مزارع گلخانه ای و گلخانه ای سنتی، حتی در شرایط آب و هوایی مساعد، نیازمند تلاش قابل توجهی از سوی مالک برای به دست آوردن برداشت برنامه ریزی شده است. همچنین می توان به مجموعه کارهای فنی در مورد چیدمان سازه ها اشاره کرد، اما وظایف کنترل اولیه نقش مهمی در روند عملیات ایفا می کند. مفهوم گلخانه هوشمند این امکان را فراهم می کند تا عملکردهای مالک را در هنگام ایجاد و نگهداری چنین اشیایی تسهیل کند. شما می توانید آن را با دستان خود با استفاده از تجهیزات ویژه و ابزارهای سخت افزاری و نرم افزاری پیاده سازی کنید.
اتوماسیون در گلخانه
به طور کلی، گلخانه هوشمند را می توان آنالوگ خانه هوشمند دانست. وظیفه اصلی سیستم ارائه عناصر کنترل هوشمند است که به طور مثبت بر چندین پارامتر عملکرد مزرعه به طور همزمان تأثیر می گذارد. یک عامل کلیدی در اجرای کنترل خودکارکنترل شاخص های ریز اقلیم بدون دخالت کاربر است. این سیستم باید به طور مستقل، بر اساس داده های دما و رطوبت فعلی، پارامترهای لازم را هر روز، ساعت و حتی دقیقه با در نظر گرفتن الزامات پوشش گیاهی خاص تنظیم کند. اما ممکن است در ایده معرفی اتوماسیون برای گلخانه مشکلاتی وجود داشته باشد. اجرای عناصر اساسی سیستم با دستان خود دشوار نیست - کافی است سنسورها را با چندین سنسور حساسیت به تجهیزاتی که مستقیماً میکروکلیم و سایر فرآیندهای نظارتی را کنترل می کنند وصل کنید. مشکل در تضاد بین الزامات اجزای مختلف عملکردی گلخانه است. این حتی در مورد این واقعیت نیست که خیارها و گوجه فرنگی های مشروط به رژیم آبیاری متفاوتی نیاز دارند، بلکه از نظر نیاز به رطوبت و راحتی حرارتی در رابطه با خاک و قسمت بالایی گیاهان تفاوت دارند.
انتخاب مکان برای گلخانه
در اولین مراحل پروژه، می توانید بر روی قوانین کلی چیدمان فنی سازه تمرکز کنید. البته انتخاب محل مزرعه یک نکته اساسی است. در صورت کمبود گرما و انرژی خورشیدی در منطقه، شیب و ضلع طولانی سازه باید به سمت جنوب تبدیل شود. به گفته کارشناسان، اگر تاکید بر کشت بهاره با نهال باشد، چنین تصمیمی خود را توجیه می کند. برعکس، گلخانه های تابستانی باید به سمت شمال باشد، زیرا در این حالت پشته ها با اشعه های عصر و صبح شفافیت مؤثرتری دریافت می کنند. همچنین در انتخاب مکان، قابلیت اطمینان خاک را فراموش نکنید. با دستان خود در زیر یک گلخانه هوشمند می توانیداز قبل یک پایه جهانی از یک ساختار شمع با گریلاژ آماده کنید. اما اگر قرار است یک قاب بر اساس یک پایه نواری ساخته شود، باید با قرائت آب زیرزمینی محاسبه ژئودتیکی انجام شود. این گزینه از نظر اجرا محدودیت هایی دارد.
نصب قسمت سازه فوقانی
در ابتدا فراموش نکنید که یک گلخانه با تکنولوژی بالا و پر از تجهیزات باید امکان سیم کشی کابل و نصب تجهیزات پیچیده را فراهم کند. یعنی تا آنجایی که ممکن است از نظر فرآوری مواد ساخت باید با ساختاری منعطف استفاده شود. با این حال، اساساً هیچ چیز جدیدی در اجرای این قسمت وجود نخواهد داشت. اسکلت نگهدارنده را می توان از تیرک های فلزی با قاب های عرضی ساخت و برای تزئین از شیشه یا پلی کربنات استفاده کرد. نصب خودسرانه یک گلخانه هوشمند توسط مجموعه ای از عملیات معمولی انجام می شود - با کمک سخت افزار، براکت ها و گیره ها، اتصال بین عناصر با استفاده از تجهیزات جوشکاری یا درایور انجام می شود. مهمتر از آن محاسبه صحیح سازه است تا مدت زمان زیادی دوام بیاورد و در حین کار نیازی به تنظیم نداشته باشد. برای پشتیبانی ارتباطی، کانال های کابلی ویژه گذاشته شده است. مواد برای آنها از پلاستیک های مقاوم در برابر رطوبت و عایق خوب انتخاب شده است. در حال حاضر در خود گلخانه باید یک سیستم زمین و بخش های حفاظت شده برای نصب بلوک های ایمنی در نظر گرفته شود.
اجرای فنی اتوماسیون گلخانه
برای کنترل سیستم های کنترلمیکروکلیمات از حسگرها، عناصر حسگر، محرک ها و ابزارهای ارتباطی برای ارسال سیگنال استفاده می کند. با این حال، بدون کنترل میکروکنترلر، این زیرساخت نمی تواند ایجاد شود. به عنوان راه حل بهینه برای این مشکل، از محصولات مبتنی بر آردوینو استفاده می شود. یک گلخانه هوشمند که توسط این دستگاه کنترل می شود، طیف کاملی از ابزارها را برای کنترل دائمی توسط ماژول های کاربردی دریافت می کند. سیستم "آردوینو" یک برد کوچک با ریزمدار ارائه شده توسط استاد و حافظه است. بسته به پیکربندی خاص این دستگاه، تعداد مشخصی دستگاه خارجی را می توان متصل کرد. در گلخانه‌های کوچک تا دوازده عنصر کنترل‌شده از جمله موتورهای الکتریکی، دستگاه‌های روشنایی، مکانیزم درب، سیستم‌های آبیاری و غیره استفاده می‌شود. اجزای متصل طبق یک الگوریتم تعریف‌شده توسط کاربر و با در نظر گرفتن پارامترهای خارجی کنترل می‌شوند.
چگونه یک پروژه آردوینو توسعه دهیم؟
همه عناصر عملکردی مجموعه کنترل به صورت جداگانه مونتاژ می شوند. برخی از دستگاه ها مستقیماً در سیستم سرویس میکروکنترلر قرار می گیرند و بخشی دیگر در تغییر پارامترهای محیط کار نقش دارند. کاربر موظف است ابتدا تعیین کند که چه عناصر کاربردی برای سازماندهی عملیات مستقل گلخانه مورد نیاز است و چگونه عملکرد کنترلر از نظر فنی سازماندهی می شود. به طور معمول، پروژه های آردوینو بر اساس موارد زیر توسعه می یابندالگوریتم:
- تعیین عوامل هدف موثر بر زندگی گیاه. موارد اساسی شامل دما، رطوبت، نور، و محتوای دی اکسید کربن است.
- ترسیم طرحی که بر اساس آن زیرساخت کنترل با استفاده از کنترلر پیاده سازی می شود.
- طراحی طرحی از تجهیزات و حسگرها با اطلاعات پارامترهای هدف.
- ایجاد نقشه تکنولوژیکی از تعامل کنترل پنل با واحدهای عملکردی کنترلر.
- توسعه الگوریتمی در سطح نرم افزار برای خودکارسازی فرآیندهای مدیریت گلخانه.
- پشتیبانی فنی واحدهای عملکردی با سیستم منبع تغذیه.
انواع دستگاه هواکش
گردش هوا یکی از عوامل کلیدی تضمین کننده رشد متعادل گیاهان گرما دوست است. در این حالت، وظیفه انجام این عملکرد در حالت خودکار است. چگونه از آن اطمینان حاصل کنیم؟ سه راه اصلی برای اجرای تهویه خودکار گلخانه وجود دارد:
- از کمک فنر خودرو. ساده ترین راه حل بودجه، که از مکانیزم های پیستونی و فنر گاز یک ماشین ساخته شده است. تهویه خودکار گلخانه از کمک فنر را می توان با استفاده از لوله های فلزی، شاخه های لوله کشی و توقف پنوماتیک با پایه بدنه انجام داد. این زیرساخت، در واقع، یک درایو حرارتی را تشکیل می دهد که می تواند در ورقه پنجره همان دیوار پلی کربنات یا سایبان ثابت شود.
- پنکه برقی. از طريقسوئیچ حرارتی یک سیستم تهویه تمام عیار با قدرت کافی با اتصال به یک ژنراتور محلی یا با باتری خود کار می کند.
- مکانیسم های دریچه. یک برش در ساختار پنجره یا روی سقف گلخانه برای نصب دریچه تهویه ایجاد می شود. اتوماسیون در این مورد یکپارچه خواهد شد و سطح آن به نسخه خاص دستگاه بستگی دارد. امروزه مدل هایی با کنترل برنامه و با تنظیم کننده های مکانیکی وجود دارد که نیازی به منبع تغذیه ندارند.
سیستم روشنایی
پوشش گیاهی گلخانه ای به طور متوسط باید 14-16 ساعت در روز نور دریافت کند. همچنین روشنایی شبانه روزی هیچ فایده ای ندارد، بنابراین نیاز به یک سیستم خودتنظیمی وجود دارد. ابتدا لازم است ابتدا مشخص شود که منابع نور چه خواهند بود. به عنوان یک گزینه جهانی، می توانید از LED های ویژه برای گلخانه ها یا دستگاه هایی با به اصطلاح روشنایی قرمز مفید استفاده کنید که بر روی امواج در محدوده 600 تا 700 نانومتر کار می کنند. اما در طول دوره گلدهی باید امواج آبی در طیف 400-500 نانومتر به هم متصل شوند. از نظر اجرای روشنایی، یک گلخانه هوشمند با دستان خود را می توان با یک گروه کنترل شده از لامپ های محافظت شده با طیف گسترده ای از پارامترهای قابل تنظیم تعبیه شده در پایه یک کنترل کننده مشترک ارائه کرد. وظیفه اصلی سازماندهی صحیح و منطقی اتصال از کنتاکتورهای سیستم آردوینو به هر لامپ است. برای این کار می توان از رله های کنترلی با کلکتورها و درایورها برای تغییر ویژگی های درخشش نیز استفاده کرد.
سیستم آبیاری
تا زمانی که این قسمت طراحی شود، باید یک طرح قرار دادن گیاه تهیه شود. توصیه می شود آنها را در گروه هایی با نیاز آبی یکسان توزیع کنید. دستگاه های اتوماتیک آبیاری گلخانه نیز به یک کنترل کننده مرکزی متصل به سنسورهای رطوبت متصل خواهند شد. ساده ترین گزینه برای اجرای چنین سیستمی نصب بشکه آب است که توسط آب باران از زهکشی جمع آوری می شود. فرآیند آبیاری توسط یک شیر توپی با یک ترانسوم اتوماتیک با کشش مستقیم کنترل می شود.
سیستم آبیاری قطره ای
از نظر طراحی پیچیده اما از نظر تامین آب گیاه موثر است. برای ایجاد آن، به یک تلگراف با قابلیت تنظیم خودکار و تجهیزاتی برای توزیع آب نیاز دارید که می تواند از یک لوله پلاستیکی ساخته شود. بنابراین، کانال های سوراخ دار در امتداد تمام بسترهای گلخانه هوشمند نصب می شوند. برای نهال ها، می توانید خود را به رطوبت خاک محدود کنید. کل سیستم لوله کشی نیز باید توسط یک پمپ سیرکولاسیون کنترل شود که سطح فشار بهینه را در مدارها حفظ می کند.
وسیله برای تحریک خاک حاصلخیز
فعالیت رشد و نمو گیاهان به میکرو فلور خاک بستگی دارد. برای حفظ رژیم بهینه هوا-رطوبت زمین، مجموعه مناسبی از گلخانه های هوشمند مورد نیاز است که شامل عناصر الکتریکی برای گرم کردن و آبیاری خاک باشد. معمولاً از حصیر یا دستگاه های بشقاب استفاده می شود که مستقیماً در آن قرار می گیرندزمین یا زیر آن و از طرف دیگر با کنترلر به سیستم منبع تغذیه متصل می شوند.
نتیجه گیری
ویژگی های فعالیت حیاتی گیاهان گلخانه ای به راحتی ارائه شده توسط تجهیزات آب و هوایی محلی بستگی دارد. سیستم های کنترل میکرو اقلیم مبتنی بر کنترلرها و سایر اتوماسیون ها تنها گامی در جهت افزایش راحتی صاحب این مزرعه نیستند. این تنظیم بسیار دقیق تر حالت های کنترل هوا، رطوبت و دما و همچنین وسیله ای برای بهبود بهره وری انرژی تجهیزات مورد استفاده است. استفاده منطقی از منابع انرژی تنها یکی از عوامل کلیدی در توسعه سیستم های کنترل مبتنی بر آردوینو است.
