Автоматизация парников и теплиц 21-го века

Аппаратно-программный комплекс управления теплицей «Теплица XXI века» Smart greenhouse of the 21st century

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» в секции «Мастер-классы на иностранном языке» среди работ учащихся 10−11 классов

Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Курчатовский проект – от знаний к практике, от практики к результату» 2020 года

Актуальность

Автоматизация в сельском хозяйстве позволяет в несколько раз повысить производительность труда. Также новые технологии способствует значительному увеличению уровня производства сельскохозяйственной продукции, стремительному росту уровня его качества.

Существующие промышленные системы недоступны для использования малым бизнесом, поэтому автор предлагает свою систему, которая позволит облегчить труд работников сельского хозяйства, оптимизировать процессы производства.

Цель

Представить созданный мной автоматизированный энергонезависимый Open Source модуль теплицы с управлением через сеть GSM для уменьшения объема ручного труда при выращивании сельскохозяйственных культур.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Электронные компоненты Arduino
Линейные приводы
Солнечная батарея
Материалы для создания макета теплицы
Компьютер

Описание

При исследовании темы проекта автор увидел проблему в отсутствии Open Source модулей для автоматизированных систем, обеспечивающих комплексное решение следующих задач: поддержание определенных микроклиматических условий, организация полива, проветривания, освещения; исключение необходимости ежедневного обслуживания человеком теплицы. После чего автор решил создать модель теплицы для отладки основных операций и переноса проекта в промышленную эксплуатацию. На первом этапе автор создал схему управления теплицей, далее определил и приобрел необходимый перечень компонентов, после чего создал модель теплицы и модуль управления. На завершающем этапе автор разработал и произвел отладку программного кода для правильной работы всех устройств.

Таким образом, был создан прототип Умной Теплицы – саморегулирующаяся среда с контролируемым микроклиматом для оптимального роста растений. Климатические условия в теплице, такие как температура, влажность, освещение, влажность почвы, – постоянно контролируются сенсорами и преобразователями. Они связаны с микроконтроллером, который собирает данные и передаёт команды двигателю, LED-панели, водяному насосу. Небольшие отклонения климатических условий запускают автоматические действия. Автоматические действия оценивают изменения и предпринимают исправительные меры для поддержания оптимальных условий для роста растений. Пользователи могут взаимодействовать с умной теплицей по sms.

Работа выполнена одним автором самостоятельно.

Результаты работы/выводы

Проект вылился в компьютеризированную систему теплиц, которая естественным образом сочетает природные процессы с передовыми технологиями мира электроники. Эта система проста в применении, доступна и бесплатна для всех пользователей.

Программное обеспечение находится в открытом доступе и размещено на сайте http://www.github.com/

Перспективы использования результатов работы

Проект завершен и может быть широко использован в сельском хозяйстве и садоводстве.

Награды/достижения

«Курчатовский проект- от знаний к практике»: секция «Идея» – призер; «Наука для жизни»: секция «Электроника и приборостроение» – победитель.

Мнение автора

“Мне было интересно принимать участие в конференции, несмотря на сложности, связанные с ограничениями в текущем году. Это был полезный опыт.
Я планирую развиваться и участвовать в конференции в следующем году”

Автоматизация теплиц

Автоматизация теплиц — это не роскошь, а необходимость, опытные огородники, которые занимаются выращиванием различных культур в теплицах, это знают. Для парников любой конструкции и размеров важно поддержание определенных микроклиматических условий, организация полива, проветривание, освещения. Все это необходимо делать ежедневно, что не всегда является возможным, так как каждый день ездить к теплицам за город может не всякий.

В настоящее время ведется активная модернизация теплиц, связанная с повышением количества исполнительных систем: разделение контуров, модернизация форточной вентиляции, установка систем зашторивания, установка вентиляторов. Парники оснащаются специальным оборудованием. Автоматизированные системы в теплицах предоставляет новые возможности для владельцев загородного участка.

Автоматизация теплиц

Автоматизация теплиц: есть ли необходимость?

Не секрет, что на все процессы жизнедеятельности растений, огромное влияние оказывает температурный режим. Всякое отклонение от благоприятного для растений температурного режима отрицательно сказывается на качестве и количестве урожая. При этом нужно учесть, что растению в различные фазы его жизненного цикла требуется разная температура окружающей среды. Влага, углекислый газ, должны быть в определенных соотношениях в зависимости от температуры воздуха. Только при правильном соотношении можно гарантировать нормальный рост, развитие и плодоношение растений. Сама же температурная среда должна определяться уровнем освещённости. Нужно понимать, что в некоторых случаях менять условия в теплице для комфортного микроклимата растений, необходимо, чуть ли ни каждый час. Учесть и создать оптимальное сочетание параметров микроклимата в теплицах возможно лишь с помощью автоматизации технологического процесса. Автоматика для теплицы применяется для нескольких основных систем жизнеобеспечения растений. Сюда относится:

Поддержание комфортной температуры внутри. В помещении автоматически включается режим проветривания, зашторивания, поэтому в жаркие дни овощи, фрукты и ягоды не завянут в таких условиях.
Полив растений в заданное время. Автоматизация полива, просто в управлении. Даже начинающий дачник легко справится с ее настройкой.
Восстановление почвы, делать ее микрофлору подходящей для выращивания выбранного сорта растений.
Освещение и отопление.

Автоматизированные системы могут самостоятельно выполнять необходимые функции в течение длительного времени без вмешательства человека. Это существенно упрощается уход за культурными растениями. Конечно, автоматизированные теплицы, не способны выращивать урожай без человеческого участия, но автоматизировав рутинные процессы, человек не тратит свое время на бытовые задачи. Автономные системы орошения позволят сэкономить время, затраченное на полив, особенно на дачных участках, когда требуется полив даже в будние дни. Количество расходуемой воды и удобрений также существенно снижаются. Освещение и теплоподогрев позволяют круглогодично выращивать овощи и зелень в парниках.

Автоматизация теплицы необходима для людей, которые ценят свое время и готовы делать инвестиции для своего комфортного будущего.

Виды и разновидности автоматизированных систем

Существует частная и промышленная автоматизация теплиц. В первом случае вы можете самостоятельно собрать все элементы несложной системы. Это стоит дешевле. Частная автоматизация теплиц или как еще ее называют «умная» теплица должна соответствовать следующим характеристикам:

регулировка температуры внутри парника должна происходить автоматически при помощи датчика температуры воздуха;

обязательное наличие капельной системы орошения;

грунт в теплице должен восстанавливаться без помощи человека.

Нет большой необходимости в том, чтобы частная автоматизированная теплица была сверху донизу оборудована новинками современных систем производства. Оснащение теплицы может быть произведено с минимальными затратами. Основным аспектом является согласованная функциональность всех установленных систем. Этим обеспечивается достижение максимальной эффективности.

Автоматизация теплиц различается по принципу действий:

Электрическая. Такая автоматика отличается простотой монтажа, возможностью точной настройки. К недостаткам электрических систем можно отнести их дороговизну, сравнительно с другими типами автоматизированных систем, и зависимость от источника электроэнергии.
Гидравлическую. Такие технологии надежные и абсолютно безопасные: в их основе лежит принцип расширения жидкостей при перегреве. Недостатки конструкций – медленное реагирование на понижение температуры.
Биметаллическую. В основе биметаллических устройств лежит способность различных металлов к расширению. Такие системы идеальны для автоматизации системы вентилирования. Минусом биметаллической автоматики является то, что она не способна приводить в действие тяжелое оборудование.

Вышеперечисленные автоматические системы можно установить на любое оборудование, которое нуждается в автономной работе. Выбор автоматизированных конструкций зависит от бюджета садовода, наличия рядом с участком сети электропередач, габаритов теплицы.

Благодаря точным датчикам, считывающим температуру, уровень влажности и освещения внутри и снаружи теплицы, таймерам, которые передают сведения на специальный контроллер, возможно автоматизировать теплицу. После чего система управления, на основе встроенных в программу алгоритмов, оценивает показания с датчиков и принимает решения на включение или выключение исполнительных устройств теплицы.

Именно программный регулятор, контроллер, приводит в действие насос системы орошения, вентилятор и доводчик форточки, осветительные и отопительные приборы. На сегодня, существует множество контроллеров, главная задача которых – регулирование микроклимата в теплице. Цена на контроллер зависит от количества входов/выходов и памяти устройства.

Все преимущества от собственной автоматизированной теплицы 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.

Во втором случае, промышленная автоматизация теплиц для выращивания овощных и плодовых культур в условиях искусственного климата представляет собой непростую технологическую задачу. На урожайность и качество продукции влияет множество факторов. Это температурный режим, освещение, полив, распыление химических реагентов, проветривание.

Промышленная автоматизация теплиц регулирует следующие моменты:

Системы форточной вентиляции.

Они предназначены для обеспечения естественного воздухообмена замкнутого объёма теплиц с наружным пространством через вентиляционные проёмы в кровельной части светопрозрачного ограждения. Все расположенные на кровле вентиляционные фрамуги могут открываться и закрываться дистанционно и автоматически. Система позволяет качественно управлять технологическими процессами поддержания микроклимата в теплице.

Системы рециркуляции воздуха.

Служат для перемешивания холодных и нагретых масс воздуха в объеме теплиц, особенно в течение холодного периода, когда форточки не открываются, либо открываются не полностью. Циркуляция воздуха минимизирует различия в температуре и относительной влажности, при этом исключается перегрев растений, активизируются физиологические процессы в растениях, ликвидируются зоны с повышенной влажностью особенно в периоды, когда естественная вентиляция через форточки невозможна или малоэффективна.

Системы зашторивания.

Система горизонтального теплозащитного и светоотражающего шторного экрана предназначена для создания затенения в теплицах при интенсивной (избыточной) солнечной радиации в весенне-летний период, а также для сохранения тепла в ночное время и периоды с наиболее низкой наружной температурой. Горизонтальное зашторивание осуществляется тканью из полимерных материалов и обеспечивает практически полное перекрытие верхней части теплицы. Вертикальный шторный экран – предназначен для уменьшения интенсивности светового потока, проходящего через вертикальные светопрозрачное ограждение теплиц во избежание теплового ожога растений, а также для снижения теплопотерь через наружные ограждающие конструкции.

Позволяет осуществлять приготовление питательного раствора нужной концентрации и транспортировать его в корневую зону каждого растения, через распределительную трубопроводную сеть и капельницы. Система доувлажнения (система орошения) предназначена для мелкодисперсного распыления воды в теплицах для поддержания температурно-влажностного режима.

Системы подкормки растений.

Для увеличения урожайности и повышения качества выращиваемых культур в теплице используется система подкормки растений двуокисью углерода СО2, который необходим для обеспечения жизнедеятельности растений. Предусматриваются два источника СО2, использующих одну и ту же распределительную сеть внутри теплицы: отходящие (дымовые) газы котельной, являющейся источником тепла и сжиженный углекислый газ. Отбор углекислого газа от дымовых труб котельной выполняется при помощи специального оборудования, представляющего из себя конденсор со встроенным вентилятором, дозирующее устройство и аппаратуру контроля отходящих газов.

Системы искусственного освещения рассады.

Предназначены для поддержания требуемого уровня. С учетом уровня внешней солнечной радиации и времени суток, особенно в осенне-зимний период.

Системы отопления теплицы.

Система обеспечивает температурный режим. Оборудование для отопления теплицы включает в себя систему подогрева воздуха и грунта. Прогрев почвы сельскохозяйственных культур уменьшает срок вегетации растений за счет равномерного развития корневой системы (в среднем на две-три недели) и повышает урожайность (на 35–45 %).

Обеспечить теплицу теплом – это полдела, его еще нужно точно дозировать. Температура внутреннего воздуха в теплице должна изменяться в зависимости от культурооборота и вида овощей, а для одних и тех же овощей – в процессе роста и созревания в зависимости от времени суток.

Автоматизация в промышленных масштабах, позволяет установить такой микроклимат в теплицах, что смена погоды не оказывает негативного воздействия на растения. Конечно, большую часть процессов по обеспечению жизнедеятельности растений, возложены на автоматические системы управления. Но для получения хорошего урожая, растению, помимо любых автоматических систем необходим еще и грамотный специалист, который задает режимы работы автоматики и с помощью помощников осуществляет уход и обработку растений.

Следует понимать, что качественный процесс выращивания растений в автоматизированных теплицах, зависит и от особенностей развития. Растение может в какой-то момент перестать усваивать питательные элементы, или наоборот чувствовать нехватку, несанкционированно перейти из генеративного типа развития в вегетативный, или наоборот. В таких ситуациях все зависит от профессиональности специалиста, если он вовремя сможет установить причину проблемы, сможет оперативно вмешаться, например, изменить режим поливов или режим микроклимата, то это позволит сохранить урожай, и как следствие предотвратить финансовые убытки.

Современные тепличные комплексы должны быть оборудованы всей необходимой измерительной аппаратурой для своевременной диагностики таких проблем. Это система мониторинга параметров микроклимата теплицы и мониторинга физиологических процессов растения. Оперативный мониторинг и коррекцию процессов, происходящих в теплицах, можно осуществлять дистанционно посредством интернет или сотовых сетей.

Автоматизированная система позволяет снизить издержки при выращивании овощей, экономить энергоресурсы и минимизировать влияние человеческого фактора.

«Умные теплицы» или как автоматизировать теплицу своими руками: современные технологии

На сегодняшний день теплицы с автоматическим проветриванием и поливом не редкость. Ведь, по новым технологиям, теплица – это актуальная возможность пользоваться натуральными и полезными дарами природы круглогодично.

Зачастую при выборе конструкции и подходящего материала для теплиц, садоводы-огородники вспоминают понятие «умная теплица». Но, какие же, у нее преимущества и отличия от обычных среднестатистических парников?

В статье мы поговорим об автоматике для теплиц своими руками, какие есть приспособления для теплицы и как правильно автоматизировать теплицу.

Автоматика для теплицы: на что следует обратить внимание?

Итак, «разумная теплица» — это, прежде всего, автоматизированная конструкция, позволяющая производить работы с наименьшими физическими затратами. Чем больше автономных функций будет выполнять данное строение, тем меньше труда и времени придется тратить на обработку и уход за урожаем.

Выбирая или собирая автоматическую теплицу своими руками, нужно четко понимать, каких результатов можно ожидать от данной системы.

Существуют следующие современные технологии для теплиц:

автоматический капельный полив;
система поддержания температуры воздуха;
автоматизированная налаженность проветривания и вентиляции; ;
теплоизоляция и подогрев;
система туманообразования низкого давления для теплиц.

Аккумулирование тепла

Первое ради чего устанавливают теплицы – это тепло. Поддерживая оптимальную температуру почвы и воздуха можно добиться урожайности в холодную или чересчур жаркую пору года.

Обогреть сооружение можно используя электрические обогреватели.

Как вариант можно оборудовать ее теплоизоляционным материалом для лучшего аккумулирования тепла (воздушно – пузырчатая пленка, двойное стекло, тепловые экраны, дерево).

Утепляя теплицу, не стоит забывать, что тепло может «ускользать» через треснутое стекло или вентиляционные проемы и форточки.

Утепляя парник, рентабельно используется солнечная энергия, за счет которой можно добиться дополнительного утепления и обогрева.

Аккумулировать теплоэнергию возможно при помощи труб установленных под крышей теплицы, работающих на вентиляторах обратного направления.

Вентиляция воздуха и проветривание

Для контроля температуры воздуха можно использовать вентиляционные системы теплиц. Многие растения нуждаются не только в подогреве, но и охлаждении и регулярном притоке свежего воздуха. Автономные системы могут быть снабжены автоматическим открывание и закрыванием форточек, работая при помощи гидроцилиндра, электросистем или теплопривода.

Гидравлические системы не требуют подачи электроэнергии и зачастую применяются для небольших парников. Реагируя на температурные перепады, устройство плавно корректирует показания термометра. Комфортный температурный режим возможно поддерживать используя систему зашторивания в теплицах.

В зимнее время года такой автомат для теплицы из поликарбоната помогает сохранить тепло, а в жару защищает урожай от перегрева. Сетка для затенения помогает вентилировать воздух при этом выбрасывая ненужный горячий воздух. Открытие и закрытие сетки контролируется электромотором.

Тепловые экраны делятся в зависимости от модификаций:

энергосберегающая. Обеспечивает сохранность температуры. Используется в регионах с преимущественно прохладными климатическими условиями;
затеняющая. Фольга, используемая в производстве создает светоотражающий эффект тем самым препятствует проникновению неблагоприятного горячего воздуха;
комбинированная. Включает в себя энергосберегающий и затеняющий эффект, используется в жарких регионах;
затемняющая. Используется для выращивания тенелюбивых саженцев, имеет 100% эффект тени;
световозвращающая. Применяется в парниках с искусственным освещением. Обладает тепло и влаго- пропускной способностью.

Термоэкран – еще одна разновидность системы зашторивания. Регулировать положение экрана возможно используя автоматизированную систему микроклимата. Существуют два вида зашторивания:

Механизм зашторивания устанавливается, учитывая погодные условия необходимые для растений. Движение механизма происходит за счет реечной передачи или стальных тросов.

Технология вентиляции в промышленных теплицах:

Система орошения

Следующим пунктом в автоматизации теплицы будет система орошения. Увлажнение и полив необходим растениям не меньше чем воздух или освещение. Автоматизировать полив можно с помощью устройств способных контролировать объем, напор и время полива. На сегодняшний день востребована капельная, внутрипочвенная и дождевая система полива.

Капельная система

Варианты освещения

Следующее что нужно для автоматической теплице из поликарбоната это освещение. Ведь растениям необходимо очень много света, в особенности в период интенсивного роста, а в летний период наоборот нуждаются в затенении.

Планируя конструкцию оранжереи необходимо учитывать разновидность выращиваемых культур, например, тропическим растениям нужно намного больше света и поэтому можно дополнительно освещать только половину теплицы. Искусственное освещение легко регулируется, а подсветить культуру можно непосредственно в радиусе ее выращивания.

Для освещения используются люминесцентные, светодиодные, газоразрядные лампы.

Для проращивания рассады, а также дополнительного освещения зимой или в ночное время суток используются люминесцентные лампы, работающие по принципу дневного света.

В промышленных масштабах агротеплиц применяются газоразрядные лампы (натриевые, ртутные, металлогалогенные).

Наиболее популярным вариантом пользуются светодиодные светильники, обладающие неограниченным сроком службы и максимальной безопасностью. Провести освещение в теплицу можно самостоятельно.

Как видите можно легко сделать теплицу-автомат своими руками, достаточно продумать идеальное месторасположение.

Подводка электроэнергии подразумевает подпитку от электрощитовой или другого источника электроэнергии, поэтому необходимо продумать максимально удобное расстояние от парника к источнику энергии, от которой будет происходить подпитка. Тоже самое касается и системы полива, которая напрямую зависит от водоснабжения.

Преимущества автоматизации

Использование автоматической системы для теплиц дают возможность значительно облегчить труд на своем садовом участке и увеличить урожайность до нескольких раз. Установив автомат для теплицы своими руками достижимо создать благоприятные условия для развития и роста растений без участия человека.

Автономные системы орошения позволят сэкономить время, затраченное на полив, особенно на дачных участках, когда требуется полив даже в будние дни. Количество расходуемой воды и удобрений также существенно снижаются. Освещение и теплоподогрев позволяют круглогодично выращивать овощи и зелень в парниках.

Тепер Вы знаете все об автоматизации теплиц своими руками. Установив систему управления теплицей, трудозатратность снижается в несколько раз, а это значит, что садовый участок — это не только место для физической работы, а еще и место, где можно насладиться отдыхом и единением с природой!

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Системы автоматизации теплиц и парников

Тепличная система автоматизации давно перестала быть роскошью даже на маленьком дачном участке. В парниках должен поддерживаться благоприятный микроклимат, чтобы создать оптимальные условия для выращивания привередливых культур. Также автоматизация позволяет организовать обильный полив, освещение и проветривание.

Поскольку не каждый садовод может ежедневно посещать участок, автоматизированный контроль порой становится первой необходимостью. Это сложная техника, поэтому при выборе нужно учесть много важных факторов.

Аспекты, заслуживающие внимания

«Умная теплица» — это конструкция с автоматизированным механизмом, помогающая выполнять необходимые работы по уходу с минимальным количеством физических затрат. Чем больше автономных систем будет задействовано, тем меньше усилий придется прикладывать садоводу.

Принято выделять следующие виды технологий для создания автоматизированных теплиц и парников:

настройка капельного автоматического полива;
поддержание определенной температуры;
проветривание и автоматическая вентиляционная система;
несколько типов освещения;
подогрев и теплоизоляция;
туманообразование для теплиц с низким уровнем давления.

Специалисты советуют определиться с основными функциями, которые должна выполнять конструкция, и только затем переходить к выбору.

Вентиляционная система

Неотъемлемая часть «умной» теплицы, позволяющая создавать оптимальный микроклимат. Иногда требуется не только подогрев внутреннего помещения, но и охлаждение. Если система работает в автономном режиме, то в конструкции используют поршни с гидроцилиндрами, электросистемы или теплопривод.

При использовании поршней в гидравлической системе не требуется подключение к электроэнергии.

В качестве альтернативного варианта выступает тепловой экран. Принято выделять следующие модификации:

Энергосберегающий. Актуален в прохладной климатической зоне.
Затеняющий. Благодаря использованию фольги можно достичь светоотражающего эффекта.
Комбинированный. Включает затеняющий эффект и энергосберегающий эффект. Целесообразно использовать в жаркой климатической зоне.
Затемняющий. Подойдет для растений, которые боятся прямых ультрафиолетовых лучей.

Отдельно выделяют термоэкран – разновидности системы зашторивания. В продаже можно найти боковой или вертикальный вариант.

В дополнении можно установить электрические обогреватели, чтобы обеспечить оптимальный температурный режим.

Орошение

Не менее важный элемент автоматизации – это система орошения, позволяющая поддерживать оптимальный уровень влажности в теплицах и парниках. С ее помощью можно осуществлять контроль влаги, время полива, напор. Среди самых популярных вариантов можно выделить следующие виды:

Первые два варианта используются наиболее часто, поскольку не только являются экономичными, но и способны напитать влагой корневую систему за минимальное количество времени.

Освещение

Независимо от того, из какого материала изготовлена теплица, важно помнить об уровне освещения. Чтобы сохранить оптимальный рост растений, требуется обеспечить эффективный уровень проникновения света.

Планируя автоматизированную систему, важно помнить об особенностях растений: одни предпочитают оптимальный уровень света, а другие любят оставаться в тени. При создании искусственного освещения его легко регулировать. Чаще всего принято использовать лампы: светодиодные, люминесцентные, газоразрядные.

Чтобы грамотно вырастить рассаду, используются в дополнении люминесцентные лампы, обеспечивающий дневной свет даже в ночное время.

Советы по выбору «умной» теплицы

Для выбора оптимального варианта конструкции в первую очередь нужно обратить внимание на специфику местности и тип культуры, которую планируется выращивать.

Опытные садоводы рекомендуют обратить внимание на следующие аспекты, чтобы выбрать оптимальный вариант:

тип культуры для выращивания и объемы посадки;
в какие сезоны планируется использование: круглогодично или только летом;
габариты конструкции;
объемы выращивания: на продажу или личного потребления;
уровень автоматизации.

В продаже чаще всего встречаются теплицы с металлическим каркасом и остеклением. Вторым по популярности считается парник, изготовленный из современного поликарбоната. Согнуть такой материал для арки намного проще, чем металл, при этом не нарушается герметичность.

Основные типы конструкций

Можно выделить несколько видов форм, пользующихся популярностью среди садоводов. Каждый тип конструкции имеет отличительные преимущества и нюансы, с которыми стоит ознакомиться более подробно.

Форма арки

Классический вариант, имеющий следующие плюсы:

минимальное отражение, за счет чего проникает больше света;
большая территория, поэтому растения могут расти без препятствий;
привлекательный внешний вид;
простота монтажа и транспортировки;
есть возможность внедрить дополнительные сегменты, чтобы расширить внутреннюю площадь.

Несмотря на многочисленные преимущества важно обратить внимание на нюансы:

Снег не скатывается, поэтому крыша может деформироваться под толстым слоем снега.
Важно не допустить ошибок в процессе сборки, чтобы сохранить высокую герметичность. Помимо воды, внутрь теплицы могут попасть вредные насекомые, способствующие гибели культурных растений.
Если не закрепить надежно парник, то при сильном порыве ветра конструкция будет полностью разрушена.

Теплица в форме домика

Еще один традиционный вариант, отличающийся следующими преимуществами:

возможность сконструировать теплицу собственными руками;
снежный покров скатывается с крыши, поэтому не стоит переживать, что конструкция не выдержит и деформируется;
проще сделать установку автоматизированной системы;
можно использовать различные материалы для строительства;
подлежит ремонту и усовершенствованию внешнего вида.

сильная степень отражения, поэтому растения могут получать недостаточное количество солнечного света;
сложно расширить площадь парника при необходимости;
составные элементы требуют постоянного контроля;
большой вес крыши, поэтому придется дополнительно укреплять фундамент.

Для садоводов, желающих отступить от традиционных правил, целесообразно рассмотреть современные модели. Но подбор теплицы зависит в основном от требований выращиваемых растений: для перцев необходима большая площадь, а для огурцов – высота.

«Умница» с откатной крышей

Среди самых популярных парников стоит отметить «Умницу», поскольку в нее уже внедрена система автоматизации, а конструкция проста в монтаже и не отнимает много времени. Отличительной особенностью является наличие открывающейся крыши.

Теплица обладает следующими преимуществами:

высокий уровень надежности и простота комплектующих;
практичность кровельной конструкции;
легко отрегулировать параметры температуры и влажности.

Чтобы регулировать открытие крыши, есть специальный подъемник на роликах. С наступлением зимы рекомендуется оставлять верх приоткрытым, чтобы избежать промерзания земли. Кроме того, можно естественным путем обеспечить достаточный уровень влаги.

Смарт-система помогает контролировать микроклимат внутри теплицы, при этом стоимость «Умницы» доступна для каждого садовода.

Система Arduino

Некоторые огородники создают умный парник самостоятельно. Для этого достаточно приобрести автоматизированную систему отдельно. Одной из самых востребованных на рынке считается Arduino.

Она позволяет мониторить основные параметры. Arduino оповещает владельца об эффективности вентиляционной системы, уровне влажности, перебоях в подаче электричества и т.д. Информацию можно вывести на ПК, планшет или смартфон.

Универсальная комплектация автоматизированной системы предполагает выполнение следующих опций:

регулирование и контроль температурного режима внутри помещения;
контроль уровня влажности;
эффективное увлажнение почвы;
уровень освещения.

И хотя многие дачники уверены, что стоит отдавать предпочтение зарубежным производителям, отечественные компании нисколько не уступают, поскольку используют современные технологии и оборудование для автоматизированного ухода за растениями.

Умная теплица по Курдюмову

Для создания конструкции используется современный поликарбонат, позволяющий использовать автоматизированные системы орошения и вентиляции без затрат на электричество. Присутствует самостоятельное проветривание, чтобы обеспечить максимальный комфорт для растений, позволяющий улучшить всходы посева.

Принцип работы довольно простой и заключается в следующем:

Гидроцилиндр, наполненный жидкостью, устанавливают на фрамугу. В результате получается термодатчик.
Когда воздух нагревается, жидкость начинается расширяться, приводя в действие специальный поршень. Окно начинает открываться.
При падении температуры происходит обратная ситуация.

Благодаря возможности развивать усилие в 100 кг, поршень открывает и закрывает окно площадью до 2м². Срок эксплуатации составляет в среднем 2-3 года, что полностью оправдано низкой стоимостью.

Используется капельная система полива – это вид подачи жидкости, где вода подается на грядки небольшими порциями напрямую к корням растений. Состоит из нескольких трубочек, распылителей и шлангов. Подобный принцип поможет сохранить нужный уровень влажности. За это время вода прогревается до необходимой температуры для саженцев.

Поскольку процесс полива происходит в автоматическом режиме, то у дачника отпадает необходимость заниматься этим самостоятельно. В будущем для повторного орошения используется тот же гидроцилиндр. Остается контролировать уровень жидкости.

Согласно профессиональным советам Курдюмова, поверх грунта целесообразно использовать слой мульчи (органический материал), препятствующий появлению и росту сорняков, а также сохраняет уровень влажности внутри грунта.

В качестве альтернативного варианта органических материалов рекомендуется использовать солому и опилки, что помогает сохранить благоприятный микроклимат внутри парника.

Конструкция по Курдюмову помогает увеличить объемы урожая и свести к минимум физические затраты на обслуживание. Как утверждают опытные садоводы, на территории РФ работают собственные производители, которые составляют конкуренцию зарубежным компаниям.

Преимущества «умной» системы

Автоматизированный парник или теплица способствует облегчению физического труда, а также помогает увеличить количество урожая в несколько раз. Устанавливая автоматическую конструкцию на участке, каждый опытный садовод создает благоприятные климатические условия даже для самых привередливых культур без участия человеческого фактора.

Используя автономную систему орошения, можно экономить время на поливе в особенности в жаркий сезон, когда поливать растения требуется ежедневно. Автомат снижает количество используемых удобрений, воды. При внедрении искусственного освещения и подогрева можно выращивать овощи и зелень и в летний, и в зимний сезон.

Среди самых популярных видов целесообразно отметить теплицу по Курдюмову, а также современную Arduino, помогающую отслеживать показатели посредством смартфона или планшета в нужное время, даже не находясь при этом на дачном участке. Подобные технологии важны для работающих граждан и занятых людей, которые не имеют возможности находиться рядом с теплицами каждый день.

Пошаговое руководство как с помощью автоматики оборудовать теплицу: обзор видов и производителей, как сделать своими руками

Растения требуют постоянного получения питательных веществ и ухода. В этом смогут помочь автоматические устройства, контролирующие действия и процессы.

Такие системы хорошо подходят для придомовых и дачных крытых сооружений. Вследствие этого работы, связанные с уборкой и уходом за растениями, выполняются с минимальными физическими затратами.

Преимущества использования автоматики

Внедрение автоматической системы обеспечивает существенное облегчение труда на приусадебном участке, повышению урожайности.

Монтаж автомата для сооружения подобного типа способствует оптимальному микроклимату для роста культур. Такие системы экономят время, израсходованное на полив на даче. Это особенно актуально, так как его нужно выполнять ежедневно.

Также потребуется расходовать меньше воды и внесения удобрения. Установка теплового подогрева и освещения способствует круглогодичному выращиванию в парниках овощных культур, зелени.

Если предусмотреть наличие на дачном участке автоматизированного строения, то можно выращивая урожай насладиться единением с природой. Парник без присмотра можно оставить в течение недели.

При этом не придется сталкиваться с неприятной ситуацией, когда саженцы завянут.

Виды автоматических устройств для теплиц и парников

Полив

Полезнейшей функцией в теплице является автоматическая система полива. При поливе овощных культур дважды в день обеспечивается быстрый рост растений.

Монтирование подобной системы понижает затраты времени на полив, по сравнению со шлангом.

Такие поливы подразделяются на дождевание, капельный, внутрипочвенное орошение. Подбирая их, следует брать во внимание квадратуру обработки и мощность насоса.

Первый тип сопоставим с душем. Подача воды осуществляется посредством трубок под незначительным давлением. Специально предназначенные насадки смогут обеспечить оптимальное орошение культур. Второй тип предполагает просачивание воды посредством трубок, проложенных по периметру размещения грядок.

В дальнейшем вода под давлением может выйти посредством специальных оросителей, попав на почву и наполнив корневую систему растений влагой.

Последний тип предназначается для орошения многолетних растений с использованием емкостей, трубок с отверстиями. Установив автоматический полив, можно всегда получать урожай в значительных объемах.

Вентиляция

Контроль температуры внутри помещения выполняется с помощью вентиляционных систем. Автономные системы оснащены открыванием и закрытием форточек в автоматическом режиме. Такие системы бывают разных видов в соответствии с принципом их функционирования.

Система, предполагающая электрическое управление, основана на работе термореле. При нагреве реле начинает запускаться электромотор вентилятора.

Она дает возможность пользователю отрегулировать чувствительность, температуру воздуха, обеспечивая удобство в применении.

Биметаллическое автономное проветривание предполагает использование характеристик пластин при нагреве. В итоге происходит изменение их положения, открывающее створку в теплицу. При охлаждении пластины начинают сужаться.

Существует гидравлический способ проветривания. В системе имеется жидкость, которая нагреваясь проникает в трубочку из латуни. Она выдвигается, что способствует открытию рамки в теплицу. Данные системы характеризуются удобством в эксплуатации и отменной мощностью.

Отопление

Предусмотрев автоматику для обогрева можно поддерживать требуемую температуру в теплице. Подобные системы обогревают воздух и почву вне зависимости от погодных условий.

Произвести обогрев строения можно, установив нагревательный кабель (теплый пол).

В теплице станет теплее с монтажом нагревательных приборов. К ним относится масляный радиатор, электрический камин. Также иным вариантом служит водяное отопление (водяной теплый пол).

Если предпочтение было отдано ему, то надо обустроить дополнительное оборудование, включающее электрический или газовый котел на жидком/твердом топливе.

Когда теплица обустраивается согласно принципам, основанным на автоматизации, то во всех отношениях подходит система теплый пол, электрические приборы, система водяного отопления с электрическим котлом.

Их регулирование происходит исключительно вручную.

Освещение

Вырастить растения независимо от времени суток можно, установив систему освещения в тепличном сооружении. Подача требуемых микромолей способствует нормальному фотосинтезу.

При автоматизации процесса освещения можно автоматизировать этот процесс по заданным показателям.

Настройка системы освещения происходит с учетом времени или согласно астрономическому таймеру. Она работает по такому механизму, что с сокращением светового дня увеличивается досвечивание лампами.

Работа освещения происходит в соответствии с сумеречными датчиками. Их использование связано со сложностями, заключающимися в калибровке и периодичности включения.

Как сделать своими руками: примеры расчетов, схемы и чертежи, лучшие варианты

Специалисты утверждают, что требуется приобретение датчиков и системы капельного полива.

Монтаж, возможно, осуществить самостоятельно. Есть системы капельного полива, рассчитанные на 200 л воды, которая расходуется в течение 4-5 поливов.

Неплохим вариантом будут израильские капельницы, более устойчивые к напору.

Подсчеты специалистов по капельному поливу, учитывая все моменты, в среднем составляют 14 678 руб. (на основе системы Gardena).

Одним из лучших вариантов «умной» теплицы является проект Н. Курдюмова и К. Малышевского, которые предусмотрели использование инновационной техники.

Они подробно освещают порядок очередности и последовательности всех работ. Останавливаются на вопросах грамотного управления теплицей.

Для того чтобы выбрать для себя подходящий проект автоматизированной теплицы можно воспользоваться специализированными компьютерными программами, которые позволят создать модель 3D парника.

Совершенствование парника способствует получению конструкции для круглогодичного использования.

Простой капельный полив

Система капельного полива способствует достаточному получению растениями требуемого объема влаги.

Дачники предпочитают применение системы капельного полива Капля.

Многие знатоки придерживаются мнения, что использование медицинских систем для капельниц значительно дешевле и не хуже.

Для этого необходимо иметь в наличии несколько таких систем, шланг и бак на 20-30 литров воды. Такой вариант эффективен, когда в теплицах выращивается небольшое количество растений.

Самодельный водопровод можно сделать с помощью саморезов, которые вкручиваются в шланг напротив каждого растения. Подача воды под растения регулируется при помощи метизов, вкручивающихся/выкручивающихся по резьбе.

Придется потратить время, чтобы подстроить настройку полива.

Использование контроллеров для регуляции влажности и температуры: как автоматизировать систему вентиляции

Для этих целей используются измерители-регуляторы, как например, ИРТВ-02. Прибор можно настраивать на осуществление нагрева, охлаждения, осушения и увлажнения.

Это возможно за счет высокотехнологичного емкостного датчика, которым снабжен прибор.

Точность измерений составляет 0,1. Показания отображаются на 2-х экранах, что облегчает процесс контроля за этими величинами.

Автоматика для отопления

Большое значение для теплиц имеет автоматизация отопительной системы. Без этого немыслима жизнь растений в зимний период года.

На сегодняшний день существует множество вариантов их обогрева в соответствии с видами энергоносителей.

Это могут быть системы электрического теплого пола, конвекционный обогрев с помощью тепловентиляторов, масляных радиаторов, электрокаминов, инфракрасного обогрева газовыми горелками.

Наиболее оправданной и безопасной, по мнению специалистов, считается электрообогрев или водяной от электрокотла.

Система зашторивания

Первоочередной составляющей конструкции является данная система, обеспечивающая необходимый микроклимат и экономичность в энергетическом плане.

Применяемый материал экрана — специальная ткань на основе полиэстера, включающая полоски фольги из алюминия.

Может использоваться принцип перемещения штор с помощью троса и на основе реек.

Идеи автоматизации с использованием подручных средств

Сделать рычаги самостоятельно можно, применяя отрезки планок на основе дерева или металла.

Автоматизация процесса полива осуществляется с помощью подручных средств на основе способа солнечной дистилляции.

Он обеспечивает достаточную влажность культурам даже при жаркой погоде. Метод предполагает нагрев воды до появления пара, конденсируемого в воду. Для этих целей нужно взять пластиковые бутылки различного объема. В одну наливается вода, вторая служит колпаком для нее. В результате испарении воды оседание пара происходит на стенках колпака.

Не сложно смонтировать устройство для капельного полива, воспользовавшись стержнями ненужных шариковых авторучек.

Их надо промыть бензином, чтобы очистить от пасты. Один конец надежно закрывается палочкой из дерева. Иглой для шитья прокалывается отверстие на четыре сантиметра от заглушки.

В бутылке отверстие делается немного поменьше, чем стержня. Существует несколько вариантов, как установить такие емкости.

Первый предполагает отрезание дна, когда отверстие делается для стержней на уровне плечиков. Пробка закрывает горлышко.

Бутылка устанавливается вверх дном. Другой способ состоит в том, что отверстия делаются выше на 20 мм от дна. Пробка снимается, бутылка ставится на дно.

Отверстие надежно уплотняется с помощью пластилина. В дальнейшем можно наливать воду. В течение пяти минут будет вытекать десять капель.

Полезные советы: какие компоненты для автоматизации можно купить в магазине, на чем сэкономить

В садовом магазине можно купить приборы электроники. Они продаются по доступной стоимости. Их монтаж выполняется с применением набора, состоящего из отверток, электродрели и пассатижи.

Расположив блок управления и датчики, можно обеспечить бесперебойное функционирование системы.

Опытные дачники для экономии советуют установить гидравлические элементы управления. Выполнить монтажные работы можно, используя инструмент и несколько автоматических “открывателей”.

Дачники на собственном опыте убедились, что автоматизация теплицы позволяет получить щедрый и качественный урожай.

Монтаж таких устройств способствует созданию микроклимата, позволяющего растениям приниматься и быстро плодоносить. Специальные приспособления упрощают процесс ежедневного ухода за тепличными сортами растений.

Делаем сами умную и автоматизированную теплицу: проекты и что внедрить

Искусственная среда для выращивания растений способствует круглогодичному снятию урожая. При создании микроклимата частным образом используются готовые проекты умной теплицы и самоделки. Среди систем автоматизации тепличных комплексов лидирует аппаратно-программное обеспечение Arduino, которое позволяет роботизировать домашнее хозяйство даже людям, малосведущим в электронике.

Необходимость автоматизации теплицы
Решаемые задачи
Возможности и оборудование
Преимущества перед обычной
Проекты и схемы умных теплиц
Возможности удаленного контроля и регулирования
Основные критерии выбора систем для автоматизации теплиц
Приборы для автоматизации теплиц за 2020 год
Пошаговая инструкция создания умной теплицы
Рекомендации для начинающих садоводов
Проекты и готовые фото-примеры
Найти ближайшие магазины для сада и ремонта на карте

Необходимость автоматизации теплицы

Жизнедеятельность растений напрямую связана с температурным режимом, влажностью, освещенностью и другими факторами. Малейшие отклонения в окружающей среде негативно сказываются на темпах роста и урожайности. Соблюдение строгих тепличных условий – кропотливый и трудоемкий процесс, который нуждается в постоянном контроле. Умная теплица своими руками сводит к минимуму человеческое участие, освобождает время и позволяет управлять ростом овощных и фруктовых культур на расстоянии.

Решаемые задачи

Автоматизация создания и поддержания необходимых условий окружающей среды подразумевает управление:

температурным режимом;
поливом и орошением;
освещением;
подогревом почвы;
подкормкой CO₂.

Особая роль отводится мониторингу процессов, автономности и оперативной реакции на малейшие отклонения.

Возможности и оборудование

Считывание данных и изменение состояния окружающей среды производится с помощью датчиков и исполнительных устройств. Главенствующую роль играет контроллер, который сопряжен с системой дистанционного управления. Каждое устройство, входящее в робототехнический комплекс, выполняет определенные функции. Оборудование умной теплицы состоит из систем:

поддержания оптимального температурного режима. Для понижения температуры применяются актуаторы. С помощью этих приспособлений регулируется воздухообмен между помещением и внешней средой. Получая сигнал извне, шаговый двигатель, пневматическое или гидравлическое устройство приводит форточку в необходимое положение. Соответствующие сигналы генерируются датчиками температуры и ветра;
подогрева почвы. Оптимальная температура в теплице достигается с помощью терморегуляторов, ТЭНов, электрокабеля или других нагревательных приборов, интенсивность работы которых зависит от команд температурных датчиков;
освещения. Система включает лампы и датчик освещенности, главной деталью которого является фоторезистор. Формирование управляющего сигнала происходит за счет изменения сопротивления в зависимости от интенсивности светового потока. Помимо осветительных приборов, в регулировании освещенности могут участвовать автоматические шторы;
контроля уровня CO₂. Соответствующий датчик связан с вентиляторами, посредством которых помещение освобождается от выработанного растениями кислорода. Подкормка растений двуокисью углерода повышает урожайность на 30%;
полива. Автоматизация полива обеспечивается сенсорами влажности (гигрометрами). Из экономических соображений система оборудуется датчиками расхода воды. Простейшие устройства представлены таймерами, которые включают и выключают орошение в заданные промежутки времени.

Расход воды – важный фактор, который напрямую связан с площадью тепличного помещения и особенностями выращивания конкретных растений. При оптимально заданных временных интервалах полива, датчики влажности выполняют функции аварийных сигнализаторов.

Преимущества перед обычной

В таблице №1 представлены преимущества и недостатки обыкновенной и умной теплиц.

Обычная		«Умная»
Плюсы	Минусы	Плюсы	Минусы
Независимость от источников энергии	Необходимость постоянного присутствия	Автоматический и удаленный контроль	Зависимость от источников питания
Низкая себестоимость	Повышенные трудозатраты	Точное соблюдение режимов	Затраты на приобретение оборудования
Простота в обслуживании	Минимальное участи человека	Выход из строя отдельных элементов

Недостатки с автономностью умной теплицы решаются с помощью аккумуляторов, генераторов и емкостей с водою.

Проекты и схемы умных теплиц

Среди почитателей роботизации дома и приусадебного хозяйства, наибольшим уважением пользуется умная теплица на ардуино. Главным компонентом платы-контроллера является процессор, снабженный микросхемой памяти. Используемые для умных теплиц схемы отличаются марками процессоров и функционалом.

Одна из простейших схем-проектов автоматической теплицы на Arduino Uno (мини) изображена на рисунке 1.

Освещенность оценивается фоторезистором. Температурный режим определяется датчиком TMP36. Интенсивность полива регулируется на основании данных с модуля влажности и датчика DHT11.

Расширенный вариант управления микроклиматом в теплице предполагает плата Arduino Mega. Схема-проект интеллектуального «овощевода» представлена на рисунке 2.

Сердцем аппаратной платформы является микроконтроллер ATmega1280. Для считывания/передачи цифровой информации используется 8 выходов. Для обработки аналоговых данных используется 10 портов.

Еще один вариант теплицы с Арудино изображен на рисунке 3.

В качестве универсального таймера-контроллера умной теплицы также можно использовать GyverControl (Рисунок 3).

Интеллектуальное устройство оборудовано семью логическими выходами с напряжением 5В. Для управления серво- и линейными приводами предусмотрены 3 отдельных канала.

Вышеуказанные схемы не являются окончательным решением роботизации теплицы. Появление новых, более совершенных контроллеров, расширяет возможности автоматики и придает ей большую эффективность.

Возможности удаленного контроля и регулирования

Помимо местного управления, умная теплица на Ардуино предоставляет возможность дистанционного контроля оборудования и обмена данными посредством пульта, мобильных гаджетов и персональных компьютеров. В качестве интерфейса может использоваться USB, Bluetooth, Wi-Fi, GSM и интернет. Посредниками в данном процессе служат соответствующие модули и приложения, которые представлены:

RemoteXY;
Blynk;
Virtuino;
Bluino Loader;
Arduino Bluetooth Control и пр.

Особого внимания заслуживает софт BT Voice Control for Arduino, которое обеспечивает управление тепличным оборудованием с помощью голосовых команд. При синхронизации с «Алисой» это приложение предполагает массу удобств.

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.

С развитием научно-технического прогресса, готовые проекты умных теплиц быстро устаревают. Поэтому при выборе автоматики для искусственного выращивания овощей и фруктов необходимо опираться на новейшие технологии и оборудование.

Приборы для автоматизации теплиц за 2020 год

Чтобы автоматизировать теплицу, необходимо обзавестись соответствующим оборудованием, примерами которого в 2020 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.

Пошаговая инструкция создания умной теплицы

Наделить «интеллектом» можно практически каждую теплицу, которая отвечает стандартам выращивания овощей, фруктов и цветов в искусственных условиях. Для этого необходимо: