Tradycyjne gospodarstwa szklarniowe i szklarniowe, nawet w sprzyjających warunkach klimatycznych, wymagają od właściciela znacznych wysiłków w celu uzyskania planowanych zbiorów. Można również zauważyć kompleksy prac technicznych nad rozmieszczeniem konstrukcji, ale zadania sterowania elementarnego odgrywają istotną rolę w procesie eksploatacji. Koncepcja inteligentnej szklarni umożliwia znaczne ułatwienie funkcji właściciela podczas tworzenia i konserwacji takich obiektów. Możesz go wdrożyć własnymi rękami za pomocą specjalnego sprzętu oraz narzędzi sprzętowych i programowych.
Automatyzacja w szklarni
Ogólnie rzecz biorąc, inteligentną szklarnię można uznać za odpowiednik inteligentnego domu. Głównym zadaniem systemu jest dostarczenie elementów inteligentnego sterowania, które pozytywnie wpłynie na kilka parametrów pracy farmy jednocześnie. Kluczowy czynnik we wdrażaniu automatycznego sterowaniato kontrola wskaźników mikroklimatu bez interwencji użytkownika. System musi samodzielnie, w oparciu o aktualne dane temperatury i wilgotności, dostosowywać niezbędne parametry codziennie, co godzinę, a nawet minutę, uwzględniając wymagania specyficznej roślinności. Ale mogą pojawić się problemy z pomysłem wprowadzenia automatyzacji do szklarni. Wykonanie podstawowych elementów systemu własnymi rękami nie jest trudne – wystarczy podłączyć czujniki z kilkoma czujnikami czułości do urządzeń bezpośrednio sterujących mikroklimatem i innymi procesami regulacyjnymi. Trudność polega na sprzecznościach między wymaganiami różnych elementów funkcjonalnych szklarni. Nie chodzi nawet o to, że warunkowe ogórki i pomidory wymagają innego reżimu nawadniania, ale różnice w zapotrzebowaniu na wilgoć i komfort cieplny w stosunku do gleby i górnej części roślin.
Wybieranie lokalizacji dla szklarni
Na pierwszych etapach projektu możesz skupić się na ogólnych zasadach technicznego rozmieszczenia konstrukcji. Oczywiście wybór lokalizacji farmy jest kwestią fundamentalną. Jeżeli w regionie brakuje ciepła i energii słonecznej, wówczas pochylenie i dłuższy bok konstrukcji należy skierować na południe. Zdaniem ekspertów taka decyzja jest uzasadniona, jeśli nacisk kładzie się na wiosenną uprawę z sadzonkami. Wręcz przeciwnie, letnie szklarnie powinny być zorientowane na północ, ponieważ w tym przypadku grzbiety otrzymają bardziej efektywną przezroczystość z wieczornymi i porannymi promieniami. Również przy wyborze miejsca nie zapomnij o niezawodności gleby. Własnymi rękami pod inteligentną szklarnią możeszprzygotować wcześniej i uniwersalny fundament konstrukcji palowej z rusztem. Ale jeśli planowane jest zbudowanie ramy na podstawie fundamentu pasowego, należy przeprowadzić obliczenia geodezyjne z odczytami wód gruntowych. Ta opcja ma swoje ograniczenia pod względem wykonania.
Montaż górnej części konstrukcyjnej
Najpierw nie zapominaj, że szklarnia wypełniona zaawansowanymi technologiami i sprzętem powinna zapewniać możliwość okablowania i instalacji złożonego sprzętu. Oznacza to, że materiały produkcyjne powinny być używane z elastyczną strukturą, o ile to możliwe pod względem przetwarzania. Jednak w realizacji tej części nie będzie nic fundamentalnie nowego. Szkielet nośny może być wykonany z metalowych słupów z poprzecznymi ramkami, a do dekoracji można użyć szkła lub poliwęglanu. Zrób to sam montaż inteligentnej szklarni odbywa się za pomocą typowego zestawu operacji - za pomocą okuć, wsporników i zacisków dokowanie między elementami odbywa się za pomocą sprzętu spawalniczego lub wiertarko-wkrętarki. Ważniejsze jest prawidłowe obliczenie konstrukcji, aby wytrzymała ona długo i nie wymagała regulacji w trakcie eksploatacji. W celu wsparcia komunikacji układane są specjalne kanały kablowe. Materiał do nich jest wybierany z odpornych na wilgoć i dobrze izolowanych tworzyw sztucznych. Już w samej szklarni należy rozważyć system uziemienia i zabezpieczone sekcje do montażu bloków bezpieczeństwa.
Techniczne wdrożenie automatyzacji szklarni
Do sterowania systemami sterowaniamikroklimat wykorzystuje czujniki, elementy czujników, siłowniki i narzędzia komunikacyjne do dostarczania sygnałów. Jednak bez kontroli mikrokontrolera ta infrastruktura nie może zostać stworzona. Jako optymalne rozwiązanie tego problemu stosuje się produkty oparte na „Arduino”. Inteligentna szklarnia sterowana tym urządzeniem otrzymuje pełną gamę narzędzi do stałej kontroli przez moduły funkcjonalne. Układ „Arduino” to niewielka płytka z mikroukładem dostarczonym przez profesora i pamięcią. W zależności od konkretnej konfiguracji tego urządzenia, można podłączyć określoną liczbę urządzeń zewnętrznych. W małych szklarniach stosuje się do kilkunastu sterowanych elementów, w tym silniki elektryczne, urządzenia oświetleniowe, mechanizmy drzwiowe, systemy nawadniające itp. Podłączone elementy są sterowane według algorytmu zdefiniowanego przez użytkownika, uwzględniającego parametry zewnętrzne.
Jak stworzyć projekt Arduino?
Wszystkie elementy funkcjonalne zespołu sterowania są montowane indywidualnie. Część urządzeń wchodzi bezpośrednio w system obsługi mikrokontrolera, a część zajmuje się zmianą parametrów środowiska pracy. Użytkownik jest zobowiązany do wstępnego określenia, jakie elementy funkcjonalne będą potrzebne do zorganizowania autonomicznej pracy szklarni oraz w jaki sposób zostanie technologicznie zorganizowana funkcja sterownika. Zazwyczaj projekty Arduino są opracowywane zgodnie z następującymialgorytm:
- Określenie docelowych czynników wpływających na życie roślin. Podstawowe z nich to temperatura, wilgotność, światło i zawartość dwutlenku węgla.
- Opracowanie schematu, według którego infrastruktura sterowania będzie realizowana za pomocą sterownika.
- Opracowanie układu wyposażenia i czujników z informacjami o parametrach docelowych.
- Tworzenie technologicznej mapy interakcji centrali z jednostkami funkcjonalnymi sterownika.
- Opracowanie algorytmu na poziomie oprogramowania do automatyzacji procesów zarządzania szklarniami.
- Wsparcie techniczne jednostek funkcjonalnych wraz z systemem zasilania.
Rodzaje przewietrzaczy
Cyrkulacja powietrza jest jednym z kluczowych czynników zapewniających zrównoważony rozwój roślin ciepłolubnych. W takim przypadku zadaniem jest wykonanie tej funkcji w trybie automatycznym. Jak to zapewnić? Istnieją trzy główne sposoby wdrożenia automatycznej wentylacji szklarni:
- Od samochodowego amortyzatora. Najprostsze ekonomiczne rozwiązanie, które składa się z mechanizmów tłokowych i sprężyny gazowej samochodu. Automatyczna wentylacja szklarni zrób to sam z amortyzatora może być wykonana za pomocą metalowych rur, korków hydraulicznych i ogranicznika pneumatycznego z podstawą kadłuba. Infrastruktura ta w rzeczywistości tworzy napęd termiczny, który można zamontować w skrzydle okna tej samej ściany lub baldachimu z poliwęglanu.
- Wentylator elektryczny. Przezwyłącznik termiczny montowany jest w pełnowartościowym systemie wentylacji o wystarczającej mocy z podłączeniem do lokalnego generatora lub zasilanym z własnego akumulatora.
- Mechanizmy zaworów. W konstrukcji okna lub na dachu szklarni wykonuje się wycięcie w celu zainstalowania zaworu wentylacyjnego. Automatyzacja w tym przypadku zostanie zintegrowana, a jej poziom zależy od konkretnej wersji urządzenia. Obecnie istnieją modele ze sterowaniem programowym oraz z regulatorami mechanicznymi, które nie wymagają zasilania.
System oświetlenia
Wegetacja szklarniowa powinna otrzymywać światło przez 14-16 godzin dziennie. Nie ma też sensu oświetlenie całodobowe, więc potrzebny jest system samoregulujący. Najpierw należy wstępnie określić, jakie będą źródła światła. W opcji uniwersalnej można zastosować specjalne diody LED do szklarni lub urządzeń z tzw. użytecznym czerwonym podświetleniem, działające na falach w zakresie od 600 do 700 nanometrów. Jednak w okresie kwitnienia należy połączyć fale niebieskie w widmie 400-500 nanometrów. W zakresie realizacji oświetlenia inteligentna szklarnia własnymi rękami może być wyposażona w sterowaną grupę chronionych lamp o szerokim zakresie regulowanych parametrów osadzonych w podstawie wspólnego sterownika. Głównym zadaniem jest prawidłowe i racjonalne zorganizowanie połączenia ze styczników układu Arduino do każdej lampy. W tym celu można również zastosować przekaźniki sterujące z kolektorami i sterownikami do zmiany charakterystyki żarzenia.
System nawadniania
Plan rozmieszczenia roślin powinien być przygotowany do czasu projektowania tej części. Wskazane jest, aby podzielić je na grupy o takich samych wymaganiach dotyczących podlewania. Automatyka do podlewania szklarni zostanie również podłączona do centralnego sterownika połączonego z czujnikami wilgotności. Najprostszą opcją realizacji takiego systemu jest zainstalowanie beczki z wodą, która będzie zbierana przez wodę deszczową z kanalizacji. Proces nawadniania będzie kontrolowany przez zawór kulowy z podłączoną automatyczną pawężem z bezpośrednim ciągiem.
System nawadniania kropelkowego
Skomplikowany projektowo, ale skuteczny z punktu widzenia zaopatrzenia roślin w wodę. Do jej stworzenia potrzebny będzie automatycznie regulowany dozownik oraz sprzęt do rozprowadzania wody, który można wykonać z plastikowej rury. Tak więc perforowane kanały są montowane wzdłuż wszystkich łóżek inteligentnej szklarni. W przypadku sadzonek możesz ograniczyć się do wilgotności gleby. Cały system rurociągów musi być również sterowany przez pompę obiegową, która utrzyma optymalny poziom ciśnienia w obwodach.
Środki do stymulowania żyznej gleby
Aktywność wzrostu i rozwoju roślin zależy od mikroflory glebowej. Aby utrzymać optymalny reżim wilgotności powietrza na ziemi, wymagany jest odpowiedni zestaw inteligentnych szklarni, który będzie zawierał elementy elektryczne do ogrzewania i nawadniania gleby. Zwykle stosuje się maty lub urządzenia płytowe, które są umieszczane bezpośrednio wuziemienia lub pod nim, a z drugiej strony są podłączone do układu zasilania za pomocą sterownika.
Wniosek
Żywotne cechy aktywności roślin szklarniowych zależą od komfortu zapewnianego przez lokalne urządzenia klimatyczne. Systemy sterowania mikroklimatem oparte na sterownikach i innej automatyce to nie tylko krok w kierunku zwiększenia wygody właściciela tego gospodarstwa. Jest to znacznie dokładniejsze ustawienie trybów kontroli powietrza, wilgotności i temperatury, a także sposób na poprawę efektywności energetycznej używanego sprzętu. Racjonalne wykorzystanie zasobów energetycznych to tylko jeden z kluczowych czynników rozwoju systemów sterowania opartych na Arduino.
