Умная теплица основные компоненты и возможности системы реферат

Обновлено: 30.06.2024

Теплица для выращивания овощей, ягод и трав станет еще более функциональной и позволит значительно увеличить урожайность растений, если оснастить ее специальными автоматическими устройствами и механизмами, управляемыми современным программным обеспечением. Автоматизация теплицы поможет поддерживать в ней оптимальный микроклимат, сократить трудозатраты и значительно упростить процесс ухода за растениями.

Умная теплица – что это такое?

Теплица или парник представляет собой каркасную конструкцию с одним или несколькими входами, расположенными на противоположных ее сторонах. Чаще всего строение имеет вид небольшого домика с двускатной или арочной крышей. В качестве материала для изготовления стен и верхней, купольной части теплицы используют светопрозрачный материал – стекло, поликарбонат, полимерные пленки: листовой материал закрепляют на металлическом или деревянном каркасе, надежно его фиксируя. За счет использования таких материалов внутри теплицы сохраняется микроклимат, благоприятный для выращивания тепло- и влаголюбивых агрокультур.

Для того чтобы растения правильно развивались, обильно цвели и плодоносили, необходимо обеспечить им:

Регулярный полив;
Высокую освещенность;
Систематическое проветривание;
Оптимальную температуру воздуха и почвы.

Сделать это вручную очень сложно, но автоматизация теплицы позволяет свести к минимуму человеческое участие в сельскохозяйственном труде. Умная теплица представляет собой совокупность датчиков и исполнительных устройств, соединенных с контроллером. Управлять автоматизированной теплицей можно дистанционно – приборы самостоятельно регистрируют заданные показатели и, в соответствие с ними, обеспечивают автоматический полив, вентиляцию и освещение в теплице.

Автоматизация теплицы: эффективно, удобно, безопасно

Умная теплица позволяет создавать и поддерживать оптимальные условия для выращивания различных сельскохозяйственных растений. Базовые возможности умной теплицы позволяют:

Регулировать температуру воздуха и контролировать поддержание заданного температурного режима;
Создавать нужную влажность воздуха – для некоторых агрокультур этот параметр имеет критически важное значение;
Сохранять в заданных пределах влажность грунта;
Создавать дополнительное освещение в любое время года и регулировать освещенность пространства теплицы.

Системы с расширенным функционалом также могут проводить орошение растений, обеспечивать подачу CO₂ и питательных растворов для почвы. Умная теплица может работать автономно, используя, например, энергию солнечных лучей, но в климатических условиях средней полосы чаще всего используют энергозависимые системы, работающие от электросети.

Автоматизированные системы устанавливают в парниках, теплицах и оранжереях, используя их для выращивания:

Рассады;
Грибов;
Пряных трав;
Экзотических растений;
Овощей и ягодных культур.

Работа умной теплицы строится на автоматическом считывании данных о состоянии окружающей среды, передаче их на контроллер, а затем – на специальные устройства, выполняющие определенные функции.

Из чего состоит схема умной теплицы?

В состав робототехнического комплекса входит широкий арсенал приборов и устройств:

Датчики освещенности;
Гигрометры;
Датчик контроля CO₂;
Таймеры;
Датчики расхода воды;
Внешний термодатчик;
ТЭНы, электрокабель и терморегуляторы для подогрева почвы и воздуха;
Система ламп, формирующих световой поток, а также фоторезистор;
Вентиляторы;
Пневматические или гидравлические подъемники для фрамуг;
Автоматические шторы для создания затенения.

В теплицах, используемых крупными производителями сельхозпродукции, устанавливают и более сложные устройства – например, датчики точки росы. Все эти устройства и приборы подключаются к компьютеру, а информация с датчиков передается при помощи цифрового сигнала.

Контроллер теплицы является главным и обязательным ее элементом. Это программируемое электронное устройство обрабатывает информацию со всех устройств и дает команды для исполнительных механизмов. Главным компонентом контроллера является процессор, снабженный микросхемой памяти. Контроллер программируется, исходя из задач, поставленных специалистами, обслуживающими парник.

Устройство умной теплицы

По внешнему виду умная теплица ничем не отличается от обыкновенного парника. Часто эти конструкции имеют специальные форточки, расположенные в крыше или верхней части стен. Слишком высокие температуры в теплице так же губительны для растений, как и заморозки, поэтому проветривание – самый простой и эффективный способ нормализовать температурный режим в парнике. Автоматика для проветривания реагирует на сигнал от контроллера и форточка самостоятельно открывается.

Система автоматического полива, в том числе капельного орошения, представляет собой совокупность резиновых или пластиковых трубок, расположенных на уровне почвы. Если растениям необходимо опрыскивание и дождевание по листьям, то систему автополива располагают выше и дополняют ее форсунками.

Лампы различного спектра используют для досвечивания посадок – увеличение продолжительности светового дня стимулирует развитие растений и ускоряет созревание плодов. Количество ламп рассчитывается, исходя из площади парника и сортовых особенностей выращиваемых культур.

Вырастить урожай при отрицательных температурах на улице можно только с использованием отопления в парнике. Важно, чтобы в теплице нагревался не только воздух, но и почва, так как сильный перепад температур воздуха и грунта приводит к развитию грибковых заболеваний и даже гибели растений. В умных теплицах используют систему отопления с терморегулятором и устанавливают несколько источников тепла. Для подогрева почвы используют многослойную конструкцию, состоящую из:

Слоя теплоизоляции;
Слоя песка;
Армирующей сетки;
Нагревательного кабеля;
Песчаной отсыпки;
Слоя геотекстиля или сетки;
Верхнего слоя грунта.

Готовые проекты умных теплиц

Многие владельцы приусадебных участков пытаются сделать умный парник самостоятельно, часто используя для этого готовые наборы для автоматизации теплицы. Однако только использование готовых конструкций и систем гарантирует максимальную эффективность парника. Автоматизированные парники и теплицы необходимы владельцам фермерских хозяйств, крупных агрокомплексов и индивидуальным предпринимателям, в промышленных объемах выращивающих агропродукцию. Садоводы также оценят преимущества автоматизированных парников и смогут без хлопот вырастить отличный урожай на своем участке. Садоводам-любителям автоматизированный парник позволит в течение всего года иметь на столе свежие овощи, ягоды и травы, выращенные своими руками.

Производители готовых моделей умных теплиц учитывают потребности покупателей, и выпускают изделия в широком диапазоне размеров и цен. Модели круглогодичных теплиц от отечественных производителей адаптированы к климатическим условиям большинства регионов и укомплектованы автоматическими системами вентиляции, полива, подсветки и обогрева. Иностранные производители предлагают многоярусные парники, оснащенные всей необходимой автоматикой.

Как выбрать умную теплицу?

Перед покупкой готовой теплицы стоит определиться со следующими параметрами конструкции:

Назначение парника (какие культуры будут выращиваться);
Степень автоматизации парника;
Размеры конструкции;
Период использования парника (только весной/летом или в течение всего года);
Объем выращиваемых культур (для нужд семьи или на продажу).

На рынке представлен широкий выбор современных теплиц для дачи с автоматикой. Более надежной, долговечной и практичной будет конструкция из стекла на металлическом каркасе. Преимущества такого парника обусловлены свойствами материалов, используемых для его изготовления. Для такого парника необходимо изготовить фундамент и создать высокие грядки. Автоматизировать можно и компактный парник из поликарбоната.

Преимущества использования автоматизированных теплиц и парников

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

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

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

Важно помнить, что вырастить хороший урожай поможет также соблюдение правил агротехники. Необходимо отобрать качественный, жизнеспособный посадочный материал и обеспечить правильный систематический уход за растением – регулярное удаление лишних соцветий, своевременный сбор урожая, защиту посадок от вредителей. В таком случае садоводство может стать не только любимым хобби, но и бизнесом, приносящим стабильный доход.

Основные этапы разработки и апробация устройства "умная" теплица на основе микроконтроллера компании Arduino nano. Принципы поддержания благоприятного микроклимата теплицы как его основная задача. Системы полива, охлаждения, обогрева, освещения.

Рубрика	Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид	научная работа
Язык	русский
Дата добавления	08.11.2018
Размер файла	346,1 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Введение

теплица полив обогрев микроконтроллер

Россия располагается в северных широтах и является аграрной страной. Треть населения России проживает в сельской местности. Из-за короткого теплого летнего периода (всего три месяца) в нашем Уральском регионе невозможно создание достаточно эффективного овощеводства и мы практически не имеем возможности получать урожай круглый год.

К тому же, в связи с последними событиями, поставки животной и растительной продукции из зарубежных стран в Россию запрещены продовольственным эмбарго, которое начало действовать 7 августа 2014 года. Данные события располагают к поднятию и развитию отечественного сельского хозяйства и созданию высокоэффективных, высокотехнологичных ферм и хозяйств.

Целью данной работы является создание автоматизированной теплицы.

Объектом исследования является изучение связанной работы датчиков температуры, освещенности и влажности dht11 с микроконтроллером Arduino nano на atmega 328.

В качестве предмета исследования мы выбрали автоматизацию теплицы.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить принцип работы микроконтроллера Arduino nano на atmega 328

2. Изучить связанную работу датчиков разных показателей с микроконтроллером Arduino nano на atmega 328.

В ходе исследования проблемы мы применял следующие методы: анализ литературы, моделирование и изготовление изделия.

1. Устройство теплицы

1. Основание из дерева - 1 шт. 50 см х 50 см

2. Железные дуги - 2 шт. 50 см х 35 см

3. Каркас из железа - 1 шт. 50 см х 50 см х 35 см

4. Поликарбонат - 100 см х 50 см

5. Пластиковые трубочки для полива - 10 шт.

6. Водопровод из напорных труб (ПВХ) d=20 мм

7. Емкость для воды V = 5 л - 1 шт.

8. Светодиодные ленты желтого и белого цвета (0,5 м) - 4 шт.

9. Емкости для растений - 2 шт.

10. Источник тока 12 В, USB 5 В - 1 шт.

11. Кулеры - 2 шт.

12. Лампы накаливания 10 Вт - 4 шт.

2. Устройство печатной платы

1. Микроконтроллер Arduino nano на atmega 328

2. Термодатчик DHT11

3. Датчик влажности почвы

4. Датчик освещённости - фоторезистор

5. Источник постоянного тока 12В 150Вт 13А компании Sparkman

6. Реле компании OEG версия OUAZ-SH112L

7. Транзисторы s9015c331 - 4 шт.

8. Сопротивления номиналом 550 Ом - 4 шт.

9. Сопротивление номиналом 10 кОм - 1 шт.

10. Сопротивление номиналом 4.7 кОм - 1 шт.

11. Сопротивление номиналом 400 Ом - 4 шт.

12. Светодиоды - индикаторы работы реле - 4 шт.

13. Светодиоды - защитные элементы для реле - 4 шт.

3. Принцип работы

Модель теплицы установлена на деревянное основание (рис. 1,2) размерами 50 см х 50 см. Каркас теплицы сделан из металла, на которые прикреплён поликарбонат (см. Приложение 1).

В центре деревянного основания вмонтирован водопровод, в заднюю стенку теплицы вмонтирована система охлаждения, передняя стенка теплицы отсутствует в целях наглядной работы. Справа и слева от водопроводной системы располагаются ящики с растениями. (см. Приложение 2)

Блок управления и емкость с водой для полива располагается с правой части теплицы.

Система освещения состоит из источника тока, светодиодных лент и фоторезистора. Мы выбрали светодиодные лампы, в виде лент, (рис. 4) так как этот вариант представляется самым выгодным, потому что такие лампы экономны, долго работают, безопасны и для их функционирования достаточно низкого напряжения в электросети. В настоящих теплицах можно будет использовать светодиодные лампы большей мощности и большее количество.

Светодиодные светильники для растений имеют монохроматическое излучение, чем и обусловлена их эффективность. Для данной теплицы мы выбрали оранжевый цвет светодиодов, так как он больше подходит для растений в начальный период развития. Как только уровень освещенности в дневное время суток падает (это определяется с помощью фоторезистора), автоматически включается оранжевая светодиодная лента, имитируя солнечное освещение, в ночное время суток для освещения включается белая светодиодная лента.

Система охлаждения состоит из термодатчика и кулеров. (рис. 5) Как только температура воздуха в теплице достигает 25 0 С - это температура выше комфортной температуры для наших растений, то автоматически включается система вентиляции. Через первый верхний круглый кулер происходит вывод горячего воздуха из теплицы, он располагается в верхней части теплицы, потому что, как известно горячий воздух легче холодного и под действием Архимедовой силы поднимается вверх. Нижний квадратный кулер подаёт холодный воздух из окружающей среды. Таким образом происходит циркуляция воздушных масс внутри теплицы. Когда температура внутри теплицы достигает 20 0 С, то система выключается. Данные температуры были выбраны из-за нашего вида растений. Для других растений диапазон температур можно будет изменять.

Система отопления состоит из термодатчика и 4 ламп накаливания мощностью 21 Вт каждая. Лампы накаливания установлены вдоль железного основания внизу теплицы, по 2 на каждый ряд растений. Если температура воздуха в теплице опускается ниже 20 0 С (это фиксируется термодатчиком), то подаётся команда микроконтроллеру, и включаются данные лампы для нагревания воздуха. Почему мы выбрали именно такой способ обогрева теплицы? Мы посчитали его наиболее пожаробезопасным в данной модели теплицы, в отличие от первоначального плана - установить нихромовую дугу. В реальной теплице возможно установить тепловую пушку.

Системами охлаждения, освещения и полива управляет микроконтроллер Arduino nano на atmega 328 (рис. 6), который установлен на плате, сделанной своими руками.

5. Автоматизация теплицы

Arduino Nano - Платформа Nano, построенная на микроконтроллере ATmega328 (Arduino Nano 3.0), имеет небольшие размеры и может использоваться в лабораторных работах. Питается от USB 5 В, имеет аналоговые и цифровые выходы. Аналоговые - сигнал в виде чисел от 0 до 1023, цифровые 1 или 0.

Микроконтроллер Arduino nano на atmega 328 установлен на печатной плате (рис. 7,8) схема, которой представлена в Приложении 3, 4. К порту A (аналоговому) микроконтроллера подключены датчики температуры, влажности почвы и фоторезистор. Они передают значения от 0 до 1023. ЖК дисплей подключается к А4 и А5 (scl и sda), так как через них передаётся информация на монитор, а GNB и 5 В это его питание. Реле, которыми управляются все системы теплицы подключены к порту D.

Реле открывается от источника постоянного тока 12 В. Реле К1 отвечает за светодиодные ленты, реле К2 отвечает за кулеры, реле К3 отвечает за лампы накаливания, реле К4 за систему полива. При подачи тока на реле замыкаются Х1 между собой и начинает работать светодиодная лента. Остальное работает аналогично.

Когда микроконтроллер получает данные о снижении температуры, подаётся управляющий сигнал, который включает реле обогрева. Если температура повышается, включается вентиляция. Когда микроконтроллер получает данные о снижении влажности почвы, подаётся управляющий сигнал, который включает реле полива. Таким же образом и с фоторезистором.

Частота опроса микроконтроллером датчиков:

· на датчик влажности почвы поставили запрос раз в 5 секунд;

· освещения раз в 5 минут;

· температуры воздуха раз в 5 секунд.

По схеме к Х6-Х9 подключаются выходы (рис. 9), на которые будут одеваться специальные провода от датчиков. А к Х5 зажим (рис. 10).

На схеме элементы VD 1-4 - светодиоды, являющиеся защитой транзистора от напряжения самоиндукции реле. После снятия напряжения с катушки, от неё идёт отдача напряжения (напряжение самоиндукции), импульс, амплитудой выше приложенного напряжения, который и гасит эти диоды, без диодов возможен выход из строя ключевого транзистора.

Текст программы работы нашей теплицы представлен в Приложении 5.

Источник тока на 12В, 13А с USB разъемом для питания контроллера с линии блока на 5В переделан из блока питания ПК таким образом: необходимо замкнуть на разъеме подачи питания между собой контакт 16 (power on серого цвета) с контактом 17 (общий провод gnd черного цвета). Для этого мы выпаяли все лишние провода и встроили перемычку прямо на плате, таким образом замкнув эти два провода (рис. 11,12,13)

В ходе проектно-поисковой деятельности все поставленные нами задачи были решены.

3. Мак-Комб Гордон, Бойсен Э. Радиоэлектроника для чайников

Подобные документы

Разработка структурной схемы системы контроля микроклимата теплицы. Формирование выходных сигналов для запуска исполнительных устройств проветривания, нагрева, полива. Выбор температурного датчика. Пульт управления и устройство визуальной индикации.

курсовая работа [1,0 M], добавлен 25.03.2015

Аппаратные средства с возможностью расширения и открытыми принципиальными схемами. Процесс работы с микроконтроллерами. Теоретические сведения о платформе Arduino. Установка драйверов для Arduino Duemilanove, Nano или Diecimila в Windows 7, Vista или XP.

курсовая работа [3,3 M], добавлен 26.09.2014

Обзор системы управления микроклиматом FC-403-65. Разработка структурной схемы системы управления температурным режимом теплицы. Выбор датчиков и исполнительных механизмов, принципиальная схема их подключения. Разработка инструкций по эксплуатации.

дипломная работа [1,8 M], добавлен 10.04.2017

Разработка микропроцессорной системы управления микроклиматом в теплице. Требования пользователя в автоматизированной системе, алгоритм ее функционирования. Мониторинг и индикация температуры и влажности в соответствии с выбранным режимом работы.

курсовая работа [455,4 K], добавлен 21.12.2015

Упрощенная модель системы регулировки. Стандартный конструктив Ардуино с платами расширения. Внешний вид Ардуино Uno. Среда разработки Arduino. Встроенный текстовый редактор программного кода. Программа управления шаговым двигателем в однофазном режиме.

Каждое лето проводя каникулы у бабушки с дедушкой, я наблюдаю как они целыми днями ухаживают за своими тремя большими теплицами. Они хотят каждый год получать хороший урожай помидоров, огурцов и баклажанов. Также дедушка каждый год садит арбузы, дыни, виноград, которые в нашем климате очень сложно выращивать. Я подумал, что с помощью современных средств можно облегчить им работу по выращиванию качественного урожая.

Гипотеза: Я предлагаю, что система мониторинга и автоматизации теплицы повлияет на всхожесть урожая, а также облегчит труд по ухаживанию за посадками.

В моей работе объектом исследования будет система мониторинга и автоматизации теплицы, а предмет исследования посаженные семена овса.

Задачи:

– изучить датчики для мониторинга параметров;

– изучить исполнительные механизмы;

– изучить платформу для автоматизации;

– разработать электрическую схему подключения датчиков и исполнительных механизмов;

– изучить программную среду разработки для выбранной платформы;

– написать программное обеспечение для дистанционного мониторинга основных параметров теплицы на мобильном приложении;

– провести сравнительный опыт выращивания семян овса в умной теплице и обычном парнике;

Теоретическая часть. Платформа для создания проекта

Изучая информацию в интернете, я понял, что в данный момент самая доступная и популярная платформа для разработки умных устройств и систем мониторинга является Arduino (рис. 1). Arduino – это электронный конструктор и удобная платформа быстрой разработки электронных устройств для новичков и профессионалов. Платформа пользуется огромной популярностью во всем мире благодаря удобству и простоте языка программирования, а также открытой архитектуре и программному коду. Данная платформа была создана изначально для студентов для быстрого создания небольших проектов во время обучения в университете. Arduino-совместимые платы спроектированы таким образом, чтобы их можно было при необходимости расширять, добавляя в устройство новые компоненты. Эти платы расширений подключаются к Arduino посредством установленных на них штыревых разъёмов.

Язык программирования Arduino является стандартным C++ с некоторыми особенностями, облегчающими новичкам написание первой работающей программы.Программы, написанные программистом Arduino, называются скетчи.

Данная платформа производится многими компаниями по всему миру, что делает ее доступной для любого пользователя. Я приобрел данную платформу и все компоненты у китайского производителя на торговой площадке Aliexpress.

Часто эту платформу используют в кружках робототехники как в России, так и повсеместно.

Для платформы Arduinoразработано очень много различных датчиков. Я использовал в своем проекте датчики (рис. 2):

Датчик DHT22 является универсальным датчиком температуры и влажности с диапазоном измерения по температуре -40 °С … +80 °С, погрешность ±0.5 °С, диапазон измерения влажности: 0 … 100 %, погрешность ±2 %, выходной сигнал: цифровой.

Датчик DS18B20 является влагозащищенным датчиком температуры с диапазоном измерений от –55 °C до +125 °C и точностью 0.5 °C. Каждый DS18B20 имеет уникальный 64-битный последовательный код, который позволяет, общаться смножеством датчиков DS18B20 установленных на одной шине.

Фоторезистор измеряет уровень освещенности. Диапазон чувствительности: чувствительные элементы фиксируют длины волн в диапазоне от 400 нм (фиолетовый) до 600 нм (оранжевый).

Датчик влажности почвы FS-28 позволяет получить конкретный уровень влажности по шкале от 0 (очень влажно) до 1023 (сухо). Погружается полностью в почву.

Для платформы Arduinoразработано очень много различных исполнительных устройств. Я использовал в своем проекте следующие исполнительные устройства (рис. 3):

– электромагнитный клапан для воды – 1 шт.;

Реле предназначено для замыкания или размыкания электрической цепи. Данным реле можно управлять нагрузкой до силы тока в 10 Ампер.

Электромагнитный клапан позволяет подавать и перекрывать подачу воды для полива в теплицу из емкости. Работает от напряжения 12 В.

На платформе Arduinoесть несколько беспроводных интерфейсов в виде отдельных подключаемых плат. Основным и часто используемым является модуль Wi-Fi связи (рис. 4). Он представлен в виде небольшой платы и позволяет подключить Arduinoк домашней сети Wi-Fi или подключиться с телефона к Arduinoплате.

В своем проекте я использовал модель модуля ESP8266.

Платформа Arduinoпрограммируется с помощью своей фирменной бесплатной среды разработки ArduinoIDE. Язык программирования не сложный, что позволяет быстро написать любой проект. Программы созданные в этой среде называют скейтчи. Я использовал последнюю версию программы 1.8.2 с официального сайта. Программа подключается и загружает скейтчи в Arduinoс помощью USB кабеля.

Для достижения поставленной цели я изготовил макет теплицы (рис. 5) и разработал систему мониторинга основных показателей окружающей среды и автоматизировал полив.

Изготовление макета теплицы

Каркас теплицы мною был изготовлен (рис. 6) из алюминиевого уголка, скрепленного заклепками. Стены и крыша были сделаны из акрилового прозрачного пластика. В работе использовались:

– ножовка по металлу;

– высота 27 см (с крышей);

Схема мониторинга и автоматизации

Я разработал схему мониторинга и автоматизации на основе датчиков температуры и влажности (рис. 7). Мною был установлен датчик температуры и влажности за пределами теплицы для определения температуры окружающей среды, также я установил датчики внутри теплицы для определения значений температуры в почве и воздуха. В почве также был установлен датчик влажности. Я установил в теплице датчик освещенности, чтобы моя система могла определить пасмурно на улице или солнечно. Датчик температуры воды установлен в емкости для полива.

Все показания с датчиков через беспроводную сеть Wi-Fi передаются на мобильный телефон (рис. 8). Таким образом я могу оперативно контролировать какая среда у меня в теплице, чтобы принять решение о проветривании теплицы.

Программное обеспечение позволяетс телефона включить как вручную полив растений, так и автоматически при достижении низкого значения уровня влажности.

Программа (рис. 9) была написана в среде разработке ArduinoIDE. В программе подключены следующие библиотеки:

Эксперимент. Посадка овса

Для проведения эксперимента я купил в магазине для садоводов семена овса.

1. Замочить семена

2. Высадить в грунт

3. Оценить всхожесть семян в разных условиях.

3 апреля я замочил семена для последующей лучшей всхожести на сутки (рис. 10).

5 апреля, отобрав 14 семян, я высадил их в грунт: в теплицу 7 семян и 7 семян высадил в простой мини парник (рис. 11). В теплице был включен автополив на разработанной мною программе. Также при высоких температурах внутри теплицы я производил проветривание теплицы. В парнике полив осуществлялся вручную.

10 апреля я оценил всхожесть семян в двух средах. В теплице взошли 5 семян из 7. В парнике взошли всего 4 семени (рис 12). То есть всхожесть семян в теплице составила 71 %, а в парнике 57 %.

В заключении хочу отметить, тема моей работы очень интересна, при ее исследовании я смог научиться:

– подключать датчики и исполнительные механизмы;

– программировать платформу Arduino;

– анализировать результаты работы программы;

– работать строительным инструментом и паяльником;

В работе я добился следующих результатов:

– система мониторинга и автоматизации теплицы позволит добиться лучших урожаев меньшими трудозатратами;

НАША УМНАЯ ТЕПЛИЦА

1 муниципальное автономное общеобразовательное учреждение " Средняя общеобразовательная школа № 2 с углубленным изучением физики, математики, русского языка и литературы" (Школа № 2)

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Предмет исследования: теплица

Объект исследования: комфортные условия для роста и развития растений в теплице.

Задачи:

изучить литературу по данной теме, а именно какие факторы влияют на комфортную жизнь растений в теплице: температура, влажность, освещенность, содержание углекислого газа;

найти информацию о платформе Arduino и принципах ее работы;

продумать схему для сборки умной теплицы;

разработать алгоритм сбора информации с датчиков, контролирующих комфортные условия роста и развития теплолюбивых культур;

подобрать комплектующие для реализации проекта;

написать алгоритм и код программы автоматизации процессов с помощью программного обеспечения и консультации папы;

испытать работу мини теплицы;

провести экономические расчеты для большой теплицы на дачном участке.

Давайте рассмотрим подробнее, что же происходит в конструкции теплицы, которой не ведома автоматика и контроль за ее микроклиматом ведется по возможности, хотя и фактически каждый день.

1.2 Освещение

Любые растения нуждаются в 12-16-ти часовом освещении в сутки. Как только продолжительность дня становится короче 10 часов, растения попросту перестают расти. Но и круглосуточно освещать теплицу не нужно. Для растений существует своя норма ночного покоя-6 часов.

Впервые опыты со светодиодами в теплице проводились в Дании. В итоге при использовании 50 тысяч светодиодов было сэкономлено около 40% энергии на огромной площади, а растения стали расти еще более интенсивнее. У цветов появлялось больше бутонов. И при этом в промышленных теплицах уже меньше использовались химикаты для регулировки роста растений.[1]

Фотосинтез — это процесс, при котором из углекислого газа и воды на свету образуются органические вещества. Общая формула фотосинтеза выглядит следующим образом:

Вода + Углекислый газ + Свет → Углеводы + Кислород

Выделяющийся при фотосинтезе кислород поступает в атмосферу. В верхних слоях атмосферы из кислорода образуется озон. Озоновый экран защищает поверхность Земли от жесткого ультрафиолетового излучения, что сделало возможным выход живых организмов на сушу.

Фотосинтез – это основа питания растений. Научно доказано, что 95% урожая определяют органические вещества, полученные растением в процессе фотосинтеза, и 5% – те минеральные удобрения, которые садовод вносит в почву.

Современные дачники основное внимание уделяют почвенному питанию растений, забывая о его воздушном питании. Неизвестно, какой урожай могли бы получить садоводы, если бы они внимательно относились к процессу фотосинтеза[3].

Свет, участвующий в процессе фотосинтеза, попадает в хлоропласты – внутриклеточные полуавтономные органеллы, содержащие зеленый пигмент. Под действием солнечного света хлоропласты вытягивают воду из почвы, разделяя ее на водород и кислород. Световая энергия собирается в специальные отсеки хлоропластов, называемые тилакоиды, а затем делит молекулу воды на кислород и водород.

Часть кислорода вырабатывается в атмосферу, а часть идет на дыхание растения. После чего углекислый газ в пиреноидах (белковых гранулах, окруженных крахмалом) смешивается с водородом и образует молекулы сахара. В результате этой реакции также выделяется кислород.

Соединяя сахар, с добываемыми из почвы азотом, серой и фосфором, зеленые растения производят крахмал, жиры, белки, витамины и другие сложные соединения, необходимые для их жизни.

Хотя в абсолютном большинстве случаев фотосинтез протекает под воздействием солнечного света, в нем также может участвовать и искусственное освещение. Растение поглощает свет при помощи зеленого вещества, которое называется хлорофилл. Хлорофилл содержится в хлоропластах, которые находятся в стеблях или плодах. Особенно большое их количество в листьях, потому что из-за своей очень плоской структуры листок может притянуть много света, соответственно, получить намного больше энергии для процесса фотосинтеза.

После поглощения хлорофилл находится в возбужденном состоянии и передает энергию другим молекулам организма растения, особенно, тем, которые непосредственно участвуют в фотосинтезе. Второй этап процесса фотосинтеза проходит уже без обязательного участия света и состоит в получении химической связи с участием углекислого газа, получаемого из воздуха и воды. На данной стадии синтезируются разные очень полезные для жизнедеятельности вещества, такие как крахмал и глюкоза.

Эти органические вещества используют сами растения для питания разных его частей, а также для поддержания нормальной жизнедеятельности.

Для повышения продуктивности фотосинтеза необходимы следующие условия:

Оптимальный световой режим – интенсивность освещения и длительность светового дня. Практически зависит от густоты посевов, ориентирования их рядов, искусственного освещения в теплицах. Следует также учитывать и разницу в освещении светолюбивых и теневыносливых растений.

Благоприятный температурный режим (20-25С) при выращивании растений в теплице.

Достаточная для данной культуры увлажненность почвы, регулирование, которой можно осуществлять орошением (поливом) или осушением.

Нормальное содержание диоксида углерода в воздухе (особенно в теплицах), так как снижение его содержания тормозит фотосинтез, а повышение угнетает процесс дыхания.

Достаточное содержание минеральных солей в почве.[4]

1.4 Вегетативный период растений

Секрет успешного выращивания состоит в том, чтобы понять, как растения растут и приносят плоды! Независимо от условий выращивания, в помещении или на улице, им нужны одинаковые требования для роста. Растениям нужен свет, воздух, вода, питание, субстрат, тепло для производства плодов и роста. Без одного из этих жизненно важных факторов, оно перестает расти и вскоре погибает. В помещении свет должен быть определенного спектра и интенсивности; воздух должен быть теплым, в меру сухим, обогащенным углекислым газом; вода должна быть в достатке, но не в избытке, и среда выращивания должна содержать определенное количество питательных веществ для бурного роста. Когда все эти требования выполнены на оптимальном уровне, результатом будет и оптимальный рост.

Растение должно развить здоровую и густую корневую систему для лучшего усвоения питательных веществ, и надземную структуру для лучшего получения доступного света.

1.5 Капельный полив

Капельный полив - это метод, когда поливная вода малыми дозами подаётся непосредственно под корни растений, с помощью капельниц-дозаторов и используется наиболее эффективно.

Преимуществ у капельного полива очень много, они очевидны и подтверждены многолетней практикой садоводов большинства стран мира, это:

- более ранний и обильный урожай;

- предотвращение появления сорняков;

- предупреждение почвенной эрозии;

- предотвращение распространения болезней;

- экономия поливной воды (приблизительно наполовину) благодаря тому, что исключаются её испарение и инфильтрация;

- сокращение использования удобрений;

-невозможность попадания поливной воды на растения, что полностью исключает солнечные ожоги;

-предотвращение образования корки на поверхности почвы, что даёт лучшую вентиляцию корням;

- возможность непрерывного и равномерного полива без вашего присутствия и участия, все 24 часа в сутки, при любом ветре;

- действия по обработке растений и уборке урожая можно осуществлять в любое удобное время, не ориентируясь на полив;

- простота и доступность монтажа и ухода;

-нет необходимости перекладывать шланг, рискуя покалечить или сломать растения, разводя по дорожкам грязь (один раз уложил и забыл);

- эффективное использование трудозатрат;

- значительное увеличение интервалов между рыхлением и прополкой;

- увеличивается срок хранения выращиваемых растений;

- сокращение износа трубопроводов;

- значительная экономия денежных средств.[6]

Arduino– это небольшая плата, с собственным процессором и памятью. На плате также есть пара десятков контактов, к которым можно подключать всевозможные компоненты: лампочки, датчики, моторы, чайники, роутеры, магнитные дверные замки и вообще всё, что работает от электричества (Приложение2).

В процессор Arduino можно загрузить программу, которая будет управлять всеми этими устройствами по заданному алгоритму. Таким образом, можно создать бесконечное количество уникальных классных гаджетов, сделанных своими руками и по собственной задумке. Для того, чтобы понять идею, взгляните на иллюстрацию в приложении 2. Она не отражает и миллионной доли всех возможностей, но всё же даёт первичное представление.[7]

Принципиальная схема составлена в бесплатной программе Fritzing 0.9.328.(Приложение 3). Программа легка в освоении, в своей библиотеке содержит много датчиков. Перед началом программирования необходимо нарисовать блок схему работы программы. Для этого я использую бесплатную программу Diagram Designer 1.28 (Приложение 4 ).

Код программы пишется в официальной среде разработки Arduino IDE 1.6.9.(Приложение 5).

Язык программирования устройств Ардуино основан на C/C++. Он прост в освоении, и на данный момент Arduino — это, пожалуй, самый удобный способ программирования устройств на микроконтроллерах.

Простейшая Arduino-программа состоит из двух функций:

setup(): функция вызывается однократно при старте микроконтроллера.

loop(): функция вызывается после setup () в бесконечном цикле все время работы микроконтроллера.

В интернете очень много примеров для реализации работы конкретных датчиков. Наша задача собрать все это воедино, доработать алгоритмы работы, чтоб устраивало нашим потребностям.

Технические характеристики материалов, которые мы использовали в проекте мини теплицы, приведены в приложении 6 .

Опишем этапы сборки проекта.

Сначала создаем модель теплицы на бумаге. Продумываем, какие параметры будем замерять, согласно комфортным условиям для роста и развития растений. Рисуем схему (Приложение 7)

На макетной плате собираем опытный образец, в дальнейшем все провода были спаяны или использованы соответствующие разъемы.(Приложение 8)

Разрабатываем механизм реализации полива. Для этого нам понадобились - датчик влажности почвы, реле включения насоса.

Подключаем дисплей для индикации показания датчиков, который позволяет проверять, корректно ли работает алгоритм работы датчиков.

Проектируем и монтируем контроль освещения: фоторезистор, фотолампа, реле для включения лампы.

Для контроля влажности и температуры воздуха внутри теплицы устанавливаем соответствующий датчик.

Монтируем вентилятор с заслонкой для микропроветривания и сервопривод для открывания заслонки. Для сквозного проветривания подключаем к работе сервопривод для открывания форточки теплицы.

Монтируем инфракрасный порт с пультом для дистанционного управления. Схема включения датчиков показана в Приложении 9. В данном проекте реализовано 3 режима функционирования системы:

Базовый режим - управление устройствами происходит в соответствии с показаниями датчиков.

Демонстрационный режим - управление устройствами происходит с пульта (используется для проверки работоспособности, как подготовка перед взлетом самолета проверяют все системы на земле)

Режим настроек - изменение границ регулирования. Данный режим нужен для автономного использования системы, изменение режимов работы без подключения к компьютеру и без перепрограммирования. Настройки хранятся в энергонезависимой памяти Arduino (такие как границы контроля влажности/температуры). Это особо актуально, если мы захотим выращивать разные типы растений в одной теплице. Одним требуется больше тепла, другим больше воды.

Устанавливаем поплавковый датчик в бочке, который осуществляет защиту для насоса. Работа насоса без воды быстро выведет его из строя. Так как вода, в данном случае является еще и смазкой для движущихся частей и охладителем для трущихся.

В случае опрокидывания емкости с водой или не герметичности системы подачи воды устанавливаем датчик протечки, который сможет защитить электронику от короткого замыкания.

Установим пьезоэлемент со звуковым сопровождением, который будет сигнализировать о низком уровне воды в бочке и о протечке воды в теплице.

Прописываем алгоритм (Приложение 10) и код программы (Приложение 11).

14. Производим экономический расчет нашего проекта. С ним можно ознакомиться в Приложении 14. И делаем экономические расчеты для использования данного проекта на большой теплице. Эти расчеты представлены в Приложении 15.

3.1 Принцип функционирования системы

После подачи питания происходит базовая настройка системы в соответствии с сохраненными в памяти настройками (макс/мин влажность почвы для включения/выключения насоса, макс/мин температура/влажность воздуха для проветривания и т.п.). Затем происходит опрос инфракрасного датчика не поступил ли сигнал на переход в режим ДЕМО или режим настроек, если нет, запускается базовый режим работы по функционированию устройств в зависимости от показаний датчиков. Считываются показания, сравниваются с границами регулирования и, если требуется, включаются соответствующие устройства.

3.2 Проблемы, возникшие в ходе реализации проекта

В ходе реализации нашего проекта мини умной теплицы, у нас возникли проблемы следующего характера:

1.Когда калибровали положение сервопривода поднятия форточки, сгорела сама плата Ардуино.

Предположительно произошло короткое замыкание или же чрезмерная нагрузка на встроенный преобразователь питания. Для исключения возникновения подобной ситуации добавили предохранители и внешний преобразователь питания.

Во избежание повторения данной ситуации было установлено 2 предохранителя на линию 5В и на линию 12В, так же подключил внешний преобразователь питания из 12В в 5В (старая автомобильная зарядка для машины), чтоб разгрузить внутренний преобразователь Ардуино.

2. Автономное сохранение настроек внутри платформы для изменения режимов содержания разных видов растений.

3. Недолговечность датчика уровня влажности почвы из-за коррозии.

Система оказывается намного точнее простого тактильного ощущения. Если человек будет считать землю полностью сухой, датчик покажет до 900 единиц влажности грунта (при оценке в десятеричной системе), сразу после полива это значение падает до 200-300 единиц. После этого датчик позволит контролировать изменение содержания влажности в грунте.[7]

Для дальнейшего развития проекта ставлю перед собой следующие задачи:

Установить датчик контроля углекислого газа и продумать способы увеличения концентрации этого газа;

Для использования теплицы в периоды ранней весны и поздней осени, а так же холодного летнего периода продумать принудительный обогрев;

Предусмотреть использование увлажнителя воздуха в случае засушливого лета;

Проработать дневной и ночной режим температуры и содержания CO_2;

Смонтировать систему так, чтобы можно было управлять ей с пульта дистанционного управления на большие расстояния. И рассмотреть возможность использования Wi-Fi/3G модуль и приложения на Android для смартфона.

Жизнь растения, его рост и развитие, урожайность зависят от определенных внешних условий среды. Основные из них - тепло, свет, вода, воздух, питательные вещества. Они необходимы растению в комплексе, и ни один из них не может заменить другой.

Считаю, что поставленные перед собой задачи я выполнил, цели достиг.

Пособие по биологии для абитуриентов/ Р.Г. Заяц, И.В. Рачковская, В.М. Стамбровская. – 4-е изд. – Минск: Вышэйшая школа, 1998. – 510 с.

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

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:

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 в теплице 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.

Рекомендуем ознакомиться как делается умная теплица на Ардуино своими руками, позволит сэкономить и настроить систему так, как нужно именно вам.

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.

Читайте также: