Tradicionālās siltumnīcas un siltumnīcu saimniecības pat labvēlīgos klimatiskajos apstākļos prasa no saimnieka ievērojamas pūles, lai iegūtu plānoto ražu. Var atzīmēt arī tehnisko darbu kompleksus pie konstrukciju sakārtošanas, bet elementārās vadības uzdevumiem ir būtiska nozīme ekspluatācijas procesā. Viedās siltumnīcas koncepcija ļauj ievērojami atvieglot īpašnieka funkcijas, veidojot un uzturot šādus objektus. Varat to īstenot ar savām rokām, izmantojot īpašu aprīkojumu un aparatūras un programmatūras rīkus.
Automatizācija siltumnīcā
Kopumā viedo siltumnīcu var uzskatīt par viedās mājas analogu. Sistēmas galvenais uzdevums ir nodrošināt viedās vadības elementus, kas pozitīvi ietekmēs vairākus saimniecības darbības parametrus vienlaikus. Galvenais faktors automātiskās vadības ieviešanāir mikroklimata indikatoru kontrole bez lietotāja iejaukšanās. Sistēmai patstāvīgi, pamatojoties uz aktuālajiem temperatūras un mitruma datiem, katru dienu, stundu un pat minūti jāpielāgo nepieciešamie parametri, ņemot vērā konkrētās veģetācijas prasības. Taču, domājot par siltumnīcas automatizācijas ieviešanu, var rasties problēmas. Sistēmas pamatelementus ieviest ar savām rokām nav grūti – pietiek ar sensoru pievienošanu vairākiem jutības sensoriem iekārtām, kas tieši kontrolē mikroklimatu un citus regulējošos procesus. Grūtības slēpjas pretrunās starp dažādu siltumnīcas funkcionālo komponentu prasībām. Šeit pat nav runa par to, ka nosacīti gurķiem un tomātiem ir nepieciešams atšķirīgs laistīšanas režīms, bet gan mitruma vajadzību un termiskā komforta atšķirībām attiecībā pret augsni un augu augšējo daļu.
Vietas izvēle siltumnīcai
Projekta pirmajos posmos varat koncentrēties uz vispārīgajiem būves tehniskās sakārtošanas noteikumiem. Protams, saimniecības atrašanās vietas izvēle ir būtisks punkts. Ja reģionā trūkst siltuma un saules enerģijas, tad konstrukcijas slīpums un garā puse ir jāpagriež uz dienvidiem. Pēc speciālistu domām, šāds lēmums sevi attaisno, ja uzsvars tiek likts uz pavasara kultivēšanu ar stādiem. Vasaras siltumnīcām, gluži pretēji, jābūt vērstām uz ziemeļiem, jo šajā gadījumā kores saņems efektīvāku caurspīdīgumu ar vakara un rīta stariem. Tāpat, izvēloties vietu, neaizmirstiet par augsnes uzticamību. Ar savām rokām zem gudras siltumnīcas jūs varatiepriekš sagatavojiet un universālu pāļu struktūras pamatu ar režģi. Bet, ja karkasu plānots būvēt uz lentveida pamatu bāzes, tad jāveic ģeodēziskais aprēķins ar gruntsūdens rādījumiem. Šai opcijai ir savi ierobežojumi izpildes ziņā.
Augšējās konstrukcijas daļas uzstādīšana
Sākotnēji neaizmirstiet, ka augsto tehnoloģiju un iekārtu piepildītā siltumnīcā jāparedz kabeļu elektroinstalācijas un sarežģītu iekārtu uzstādīšanas iespēja. Tas nozīmē, ka ražošanas materiāli ir jāizmanto ar elastīgu struktūru, cik vien iespējams apstrādes ziņā. Taču nekas principiāli jauns šīs daļas īstenošanā nebūs. Atbalsta skeletu var izgatavot no metāla stabiem ar šķērsvirziena rāmjiem, un dekorēšanai var izmantot stiklu vai polikarbonātu. Viedās siltumnīcas uzstādīšanu pats veic, izmantojot tipisku darbību kopumu - ar aparatūras, kronšteinu un skavu palīdzību elementu savienošana starp elementiem tiek veikta, izmantojot metināšanas iekārtu vai urbjmašīnu. Svarīgāks ir pareizs konstrukcijas aprēķins, lai tā kalpotu ilgu laiku un ekspluatācijas laikā nebūtu jāpielāgo. Komunikācijas atbalstam tiek uzstādīti īpaši kabeļu kanāli. Materiāls tiem ir izvēlēts no mitrumizturīgas un labi izolētas plastmasas. Jau pašā siltumnīcā būtu jādomā par zemējuma sistēmu un aizsargātām sekcijām drošības bloku uzstādīšanai.
Siltumnīcu automatizācijas tehniskā ieviešana
Vadības sistēmu vadībaimikroklimats izmanto sensorus, sensoru elementus, izpildmehānismus un sakaru rīkus, lai pārraidītu signālus. Taču bez mikrokontrollera kontroles šo infrastruktūru nevar izveidot. Kā optimāls risinājums šai problēmai tiek izmantoti produkti, kuru pamatā ir "Arduino". Viedā siltumnīca, ko kontrolē šī ierīce, saņem pilnu instrumentu klāstu pastāvīgai kontrolei ar funkcionāliem moduļiem. "Arduino" sistēma ir neliela tāfele ar profesora nodrošināto mikroshēmu un atmiņu. Atkarībā no šīs ierīces īpašās konfigurācijas var pievienot noteiktu skaitu ārējo ierīču. Mazajās siltumnīcās tiek izmantoti līdz pat duci vadāmu elementu, tostarp elektromotori, apgaismes ierīces, durvju mehānismi, laistīšanas sistēmas u.c. Savienotās sastāvdaļas tiek vadītas pēc lietotāja definēta algoritma, ņemot vērā ārējos parametrus.
Kā izstrādāt Arduino projektu?
Visi vadības kompleksa funkcionālie elementi tiek montēti atsevišķi. Daļa ierīču ir tieši iekļautas mikrokontrollera apkalpošanas sistēmā, bet otra daļa ir iesaistīta darba vides parametru mainīšanā. Lietotājam sākotnēji ir jānosaka, kādi funkcionālie elementi būs nepieciešami siltumnīcas autonomas darbības organizēšanai un kā tiks tehnoloģiski organizēta kontrollera funkcija. Parasti Arduino projekti tiek izstrādāti saskaņā ar tālāk norādītoalgoritms:
- Mērķfaktoru noteikšana, kas ietekmē augu dzīvi. Galvenie parametri ietver temperatūru, mitrumu, gaismu un oglekļa dioksīda saturu.
- Shēmas sastādīšana, saskaņā ar kuru vadības infrastruktūra tiks ieviesta, izmantojot kontrolieri.
- Iekārtu un sensoru izkārtojuma izstrāde ar informāciju par mērķa parametriem.
- Tehnoloģiskās kartes izveide vadības paneļa mijiedarbībai ar kontrollera funkcionālajām vienībām.
- Algoritma izstrāde programmatūras līmenī siltumnīcu apsaimniekošanas procesu automatizēšanai.
- Funkcionālo vienību ar barošanas sistēmu tehniskais atbalsts.
Vēdināšanas iekārtu veidi
Gaisa cirkulācija ir viens no galvenajiem faktoriem, kas nodrošina siltumu mīlošu augu līdzsvarotu attīstību. Šajā gadījumā uzdevums ir veikt šo funkciju automātiskajā režīmā. Kā to nodrošināt? Ir trīs galvenie veidi, kā ieviest automātisko siltumnīcu ventilāciju:
- No automašīnas amortizatora. Vienkāršākais budžeta risinājums, kas izgatavots no virzuļa mehānismiem un automašīnas gāzes atsperes. Automātisku siltumnīcas ventilāciju no amortizatora "dari pats" var veikt, izmantojot metāla caurules, santehnikas aizbāžņus un pneimatisko pieturu ar korpusa pamatni. Šī infrastruktūra faktiski veido siltuma piedziņu, ko var nostiprināt tās pašas polikarbonāta sienas vai nojumes loga vērtnē.
- Elektriskais ventilators. Caurtermoslēdzim ir uzstādīta pilnvērtīga ventilācijas sistēma ar pietiekamu jaudu ar pieslēgumu vietējam ģeneratoram vai darbina no sava akumulatora.
- Vārstu mehānismi. Logu konstrukcijā vai siltumnīcas jumtā tiek izveidots izgriezums ventilācijas vārsta uzstādīšanai. Automatizācija šajā gadījumā tiks integrēta, un tās līmenis ir atkarīgs no konkrētās ierīces versijas. Mūsdienās ir modeļi ar programmas vadību un mehāniskiem regulatoriem, kuriem nav nepieciešama strāvas padeve.
Apgaismojuma sistēma
Siltumnīcas veģetācijai vidēji vajadzētu saņemt gaismu 14-16 stundas dienā. Nav jēgas arī diennakts apgaismojumam, tāpēc ir nepieciešama pašregulējoša sistēma. Pirmkārt, sākotnēji ir jānosaka, kādi būs gaismas avoti. Kā universālu iespēju varat izmantot īpašas gaismas diodes siltumnīcām vai ierīcēm ar tā saukto lietderīgo sarkano apgaismojumu, kas darbojas uz viļņiem diapazonā no 600 līdz 700 nanometriem. Taču ziedēšanas periodā jāpievieno zilie viļņi 400-500 nanometru spektrā. Apgaismojuma ieviešanas ziņā viedo siltumnīcu ar savām rokām var nodrošināt ar kontrolētu aizsargātu lampu grupu ar plašu regulējamu parametru klāstu, kas iestrādāts kopējā kontrollera pamatnē. Galvenais uzdevums ir pareizi un racionāli organizēt savienojumu no Arduino sistēmas kontaktoriem uz katru lampu. Šim nolūkam var izmantot arī vadības relejus ar kolektoriem un draiveriem mirdzuma raksturlielumu maiņai.
Apūdeņošanas sistēma
Līdz šīs daļas projektēšanas brīdim ir jāsagatavo augu izvietojuma plāns. Ieteicams tos sadalīt grupās ar vienādām laistīšanas prasībām. Automātika siltumnīcas laistīšanai tiks savienota arī ar centrālo kontrolieri, kas savienots ar mitruma sensoriem. Vienkāršākais variants šādas sistēmas ieviešanai ir ierīkot mucu ar ūdeni, ko no kanalizācijas savāks lietus ūdens. Apūdeņošanas process tiks kontrolēts ar lodveida vārstu ar pievienotu tiešās vilkšanas automātisko šķērssiju.
Pilienveida apūdeņošanas sistēma
Sarežģīts dizaina ziņā, bet efektīvs no augu ūdens apgādes viedokļa. Lai to izveidotu, jums būs nepieciešams automātiski regulējams dozators un ūdens sadales aprīkojums, ko var izgatavot no plastmasas caurules. Tātad perforēti kanāli ir uzstādīti gar visām viedās siltumnīcas dobēm. Stādiem varat aprobežoties ar augsnes mitrumu. Visa cauruļvadu sistēma jāvada arī ar cirkulācijas sūkni, kas uzturēs optimālo spiediena līmeni ķēdēs.
Līdzekļi auglīgas augsnes stimulēšanai
Augu augšanas un attīstības aktivitāte ir atkarīga no augsnes mikrofloras. Lai uzturētu optimālu zemes gaisa-mitruma režīmu, nepieciešams atbilstošs viedo siltumnīcu komplekts, kurā būs elektriskie elementi augsnes sildīšanai un laistīšanai. Parasti tiek izmantoti paklājiņi vai plākšņu ierīces, kuras tiek ievietotas tiešizeme vai zem tā, un, no otras puses, ir pievienoti barošanas sistēmai ar kontrolieri.
Secinājums
Siltumnīcas augu dzīvībai svarīgās aktivitātes īpašības ir atkarīgas no komforta, ko nodrošina vietējā klimata iekārta. Mikroklimata kontroles sistēmas, kuru pamatā ir kontrolieri un cita automatizācija, nav tikai solis pretī šīs saimniecības saimnieka ērtībām. Tas ir daudz precīzāks gaisa, mitruma un temperatūras regulēšanas režīmu iestatījums, kā arī līdzeklis izmantoto iekārtu energoefektivitātes uzlabošanai. Enerģijas resursu racionāla izmantošana ir tikai viens no galvenajiem faktoriem uz Arduino balstītu vadības sistēmu izstrādē.
