Le tradizionali serre e le fattorie in serra, anche in condizioni climatiche favorevoli, richiedono notevoli sforzi da parte del proprietario per ottenere il raccolto previsto. Si possono anche notare complessi di lavoro tecnico sulla disposizione delle strutture, ma i compiti di controllo elementare svolgono un ruolo significativo nel processo operativo. Il concetto di serra intelligente consente di facilitare notevolmente le funzioni del proprietario durante la creazione e la manutenzione di tali oggetti. Puoi implementarlo con le tue mani utilizzando attrezzature speciali e strumenti hardware e software.
Automazione in serra
In termini generali, una serra intelligente può essere considerata un analogo di una casa intelligente. Il compito principale del sistema è fornire elementi di controllo intelligente, che influenzeranno positivamente diversi parametri del funzionamento dell'azienda agricola contemporaneamente. Un fattore chiave nell'implementazione del controllo automaticoè il controllo degli indicatori del microclima senza l'intervento dell'utente. Il sistema deve autonomamente, sulla base dei dati attuali di temperatura e umidità, regolare i parametri necessari ogni giorno, ora e anche minuto, tenendo conto delle esigenze della vegetazione specifica. Ma potrebbero esserci problemi nell'idea di introdurre l'automazione per una serra. Non è difficile implementare gli elementi di base del sistema con le proprie mani: è sufficiente collegare sensori con diversi sensori di sensibilità ad apparecchiature che controllano direttamente il microclima e altri processi normativi. La difficoltà sta nelle contraddizioni tra i requisiti dei diversi componenti funzionali della serra. Non si tratta nemmeno del fatto che cetrioli e pomodori condizionati necessitano di un regime di irrigazione diverso, ma delle differenze in termini di fabbisogno di umidità e comfort termico in relazione al suolo e alla parte superiore delle piante.
Scegliere un luogo per una serra
Nelle prime fasi del progetto, puoi concentrarti sulle regole generali per la disposizione tecnica della struttura. Naturalmente, la scelta dell'ubicazione dell'agriturismo è un punto fondamentale. Se c'è una carenza di calore e di energia solare nella regione, la pendenza e il lato lungo della struttura dovrebbero essere rivolti a sud. Secondo gli esperti, una tale decisione si giustifica se l'enfasi è sulla coltivazione primaverile con le piantine. Le serre estive, al contrario, dovrebbero essere orientate a nord, poiché in questo caso le creste riceveranno una traslucenza più efficace con i raggi serali e mattutini. Inoltre, nella scelta di un luogo, non dimenticare l'affidabilità del suolo. Con le tue mani sotto una serra intelligente puoi farlopreparare in anticipo e una fondazione universale di una struttura a pali con una griglia. Ma se si prevede di costruire un telaio sulla base di una fondazione a strisce, è necessario eseguire un calcolo geodetico con letture delle acque sotterranee. Questa opzione ha i suoi limiti in termini di esecuzione.
Installazione della parte strutturale superiore
Inizialmente, non dimenticare che una serra ad alta tecnologia e piena di attrezzature dovrebbe prevedere la possibilità di cablaggio e installazione di apparecchiature complesse. Cioè, i materiali di fabbricazione dovrebbero essere utilizzati con una struttura flessibile per quanto possibile in termini di lavorazione. Tuttavia, non ci sarà nulla di fondamentalmente nuovo nell'attuazione di questa parte. Lo scheletro portante può essere costituito da pali metallici con telai trasversali e per la decorazione possono essere utilizzati vetro o policarbonato. L'installazione fai-da-te di una serra intelligente viene eseguita da una tipica serie di operazioni: con l'aiuto di hardware, staffe e morsetti, l'aggancio tra gli elementi viene eseguito utilizzando apparecchiature di saldatura o un trapano avvitatore. Più importante è il corretto calcolo della struttura in modo che duri a lungo e non richieda regolazioni durante il funzionamento. Per il supporto della comunicazione, vengono posati canali via cavo speciali. Il materiale per loro è selezionato da plastica resistente all'umidità e ben isolata. Già nella serra stessa, dovrebbe essere considerato un sistema di messa a terra e sezioni protette per l'installazione di blocchi di sicurezza.
Implementazione tecnica dell'automazione delle serre
Per controllare i sistemi di controllomicroclima utilizza sensori, elementi sensoriali, attuatori e strumenti di comunicazione per fornire segnali. Tuttavia, senza il controllo del microcontrollore, questa infrastruttura non può essere creata. Come soluzione ottimale a questo problema, vengono utilizzati prodotti a base di "Arduino". Una serra intelligente controllata da questo dispositivo riceve una gamma completa di strumenti per il controllo costante tramite moduli funzionali. Il sistema "Arduino" è una piccola scheda con un microcircuito fornito dal professore e memoria. A seconda della configurazione specifica di questo dispositivo, è possibile collegare un certo numero di dispositivi esterni. Nelle piccole serre vengono utilizzati fino a una dozzina di elementi controllati, inclusi motori elettrici, dispositivi di illuminazione, meccanismi delle porte, sistemi di irrigazione, ecc. I componenti collegati sono controllati secondo un algoritmo definito dall'utente, tenendo conto dei parametri esterni.
Come si sviluppa un progetto Arduino?
Tutti gli elementi funzionali del complesso di controllo sono assemblati singolarmente. Alcuni dei dispositivi sono direttamente inclusi nel sistema di servizio del microcontrollore e l' altra parte è coinvolta nella modifica dei parametri dell'ambiente di lavoro. L'utente è tenuto a determinare inizialmente quali elementi funzionali saranno necessari per organizzare il funzionamento autonomo della serra e come sarà organizzata tecnologicamente la funzione di controllo. Tipicamente, i progetti Arduino vengono sviluppati secondo quanto seguealgoritmo:
- Determinazione dei fattori target che influenzano la vita delle piante. Quelli di base includono temperatura, umidità, luce e contenuto di anidride carbonica.
- Elaborazione di uno schema in base al quale l'infrastruttura di controllo verrà implementata utilizzando il controller.
- Stesura di un layout di apparecchiature e sensori con informazioni sui parametri target.
- Creazione di una mappa tecnologica dell'interazione della centrale con le unità funzionali del controllore.
- Sviluppo di un algoritmo a livello di software per automatizzare i processi di gestione delle serre.
- Supporto tecnico delle unità funzionali con sistema di alimentazione.
Tipi di ventilatori
La circolazione dell'aria è uno dei fattori chiave per garantire lo sviluppo equilibrato delle piante termofili. In questo caso, il compito è eseguire questa funzione in modalità automatica. Come assicurarlo? Esistono tre modi principali per implementare la ventilazione automatica della serra:
- Da un ammortizzatore di automobile. La soluzione economica più semplice, realizzata con meccanismi a pistone e una molla a gas di un'auto. La ventilazione automatica fai-da-te della serra da un ammortizzatore può essere realizzata utilizzando tubi metallici, tappi idraulici e un arresto pneumatico con una base dello scafo. Questa infrastruttura, infatti, forma una trasmissione termica che può essere fissata nell'anta della finestra della stessa parete o tettoia in policarbonato.
- Ventilatore elettrico. attraversol'interruttore termico è montato un vero e proprio sistema di ventilazione di potenza sufficiente con collegamento a un generatore locale o alimentato dalla propria batteria.
- Meccanismi a valvole. Viene praticato un ritaglio nella struttura della finestra o sul tetto della serra per l'installazione di una valvola di ventilazione. L'automazione in questo caso sarà integrata e il suo livello dipende dalla versione specifica del dispositivo. Oggi esistono modelli con controllo del programma e con regolatori meccanici che non richiedono alimentazione.
Sistema di illuminazione
La vegetazione in serra dovrebbe in media ricevere luce 14-16 ore al giorno. Inoltre, non ha senso l'illuminazione 24 ore su 24, quindi è necessario un sistema di autoregolazione. Innanzitutto, è necessario determinare inizialmente quali saranno le sorgenti luminose. Come opzione universale, puoi utilizzare LED speciali per serre o dispositivi con la cosiddetta illuminazione rossa utile, che operano su onde nell'intervallo da 600 a 700 nanometri. Tuttavia, durante il periodo di fioritura, le onde blu nello spettro di 400-500 nanometri dovrebbero essere collegate. In termini di implementazione dell'illuminazione, una serra intelligente con le proprie mani può essere dotata di un gruppo controllato di lampade protette con un'ampia gamma di parametri regolabili incorporati nella base di un controller comune. Il compito principale è organizzare in modo corretto e razionale il collegamento dai contattori del sistema Arduino a ciascuna lampada. A tale scopo possono essere utilizzati anche relè di controllo con collettori e driver per modificare le caratteristiche del bagliore.
Sistema di irrigazione
Un piano di posizionamento delle piante dovrebbe essere preparato al momento della progettazione di questa parte. Si consiglia di distribuirli in gruppi con le stesse esigenze di irrigazione. Le automatiche per l'irrigazione della serra saranno anche collegate a un controller centrale collegato a sensori di umidità. L'opzione più semplice per implementare un tale sistema è installare un barile d'acqua, che verrà raccolto dall'acqua piovana dallo scarico. Il processo di irrigazione sarà controllato da una valvola a sfera con uno specchio di poppa automatico a tiraggio diretto collegato.
Sistema di irrigazione a goccia
Complicato dal punto di vista progettuale, ma efficace dal punto di vista dell'approvvigionamento idrico dell'impianto. Per crearlo, avrai bisogno di un erogatore regolabile automaticamente e di un'attrezzatura per la distribuzione dell'acqua, che può essere ricavata da un tubo di plastica. Quindi, i canali perforati sono montati lungo tutti i letti della serra intelligente. Per le piantine, puoi limitarti all'umidità del suolo. L'intero sistema di tubazioni deve inoltre essere controllato da una pompa di circolazione, che manterrà il livello di pressione ottimale nei circuiti.
Mezzi per stimolare il terreno fertile
L'attività di crescita e sviluppo delle piante dipende dalla microflora del suolo. Per mantenere il regime ottimale di umidità dell'aria della terra, è necessario un set appropriato di serre intelligenti, che includerà elementi elettrici per il riscaldamento e l'irrigazione del suolo. Di solito vengono utilizzati tappetini o dispositivi a piastre, che vengono inseriti direttamenteterra o sotto, e dall' altro sono collegati al sistema di alimentazione con un controller.
Conclusione
Le caratteristiche dell'attività vitale delle piante da serra dipendono dal comfort fornito dalle apparecchiature climatiche locali. I sistemi di controllo del microclima basati su controller e altre automazioni non sono solo un passo verso l'aumento della comodità del proprietario di questa fattoria. Questa è un'impostazione molto più accurata delle modalità di controllo dell'aria, dell'umidità e della temperatura, nonché un mezzo per migliorare l'efficienza energetica delle apparecchiature utilizzate. L'uso razionale delle risorse energetiche è solo uno dei fattori chiave nello sviluppo di sistemi di controllo basati su Arduino.
