Интеллектуальная домашняя теплица

1.

Кафедра
«Биомедицинская техника»
Тамбовский Государственный Технический
Университет
Презентация на тему:
Интеллектуальная
домашняя теплица
Подготовили работу:
Тадевосян Норик Оганесович
Александр Катаранов Олегович
Тамбов 2022

2.

Что такое умная
теплица?
Умная теплица – это полностью автоматизированная
конструкция, призванная облегчить процесс
выращивания агрокультур и минимизировать
использование ручного труда. Этот
сельскохозяйственный объект включает в себя
микроконтроллеры, датчики и приложения «интернета
вещей».
Появление умных теплиц и оранжерей произвело
революцию в сельском хозяйстве, позволив более
эффективно выращивать экзотические фрукты в
северных широтах. В основе любой умной теплицы –
датчики, исполнительные механизмы, системы
мониторинга и управления, которые в комплексе
позволяют оптимизировать многие факторы и условия
роста агрокультур.

3.

Концепция домашней
умной теплицы
Тепличное растениеводство – один из наиболее популярных способов обеспечения урожайности в
неблагоприятных для роста и развития растений условиях. Протяженность тепличных комплексов может
достигать нескольких гектар, поэтому их руководство заинтересовано в автоматизации и роботизации
обслуживания этих территорий. На текущий момент уже разработаны автоматизированные системы
управления микроклиматом для крупных тепличных комбинатов, однако эти решения не подходят для
мелких предприятий, а также личных подсобных хозяйств. В Российской Федерации около 50 % населения
имеет садово-огороднические участки, при этом работает на них в свободное от основной деятельности
время.
Для домохозяйств с доходом до двух прожиточных минимумов на одного человека личные подсобные
хозяйства являются основным источником пищи растительного происхождения. Безусловно, владельцы
таких участков в большей степени заинтересованы в сокращении физического труда, повышении
урожайности, а также сокращении рисков, связанных с погодными условиями, чем, например, мелкие
сельскохозяйственные предприятия. К сожалению, использование традиционных теплиц не способно
решить все перечисленные задачи. Сейчас, в силу развития информационных и интеллектуальных
технологий, всё больше владельцев садовых и огородных участков задумываются о внедрении
роботизированных теплиц, которые по аналогии с технологией «умный дом» называют «умными
теплицами».

4.

Часто умные теплицы работают в синхронизации с другими технологическими
решениями, например, технологиями автоматического полива Веб-консоль
администратора позволяет фермерам настраивать параметры системы и интегрировать
ее с другими решениями. Мобильное приложение генерирует оповещения и отчеты о
производительности теплицы.
По типу умные теплицы можно разделить на те, где используются гидропоника
(выращивание агрокультур без почвы) и обычное выращивание агрокультур в грунте.

5.

Ключевыми для умных теплиц стали такие технологии, как:
• LED-прожекторы для роста растений;
• датчики температуры и влажности;
• система обогрева;
• клапаны и насосы;
• системы вентиляции;
• системы управления;

6.

Принцип работы умной теплицы
В представленной сбоку схеме
работы умной теплицы показан
размер участия человека в ее
функциональных возможностях.
Пользовательский вход
ограничивается корректировкой
программного обеспечения и
непосредственной установкой
параметров контроллера.
Корректировка может
проводиться удаленно через,
например, компьютер,
подключенный к контроллеру.

7.

Базовые возможности умной теплицы
Автоматизации подлежат следующие виды работ из комплекса обязательных
агротехнических мероприятий проводимых с растениями в теплице.
1.Регулирование температуры предпочтительной для выращивания растений в
данной конкретной теплице. Контроль над поддержанием заданного теплового
режима.
2.Создание определенных показателей влажности воздуха в теплице. На
урожайности некоторых культур этот показатель оказывает существенное
влияние.
3.Сохранение влажности грунта в заданных пределах. Корневая система
растений не должна пересыхать и в то же время переизбыток влаги приводит к
заболеванию растений.
4.Организация дополнительного освещения в теплице в любое время года
обеспечит полноценный рост растений.

8.

Какие технологии делают теплицы умными?
HVAC
HVAC-оборудование – это комплекс,
состоящий из систем отопления,
вентиляции и кондиционирования
помещений. Задача HVAC-систем в
теплицах и оранжереях –
поддерживать идеальную
температуру для круглогодичного
выращивания конкретной
культивируемой агрокультуры или
экзотических растений, сглаживая
негативные факторы окружающей
среды. Преимущества HVAC
заключаются в минимизации
операционных затрат.

9.

Светодиодные (LED) прожекторы
При помощи светодиодов легко обеспечивается
дополнительное освещение культивируемых
агрокультур в теплице или оранжерее. Лучшие
системы освещения имеют компактный дизайн и
долгий срок эксплуатации (от 30 до 50 тысяч часов)
и расходуют меньше энергии.
Датчики
В зависимости от потребностей фермеров
возможны любые комбинации датчиков:
температурные датчики, датчики влажности,
датчики состава почвы (кислотность, химический
состав), датчики точки росы, датчики контроля
качества воды для полива и так далее.

10.

Виды полива растений в
теплице
Можно выделить три основных
вида полива:
-дождевание
-внутрипочвенное
-капельное

11.

Капельное орошение
Эта технология была опробована несколько десятилетий тому назад. Ее
результаты оказались настолько впечатляющими, что система получила
широкое распространение. Основная идея состоит в том, что вода подается к
корням растений.
Есть два способа:
1.наливается на поверхность возле стебля;
2.подается под землей в зону формирования корней.
Первый способ более простой в установке, второй — более затратный:
нужен специальный шланг или капельная лента для подземной укладки,
приличный объем земельных работ. Для умеренного климата разницы
особой нет — и тот и другой способ работают хорошо. А вот в регионах с
очень жарким летом лучше показала себя подземная прокладка: меньше
воды испаряется и больше ее попадает растениям.

12.

Дождевой полив
Эта система имитирует естественный
полив – дождь. Ее можно установить
под крышей теплицы по всему
периметру, тогда мельчайшие капли
воды распыляются на листья и плоды,
и растения получают питание из
воздуха и из почвы. Также можно
сделать надпочвенный полив – в этом
случае основное питание овощей
происходит из почвы.
Для устройства воздушного орошения
нужна очищенная вода, чтобы мелкие
отверстия не забивались. Также в
обоих случаях вода должна подаваться
под большим давлением.

13.

Внутрипочвенный полив
Под землей располагаются трубы из
пористого материала, по которым вода
поступает в землю. почва всасывает влагу по
всем поверхности трубы и таким образом
насыщается. Благодаря равномерному
распределению воды грунт постоянно
увлажненный, и растения получают
необходимое питание.

14.

Зарубежные производители
Одними из основных игроков на рынке теплиц являются Nexus
Corporation, Argus Control Systems Limited, Certhon, Rough Brothers.

15.

Заключение
Самостоятельное создание умной теплицы в домашних условиях
подразумевает наличие у разработчика умений в области механики,
электротехники и микроэлектроники, программирования, в том числе –
программирования микроконтроллеров и баз знаний, а также знаний
технологии выращивания различных сельскохозяйственных культур в
тепличных
комплексах.
Непродуманность
любого
аспекта
роботизированной теплицы снижает эффективность разработки, а
инвестиции не окупаются. Напротив, грамотный подход к созданию умной
теплицы способен существенно повысить урожайность при сокращении
трудозатрат владельцев садовых участков. Вместе с тем, повышение
уровня интеллектуальности теплиц сопряжено с увеличением расходов на
её разработку. На текущий момент стоимость роботизированной теплицы
достаточно высока для части целевой аудитории, что предполагает
дальнейшие исследования в области создания комплексных и
экономичных решений для умных теплиц.