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

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

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

Преимущества использования автоматики

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

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

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

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

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

Виды автоматических устройств для теплиц и парников

Полив

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

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

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

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

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

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

Вентиляция

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

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

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

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

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

Отопление

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

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

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

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

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

Их регулирование происходит исключительно вручную.

Освещение

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

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

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

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

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

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

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

Неплохим вариантом будут израильские капельницы, более устойчивые к напору.

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

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

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

Совершенствование парника способствует получению конструкции для круглогодичного использования.

Простой капельный полив

Система капельного полива способствует достаточному получению растениями требуемого объема влаги.

Дачники предпочитают применение системы капельного полива Капля.

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

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

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

Придется потратить время, чтобы подстроить настройку полива.

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

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

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

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

Автоматика для отопления

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

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

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

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

Система зашторивания

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

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

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

Идеи автоматизации с использованием подручных средств

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Система управления микроклиматом теплицы

Компания: Тепличный комбинат «Нефтекамский»

Используемая продукция ОВЕН:

Выращивание в промышленных масштабах тепличной сельхозпродукции в условиях искусственного климата представляет собой непростую технологическую задачу. На урожайность и качество продукции влияет множество факторов. Это температурный режим, освещение, полив, распыление химических реагентов, проветривание. Предлагаемая статья знакомит читателей с работой системы автоматики на базе приборов ОВЕН в тепличном хозяйстве «Нефтекамский».

Отопление теплиц в условиях российского климата – дело не дешевое – энергозатраты на содержание в зимний период значительно превышают затраты на отопление жилых зданий. Поэтому при постройке теплиц весьма актуальны проектировочные решения, позволяющие снизить энергопотребление. В этом вопросе основное место отводится современному автоматическому оборудованию. Для создания оптимальных условий выращивания овощей круглый год в тепличном комбинате «Нефтекамский» была разработана и внедрена в эксплуатацию система автоматизированного регулирования микроклимата теплицы (САР МТ).

Тепло, как летом

Оборудование для отопления теплицы включает в себя систему подогрева воздуха и грунта. Прогрев почвы сельскохозяйственных культур уменьшает срок вегетации растений за счет равномерного развития корневой системы (в среднем на две-три недели) и повышает урожайность (на 35–45 %). Сейчас самыми распространенными являются водяные системы, которые обеспечивают равномерное распределение тепла, что положительно сказывается на росте растений. Схема проста – теплоноситель (вода) нагревается в отопительном котле и с помощью циркуляционного насоса прокачивается по системе трубопроводов через трубные радиаторы, отдавая тепло воздуху и почве. Для наиболее эффективного обогрева всего объема теплицы стальные трубы могут быть размещены в нескольких ярусах. В нефтекамских теплицах – два яруса. Нижний – для прогрева грунта – расположен на уровне почвы между рядами растений (шаг укладки труб определяется теплотехническим расчетом и составляет 20–30 см). Верхний – под покрытием. Важно, чтобы была возможность раздельной регуляции отопительных приборов в разных ярусах. Температура теплоносителя в системе подогрева грунта составляет около 40 °С (чтобы не пересушить корневую систему).

Возможности регулировки

Обеспечить теплицу теплом – это полдела, его еще нужно точно дозировать. Температура внутреннего воздуха в теплице должна изменяться в зависимости от культурооборота и вида овощей, а для одних и тех же овощей – в процессе роста и созревания в зависимости от времени суток. Для огурцов, например, температура воздуха в ночное время (около 18 °С) должна быть ниже, чем в дневное время (около 22 °С). Температура корнеобитаемого слоя почвы должна равняться температуре воздуха (или быть несколько выше).

Контролирование микроклимата наиболее эффективно с использованием электронных устройств, обеспечивающих управление температурой. Регуляция осуществляется несколькими способами – например, автоматическим открытием фрамуг, закрытием термостатов, снижением скорости работы циркуляционных насосов. С внедрением автоматизированной системы на комбинате «Нефтекамский» была проведена работа по разделению контуров обогрева на нижний и верхний. В качестве регулирующих органов были использованы имеющиеся трехходовые регулирующие клапаны. Для создания однородного температурного поля в каждом контуре обогрева установлены циркуляционные насосы TP100 фирмы GRUNDFOS.

Распределенная система управления

Распределенная система управления представляет собой двухуровневую сетевую структуру. Структурная схема САР МТ представлена на рис. 1.

Первый уровень объединяет программируемые контроллеры ОВЕН ПЛК100 (по одному на каждую теплицу) с контроллером верхнего уровня (ПЛК100), операторской станцией и модулями дискретного ввода/вывода ОВЕН МДВВ по сети Ethernet. К процессорным модулям можно подключать различные внешние периферийные устройства по последовательному интерфейсу RS-485/RS-232.

Подобная структура обеспечивает большие коммуникационные возможности, позволяющие с помощью стандартных интерфейсов и протоколов подключиться к управляющему устройству верхнего уровня. Второй уровень АСУ реализован на основе модулей ввода/вывода ОВЕН МВА8, операторской панели ОВЕН ИП320, датчиков температуры, других устройств и интерфейса RS-485/RS-232. Полевая сеть построена с несколькими линиями передачи данных.

Операторская станция получает данные с контроллеров по сети Ethernet для ведения журнала событий с регистрацией реального времени, сбоях и нештатных ситуациях. На компьютере отображаются все контролируемые параметры теплицы, задаются новые уставки для регуляторов и фрамуг. В качестве OPC-клиента используется SCADA-система. В рамках системы выполнены все задачи по архивации, сигнализации, протоколированию и организации человеко-машинного интерфейса.

Для обмена данными между контроллерами удобным оказался механизм сетевых переменных, благодаря которым оператор, находясь в удаленной теплице, может видеть на панели оператора ИП320 температуру и влажность наружного воздуха, направление и скорость ветра. Датчики, измеряющие эти физические величины, подключены к ПЛК верхнего уровня и доступны всем контроллерам первого уровня посредством простого и быстрого доступа к сетевым переменным.

Контроллер верхнего уровня обеспечивает работу всего тепличного комбината (без учета особенностей каждой теплицы): регулирует температуру и влажность с учетом состояния наружного воздуха, скорости и направления ветра, а также контролирует температуру и давление теплоносителя на входе и выходе.

В контроллерах теплицы решаются задачи автоматического регулирования температуры по двум контурам обогрева, управления циркуляционными насосами и приводами фрамуг, включением/выключением освещения. В теплице применяется двойная регулировка: один термостат установлен на поверхности пола, второй – в верхней точке, под коньком крыши. Щит управления со встроенными ПЛК100 и панелью оператора ИП320 находится в непосредственной близости от входа в теплицу.

Ввод аналоговых сигналов температуры, влажности, указателей положения регулирующих клапанов и фрамуг осуществлялся с помощью модулей МВА8. Для ввода сигналов состояния оборудования и вывода управляющих сигналов используются каналы контроллера ПЛК100, а также каналы модуля МДВВ. Удобной оказалась и панель оператора ИП320. В результате приобретенного опыта ее эксплуатации пришло решение продублировать на ней все функции местного управления, реализованные с помощью традиционных кнопочных постов.

Развитие проекта носит эволюционный характер

В настоящее время отработаны базовые схемы, обеспечивающие хорошее качество, быстродействие и надежность автоматизированной системы. В дальнейшем алгоритмы и решения будут усложняться для повышения качественных показателей САР МТ. Эта задача решаема – потенциал, заложенный в оборудовании ОВЕН, позволяет на это рассчитывать. Сейчас, например, решается проблема тепловой инерционности теплицы, создаваемой из-за неравномерности температурного поля, зависящего от направления и скорости ветра. Для этого к существующей системе двухконтурного обогрева необходимо будет добавить регулируемые тепловые контуры боковины и торца теплицы.

Отдельная задача – это контроль работы привода фрамуг, которые являются важной и ответственной частью тепличного хозяйства. Механизм привода представляет собой распределенную кинематическую схему, состоящую из электроприводов, валов, редукторов, реечных механизмов. При наличии множества механических сочленений, рассредоточенных под поверхностью прозрачного шатра теплицы, в них нередко появляются повреждения. Из-за этого возникают проблемы автоматического управления. А иметь достоверную информацию работы всех элементов привода фрамуг очень важно.

Заключение

На комбинате «Нефтекамский» с минимальными затратами была создана простая в эксплуатации, надежная, с хорошими рабочими характеристиками система. Анализируя данные, автоматика устанавливает такой климат в теплицах, что смена погоды не оказывает негативного воздействия на растения. Система позволяет снизить издержки при выращивании овощей, экономить энергоресурсы, минимизировать влияние человеческого фактора.