/

АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ

І СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ

Електронний посібник

ГОЛОВНА	ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ	АНОТАЦІЯ
ДОДАТКИ	СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ	УКЛАДАЧІ

5. АВТОМАТИЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ В ЗАХИЩЕНОМУ ҐРУНТІ

5.6. Автоматизація гідропонних та аеропонних установок для вирощування рослин в закритому ґрунті

Нині значну популярність отримала технологія вирощування рослин без ґрунту упродовж року, застосовуючи для їх підживлення особливий живильний розчин. Така технологія називається гідропонікою і дозволяє займатися «садівництвом» у будь-якому кліматичному місці.

Гідропоніка (водна культура) – це метод вирощування, під час якого рослина вкорінюється в тонкому шарі органічного субстрату (торф, мох тощо), укладеного на сітчасту основу, опущену в піддон з живильним розчином.

Рис. 5.6.1. Гідропонні системи

Коріння рослин через субстрат і отвори основи опускаються в розчин, живлячи рослину (рис. 5.6.1).

Рис. 5.6.2. Вирощування салату в гідропонній системі

За гідропонного способу вирощування рослин складність представляє аерація коріння, тому що в живильному розчині кисню мало рослині, кореневу систему рослини повністю занурити в розчин не можна. Для забезпечення дихання коренів між розчином і основою залишають повітряний простір для молодих рослин 3 см, для дорослих – 6 см. При цьому необхідно подбати про підтримку підвищеної вологості повітря в цьому просторі, інакше коріння швидко засохне. Поживний розчин замінюється раз на місяць.

Гідропоніка має значні переваги в порівнянні зі звичайним (ґрунтовим) способом вирощування.

·Рослина завжди отримує потрібні речовини в необхідних кількостях, вона росте міцною і здоровою та набагато швидше, ніж у ґрунті. При цьому врожайність плодів і цвітіння декоративних рослин збільшується в кілька разів.

·Коріння рослин ніколи не страждають від пересихання або нестачі кисню при перезволоженні, що неминуче відбувається при ґрунтовому вирощуванні.

·Витрати води легше контролювати, немає необхідності щодня поливати рослини. Залежно від обраної ємності і системи вирощування потрібно додавати воду рідше.

·Не виникає проблеми нестачі добрив або їх передозування.

·Зникають багато проблем ґрунтових шкідників і хвороб (нематоди, капустянки, сциарід, грибкові захворювання, гнилі тощо), що позбавляє від застосування отрутохімікатів.

·Полегшується процес пересадки багаторічних рослин – не потрібно звільняти коріння від старого ґрунту і неминуче травмувати їх. Треба лише перевалити рослину в більший посуд і досипати субстрат.

Рис. 5.6.3. Вирощування помідор за допомогою

гідропонної системи

·Немає необхідності купувати новий грунт для пересадки, що сильно здешевлює процес вирощування рослин.

·Так як рослина отримує тільки потрібні їй елементи, вона не накопичує шкідливих для здоров'я людини речовин, неминуче присутніх у грунті (важкі метали, отруйні органічні сполуки, радіонукліди, надлишок нітратів та ін.), що дуже важливо для плодових рослин.

·Немає необхідності корпатися в землі: руки завжди чисті; гідропонні судини мало важать; у теплиці чисто і охайно, немає сторонніх запахів та інших неприємних супутніх ґрунтовому вирощуванню факторів.

·Просто та дешево.

Аеропоніка (повітряна культура) – це метод вирощування рослин без субстрату взагалі.

Рослина закріплюється зажимами на кришці посудини, наповненого живильним розчином таким чином, щоб 1/3 коренів знаходилася в розчині, а решта коріння знаходяться в повітряному просторі між розчином і кришкою посудини та періодично зволожувались. Щоб не пошкодити затискачем стебло рослини і не перешкоджати його потовщенню в міру зростання, рекомендується застосовувати м'які еластичні прокладки, наприклад з поролону (рис. 5.6.4).

Рис. 5.6.4. Аеропонна система

Крім вищезгаданого способу вирощування рослин на аеропоніці, можна використовувати спосіб запилення коренів живильним розчином. Для цього в посудині, де знаходяться корені, поміщається туманоутворювальний розпилювач, за допомогою якого упродовж доби по 2–3 хвилини корінню подається живильний розчин у вигляді дрібних крапель.

За аеропонногоу вирощування особливо важливо подбати про підтримку підвищеної вологості повітря в просторі, що оточує коріння, щоб вони не засохли, але при цьому забезпечити доступ до нього повітря.

Основний принцип аеропонного вирощування рослин – це розпорошення аерозолем у закритих або напівзакритих середовищах поживного, багатого мінеральними речовинами, водного розчину. Сама рослина закріплюється опорною системою, а коріння просто висять у повітрі, зрошувані живильним розчином. Суміш подається до коренів безперервно або через короткі проміжки часу так, щоб коріння не встигали висохнути.

Такий метод вирощування вимагав автоматизації. Тому використовують контролер для управління теплицею, а також розчинний вузол, який готує для рослин живильний розчин. Контролер дозволяє перетворити будь-яку теплицю в «розумну», тому що може відповідати за всі процеси – від поливу і клімат-контролю до автоматизованого управління теплицями.

Використання аеропоніки дозволяє створювати повністю автоматичні системи вирощування рослин, які значно простіші систем з використанням субстрату.

Застосування контролерів для управління в гідропонних та аеропонних теплицях – прибирає «людський фактор» з даного процесу, що істотно підвищує надійність даної системи і точність утримуваних параметрів. Температура, вологість, вміст CO2, стан поживних розчинів та освітлення – контроль цих параметрів і підтримання на заданому рівні дозволяє збільшити врожайність, зменшити ризик втрати врожаю, а так само за постійного моніторингу цих параметрів, реалізовувати алгоритми, що дозволяють знизити споживання електроенергії.

Модульна система CyberGrowTM складається з пункту управління і датчиків (можна підключати до 128 їх різновидів), набір яких підбирається залежно від необхідних системи вирощування рослин у теплиці (рис. 5.6.5). Це можуть бути датчики температури і вологості повітря, температури рідини, pH і CO2, ультразвукові датчики рівня рідини. Розчинний вузол – тобто механізм поливу, може контролюватися віддалено, через онлайн-інтерфейс, його можна програмувати за часом або за показаннями датчиків.

Рис. 5.6.5. Функціональні можливості контролера для гідропонних та аеропонних установок

Контролер здійснює автоматичне управління рівнем електропровідності живильного розчину в системі гідропоніки (EC/TDS). Також він управляє системою поливу, автоматичного приготування поживних розчинів для гідропоніки, автоматичний контроль рівня кислотності (PH) розчину. Даний параметр впливає на доступність мікро- і макро- елементів у гідропонному розчині, підтримання його в зазначеному діапазоні – одне з найважливіших вимог під час гідропонного вирощування рослин.

Сучасні теплиці оснащені, як правило, значною кількістю допоміжного устаткування: насосами, обігрівачами, кондиціонерами, вентиляторами, освітленням. І чим більше обладнання, тим більше потрібно часу і сил на його обслуговування. До того ж, управління всіма цими приладами має бути високоточним і безпомилковим. Саме таке управління і забезпечує цей контролер.

Завдяки тому, що він представлений у вигляді відкритої платформи, можна змінювати алгоритм роботи залежно від потреб, периферійного обладнання, стадії росту і поточних погодних умов.

Функціональні можливості контролера CyberGrowTM. Контролер має входи для підключення датчиків:

· температури;

· вологості;

· CO2;

· pH;

· EC/TDS;

· вологості ґрунту;

· рівня рідини.

Контролер для управління гідропонними та аеропонними установками під час підключення всіх датчиків управляє:

· освітленням;

· поливом;

· вентиляцією;

· обігрівом;

· осушенням;

· зволоженням;

· подачею CO2.

Алгоритм роботи контролера може бути змінений і налаштований залежно від виду рослин та системи вирощування.

Таким чином, комплексний контроль і створення ідеальних умов дозволять підвищити врожайність, звільнити багато часу і навіть скоротити витрату електроенергії. Адже все обладнання буде працювати чітко за заданою програмою.

Відмінними рисами даного контролера є виняткова надійність і багатофункціональність.

Безперечною перевагою даного контролера є підтримка Modbus + RS485, що забезпечує можливість розширення системи управління і клімат-контролю до промислових масштабів.

Питання для самоконтролю

1. Що таке гідропоніка? 2. У чому полягає процес вирощування рослин за допомогою гідропонних систем? 3. Які переваги гідропоніки? 4. Що таке аеропоніка? 5. У чому полягає процес вирощування рослин за допомогою аеропонних систем? 6. Яка необхідність застосування автоматизації для гідропонних і аеропонних систем? 7. Склад модульної системи CyberGrowTM. 8. Функціональні можливості контролера CyberGrowTM.

Попередня тема

На початок

Наступна тема