинают подниматься фрамуги, соседи счастливого обладателя тоже начинают бежать к своим теплицам делать проветривание. Вот такой себе датчик для окружающих.

Конечно, ни одна автоматическая теплица не будет делать на все 100% за вас вашу работу, но все-таки максимально освободиться от рутины и «танцев с бубном», как любят говорить сегодня русские мастера, – это приятно. И это дополнительное время на новые эксперименты!

{SOURCE}

голос

Рейтинг статьи

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.

Преимущества автоматики

Возможности и классификация теплиц с умным управлением

Водоснабжение теплицы

Элементы контроля для подачи воды.

Выбирая систему водоснабжения для теплицы, следует помнить, что создание оптимального режима влажности крайне важно для растений. Классический и надежный вариант полива — сплинкерное орошение. Такая система не только поливает растения, но и, при необходимости, удобряет и создает туман, который снижает температуру в теплое время года

Дополнительно вы можете установить приборы капельного орошения. Этот вариант полива полезен потому, что дает корням растений “дышать”, т.к. вода поступает в прикорневую зону небольшими дозами. Система капельного полива позволяет выбирать конкретные участки, которые нужно орошать или удобрять

Такая система не только поливает растения, но и, при необходимости, удобряет и создает туман, который снижает температуру в теплое время года. Дополнительно вы можете установить приборы капельного орошения. Этот вариант полива полезен потому, что дает корням растений “дышать”, т.к. вода поступает в прикорневую зону небольшими дозами. Система капельного полива позволяет выбирать конкретные участки, которые нужно орошать или удобрять.

Не забывайте устанавливать правильную температуру воды! Она ни в коем случае не должна быть ниже, чем температура почвы. Несоблюдение этого простого правила может очень навредить вашей рассаде. Для того чтобы упростить себе задачу, можете установить автоматизированную систему орошения. Это обойдется дороже, но оправдает себя тем, что вы сможете легко контролировать все процессы с помощью компьютера, а система будет выполнять необходимые действия.

Объем рынка умных теплиц

Отдельных данных по количеству умных теплиц и прогнозов по развитию этого сегмента нет. Есть На долю интеллектуальных решений для сельского хозяйства приходится 6% всех проектов IoT, отмечают аналитики. По оценкам MarketsandMarkets, объем рынка в 2021 году достигнет $1,26 млрд, а в 2023 году $2,28 млрд. Среднегодовые темпы роста рынка в период с 2021 по 2023 гг. оцениваются в 12,6%. Основными драйверами роста рынка стал рост численности населения, изменения климата и урбанизация.

Ожидается, что сегмент интеллектуального сельского хозяйства будет развиваться высокими темпами. Но высокая стоимость развертывания решений и высокие первоначальные инвестиционные затраты могут привести к снижению темпов роста рынка в развитых странах Ближнего Востока и Африки. Европа останется лидером рынка в течение прогнозируемого периода. У Нидерландов, Испании и Италии есть большие площади под оранжереи.

Технологии сельского хозяйства в контролируемой среде (CEA) главным образом используются в Нидерландах и скандинавских странах. Внутреннее садоводство набирает быстрые обороты в некоторых крупнейших странах Европы. Быстрое внедрение технологий ожидается в странах с развивающейся экономикой, как Япония, Китай и Индия».

По оценкам аналитиков, ключевые технологии, используемые для умных теплиц: лампы для роста растений, технологии подключения, ирригационные системы, клапаны и насосы, системы мониторинга и управления. В 2021 году наблюдался резкий рост спроса на LED-лампы для выращивания растений.

Ключевые игроки на рынке: Rough Brothers, Heliospectra, Terrasphere Systems, Argus Control Systems, LumiGrow, Ceres Greenhouse Solutions, Hort Americas, JFE Engineering Corporation, Nexus Corporation, Logiqs, Certhon и GreenTech Agro.

Виды и конструкции

К чему теплице автоматизация?

Давайте рассмотрим подробнее, что же происходит в конструкции, которая «не умная». Т.е. попросту которой не ведома автоматика для теплиц и контроль за ее микроклиматом ведется по возможности, хотя и фактически каждый день.

Рано утром, как только первые солнечные лучи попадают в теплицу, температура в последней начинает достаточно быстро повышаться – и чем выше по высоте, тем быстрее. Для растений это – хорошо. Вот только есть проблема: перепад температур в это время между почвой и воздухом достигает порой разницы в 30°С! Корни остаются еще холодными, тогда как верхушки растений уже разогрелись. И происходит вот что: более «холодная» подземная часть плохо снабжает более «теплую» верхнюю часть растений, что приводит к элементарному дефициту влаги. Что на самом деле для растений все-таки не есть хорошо.

Еще больший стресс растения испытывают в жару в такой теплице. Ведь обычно хозяева идут собственноручно открывать форточки и двери уже тогда, когда температура внутри достигает 40°С. Влажность воздуха при этом резко падает, растения начинают испытывать засуху. И что происходит дальше? Еще хуже – двери и форточки резко открывают, и образовавшийся сквозняк уносит остатки и так не достающей влаги. Просто-таки как в пустыне! Молодые побеги от этого теряют тургор – давление внутри клеток, вянут, а цветы и завязи и вовсе отпадают. А вот вредители, особенно паутинный клещ, от жары и сухости начинают чувствовать себя как раз хорошо.

Программная часть

С оборудованием все понятно. Осталось разобраться с программами, которые им управляют и контролируют состояние всей системы. Так как в комплексе есть два высокоинтеллектуальных устройства — ESS8266 и сам Arduino. Соответственно для обоих нужны свои программы. Помещение их в память устройств, в обоих случаях производится через Arduino IDE.

Управление

Ну и в финале, большой скетч управления самой теплицей, который выгружается в Arduino.

Замечания по конструкции

Датчик DN11 желательно заменить на DN22, который хоть и стоит дороже, но более точен и функционирует без проблем свойственных своему младшему тезке. Для питания контуров управления можно использовать компьютерный блок питания, желательно форм-фактора AT.

Базовые возможности умной теплицы

Автоматизации подлежат следующие виды работ из комплекса обязательных агротехнических мероприятий проводимых с растениями в теплице.

• Регулирование температуры предпочтительной для выращивания растений в данной конкретной теплице. Контроль над поддержанием заданного теплового режима.
• Создание определенных показателей влажности воздуха в теплице. На урожайности некоторых культур этот показатель оказывает существенное влияние.
• Сохранение влажности грунта в заданных пределах. Корневая система растений не должна пересыхать и в то же время переизбыток влаги приводит к заболеванию растений.
• Организация дополнительного освещения в теплице в любое время года обеспечит полноценный рост растений.