Автоматизация теплицы стоит ли делать такую?

Лучшая теплица-автомат из поликарбоната

Теплицу участника нашего портала с ником KosGov многие называют лучшим решением из всего, что есть в русскоязычном интернете с точки зрения технической грамотности. Эта солнечная теплица задумывалась как пассивная, но со временем стала активной. В этой статье мы расскажем о конструкции и принципе работы этого удивительного сооружения.

• Конструкция теплицы
• Их чего сделан теплоаккумулятор для теплицы
• Как устроена циркуляция воздуха в теплице
• Когда делается высадка рассады

Как правильно сделать теплицу из поликарбоната

Размеры теплицы 4х6 метров. Северная сторона утеплена, угол наклона южного ската – 53 градуса.

Каркас сварен из квадратного профиля 40х40мм, сечение промежуточных элементов такой же трубы – 20*х20 мм. Толщина поликарбоната – 6 мм. Больших природных катаклизмов пока не было, но стандартный град теплица пережила без единого повреждения.

Пирог утепления северной стены: 10 мм OSB, 100 мм минеральная вата, ветрозащита, крашеный профильный лист.

Уклон почвы в теплице не делался, и хозяин теплицы очень сомневается в том, что он необходим.

Теплица сразу задумывалась не как круглогодичная, а для длительного использования. Зимой световой день слишком короткий для нормального развития и роста растений, а температура воздуха в феврале-марте в регионе, где живет наш пользователь, стабильно опускается до -25 градусов и ниже.

Круглогодично выращивать овощи в таких условиях можно только в отапливаемой теплице с освещением, но это KosGov посчитал избыточным. Его задачей было построить теплицу, которая умела бы накапливать тепло днем и отдавать его ночью.

Бочки как аккумуляторы тепла

В теплице установлено 15 черных бочек металлических бочек, в которые разлито три тонны воды. Совокупная емкость этого теплоаккумулятора – 12,5 МДж/К

Бочки установлены таким образом, что летом они по максимуму скрыты в тени козырька теплицы (но тень падает только на бочки, на растения – нет). Зимой тень на бочки не падает, они весь день под прямыми солнечными лучами – конечно, когда на небе есть солнце.

Поэтому летом бочки всегда прохладные и охлаждают теплицу, а зимой, наоборот, нагреваются и обогревают ее.

Воду из бочек наш участник ни разу не сливал, и вода в них не замерзала, даже когда на улице было -30 градусов.

По подсчетам KosGov , на квадратный метр его теплицы приходится 116 литров воды, что, согласно подсчетам Мичиганского университета, подходит для теплиц продленного периода вегетации. (Для круглогодичного использования необходима норма в 200 л/м 2) .

Подземные воздуховоды

В грунте теплицы на глубине 50 сантиметров KosGov закопал в грунт воздуховоды. Это дренажные трубы диаметром 10 см. Через них, благодаря канальным вентиляторам, днем и ночью, зимой и летом по определенному алгоритму циркулирует воздух.

Циркуляция начинается, как только температура воздуха в теплице и температура грунта перестают быть одинаковыми.

Воздух забирается в нижней части южной стены, идет через присоединенные воздуховоды в полиэтиленовую бочку, на которой стоит канальный вентилятор, и дальше – в вертикальный воздуховод.

Когда циркуляция не работает, воздух в нижней части теплицы холоднее, чем в верхней. До ее запуска в ноябре, когда температура воздуха на улице поднялась до +15, под коньком теплицы было +63 градуса.

Но уже через несколько минут циркуляции воздух под коньком теплицы на 1-2 градуса ниже, чем в ее средней части.

Эффективность работы воздуховодов хорошо видна на следующем графике.

Здесь наглядно представлены результаты работы теплицы в декабре – погода в этом месяце постоянно была хмурой, солнечные дни выпадали крайне редко.

Из графика понятно, что в те редкие дни, когда светило солнце, температура грунта нагревалась приблизительно на 3 градуса, а в пасмурные дни, без поступления тепла от солнечно радиации, понижалась.

Четко видно, как в пасмурные дни работает циркуляция через грунт, пытаясь удержать разницу температур воздуха в теплице и грунта.

Через пару лет эксплуатации KosGov пришел к выводу, что закапывать дренажные трубы, которые служат воздуховодами, нужно было глубже, тогда и накопление, и отдача энергии будут проходить по максимуму.

Сейчас он считает, что наилучшим вариантом будет закапывать воздуховоды послойно, на двух уровнях: верхний уровень на глубине 50 см, нижний – на глубине 1 метр.

Можно сделать вентилятор отдельно для каждого воздуховода, а можно объединить их в один стояк с одним вентилятором, но тогда важно, чтобы площадь сечений воздуховодов равнялась площади сечения стояка.

Это обеспечит равенство скоростей потока воздуха в стояке и в подземных воздуховодах, а значит, не будут увеличиваться потери на сопротивление воздуха, что позволит использовать более простые вентиляторы.

Также в теплице установлены вытяжной вентилятор и распрыскиватели туманообразования. Распрыскиватели были поставлены, как лучший и единственно эффективный инструмент борьбы с постоянной летней жарой в +40 градусов.

Слово «проветривание» в летнее время, когда в тени + 39 С, вызывает у меня истерический смех.

Как организовано отопление теплицы

Эта теплица во многом – инженерно-технический эксперимент, и ее автор сознательно, в научных целях отказался от отопления. Единственное: в марте-апреле, в период высаживания рассады, он подключает электрический калорифер. Прибор срабатывает, когда температура в теплице опускается до +9 градусов.

Как организуются посадки

Зеленные культуры наш пользователь высевает в декабре, а первый урожай собирает в конце марта–начале апреля. В это же время он обычно высаживает в теплицу рассаду, которую выращивает дома из-за удаленности от дачи.

В теплице сделаны высокие грядки-короба. Вот как там все колосилось и ломилось от урожая даже в ноябре.

Подводим итоги

С моей практической точки зрения теплица оправдывает мои ожидания.

На графике представлены результаты накопления тепла в грунте, которые собирались в течение девяти месяцев.

А вот данные по расходу электроэнергии, потребленной за это время двумя вентиляторами:

Фактическая производительность двух вентиляторов составляет 1289 м3/час, потребляемая мощность 230 Вт.

Как мы видим, чтобы охладить теплицу в июле, на работу было потрачено в 3,6 раз меньше энергии, чем потребовалось для охлаждения теплицы.

На FORUMHOUSE можно подробнее прочитать о том, как работает теплица с подземными воздуховодами, о том, как должна быть устроена теплица с беззатратным поливом и обогревом, узнать, как построить теплицу-автомат, в которой все агротехнические мероприятия осуществляются автоматически.

Предлагаем почитать статью про теплицу, сделанную по мотивам Курдюмова, и еще одну, про то, как организовать освещение зимней теплицы. Посмотрите наше видео про теплицу с электроприводом, в которой форточки открываются и закрываются строго в определенное время.

Тепличная автоматизация – эффективность и качество продукции

Тепличная автоматизация – больше подход к развитию растениеводства. И как любой подход он включает в себя немало моментов.

Вы никогда не задумывались: а почему сельское хозяйство долгие века велось традиционным способом. С потерями, неурожаями, низким КПД, изнуряющим трудом, в полной зависимости от погодных условий и так далее?

Казалось бы: людям должно нравиться облегчать себе труд и иметь гарантии того, что если уж ты что-то посеял, то оно вырастет.

Немного истории

Что может быть лучше, чем автоматизированное производство, относительно застрахованное от всяких неожиданностей? Форс-мажоров типа засухи, саранчи, потопа, града – всех этих зафиксированных в истории казней египетских. Египет все-таки самая первая в истории мощная агроимперия, если говорить современным языком.

Тем не менее, на протяжении тысячелетий основными мощными инструментами автоматизации были лейка (искусственный дождик), лопата (модернизированная палка-копалка), бочка (резервуар для сбора воды) и тачка.

И вдруг, в 20 веке Генри Форд открывает принцип конвейера. Отлично! Промышленность развивается и сельское хозяйство тоже вроде бы пыхтит вслед за ней, но в целом все по старому, только железный конь пришел на смену крестьянской лошадке, как говорил товарищ Бендер.

Что с отраслью? Заколдована она, что ли? Сами сеют – сами собирают и так из века в век…

И вдруг – вторая половина ХХ века. Тепличный бум. Агрокомплексы перестают быть фермами (не везде), рабочая сила в высокоразвитых странах дорожает (либерте) и приобретает неведомые прежде амбиции (тоже либерте).

В мире вдруг становится очень много людей и все чаще говорят о том, что голод может стать проблемой.

Сельское хозяйство, наконец, привлекло к себе внимание, перестало быть простым выращиванием чего-то для еды, а в считаные десятилетия стало крупным промышленным производством. В отрасль пришел крупный капитал, а вслед за ними появились задачи для науки и НИОКР.

Ученые от новых задач никогда не отказывались, особенно если эти задачи хорошо финансируются.

Задачи, решаемые тепличной автоматизацией.

А задачи стояли такие:

Преодолеть зависимость от природных и погодных условий.

Захватывающе? Клубника и бананы за полярным кругом, огурцы в пустыне, зеленый салат к зимнему столу в северных странах – все это стало реальностью, а ведь какие-то 200 лет назад было настоящим чудом. Да, конечно, были оранжереи, их давно придумали, но это была привилегия коронованных особ и высшей аристократии.

И, к слову, даже коронованные особы не жили за полярным кругом, где в наши дни веселые норвежцы выращивают бананы в купольных теплицах.

Добиться высокой эффективности.

Растения – живые. Они могут болеть и капризничать, плохо расти и вообще умереть. Погода – это вообще отдельная история, про нее все ясно. Плохой погоды у природы нет – потому, что повлиять на это абсолютно невозможно.

В условиях промышленного производства продуктов такой подход ненаучен и не пригоден к работе, т.к. вести дела с фиксированными затратами и неизвестным результатом никто не хочет.

Ок. Ученые почесали высокие лбы и создали автоматизированные комплексы с предсказуемой высокой урожайностью. Закрытые экосистемы. Автономные и все более и более независимые от любых переменных факторов.

Экстенсивная задача решена. Сейчас НИОКР работают над качеством.

Снизить долю человеческого труда в процессе.

Если уж растения живые, то что говорить о людях? Растения, по крайней мере, не ходят с места на место – растут себе и все.

Минусы автоматизации

Промышленников не сильно волнует – тяжела ли работа. Если находятся желающие ее делать, то все, в целом, довольны. Но если работа тяжела, неприятна, монотонна и не интересна, то в странах с высоким уровнем жизни все труднее находить желающих ее делать. И качества этого персонала будут, мягко говоря, своеобразными.

А вот с роботами или автоматикой намного проще планировать задачи: либо они работают, либо сломались. Они не устают, не могут вдруг удариться в запой, не нуждаются в соблюдении прав человека и мотивации.

Но есть проблема: они (технологии) дорого стоят. Так что возникает еще одна задача для НИОКР: сделать механизмы простыми в эксплуатации, износостойкими и недорогими. Возникает задача сделать производство менее энергоемким. По сути, решение одной задачи влечет за собой возникновение совершенно новых горизонтов и новых целей. Но давайте посмотрим, а что, собственно, уже получилось.

Плохая новость: для высокой урожайности нужны строгие тепличные условия. Малейшие отклонения нарушают баланс среды и сказываются на урожае негативно (или фатально).

Хорошая новость: ученые, слава Богу, вели работу не только в области сельского хозяйства. Поэтому возможности соблюдать строгие тепличные условия в индустрии есть. люди с такими задачами не справляются, но есть компьютеры, соответствующее ПО и датчики для каждого параметра, который нуждается в контроле.

Немного описания

Современный агрокомплекс – это не ферма в кустарном понимании слова. Это высокоточное производство с современной техникой и – наконец то! – предсказуемым результатом.

Итак.Чем управляет автоматика:

Температурным режимом.

Теплица – автономная экосистема, но форточки там все же есть. Специальная штука (актуатор) + датчики температуры и ветра умеют открывать их вовремя и правильно.

А система «теплый пол» не даст замерзнуть снизу. Контроль осуществляется с помощью все тех же температурных датчиков, с их помощью в принципе контролируют микроклимат во всей теплице.

Освещением.

Фотосинтез без освещения невозможен – это открытие сделали в 1600 году, так что этот факт уже не новость. Различные культуры нуждаются в различном освещении, а компьютеризированные системы управления позволяют установить оптимальный график включения-выключения дополнительных осветительных устройств.

В мире есть места, где световой день составляет всего 4,5 часа. Но в наши дни это уже не препятствие для выращивания в этих местах собственных агрокультур. Даже с учетом высокой стоимости энергии (а ученые успешно работают над этим вопросом) это все равно более удачное решение, чем транспортировка овощей и фруктов из других регионов.

Орошением

Автоматические датчики влажности (гигрометры) через общую систему мониторинга дают сигнал: «Мы сохнем!! Полейте нас!»

И включается установка для полива. 200 лет назад люди посчитали бы это магией, разнесли бы такой комплекс в щепки, а владельцев сожгли, а пепел для верности съели.

Подкормкой СО2

Наличие в атмосфере оптимального количества диоксида углерода – важный элемент фотосинтеза. Все растения используют диоксид углерода, чем быстрее они растут, тем быстрее он заканчивается в закрытой атмосфере и тем больше его требуется.

В современных автоматизированных теплицах, рядом с желобами с питательным растровом помещаются трубки для «раздачи» СО2.

Вентиляторы удаляют выработанный растениями кислород (. ) и в атмосферу специально нагнетается диоксид углерода.

Если посмотреть с этой стороны, то современные агрокомплексы – гигантские генераторы кислорода! Еще одно дополнительное преимущество инноваций над традициями.

В итоге

Тепличная автоматизация – это уже давно не какой-то, оторванный от реальности эксперимент. Для хороших урожаем автоматизация просто необходима. До сих пор некоторые ассоциируют сельское хозяйство с чем-то архаичным. Это уже давно не так.

Не стоит думать, что автоматика в теплицах это про промышленные или фермерские. Отнюдь. В малых (садовых) формах тоже применяются технологии. К примеру всякие автофорточки или капельный полив.

Когда речь заходит о современных технологиях в агропромышленности, кажется, что магия существует, и для людей на самом деле уже нет ничего невозможного.

В следующих материалах читайте об феномене агритектура, аквапонике и многом другом. А сосем недавно была опубликована статья по гидропонике, что тоже относится к технологиям для теплиц.

Умная автоматическая теплица

• Принцип работы умной теплицы
• Классификация умных теплиц
• Базовые возможности умной теплицы
• Где купить
• Датчики как основа информации для умной теплицы
• Контроллер
• Обзор рынка промышленных производителей умных теплиц
• Умные теплицы своими руками
• Особенности конструкции и расположения на участке
• Автоматическое проветривание своими руками
• Автоматический полив своими руками
• Автоматизированное отопление своими руками
• Установка и обустройство автоматики дополнительных светильников своими руками
• Сохранение полезных качеств почвы
• Видео по теме

Теплица — каркасная конструкция, обычно из металлического профиля, покрытая прозрачным легким и прочным материалом. В теплице поддерживается определенный микроклимат необходимый для выращивания находящихся внутри нее растений. Для получения результата в виде выращенных плодов требуется приложить немало времени и физических усилий, осуществив комплекс агротехнических мероприятий.

Облегчить труд позволит умная теплица, в которой все действия необходимые для выращивания растений выполняются по программе, управляющей специальными устройствами практически без участия человека.

Принцип работы умной теплицы

В представленной ниже схеме работы умной теплицы показан размер участия человека в ее функциональных возможностях. Пользовательский вход ограничивается корректировкой программного обеспечения и непосредственной установкой параметров контроллера. Корректировка может проводиться удаленно через, например, компьютер, подключенный к контроллеру.

Автоматический режим работы обеспечивают датчики и контроллер с электронными схемами управления, которые обеспечивают работу исполнительных механизмов в требуемом режиме.

Классификация умных теплиц

Любая система, в которой совершаются какие-либо действия, должна иметь для этого внешние источники энергии. По способу пользования такой энергией можно классифицировать умные теплицы по следующим группам:

• автономная — использует природные источники тепловой энергии, например, солнечную;
• зависимая от промышленных источников энергии — питание осуществляется от электрической сети.

Недостатком автономной является инерционность работы автоматики системы, которая из-за несвоевременного срабатывания исполнительных механизмов не гарантирует нормальную жизнедеятельность растениям.

Энергозависимые системы работы умной теплицы могут иметь аварийное отключение, что будет иметь самые плохие последствия для растений.

По конструктивному исполнению и назначению устройств тепличного комплекса можно выделить следующие категории.

• Оранжерея. Это помещение для выращивания экзотических растений, для которых не подходит климат данной местности. Обычно покрывается стеклом и используется для научных целей изучения развития необычных растений.
• Теплица. Это помещения для круглогодичного выращивания овощей, ягодных культур и рассады. Покрывается легким прозрачным материалом типа поликарбоната. Главная цель теплиц — получение высокого урожая овощей и ягод в короткие агротехнические сроки вне зависимости от окружающих погодных условий.
• Парник. Главное назначение парника — выращивание рассады. Обычно это небольшая переносная конструкция, покрытая легко сворачиваемой прозрачной пленкой. Тепло в нем создается природными источниками энергии.

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.

Где купить

Приобрести оборудование для умных теплиц можно как в специализированном магазине, так и онлайн в Интернет-магазине. Во втором случае, особого внимания заслуживает бюджетный вариант приобретения изделий на сайте Алиэкспресс. Для некоторых товаров есть вариант отгрузки со склада в РФ, их можно получить максимально быстро, для этого при заказе выберите «Доставка из Российской Федерации»:

Датчики как основа информации для умной теплицы

На блок управления умной теплицей передают изменяющиеся во времени параметры следующие виды датчиков, интегрированные в цифровой формат для передачи сигнала на контроллер:

• датчики температуры воздуха
• датчики влажности воздуха
• датчик температуры почвы
• датчик влажности почвы
• датчик освещенности

Кроме представленных выше датчиков существует много других, которые некоторые сельхозпроизводители используют в своей деятельности: датчики точки росы, датчики химического состава почвы, контроля качества поливной воды и другие.

Контроллер

Контроллер обрабатывает информацию и дает команды для действий исполнительных механизмов. Это программируемое электронное устройство, которое по заданному алгоритму обеспечивает выполнение всех агротехнических задач по уходу за растениями.

Помимо самой электронной схемы и комплекта датчиков в комплект поставки входят программы управления и визуализации.

В качестве примера приведем функциональные возможности одного из видов контроллера российского производства:

• управление по программе, рассчитанной на действие в течение суток, где исходными данными являются значения температуры и влажности;
• позиция термопривода открытия форточек регулируется алгоритмом поиска ее самого эффективного положения для решения поставленной задачи;
• находит оптимальные варианты охлаждения во время действия критически высоких летних температур;
• выполняет режим микропроветривания с поддержанием оптимальной влажности;
• организует автополив с набором в бак воды и управлением подачи к растениям совместно с подачей питательного раствора;
• участвует в подготовке питательного раствора, контролируя его состав;
• управляет по показаниям датчиков системой отопления;
• выполняет расчет солнечной энергии полученной растениями в определенный промежуток времени;
• производит контроль влажности одновременно в нескольких зонах;
• оперирует данными о температуре в нескольких заданных точках теплицы.

Такой набор функций качественно улучшает условия выращивания растений в теплице.

Обзор рынка промышленных производителей умных теплиц

Рынок умных теплиц становится все более устойчивым. Этому способствует развитие следующих технологий:

• применение технологии дополнительного освещения на основе светодиодов (LED — технология);
• кроме проводной, используется для подключения беспроводная связь;
• совершенствование конструкций ирригационных систем;
• улучшение технических характеристик насосов и клапанов;
• увеличение количества факторов, сообщающих о возникновении внештатной ситуации в процессе ее мониторинга;
• применение передовых достижений в сфере IT — технологий.

Рейтинговые производители умных теплиц предлагают свою продукцию в зависимости от размеров тепличного комплекса, технические решения выбираются в соответствии с типом выращиваемых агрокультур.

В промышленном масштабе умные теплицы используются в северных широтах. Экзотические для районов севера овощи и фрукты, выращенные в умных теплицах, будут намного дешевле завезенных из южных областей.

Интеллектуальный сегмент сельского хозяйства в виде умных теплиц будет развиваться высокими темпами благодаря отечественным производителям. Внимание, которое оказывается правительством цифровой экономике, будет этому способствовать.

Передовыми в развитии технологий сельского хозяйства в контролируемой среде являются Нидерланды и некоторые другие европейские страны. Развивается ускоренными темпами внедрение умных теплиц в Индии, Японии, Китае.

Доминирующие позиции на рынке умных теплиц занимают компании Rough Brothers (США), Heliospectra (Швеция), GreenTech Agro (Нидерланды) и другие.

Умные теплицы своими руками

Простому дачнику инвестировать в готовую автоматизированную теплицу слишком накладно. Однако использовать ее преимущества можно изготовив ее самостоятельно.

Особенности конструкции и расположения на участке

Для эффективной работы систем автоматики следует выполнить следующие рекомендации.

• Выбрать такое место на участке, где согласно географии местности, через прозрачную пленку будет проникать максимальный поток солнечного света. Это снизит нагрузку на дополнительное светодиодное освещение и уменьшит расходы на содержание теплицы.
• Каркас теплицы спроектировать так, чтобы форточки находились в верхней части теплицы. Холодный воздух, попадая через форточку в теплицу, будет медленно опускаться вниз, а теплый также постепенно подниматься вверх. Такое расположение форточек исключает образование сквозняков, вредных для развития растений. Герметичное покрытие пленкой и плотное закрывание дверей устранит влияние внешних погодных условий на микроклимат теплицы.
• Если участок располагается в местности с повышенной ветровой обстановкой, то следует выполнить защиту в направлении доминирующего направления ветра, например, закрыть теплицу живой изгородью.
• Для круглогодичного использования теплицы оборудовать ее отопительными приборами, которые будут автоматически включаться/выключаться с помощью специально настроенных датчиков температуры.

Автоматическое проветривание своими руками

Циркуляция воздуха в теплице обеспечивается открытием форточек или дверей, которые обустроены работающими автоматически системами открывания. Такие устройства можно сделать самостоятельно, доработав уже имеющиеся подобные конструкции или изготовить из подходящих для этого подручных материалов.

Классический пример использования для автоматического открывания форточек теплицы — доработка газового амортизатора автомобиля. Гидравлическое масло, выступающее в качестве рабочего тела, вместо воздуха под действием повышенной температуры расширяется и приводит в движение форточку. При понижении температуры с помощью возвратной пружины форточка закрывается.

Подобным образом можно приспособить для проветривания теплиц газлифт от офисного стула, ручные автомобильные насосы и другое техническое оборудование. Из подручных средств, например, пластиковых бутылок или металлической емкости, заполняющей резиновый шарик воздухом с повышением температуры можно изготовить временные конструкции, обеспечивающие автоматическое проветривание теплиц.

Автоматический полив своими руками

Стандартная система автоматического полива своими руками включает в себя следующие составляющие.

• Необходим источник воды. Это может быть резервуар в виде бочки, в которую периодически заливают воду из скважины, водопровода или с помощью насоса из дачного пруда. В бочке температура воды с течением времени приближается к температуре окружающей среды, что важно для процесса жизнедеятельности растений.
• Наличие фильтра. Без него трубопровод быстро засоряется. Особенно критично его отсутствие для систем капельного полива.
• Электромагнитные клапана. Их конструкция позволяет контролировать подачу сигналов начала и конца процесса полива.
• Таймер. Его настройки передают сигналы на открытие/закрытие электромагнитных клапанов.
• Система из стальных, пластиковых (можно резиновых при капельном орошении) или металлопластиковых трубопроводов. Обеспечивает доставку воды, например, при капельном орошении к капиллярным трубкам.

При наличии в системе датчиков температуры и влажности почвы возможно автоматическое включение/выключение автоматического полива по их показаниям.

Автоматизированное отопление своими руками

С помощью систем отопления можно будет поддерживать температуру в теплице при любой погоде и в любое время года.

Систему обогрева теплицы можно оборудовать следующим образом:

• пропустить внутри пола нагревательный кабель;
• использовать для обогрева нагревательные приборы (масляный радиатор, инфракрасный излучатель и другие подобные установки);
• полы можно подогревать с помощью водяных теплых труб.

Самый удобный вариант автоматизации отопления основан на использовании внутри пола нагревательного кабеля. Концы кабеля после его укладки подсоединяются к регулировочному устройству. Важно, что данная система отопления прогревает непосредственно почву и тем самым имеет преимущество перед нагревательными приборами, оказывающими влияние на прогрев воздуха.

Установка и обустройство автоматики дополнительных светильников своими руками

Получить хороший урожай помогут не только качественный грунт и своевременный полив, но и оптимальная освещенность. При эксплуатации теплицы в зимний период дневного света из-за короткого дня явно не хватает.

В качестве дополнительного освещения по своим характеристикам самыми конкурентоспособными являются светодиодные лампы. Они отличаются малым энергопотреблением и выдают большую часть солнечного спектра. Существуют белые светодиоды, способные выдавать весь спектр солнечного света и способствовать выращиванию растений полностью на искусственном освещении.

Для подводки электропитания к силовому шкафу надо пробросить воздушную проводку от сети высокого напряжения. Эту работу лучше поручить профессиональным электрикам, которые имеют право допуска к таким работам. Дальнейшая прокладка провода в земле выполняется своими руками.

Важно: провод предварительно поместить в защитный гофрированный шланг.

Обязательно устанавливается предохранительное устройство для защиты от перепадов напряжения. Выбор его основан на рекомендациях производителя светодиодных ламп. После установки устройства выполняется разводка проводов согласно места расположения светильников.

Для создания оптимальной освещенности создается автоматическая система, которая ко всему прочему позволит сэкономить электроэнергию. Специальные датчики будут контролировать освещенность и автоматически включать или выключать подсветку.

Сохранение полезных качеств почвы

В умной теплице применяется мульчирование почвенной среды. Такой агротехнический прием сокращает время на поддержание плодоносных качеств почвы. Достаточно один раз покрыть ее поверхность мульчей (природные органические материалы) и на долгое время сохраняется содержание влаги в почве, исчезают сорные травы. Зимой и осенью дополнительное укрытие нетканым агроматериалом обеспечивает теплом почву и воздух. Влага сохраняется внутри после испарения на внутренней стороне укрывного материала и стекает обратно в грунт.

В летнее время укрывной материал убирается — на его место равномерно рассыпаются опилки или солома наоборот сохраняющие почву от излишков тепла.

Оснастить умной технологией теплицу на даче своими руками не простая задача. Потребуется определенный опыт и знания, без инвестиций также не обойтись. Однако все не такие уж большие финансовые затраты окупятся хорошим урожаем и свободным временем для отдыха и занятий другими не менее важными делами.

Видео по теме

Умная автоматическая теплица из поликарбоната своими руками

Добавить в избранное

Современные технологии позволяют самостоятельно собрать теплицу, в которой основные функции будут максимально автоматизированы. Ниже приведены преимущества таких конструкций, а также подробное описание их изготовления.

• Зачем теплице автоматизация
• Возможности и классификация теплиц с умным управлением
• Этапы внедрения автоматики в теплицу
  • Система автопроветривания
  • Видео: Автоматическое проветривание для теплицы своими руками
  • Организация капельного орошения
  • Мульчирование почвенной среды
• Как сделать автоматическую теплицу своими руками
  • Выбор места установки
  • Автоматизация своими руками
    • Автопроветривание
    • Автополив
    • Автоотопление
  • Дополнительные усовершенствования
• Возможные трудности со сборкой автоматической теплицы

Зачем теплице автоматизация

Управление условиями внутри закрытого грунта с помощью автоматики и компьютера позволяет получить наилучшие условия для растений, а следовательно — высокий урожай.

• Преимущества автоматизации таковы:
• поддержание необходимых показателей температуры и влажности в любое время суток;
• установление оптимальной длины светового дня для выращиваемой культуры;
• своевременный полив оптимальным количеством воды нужной температуры;
• экономия времени и усилий.

Возможности и классификация теплиц с умным управлением

Возможности современных теплиц включают выполнение следующих процессов:

• контроль и установление необходимого температурного режима;
• автополив в заданное время;
• восстановление почвенного слоя (мульчирование).

Существует два основных вида умной теплицы, каждый из которых имеет свои особенности построения.

1. Автономные конструкции, которые работают на энергии солнца и тепла. Для них особенно важны месторасположение и правильная постройка.
2. Теплицы с подключением к электрической сети, для которых дополнительно встаёт вопрос об обеспечении резервного питания.

Этапы внедрения автоматики в теплицу

Автоматические системы внедряют после установки основного каркаса. В первую очередь организуют систему вентиляции.

Система автопроветривания

Автоматическая вентиляция должна обеспечивать приток свежего воздуха в зависимости от температуры внутри. В обычных условиях нагретый солнцем воздух застаивается и приводит к распространению заболеваний и плесени, а также может стать причиной снижения урожайности. Вентиляция происходит через открытие форточек, которые автоматическая система также должна вовремя закрыть.

Видео: Автоматическое проветривание для теплицы своими руками

Для управления форточками чаще всего ставят гидравлическое оборудование как промышленного, так и самодельного типа.

Правильное расположение и количество форточек помогает достичь нужной циркуляции воздуха.

Рекомендуется следовать следующим принципам:

• располагать форточки следует на максимально доступной высоте;
• в небольших теплицах размещают по 2 форточки на 2 м крыши.

Организация капельного орошения

Капельный полив считается наилучшим способом доставки влаги прямо к корневой системе растений. Его принцип состоит в прокладывании по схеме разветвлённой системы тонких трубок из резины или пластика, которые подсоединяются к источнику воды. Благодаря медленной скорости подачи можно поддерживать постоянную влажность почвы. Для такого полива важно наличие постоянного источника водоснабжения.

Автоматизация капельного орошения состоит в своевременном открытии крана подачи воды, для чего используются гидроавтоматы. Включение полива может происходить с пульта управления или зависеть от показаний датчиков влажности или температуры. Датчики устанавливают прямо в почву, возле корневой системы растения.

Мульчирование почвенной среды

Почва в теплице должна быть укрыта рыхлой органикой, что значительно снизит количество сорняков и поможет поддерживать необходимый уровень влажности. Ранней весной и осенью проводят укрытие грунта специальным чёрным материалом, который обеспечивает дополнительный прогрев почвы и воздуха. Для теплиц лучше всего подходит агроволокно плотностью 40–60 г/м².

Летом для мульчирования грядок можно использовать скошенное сено или опилки.

Как сделать автоматическую теплицу своими руками

Все необходимые системы автоматизации можно купить в готовом виде, однако начальные затраты для такой теплицы выйдут значительными. Умную теплицу можно изготовить и своими руками, для чего необходимо подготовить продуманный проект и изучить необходимые условия для выращивания конкретной культуры.

Выбор места установки

Правильное расположение позволяет полностью использовать доступную солнечную энергию, а также защититься от холодного ветра.

Основные принципы расположения теплицы таковы:

• расположение каркаса с юга на север, что обеспечивает равномерное солнечное освещение в течение дня. В северных регионах оптимальнее западно-восточное направление;
• необходим ровный участок с грунтовыми водами не выше 1–1,5 м:
• защита от ветра живой изгородью, забором или постройками, расположенными на некотором расстоянии от конструкции (в зависимости от их высоты).

Автоматизация своими руками

Для решения каждой из задач можно использовать устройства на микроконтроллерах разного ценового уровня, а также некоторые самодельные хитрости.

Автопроветривание

Для обеспечения необходимого режима проветривания выполняют следующие действия:

1. В верхней части теплицы устанавливают цифровой датчик температуры с подключением к устройству открытия и закрытия форточек.
2. Датчик программируется на температуру, при фиксировании которой будет подан сигнал и проветриватель откроется.

Для небольших парников рекомендуется использовать гидравлические или биметаллические открыватели.

Гидравлическая автоматика для открытия форточек основана на расширении легкокипящей жидкости (обычно фреона), которая выдвигает шток и таким образом поднимает форточку. Подобное устройство долговечно и обладает высокой скоростью реакции на изменение окружающей температуры, а также дешевле электрических систем и способно поднять большую тяжесть (например, двери).

Существуют современные гидравлические системы с электронным блоком управления, однако они имеют более высокую стоимость и зависят от доступности электропитания.

Биметаллические регуляторы — две пластины из высокотеплопроводного металла, которые устанавливаются на форточку и при нагревании сгибаются, открывая доступ свежему воздуху. Остывая, пластины выпрямляются и закрывают форточку. Такие устройства имеют невысокую цену и высокую скорость срабатывания. Хотя пластины не могут приподнять большую тяжесть, их достаточно для форточек из поликарбоната.

Автополив

На рынке представлен большой ассортимент капельных систем, однако обеспечить автоматический полив можно и более дешёвыми средствами. Солнечная дистилляция может обеспечить нужное количество влаги даже в летнюю жару.

Для такого полива необходимо выполнить следующие действия:

1. Подготовить 2 пластиковые ёмкости (бутылки), одна должна быть меньше другой. Стенки сосудов должны быть максимально прозрачными!
2. В меньшую бутылку наливают воду, а сверху на неё надевают большую ёмкость, как крышку.
3. Конструкцию устанавливают рядом с каждым растением.
4. При нагревании солнцем воды она начинает испаряться и оседать на стенках второй бутылки, скатываясь в землю.

Ещё один вариант — комбинация пластиковых бутылок и пустых стержней для шариковых ручек. Стержни необходимо предварительно очистить бензином.

1. Один конец стержня закупоривают (например, спичкой) и протыкают отверстие, отступив от заглушки 3-4 мм.
2. В бутылке прокалывают отверстие меньшего диаметра на уровне «плечиков» и вставляют туда стержень.
3. Дно бутылки срезают, горлышко закрывают крышкой и устанавливают бутылку крышкой вниз. Или отверстие в бутылке делают на расстоянии 20–25 мм от дна и уплотняют пластилином, а бутылку ставят на дно с открытой крышкой.
4. В бутылку наливают воду и проверяют стержень: за 5 минут должно выйти 10 капель.

При постоянном воздействии солнца пластик портится, поэтому нуждается в замене через каждые 6 месяцев.

Автоотопление

Если теплица используется круглогодично, ей необходима система отопления.

К автоматическим устройствам этого типа относятся:

• инфракрасные обогреватели с датчиком температуры — используются для надземного отопления;
• автосистемы с газовыми горелками или буржуйками;
• внутрипочвенные комплексы со специальными пластинами и датчиками включения, которые монтируются под растениями.

Поддержать необходимую температуру в ночное время с весны до осени поможет обогрев солнечной энергией, накопленной за день. Аккумулятором тепла может служить ёмкость с поливной водой чёрного цвета.

Дополнительные усовершенствования

После установки необходимых систем и запуска умной теплицы можно рассмотреть возможности дальнейшего усовершенствования конструкции.

Это могут быть:

• система наполнения для ёмкости с водой, оборудованная насосом и поплавковым включателем;
• дополнительная подсветка для увеличения продолжительности солнечного дня или притенение для его сокращения (при выращивании, например, редиса).
• расширение системы вентиляции установкой электровентиляторов.

Возможные трудности со сборкой автоматической теплицы

Проблемы при работе теплицы, связанные с работой систем обеспечения, могут возникнуть по следующим причинам:

• ошибки при расчёте количества форточек, программировании датчиков и пр.;
• перегруз системы, при использовании устройств без учёта их технических параметров;
• поломки в результате игнорирования профилактического обслуживания техники и своевременных сигналов о неисправности;
• нарушение правил техники безопасности об использовании внутри помещения низковольтного напряжения (12–36 В);
• установка теплицы из поликарбоната при температуре ниже +10°C может стать причиной повреждения материала из-за его хрупкости при низких температурах.

Создание умной теплицы особенно актуально там, где невозможен постоянный контроль над условиями содержания растений. Использовать возможности электроники можно во многих процессах, подбирая оптимальные условия выращивания желаемых культур.

Возможности современных автоматизированных систем в теплицах с инструкцией по внедрению

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

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.

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:

1. Приобрести готовый комплект автоматики или подобрать оборудование, которые соответствуют созданию необходимого микроклимата и площади помещения.
2. Оптимально разместить датчики и исполнительные устройства.
3. Соединить все элементы с контроллером.
4. Установить необходимое программное обеспечение.
5. Предусмотреть дистанционное управление.
6. Организовать автономное питание.

Один из вариантов создания умной теплицы представлен в видео:

Постройка умной теплицы своими руками

Не каждый владелец садового участка имеет возможность постоянно находиться на даче, чтобы заняться любимым делом ― выращиванием свежих овощей. Но если на участке есть построенная умная теплица своими руками, то все эти проблемы легко решаются. В такой теплице все процессы по уходу за растениями производятся автоматически, без участия человека.

1. Что такое умная теплица?
2. Виды теплиц
3. Конструкция в форме арки
4. Плюсы и минусы
5. В форме домика
6. Преимущества и недостатки формы домика
7. Плюсы и минусы размещения теплиц на участке
8. Суть теплиц с автоматикой
9. Выгоды использования умных теплиц
10. Автоматика для теплиц
11. Автоматика для проветривания
12. Системы капельного полива
13. Автоматика для обогрева почвы и воздуха
14. Приборы освещения

Что такое умная теплица?

Основное отличие умной теплицы от обычной в том, что все процессы, обеспечивающие оптимальный рост овощей, происходят автоматически без участия человека. При строительстве такого сооружения должны выполняться следующие условия:

• Контроль за температурой в теплице выполняют специальные датчики. При изменении температуры они передают сигнал на устройства, производящие открывание или закрывание окон и дверей.
• Для полива растений используется капельная система орошения. С помощью этой системы производят и жидкие подкормки удобрениями.
• В процессе вегетации растения истощают землю, забирая для своего роста питательные вещества, поэтому желательно иметь систему автоматического восстановления грунта.

Рис. 1 Схема умной теплицы

Все эти необходимые для роста овощей процессы выполняет умная теплица с установленной автоматикой. Вы будете только контролировать работу системы, приезжая на дачу 1-2 раза в неделю.

Виды теплиц

Для изготовления теплицы на дачном участке можно выбрать любую понравившуюся форму изделия или создать свою, оригинальную конструкцию. Основой теплицы является каркас, для изготовления которого используют деревянные рейки, металлические трубы и уголки. Металлические каркасы более долговечны и надежны, чем деревянные, и не подвержены гниению в земле, а от коррозии их защищает покрытие.

Конструкция может быть разборной или неразборной, сварной. В качестве покрытия применяют стекло, поликарбонат и даже полиэтиленовую пленку. При этом при выборе надо учитывать следующие условия:

• Где она будет установлена и какие необходимы размеры.
• Что будете в ней выращивать и в каком количестве ― только для личного употребления или для продажи на рынке.
• Будет ли ваша конструкция использоваться зимой или только в теплое время.
• Какие автоматические системы будут установлены внутри сооружения.

Рис. 2 Различные варианты конструкций

Если вы будете покупать готовое изделие, то в магазинах самыми популярными являются арочные конструкции и теплицы в форме домика. В качестве укрывного материала лучше выбирать поликарбонат для арочных конструкций или стекло для конструкций в виде домика. Ну а умные теплицы из поликарбоната полностью подойдут даже самому взыскательному пользователю.

Конструкция в форме арки

В такой теплице растения получают максимальное количество солнечного света, для них создаются самые оптимальные условия для роста. В качестве укрывного материала чаще всего используется поликарбонат. Он легко гнется и имеет хорошую пропускную способность для солнечных лучей.

Некоторые сложности при установке могут возникнуть при креплении поликарбоната к каркасу. При неправильной сборке возможно нарушение герметичности и попадание вовнутрь влаги и вредных насекомых. Рис. 3 Арочная конструкция

Установленная внутри автоматика для арочных теплиц, изготавливаемых своими руками, полностью обеспечит необходимый приток воздуха при различных условиях. Управляемые ею исполнительные механизмы откроют окна для проветривания и закроют, когда температура снизится.

Плюсы и минусы

Рассмотрим подробней основные преимущества и недостатки арочных конструкций.

К плюсам относятся следующие характеристики:

• Каркас легко собирается самостоятельно, теплицу в сборе можно легко перенести на новое место.
• Солнечный свет свободно проникает ко всем растениям, в зимнее время снег не скапливается на поверхности, а легко скатывается вниз.
• Возможность выращивания высокорослых растений, особенно в средней части.
• Привлекательный внешний вид, возможность изготовления своими руками.
• Можно легко установить автоматические системы полива и вентиляции.

Недостатков гораздо меньше, а именно:

• В качестве укрывного материала можно использовать только поликарбонат или пленку, стекло из-за дугообразного профиля установить невозможно.
• Неудобно крепить полки вдоль стен.
• Если конструкцию не закрепить, то при порывах ветра может быть опрокинута и снесена.

Рис. 4 Конструкция с боковыми форточками для вентиляции

К недостаткам также относят сложность установления оптимальной вентиляции. Две форточки спереди и сзади создают внутри сильный сквозняк; чтобы устранить этот недостаток, на боковых стенках размещают дополнительные форточки.

В форме домика

Сооружения в виде домика популярны на садовых участках, где все делается своими руками. Для таких сооружений можно применять любой укрывной материал: стекло, поликарбонат или полиэтиленовую пленку. Правда, поликарбонат придется резать на куски, или делать конструкцию по размерам, кратным поликарбонату.

Высота теплицы позволяет выращивать высокорослые томаты на всей площади, солнечные лучи свободно проникают сквозь укрывной материал. Конструкция конька крыши позволяет свободно скатываться дождевым потокам, не накапливаясь и не прогибая поверхность. Да и зимой снег также будет легко скатываться вниз, а через освобожденную от снега поверхность крыши зимние солнечные лучи будут нагревать воздух внутри.

Преимущества и недостатки формы домика

У теплицы в форме домика есть преимущества и недостатки, которые изложены ниже. Рис. 5 Теплица в форме домика

Сначала о преимуществах:

• простота изготовления конструкции своими руками;
• внутри можно легко установить полочки, стеллажи для инвентаря и автоматики для обслуживания;
• для изготовления сооружения есть большой выбор материала;
• для проветривания можно устанавливать форточки на разных уровнях, при этом не образуется сквозняк.

Ну и у любой конструкции есть свои недостатки, есть они и у теплицы с домиком:

• на изготовление каркаса потребуется много времени и материала;
• само сооружение достаточно тяжелое, и для установки необходим фундамент;

Если используется поликарбонат в качестве укрывного материала, то его придется резать на куски. Это увеличит количество соединительных стыков и вероятность негерметичности уплотнений.

Плюсы и минусы размещения теплиц на участке

Сначала плюсы:

• у вас будет возможность употреблять ранние овощи, выращенные по собственной технологии без нитратов;
• ваши растения будут защищены от непогоды и кислотных дождей, которые нередко выпадают в наше время;
• садовые вредители также будут лишены возможности проникнуть внутрь сооружения.

Рис. 6 Подвязка огурцов

А теперь о минусах:

• для нормального роста растений вам необходимо производить полив и подкормки растений, опрыскивать их от болезней и вирусов;
• производить работы, связанные с подвязкой, удалением лишних побегов, и другие действия для регулировки роста растений.

Все эти действия требуют времени, но, чтобы вырастить хороший урожай, иначе нельзя. А если сделаете «умную теплицу», то большинство забот отпадет. Достаточно 1-2 раза в неделю затратить немного времени для подвязки и удаления лишних побегов. Вы будете приезжать на дачу только для контроля процесса выращивания и сбора урожая.

Суть теплиц с автоматикой

Для оптимального развития и выращивания овощных культур необходимо внутри помещения создавать свой микроклимат, контролировать температуру и влажность воздуха. Чрезмерное повышение температуры может погубить растения, а при слишком холодном воздухе они будут плохо расти и развиваться.

Следить за всем этим и создавать необходимый режим для растений очень сложно, даже если владелец участка постоянно живет на даче. На помощь приходит автоматическая система ухода за растениями, которая выполнит за вас все заботы по выращиванию овощей. Система вовремя польет грядки, сделает вентиляцию и установит нужную заданную температуру, и даже выполнит подкормку растений.

Выгоды использования умных теплиц

Многие дачники хотят выращивать овощи в теплице, но не могут постоянно находиться на даче, появляются там раз в несколько дней. Решается это проблема просто: надо на участке установить умную теплицу. Умная теплица с установленной автоматикой для теплиц полностью освободит пользователя от необходимости заниматься текущими работами. Рис. 7 Умная теплица

Для небольших теплиц нет необходимости полностью автоматизировать все процессы. Это будет дорого, да и не рентабельно. Для автоматизации достаточно тех простых систем контроля и исполнения, которые вы можете установить самостоятельно. Зато как приятно, когда на столе у вас будут присутствовать свежие, экологически чистые овощи, выращенные своими руками.

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.

Умная теплица — автоматика для теплиц

Опубликовано Артём в 14.07.2019 14.07.2019

Урожайность теплицы зависит от обеспечения максимально комфортных условий внутри нее для растений. Микроклимат должен быть сбалансированным по всем параметрам, включая такие, как влажность, состав воздуха, температура.

Для того, чтобы удовлетворить все требуемые параметры применяется автоматизация теплиц. Это позволяет максимально освободить дачника от привязанности к собственному огороду. В большинстве случаев придется лишь контролировать такие параметры, как уровень жидкости в питающей емкости или наличие электричества в сети.

Автоматизация процессов

Создавая системы, которые самостоятельно смогут выполнять необходимые функции в течение длительного времени без вмешательства человека, существенно упрощается уход за культурными растениями. К таким удобным способам относятся:

• автоматический полив теплицы;
• установки принудительной и естественной вентиляции;
• обогрев воздуха и грунта;
• искусственное и естественное освещение.

Все эти процессы можно проводить без вмешательства владельца или с минимальным вмешательством и контролем. Для этого требуются небольшие вложения или использование недорогих подручных средств.

Способы автоматизации

Сделать автоматические теплицы на своем участке можно при помощи нескольких способов. Главную роль при выборе играют следующие факторы:

• параметры конструкции;
• необходимые условия для эффективного роста и высокой урожайности растений;
• наличие электричества на участке;
• доступные финансовые возможности.

Популярными являются три способа установки автоматики для теплиц своими руками:

• гидравлический;
• электрический;
• биметаллический.

В каждом случае есть свои плюсы и минусы. Умная теплица с электрическим подключением требует правильной и безопасной разводки. Если применяется аккумулятор, то его нужно периодически заряжать. Вариант требует более дорогостоящих деталей, которые не получится изготовить самостоятельно. Положительным качеством является высокая точность обработки и возможность глубокой степени автономности. Например, автоматический капельный полив легче настроить на нужную скорость и объем подачи.

ВИДЕО: Какой должна быть умная теплица

За счет гидравлического способа удастся наладить хорошую вентиляцию и систему автоматического капельного полива. При этом нет необходимости иметь электрическое подключение к сети. В работе такой системы участвуют изменения давления или температурных показателей. Благодаря этому срабатывает автополив теплицы.

Третий тип востребован для монтажа автономного проветривания. С его помощью удается наладить работу автоматических форточек для теплиц. В основе схемы заложена биметаллическая пластина. Она изготовлена из двух материалов с разной степенью температурного расширения.

В тех случаях, когда воздух прогревается больше нужного показателя, происходит деформация плитки, за счет которой форточка или дверь открывается. Когда температура начинает падать, то автоматические форточки для теплицы из поликарбоната возвращаются в свое первоначальное закрытое положение.

Использование электромагнитного клапана

Есть несколько наиболее распространенных вариантов организации орошения без участия человека. Они проверены на практике и получили много положительных отзывов.

Система автоматического полива в теплице нуждается в следующих составных элементах:

• компактный бочковой насос;
• мощные разбрызгиватели;
• система разводки (жесткий или мягкий шланг);
• крупная герметичная емкость для воды.

Габариты емкости подбираем из расчета параметров теплицы. Достаточным считается 20-30 л жидкости на 1 квадрат в сутки. Соответственно для площади примерно 10 кв.м понадобится бочка не менее 200-300 л на сутки. Чтобы вода лилась неделю, нужна кубовая емкость.

Укладка шланга системы капельного полива для теплицы проводится в междурядье. С помощью переходника подсоединяем разбрызгиватель. Подача воды из емкости лимитируется электромагнитным клапаном, получаемым электропитание от сети через заданные промежутки времени.

Всегда контролируйте уровень воды в бочке. Поддерживать его удобно периодической подкачкой, которую также можно автоматизировать при помощи поплавочной схемы, такой же, как в туалетном бачке.

ВИДЕО: Как своими руками автоматизировать процессы в теплице

Простой капельный полив

Дачники используют систему капельного полива Капля, хотя применение обычных медицинских капельниц существенно удешевит процесс. Она имеет максимальную эффективность в этой системе.

Достаточно иметь бутыль воды в 20-30 литров и несколько шланг с капельницами. Свою эффективность система демонстрирует при небольшом количестве растений в парнике или теплице.

Применение саморезов

Если нет возможности купить достаточное количество капельниц, то подойдет метод с самосрезами. В шланг напротив каждого растения вкручиваем саморез так, чтобы не проткнуть вторую сторону трубы.

Запускаем в самодельный водопровод орошение. Регулируем подачу под каждое растение с помощью вкручивания/выкручивания по резьбе метизов. Требуется длительное время настройки, но стоимость достаточно невысокая.

Как правильно проверить влажность

Увеличенная влажность способна нанести большой вред растениям. От нее культуры могут болеть и загнивать. Есть определенные пороговые значения, которые не стоит превышать. Также и недостаток влаги способствует пересыханию почвы и самих растений.

На отечественном рынке есть специальная техника, регулирующая оба параметра в закрытом помещении. При недостатке влаги в воздухе осуществляется ее подача в грунт, а при повышении – параметр снижается вплоть до полного прекращения увлажнения.

Оптимальным значением влажности для теплиц и парников с отечественными растениями принято считать показатель 65-75%. Этого достаточно для подавляющего большинства культур.

Датчик влажности можно связать с автоматическим поливом и обеспечивать нормализацию значения, включая или отключая кран подачи воды.

Конечно, полностью исключить присутствие человека в теплице невозможно, равно как и заменить его современной аппаратурой. Нужна проверка работоспособности техники, а также наличие всех первоначальных условий ее работы, например, электричества, достаточного количества воды в емкости и т.д. Тем не менее, подобные системы существенно облегчают труд в теплице или парнике, при этом качественно повышают уровень и объем урожая.

ВИДЕО: Как еще проще сделать автоматический полив в теплице

Термоприводы для проветривания теплиц и парников, автоматические проветриватели

Название нашего магазина «Умная теплица» говорит само за себя — мы делаем Вашу теплицу действительно по-настоящему умной. Наши товары очень полезны дачникам и огородникам выходного дня, а также просто владельцам теплиц, пусть даже парник находится прямо около места вашего постоянного жительства. Большая проблема дачников — организовать своевременную вентиляцию в своей теплице — в противном случае наши помидоры, огурцы или перцы либо сгорят от невыносимой жары, либо замерзнут от низких температур.

Мир современных технологий не мог пройти мимо этой дачной проблемы — появилось замечательное средство для автоматического открывания и закрывания дверей и форточек теплицы для проветривания. Состоит устройство из непосредственно самого термопривода, доводчика (пружины) для закрывания двери или форточки, кронштейна и крепежных элементов. Принцип действия автопроветривателя очень простой и понятный: в стальном корпусе термопривода находится жидкость, расширяющаяся при повышении и сжимающаяся при понижении температуры в теплице. Расширяясь, жидкость давит на поршень в цилиндре термопривода и выталкивает шток, который и открывает дверь. Термопривод соединен с дверью с помощью соединительного металлического кронштейна, который также входит в комлект. При понижении температуры ниже 24 град Цельсия рабочая жидкость сжимается и доводчик закрывает парник. Наш термопривод для теплицы настроен именно так, чтобы поддерживать оптимальный микроклимат в теплице, и чутко реагирует на любые изменения погоды, будь то похолодание или наоборот потепление.

Устанавливается устройство очень просто, понадобиться только шуруповерт. Подробная инструкция по установке прилагается к автоматическому проветривателю.

Подпиточный бак

Насос подает воду из дождевого бака в подпиточный, находящийся в теплице. В нем установлены семь насосов от дешевых стеклоомывателей. Ультразвуковой датчик контролирует уровень наполненности бака, я задал границы 50% и 75% для автоматического режима. Наполнение происходит из бака с дождевой водой.

Насосы 1-4 соединены с группами из четырех горшков, насосы 5 и 6 запасные, а насос 7 соединяется с насадкой увлажнителя. Последнее я сделал в порядке эксперимента, преследуя следующие цели: первая — охлаждение воздуха, и вторая — повышение влажности, что очень нравится огурцам.

Датчики влажности почвы в горшках

Датчики влажности почвы собирают и отправляют данные каждые полчаса. Заданное значение и данные с датчиков отражаются на экране телефона, с телефона я также могу менять настройки.

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!

Турбулентная стойка в горшке

Шланги идут от насоса к турбулентным стойкам в четырех горшках.

Вентилятор

Работа вентилятора зависит от заданной величины в телефоне и контролируется ШИМом (Широтно-Импульсным Модулятором), в зависимости от того, насколько выше актуальная температура, чем заданные значения.

Датчики температуры

Для измерения температуры я установил два однопроволочных датчика DS18B20, один наверху, другой внизу. Данные с них передаются каждые десять минут. В зависимости от показаний, я включаю вентилятор или обогреватель.

Увлажнитель

Распыляющая насадка для повышения влажности воздуха и охлаждения, если вентилятор не справляется.

Система контроля Arduino

Сейчас я не буду давать управляющую программу для Arduino, пока прикладываю фото соединения платы с различными реле и иже с ними. Такая путаница в проводах вызвана изменениями, которые я вносил после каждого испытания.

Интерфейс Blynk

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

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

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

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

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

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

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

Кол-во блоков: 14 | Общее кол-во символов: 15543
Количество использованных доноров: 4
Информация по каждому донору: