2023 Система автоматического управления теплицами
Россия, г. Москва, Зеленоград. http://gardenboss.ru
Процесс выращивания растений в теплицах требует постоянного контроля климата, регулирования среды выращивания растений. Дополнительно требуется контролировать состояние оборудования теплицы. Решить эту проблему может автоматизация теплицы. Автоматизация теплиц позволяет уменьшить количество обслуживаемого персонала, занятого на данном производстве. В районах рискованного земледелия, северных и даже южных областях, без автоматизации процесс выращивания растений в закрытых помещениях достаточно затруднителен. В районах с холодным или часто меняющимся климатом требуется постоянный температурный контроль и поддержание температуры среды на постоянном уровне. В южных районах страны требуется защитится от избытка солнечной энергии. Для этого в контроллерах реализована функция управления затеняющими шторами. География установки наших систем управления теплицами (точками отмечены на карте).
На нашем предприятии разработано несколько вариантов контроллеров управления. Варианты разработанных и изготовленных контроллеров условно разделяются на «Максимальный», «Мини» и «Микро». Отличие данных контроллеров только в стоимости и возможности управления теплицами разных размеров и количества теплиц. Программное обеспечение у всех контроллеров одинаковое. Данные варианты контроллеров могут применятся в фермерских больших, средних и малых хозяйствах. Также разработан бюджетный вариант контроллера для индивидуальных частных хозяйств. Как показала практика, в большинстве случаев теплицы уже построены, и лишь затем приступают решению проблем автоматизации. В представленной системе предусмотрена
гибкая настройка под уже установленное оборудование заказчика. Настройки могут быть выполнены на этапе продажи оборудования или самостоятельно самим пользователем с помощью специально разработанной программы. Конструктивно система состоит из центрального модуля, датчиков контроля окружающей среды, исполнительных механизмов управления фрамугами, системы полива, различных радиомодулей. Монтаж системы может производиться лицами без специальной подготовки, имеющие начальные знания работы с электричеством. Для этого нами подготовлены подробные инструкции по монтажу, все провода и места их подключения промаркированы. При монтаже системы достаточно подключить провода от датчиков и механизмов к клеммам с одинаковыми номерами. Система имеет выход в интернет и может дистанционно управляться с сайта, смартфона, локального сайта. Программы управления созданы нашим предприятием. Сайты расположены на площадках в России. Иностранные сервисы не применяются. Компоненты системы также изготавливаются в России, за исключением некоторых позиций, получаемых из дружественных государств. Функциональные возможности системы
- Регулирование температуры посредством управления фрамугами (до 16 фрамуг).
- Вентиляция (3 канала)
- Перемешивание воздуха (3 канала)
- Затенение шторами (3 канала управления шторами)
- Обогрев (3 канала)
- Полив (до 14 клапанов, управление 2 насосами)
- Управление дополнительным освещением (8 каналов)
- Увлажнение воздуха
- Осушение воздуха
- Регулирование СО2
- Регулирование pH
- Регулирование ЕС (контроль минерализации растворов)
- Подготовка растворов для гидропоники
- Управление фрамугами при дожде или сильном ветре.
Иногда теплицы в индивидуальных хозяйствах строят на крыше подсобных строений. Для этого случая реализована функция управления дверьми теплицы. Данная функция позволяет использовать двери теплицы как дополнительное средство регулирования температуры. К тому же в этом случае уже не требуется ежедневно подниматься на второй этаж для отрывания и закрывания дверей.
Сравнение аналогичных систем автоматики управления теплицами
Некоторые предприятия, частные предприниматели и энтузиасты изготавливают системы управления теплицами. Как правило эти устройства имеют меньший набор функций, выполняют простые регулировки температуры или полива. При сравнении нашей разработки и ближайшего аналога контроллера «ТЕРРАФОРМ» https://terraform.systems/ (ИП Мельников Алексей Владимирович) было выявлено следующее. Ценовой диапазон практически одинаковый. При этом у сравниваемого варианта количество каналов управления значительно меньше (всего 8). При полном наборе требуемых функций (регулирование температуры, полив, обогрев, вентиляция и.т.д) этого явно недостаточно. В нашей системе предусмотрено до 112 каналов управления, подключение более 30 различных датчиков. Такое большое количество позволит одновременно задействовать все выше перечисленные функции управления. Для больших теплиц это очень важно. К примеру, для реализации трех каналов отопления требуется 5 температурных датчиков и 9 каналов управления трех-ходовыми кранами и циркуляционными насосами. Для небольших теплиц это количество может быть уменьшено без ущерба функционирования системы. Поэтому нами были разработаны разные варианты контроллеров.
Разработки велись нашим предприятием в течении 7 лет. На основании полученного опыта при эксплуатации системы в течении этого времени, анализировалось и учитывались большое количества пожеланий, советов и требований пользователей.
Сравнение систем отображения информации. Применение в контроллере «ТЕРАРРАФОРМ» двух-строчного дисплея и всего четырех кнопок явно недостаточно для комфортного управления системой.
Настройка данного контроллера выполняется четырьмя кнопками и требует наличия инструкции во время настройки прибора. Применение двухстрочного дисплея не может в полной мере отобразить всю информацию состояния системы.
Фото1. Пример настройки системы (из инструкции на контроллер «ТЕРРАФОРМ») Дальнейшее сравнение характеристик не целесообразно. При разработке своей системы мы постарались избежать выше обозначенных неудобств. Критерием разработки было и создание простого, понятного и дружественного интерфейса.
В нашей системе управления применен цветной графический дисплей с тачскрином.
Применение данного типа дисплеев позволяет применить дружественный интерфейс и упрощает управление комплексом. На фотографиях представлены несколько экранов отображения информации на дисплее. В системе запрограммировано шесть основных экранов для отображения состояния различных систем (представлена часть экранов) и большое количество дополнительных экранов настройки и контроля.
Экран настроек различных систем.
Пример экрана настройки поддержания влажности
При контроле и настройке системы не требуется сверятся с инструкцией. Меню составлено так что бы было понятно что и как нужно настраивать. Кнопки управления непосредственно отображены на экране. При нажатии на определенную область экрана (кнопки) вызывается затребованная информация или настройка.
В контроллерах «МАКСИ» применены цветные графические дисплеи размером 7 дюймов. В контроллерах «МИНИ» и «МИКРО» применены дисплеи меньшего размера (4 дюйма) с аналогичными характеристиками. Применение дисплеев меньшего размера не ухудшает удобство пользования системой и обусловлено только для небольшого снижения стоимости системы. Система состоит из центрального модуля, смонтированного в электрический ящик. Применение пластмассового ящика с прозрачной затемненной дверью обусловлено не только с эстетической стороны, но и не подвержено коррозии. К тому же не экранирует сигналы WiFi, GSM, радиомодулей выносных систем.
В ящике установлены блоки питания, контроллер, блоки реле, необходимые разъемы для подключения датчиков и узлов управления теплицы.
Компоненты системы
Контроллер
Прим. На дисплее в верхнем левом углу отображена надпись «Крафтовые истории».
Иногда заказчики просят указать некую информацию на дисплее.
Конструкция контроллера.
Различные устройства управления
Более подробно устройства описаны в инструкции по эксплуатации.
При применении метеостанции (датчиков дождя и скорости ветра) имеется возможность управлять фрамугами. Это позволит защитить растения от дождя, а фрамуги от поломки по порывах ветра.
В контроллере установлен встроенный приемник сигналов метеостанции. Принятые пакеты информации расшифровываются, затем системой принимаются необходимые действия на основании полученной информации.
Программа конфигуратора системы.
Для гибкой настройки системы под различные варианты построения теплиц создана программа «Конфигуратор» на персональном компьютере.
Данная программа применяется не только при производстве, но может использоваться и самим пользователем для настройки под свои требования.
Программа имеет дружественный интерфейс и различные подсказки как настраивать то или иное оборудование.
Примеры настроек.
Настройки можно сохранить в файл и при необходимости применить повторно.
Более подробно программа описана в инструкции на конфигуратор.
Система может управляться дистанционно через сайт http://gardenboss.ru/
Данные системы управления отправляются на сайт. Так же реализована возможность управлять системой через сайт.
На сайте можно зарегистрировать несколько контроллеров.
Получать различные графики работы системы.
Более подробную информацию можно узнать на сайте.
Разработанный контроллер универсальный. Может применятся как основа для управления иными системами. В частности, пользователем в Нижневартовске контроллеры «МИКРО» управляют холодильными камерами хранения посадочного материала.
Система постоянно совершенствуется, добавляются новые функции.
На данный момент на базе этого контроллера ведутся работы по реализации проекта коптильных установок и камер дозревания копченой продукции.