Trang trại nhà kính và nhà kính truyền thống, ngay cả trong điều kiện khí hậu thuận lợi, đòi hỏi chủ sở hữu phải nỗ lực đáng kể để có được vụ thu hoạch theo kế hoạch. Sự phức tạp của công việc kỹ thuật về việc bố trí các cơ cấu cũng có thể được lưu ý, nhưng các nhiệm vụ của điều khiển sơ cấp đóng một vai trò quan trọng trong quá trình vận hành. Khái niệm về một nhà kính thông minh làm cho nó có thể tạo điều kiện thuận lợi rất nhiều cho các chức năng của chủ sở hữu khi tạo ra và bảo trì các đồ vật như vậy. Bạn có thể thực hiện nó bằng tay của chính mình bằng cách sử dụng thiết bị đặc biệt và các công cụ phần cứng và phần mềm.
Tự động hóa trong nhà kính
Nói chung, nhà kính thông minh có thể được coi là một thiết bị tương tự của ngôi nhà thông minh. Nhiệm vụ chính của hệ thống là cung cấp các yếu tố của điều khiển thông minh, điều này sẽ ảnh hưởng tích cực đến một số thông số hoạt động của trang trại cùng một lúc. Một yếu tố quan trọng trong việc thực hiện điều khiển tự độnglà việc kiểm soát các chỉ số vi khí hậu mà không cần sự can thiệp của người dùng. Hệ thống phải độc lập, dựa trên dữ liệu nhiệt độ và độ ẩm hiện tại, điều chỉnh các thông số cần thiết hàng ngày, hàng giờ và thậm chí hàng phút, có tính đến các yêu cầu của thảm thực vật cụ thể. Nhưng có thể có vấn đề trong ý tưởng giới thiệu tự động hóa cho một nhà kính. Không khó để thực hiện các yếu tố cơ bản của hệ thống bằng chính tay của bạn - chỉ cần kết nối các cảm biến với một số cảm biến độ nhạy với thiết bị kiểm soát trực tiếp vi khí hậu và các quy trình điều tiết khác là đủ. Khó khăn nằm ở sự mâu thuẫn giữa các yêu cầu của các thành phần chức năng khác nhau của nhà kính. Đây không phải là thực tế là dưa chuột và cà chua có điều kiện cần một chế độ tưới nước khác nhau, mà là sự khác biệt về nhu cầu độ ẩm và sự thoải mái nhiệt liên quan đến đất và phần trên của cây.
Chọn vị trí cho nhà kính
Ở giai đoạn đầu tiên của dự án, bạn có thể tập trung vào các quy tắc chung cho việc bố trí kỹ thuật của cấu trúc. Tất nhiên, việc lựa chọn vị trí của trang trại là một điểm cơ bản. Nếu trong vùng thiếu nhiệt và năng lượng mặt trời, thì độ dốc và mặt dài của cấu trúc nên quay về phía nam. Theo các chuyên gia, quyết định như vậy là hợp lý nếu tập trung vào việc gieo trồng vào mùa xuân với cây con. Ngược lại, nhà kính mùa hè nên được hướng về phía bắc, vì trong trường hợp này, các rặng núi sẽ nhận được độ mờ hiệu quả hơn với các tia sáng buổi tối và buổi sáng. Ngoài ra, trong việc chọn một nơi, đừng quên về độ tin cậy của đất. Với bàn tay của chính bạn trong một nhà kính thông minh, bạn có thểchuẩn bị trước và một nền tảng phổ quát của một kết cấu cọc với một tấm lưới. Nhưng nếu nó được lên kế hoạch xây dựng khung trên cơ sở móng dải, thì tính toán trắc địa cần được thực hiện với các chỉ số nước ngầm. Tùy chọn này có những hạn chế về mặt thực thi.
Lắp đặt phần kết cấu trên
Ban đầu, đừng quên rằng một nhà kính công nghệ cao và đầy thiết bị nên cung cấp khả năng đi dây cáp và lắp đặt các thiết bị phức tạp. Có nghĩa là, các vật liệu sản xuất nên được sử dụng với cấu trúc càng dẻo càng tốt về mặt chế biến. Tuy nhiên, về cơ bản sẽ không có gì mới trong việc thực hiện phần này. Khung đỡ có thể được làm bằng các cọc kim loại với khung ngang, và có thể sử dụng kính hoặc polycarbonate để trang trí. Việc tự lắp đặt nhà kính thông minh được thực hiện bởi một tập hợp các thao tác điển hình - với sự trợ giúp của phần cứng, giá đỡ và kẹp, việc gắn kết giữa các phần tử được thực hiện bằng thiết bị hàn hoặc máy khoan. Quan trọng hơn là tính toán chính xác kết cấu để nó tồn tại lâu dài và không phải điều chỉnh trong quá trình vận hành. Để hỗ trợ thông tin liên lạc, các kênh cáp đặc biệt được đặt. Chất liệu cho chúng được lựa chọn từ nhựa chịu ẩm và cách nhiệt tốt. Đã có trong nhà kính, hệ thống nối đất và các phần được bảo vệ để lắp đặt các khối an toàn cần được xem xét.
Triển khai kỹ thuật tự động hóa nhà kính
Để kiểm soát hệ thống điều khiểnvi khí hậu sử dụng các cảm biến, phần tử cảm biến, cơ cấu chấp hành và các công cụ truyền thông để truyền tín hiệu. Tuy nhiên, nếu không có điều khiển vi điều khiển, cơ sở hạ tầng này không thể được tạo ra. Như một giải pháp tối ưu cho vấn đề này, các sản phẩm dựa trên "Arduino" được sử dụng. Một nhà kính thông minh được điều khiển bởi thiết bị này nhận được đầy đủ các công cụ để kiểm soát liên tục bằng các mô-đun chức năng. Hệ thống "Arduino" là một bảng nhỏ với một vi mạch được cung cấp bởi giáo sư và bộ nhớ. Tùy thuộc vào cấu hình cụ thể của thiết bị này, một số thiết bị bên ngoài nhất định có thể được kết nối. Trong các nhà kính nhỏ, có tới hàng chục phần tử được điều khiển được sử dụng, bao gồm động cơ điện, thiết bị chiếu sáng, cơ cấu cửa, hệ thống tưới nước, v.v. Các thành phần được kết nối được điều khiển theo thuật toán do người dùng xác định, có tính đến các thông số bên ngoài.
Làm thế nào để phát triển một dự án Arduino?
Tất cả các yếu tố chức năng của tổ hợp điều khiển được lắp ráp riêng lẻ. Một số thiết bị được đưa trực tiếp vào hệ thống dịch vụ của vi điều khiển, phần khác tham gia vào việc thay đổi các thông số của môi trường làm việc. Người sử dụng được yêu cầu xác định ban đầu những yếu tố chức năng nào sẽ cần thiết để tổ chức hoạt động tự động của nhà kính và chức năng bộ điều khiển sẽ được tổ chức về mặt công nghệ như thế nào. Thông thường, các dự án Arduino được phát triển theothuật toán:
- Xác định các yếu tố mục tiêu ảnh hưởng đến đời sống thực vật. Các yếu tố cơ bản bao gồm nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng và hàm lượng carbon dioxide.
- Vẽ sơ đồ theo đó cơ sở hạ tầng điều khiển sẽ được triển khai bằng cách sử dụng bộ điều khiển.
- Soạn thảo sơ đồ bố trí thiết bị và cảm biến với thông tin về các thông số mục tiêu.
- Tạo bản đồ công nghệ về sự tương tác của bảng điều khiển với các đơn vị chức năng của bộ điều khiển.
- Phát triển một thuật toán ở cấp phần mềm để tự động hóa các quy trình quản lý nhà kính.
- Hỗ trợ kỹ thuật các đơn vị chức năng có hệ thống cấp điện.
Các loại máy lên sóng
Lưu thông không khí là một trong những yếu tố then chốt đảm bảo sự phát triển cân đối của cây ưa nhiệt. Trong trường hợp này, nhiệm vụ là thực hiện chức năng này ở chế độ tự động. Làm thế nào để đảm bảo nó? Có ba cách chính để thực hiện thông gió nhà kính tự động:
- Từ giảm xóc ô tô. Giải pháp ngân sách đơn giản nhất, được làm từ cơ cấu piston và lò xo khí của ô tô. Có thể tự làm thông gió tự động cho nhà kính từ bộ giảm chấn bằng cách sử dụng ống kim loại, phích cắm ống nước và bộ phận dừng khí nén với đế thân tàu. Trên thực tế, cơ sở hạ tầng này tạo thành một ổ đĩa nhiệt có thể được cố định trong lá cửa sổ của cùng một bức tường hoặc mái che bằng polycarbonate.
- Quạt điện. Quacông tắc nhiệt được gắn một hệ thống thông gió chính thức đủ công suất với kết nối với máy phát điện cục bộ hoặc được cấp nguồn bằng pin của chính nó.
- Cơ cấu van. Một đường cắt được thực hiện trong cấu trúc cửa sổ hoặc trên mái nhà kính để lắp van thông gió. Tự động hóa trong trường hợp này sẽ được tích hợp và mức độ của nó phụ thuộc vào phiên bản cụ thể của thiết bị. Ngày nay, có những mẫu có điều khiển chương trình và có bộ điều chỉnh cơ học không yêu cầu nguồn điện.
Hệ thống chiếu sáng
Thảm thực vật trong nhà kính trung bình nên nhận ánh sáng từ 14-16 giờ mỗi ngày. Đèn chiếu sáng suốt ngày đêm cũng không có ích lợi gì, vì vậy cần phải có hệ thống tự điều chỉnh. Đầu tiên, cần xác định ban đầu các nguồn sáng sẽ như thế nào. Là một lựa chọn phổ biến, bạn có thể sử dụng đèn LED đặc biệt cho nhà kính hoặc các thiết bị có cái gọi là chiếu sáng đỏ hữu ích, hoạt động trên sóng trong phạm vi từ 600 đến 700 nanomet. Tuy nhiên, trong thời kỳ ra hoa, nên kết nối các sóng xanh trong dải phổ 400-500 nanomet. Về việc triển khai chiếu sáng, một nhà kính thông minh do chính tay bạn làm có thể được cung cấp một nhóm đèn được bảo vệ được điều khiển với nhiều thông số điều chỉnh được gắn trong đế của một bộ điều khiển chung. Nhiệm vụ chính là tổ chức chính xác và hợp lý kết nối từ các công tắc tơ của hệ thống Arduino đến từng đèn. Đối với điều này, cũng có thể sử dụng rơle điều khiển với bộ thu và trình điều khiển để thay đổi đặc tính của ánh sáng.
Hệ thống tưới
Nên chuẩn bị kế hoạch bố trí nhà máy vào thời điểm phần này được thiết kế. Nên phân chúng thành các nhóm có cùng yêu cầu tưới nước. Hệ thống tự động tưới nước trong nhà kính cũng sẽ được kết nối với bộ điều khiển trung tâm kết nối với cảm biến độ ẩm. Lựa chọn đơn giản nhất để thực hiện một hệ thống như vậy là lắp đặt một thùng nước, thùng này sẽ được thu gom bằng nước mưa từ cống. Quá trình tưới sẽ được điều khiển bởi một van bi có kết nối với một bộ chuyển tải tự động kéo trực tiếp.
Hệ thống tưới nhỏ giọt
Phức tạp về mặt thiết kế, nhưng hiệu quả trên quan điểm cấp nước cho cây trồng. Để tạo ra nó, bạn sẽ cần một thiết bị phân phối nước có thể điều chỉnh tự động và thiết bị phân phối nước, có thể được làm từ ống nhựa. Vì vậy, các kênh đục lỗ được gắn dọc theo tất cả các luống của nhà kính thông minh. Đối với cây con, bạn có thể tự hạn chế độ ẩm cho đất. Toàn bộ hệ thống đường ống cũng phải được điều khiển bởi một máy bơm tuần hoàn, máy bơm này sẽ duy trì mức áp suất tối ưu trong các mạch.
Phương tiện kích thích đất màu mỡ
Hoạt động sinh trưởng và phát triển của cây trồng phụ thuộc vào hệ vi sinh vật trong đất. Để duy trì chế độ độ ẩm không khí tối ưu của trái đất, cần phải có một bộ nhà kính thông minh thích hợp, bao gồm các phần tử điện để sưởi ấm và tưới nước cho đất. Thường sử dụng thảm hoặc thiết bị tấm, được đặt trực tiếp vàomặt đất hoặc dưới nó, và mặt khác được kết nối với hệ thống cung cấp điện bằng bộ điều khiển.
Kết
Đặc điểm hoạt động quan trọng của cây trồng trong nhà kính phụ thuộc vào sự thoải mái do thiết bị khí hậu địa phương cung cấp. Các hệ thống kiểm soát vi khí hậu dựa trên bộ điều khiển và tự động hóa khác không chỉ là một bước tiến nhằm tăng sự tiện lợi cho chủ sở hữu của trang trại này. Đây là cài đặt chính xác hơn nhiều về chế độ kiểm soát không khí, độ ẩm và nhiệt độ, cũng như một phương tiện cải thiện hiệu quả năng lượng của thiết bị được sử dụng. Việc sử dụng hợp lý các nguồn năng lượng chỉ là một trong những yếu tố quan trọng trong việc phát triển các hệ thống điều khiển dựa trên Arduino.
