Исполнитель: гр. 541-об. Раков В.Е.
Тема:"Cистема автоматизации теплиц"
Научный руководитель: Владислав Леонидович Русинов
Введение.Современная теплица - это довольно сложный механизм, направленный на создание максимально комфортных условий для выращивания растений. За сотни лет существования теплиц были придуманы различные конструкции, но полив, освещение, проветривание и отопление всегда являлись довольно важным вопросом, требующим внимания. В наши дни, с развитием науки и техники, стала возможна установка своими руками специальных автоматизированных систем для содержания и ухода за теплицами и растениями. Даже небольшая фермерская теплица сегодня содержит несколько датчиков, которые замеряют температуру, влажность, уровень освещенности. Такая автоматизированная система реагирует согласно заданным параметрам и условиям внутри теплицы, позволяя выращивать сельскохозяйственные культуры в полном соответствии со всеми требованиями. В наши дни своими руками можно установить самые различные автоматизированные системы для теплиц, включая электрические, гидравлические, механические. Есть отдельно системы для организации автоматического полива, отопления, для поддержки должного уровня освещенности, а есть и большие, которые обеспечивают полный комфорт, сводя участие фермера в уходе к минимуму.
Автоматический обогрев.Для автоматизации теплицы большого размера требуется установка автоматизированной системы обогрева. Она позволяет контролировать атмосферу внутри помещения. Сегодня такая система отличается крайней простотой, она включает в себя датчики температуры, электромагнитные реле, нагреватели и электровентиляторы.
Автоматический блок управления, на который подается сигнал от всех датчиков, включает нагреватели и вентиляторы, которые начинают подавать в теплицу теплый воздух строго заданной температуры. В холодные месяцы при помощи такой системы отопления для парников можно обеспечивать и активную вентиляцию внутри помещения, саму теплицу лучше всего держать постоянно закрытой.
Вентиляция воздуха и проветривание.
Чтобы обеспечить приток свежего воздуха, необходимого растениям, теплица должна регулярно проветриваться. Простейшие автоматические системы вентиляции представляют собой комплекс оборудования, воздействующего на оконные и/или дверные рамы. В более сложных вариантах возможно использование дополнительных элементов (например, вентиляторов, которые монтируются в оконные проёмы либо под крышу). Наиболее дорогой модернизацией является установка полного климат-контроля. Существует большое количество систем автоматического проветривания теплиц, которые можно собрать собственными силами. Большинство из них является электрическими или гидравлическими. В системах первого типа используются малогабаритные электромоторы небольшой мощности, связанные с оконными рамами через механизмы и кронштейны. Питание на них поступает от блока управления. Обходятся такие устройства достаточно дорого и не могут быть установлены там, где возможны перебои с подачей электричества. Конструкция гидравлических систем более проста. Для неё не требуется постоянное электропитание. Кроме того, некоторые варианты позволяют полностью обходиться подручными средствами, не покупая в магазине дополнительные элементы (блок управления, датчики, электромоторы и т.д.).
Существует множество вариантов открывания и закрывания створок при помощи гидравлики (например, посредством двух емкостей с жидкостью, переливающейся из одной тары в другую при изменении температуры, или цилиндра с маслом и штока и т.д.). Однако, несмотря на кардинальные внешние различия, работа всех таких устройств построена на одном и том же принципе: при повышении или понижении температуры в теплице соответственно изменяется объём жидкости или воздуха, находящихся в системе. В результате её элементы начинают тем или иным образом воздействовать на форточки. К недостаткам гидравлики можно отнести то, что, по сравнению с электрическим оборудованием, она требует большего участия человека (например, приходится постоянно следить за уровнем жидкости).
Автоматическое проветривание при помощи биметаллических пластин встречается относительно редко. Несомненным преимуществом таких систем является то, что они вообще не нуждаются в обслуживании и источниках питания.
Комфортный температурный режим возможно поддерживать используя систему зашторивания в теплицах. В зимнее время года такой автомат для теплицы из поликарбоната помогает сохранить тепло, а в жару защищает урожай от перегрева. Сетка для затенения помогает вентилировать воздух при этом выбрасывая ненужный горячий воздух. Открытие и закрытие сетки контролируется электромотором.
Тепловые экраны делятся в зависимости от модификаций:
• Энергосберегающая. Обеспечивает сохранность температуры. Используется в регионах с преимущественно прохладными климатическими условиями;
• Затеняющая. Фольга, используемая в производстве создает светоотражающий эффект тем самым препятствует проникновению неблагоприятного горячего воздуха;
• Комбинированная. Включает в себя энергосберегающий и затеняющий эффект, используется в жарких регионах;
• затемняющая. Используется для выращивания тенелюбивых саженцев, имеет 100% эффект тени;
• Световозвращающая. Применяется в парниках с искусственным освещением. Обладает тепло и влаго- пропускной способностью.
Термоэкран - еще одна разновидность системы зашторивания. Регулировать положение экрана возможно используя автоматизированную систему микроклимата. Существуют два вида зашторивания:
• Боковое;
• Вертикальное.
Механизм зашторивания устанавливается, учитывая погодные условия необходимые для растений. Движение механизма происходит за счет реечной передачи или стальных тросов.
Система орошения и автоконтроль влажности.Следующим пунктом в автоматизации теплицы будет система орошения. Увлажнение и полив необходим растениям не меньше чем воздух или освещение. Автоматизировать полив можно с помощью устройств способных контролировать объем, напор и время полива. На сегодняшний день востребована капельная, внутрипочвенная и дождевая система полива. Капельная система осуществляет подачу воды к корням растений, затрачивая минимальное количество воды. Кстати такую систему капельного полива можно сделать своими руками.
1.Капельная система осуществляет подачу воды к корням растений, затрачивая минимальное количество воды.
Для теплицы проще всего сделать систему, источник воды в которой будет следующим: общий напорный бак; водопровод; погружной насос в водоеме, скважине или колодце. К источнику подключите сгон. Снабдите его фильтром и запорным вентилем. К сгону подключаются емкости с растворами удобрений, а к самой магистрали подходят трубопроводы, по ним вода будет поступать к грядкам.
2. Внутрипочвенная система предполагает поступление влаги непосредственно к корням растений, сохраняя структуру почвы и поддерживая оптимальный уровень увлажнения (например с помощью пластиковых бутылок).
Орошение при помощи вкопанных в землю бутылок основано на перемещении жидкости из более влажной среды в более сухую, то есть по градиенту влажности. Ускорению процесса способствует сила тяжести воды. Когда земля насыщается влагой, поступление воды из бутылки замедляется за счёт выравнивания градиента. При этом способе к минимуму сводится вероятность пересушивания или избыточного увлажнения почвы.
3.Дождевая система работает при помощи оросительных насадок оборудованных вверху теплицы. Это самая простая и равномерно увлажняющая конструкция.
На самом деле переизбыток влажности даже для тепличных растений не к добру - от этого они могут начать болеть. Существует свой порог этого значения, придерживаться которого вам помогут различные автоматические устройства. Современный рынок предлагает самые разные модели подобной техники, которые способны задавать и верхний, и нижний пороги относительной влажности в закрытом грунте. По сути, большинство из них просто подает влагу в грунт - при сухости воздуха увеличивает подачи, а при достижении верхнего порога и вовсе ее прекращает. Теоретически норма для тепличных растений - это 65-70%. Можно связать с системами автополива и датчик влажности почвы - как только она насытится, подача воды будет автоматически прекращена. А устанавливают этот датчик прямо в землю, рядом с растениями и их корневой системой.
Варианты освещения.
Растениям необходимо очень много света, в особенности в период интенсивного роста, а в летний период наоборот нуждаются в затенении. Планируя конструкцию оранжереи необходимо учитывать разновидность выращиваемых культур, например, тропическим растениям нужно намного больше света и поэтому можно дополнительно освещать только половину теплицы. Искусственное освещение легко регулируется, а подсветить культуру можно непосредственно в радиусе ее выращивания.
Для освещения используются:
• Для проращивания рассады, а также дополнительного освещения зимой или в ночное время суток используются люминесцентные лампы, работающие по принципу дневного света.
• В промышленных масштабах агротеплиц применяются газоразрядные лампы (натриевые, ртутные, металлогалогенные).
Преимущества:
Они экономичны: Потребляют немного электроэнергии и доступны по цене.
Долговечность: служат порядка 20000 часов.
Высокая светоотдача в сравнении с простыми лампами накаливания.
Тепловое излучение. При свечении выделяется большое количество тепла. Поэтому на отоплении парника можно неплохо сэкономить, особенно в период холодов.
Красно-оранжевый спектр излучения позволяет ускорять процессы цветения и плодообразования, что способствует появлению богатого урожая. А синюю часть, как правило, обеспечивает естественное освещение.
Высокий КПД (30%). Он превышает показатель большинства источников искусственного освещения.
Недостатки:
Сильный нагрев, к тому же они разгораются не менее нескольких минут.
Их освещение привлекает в парники насекомых-вредителей, которые наносят рассаде заметный ущерб.
Небезопасны. В качестве наполнителя выступает смесь ртути и натрия. Случайно разбив светильник, можно поставить крест на всем выращенном урожае.
Работа устройств зависит от напряжения. В случае, когда его колебания в сети превышают 10%, такие лампы внутри теплиц применять не рекомендуется.
В холод осветительные приборы теряют эффективность. Поэтому их использование в неотапливаемом укрытии ограничено.
•Наиболее популярным вариантом пользуются светодиодные светильники, обладающие неограниченным сроком службы и максимальной безопасностью.
Преимущества:
Экономичность: Освещение для теплиц светодиодное,позволяет в два раза снизить расходы на электроэнергию; длительный Срок эксплуатации -- до 50 тыс. часов;
Исключена вероятность ожога листьев, так как светильники для теплиц светодиодные, практически не нагреваются; Отсутствие необходимости во времени для разогрева, они мгновенно включаются и отключаются;
Светодиоды устойчивы к холоду и тепличным условия;
LED лампы устойчивы к перепадам напряжения;
Отсутствие хрупких компонентов, устойчивость к механическим воздействиям;
Диодное освещение благодаря подаче рассеянного потока света, позволяет освещать большие пространства.
Единственным недостатком светодиодов считается достаточно высокая цена.
Заключение.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 емкости и т.д. Тем не менее, подобные системы существенно облегчают труд в теплице или парнике, при этом качественно повышают уровень и объем урожая.
