Умная теплица — автоматизация полива и проветривания

Установите датчики увлажнения почвы на глубине 15 см вдоль грядок и подключите их к управляющему блоку. Запрограммируйте цикл подачи влаги так, чтобы суточная порция воды достигала 6–9 мм на м2, что эквивалентно примерно 6–9 л на м2 в условиях обычной почвы. Это обеспечивает равномерное увлажнение корневой зоны и снижает риск переувлажнения.

Смонтируйте систему обмена воздуха: вытяжной вентилятор мощностью 100–150 Вт и два входных устройства. Установите пороги: форточки открываются при превышении 26°C или влажности воздуха 65%, и держатся открытыми 5–10 минут каждые 60–90 минут в дневной период, чтобы обеспечить 6–8 обновлений воздуха в час и предотвратить перегрев.

Контроль и данные: ведите дневник изменений за 30–60 дней, анализируйте зависимость между влажностью почвы, температурой воздуха и обменом воздуха. Наличие источника бесперебойного питания на 600–1000 ВА позволит сохранить работу датчиков и вентиляторов во время перебоев с энергией.

Как выбрать датчики влажности почвы и установить пороги срабатывания полива

Рекомендация: выбирайте капацитивные датчики влажности почвы с выходом 0–3,3 В (или 0–5 В) и с калибровкой под конкретный грунт; разместите два датчика в корневой зоне на глубинах 20–25 см и 40–45 см; на участок шириной до 2,5 м достаточно двух сенсоров, на более длинных грядках добавляйте ещё по одному через каждые 2–3 м; после монтажа выполните калибровку по образцам почвы и сопоставьте показания с реальными измерениями влажности.

Датчики предпочтительно выбирать с влагозащитой и устойчивостью к перепадам температуры, чтобы сохранить точность на участке под открытым небом. Обращайте внимание на совместимость с вашим контроллером: интерфейсы SPI/I2C или SDI-12 упрощают подключение; длина кабеля должна позволять свободно размещать сенсоры во влажной зоне, не нарушая водоотведение и дренаж.

Преимущество капацитивных моделей в том, что они меньше подвержены коррозии и дрейфу сигнала по времени. Оптимально выбирать изделия с защитой от влаги и пыли, а также возможностью калибровки под тип грунта – песок, суглинок, глина. Размещайте датчики на разных глубинах в пределах корневой зоны культуры и избегайте мест с застоявшейся водой; выдерживайте расстояние между сенсорами 1,0–1,5 м в ряду шириной 1,5–2,0 м. При монтаже учитывайте особенности грунтового слоя: в песчаных почвах сенсоры работают ближе к поверхности, в тяжелых – глубже.

Установка порогов увлажнения почвы

Определите базовые значения FC (полная влагоемкость) и WP (точка увядания) для вашего грунта: песок – нижний порог 0,10–0,12 м³/м³, верхний 0,16–0,18 м³/м³; суглинок – нижний 0,20–0,22 м³/м³, верхний 0,28–0,30 м³/м³; глина – нижний 0,28–0,30 м³/м³, верхний 0,36–0,38 м³/м³. Нижний порог запуска увлажнения, верхний порог прекращения его. Гистерезис держите в диапазоне 0,04–0,08 м³/м³ (или 6–8% от междупорогового диапазона). В фазе активного роста культуры поддерживайте более высокие значения, в период подготовки к цветению – умеренные. По смене грунта или культуры повторно выполняйте калибровку датчиков и корректируйте пороги.

Как настроить полив по расписанию и влажности без риска переливов

Установите датчик влажности почвы в корневой зоне на глубине 15–20 см и подключите к модулю управления, который активирует ирригацию по заданному режиму. Для большинства культур на легком и среднеземном грунте применяйте стартовый порог -40…-60 кПа, завершение -15…-25 кПа. Такой подход удерживает корневую зону в оптимальном диапазоне и снижает риск переливов.

Сформируйте расписание из двух коротких окон увлажнения в световой день: 7:00–7:10 и 13:00–13:15. В жару увеличьте до трех окон, в прохладе – до одного. Продолжительность зависит от объема воды, который требуется корневой зоне: при капельной системе с эмиттерами по 2 л/ч на м2, 8–12 минут на цикл дают 2–3 л на м2 за сутки. Если прогноз дождей на ближайшие 24 часа есть шанс – временно отмените увлажнение, чтобы не превысить потребность.

Параметры грунта и культура

• Легкие и средние грунты: старт ирригации при напряжении почвы -40…-60 кПа, стоп -15…-25 кПа; 4–6 эмиттеров на м2, расход 2 л/ч, цикл 8–12 мин; частота 1–2 раза в сутки в умеренных условиях, до 3 раз в жару.
• Тяжелые почвы: старт -60…-80 кПа, стоп -25…-30 кПа; 4–6 эмиттеров на м2, расход 2 л/ч, цикл 10–15 мин; частота 1–2 раза в сутки, корректируется по погоде.
• Рассада и молодые посевы: более частые, короткие циклы 5–8 минут, 2–4 раза в сутки, чтобы поддержать ровную влажность корневой зоны.

Контроль и корректировка

1. Периодически проверяйте калибровку датчиков влажности и, при необходимости, повторно калибруйте по образцовым пробам почвы.
2. Следите за прогнозами погоды: после выпадения осадков на 24–48 часов временно снижайте или приостанавливайте увлажнение.
3. Ведите дневник расхода воды и воспроизводимости циклов – корректируйте пороги и длительности по фактическим данным.
4. Ежеквартально оценивайте состояние корневой зоны вручную: сравните ощущение грунта и показания датчиков, при необходимости обновляйте пороги.

Как организовать автоматическое проветривание: выбор створок, вентиляторов и режимов работы

Начните с точного расчета воздухообмена: Q = ACH × V. При площади 100 м2 и высоте 2,8–3 м общий объем составит примерно 280–300 м3. Для жарких периодов целевой диапазон обмена воздухом – 20–30 раз в час, что эквивалентно 5600–9000 м3/ч. В прохладные дни достаточно 10–15 изменений, около 2800–4500 м3/ч. Эти значения задают базу для подбора оборудования и координации режимов работы.

Створки и их размещение подбирают под тип климата и геометрию помещения. Рекомендовано сочетать крышные элементы для эффективного stack effect и защёлки боковых форточек – они создают перекрестный обмен воздухом. Для 100 м2 целесообразно две крышные створки площадью 0,5–0,8 м2 каждая и 2–4 боковых вентиляционных окон по 0,3–0,6 м2. Автоматические приводы должны обеспечивать быстроту реакции и надёжность закрытия при порывах ветра. Важны уплотнения по периметру и крепёжные уголки, чтобы исключить протечки и ледяные зазоры.

Вентиляционные аппараты подбирают по расходу воздуха и мощности на противоположных концах помещения для образования поперечного потока. Оптимальный диапазон для одного устройства – 4000–9000 м3/ч при мощности 0,5–1,5 кВт. Для средней площади достаточно пары вентиляторов с суммарной пропускной способностью 8000–15000 м3/ч, что обеспечивает быстрый сброс избыточного тепла и поддержание равномерной температуры по всей зоне.

Управление режимами строится на сенсорике: температура, влажность и, по возможности, уровень CO2. Типичный алгоритм: автоматически открывать створки при внутренней температуре на 2–4°C выше наружной и при относительной влажности ниже 70–75%; закрывать часть элементов при резком падении наружной температуры или ухудшении погодных условий. Ночной режим предполагает удерживать обмен воздуха на 40–60% меньшей интенсивности, чтобы снизить энергозатраты и обеспечить охлаждение без перегрева за счет дневного тепла. В качестве переключателей используйте гибридный сценарий: длительный период кросс-обмена в тёплые часы и ускорение потока во время пиковых дневных температур.

Зонирование и система жалюзи позволяют локализовать обмен воздухом в отдельных секциях, что особенно актуально для участков с разной照度 и температурой. Контроллер должен поддерживать пороги с гистерезисом и возможность ручного перевода в локальный режим, чтобы оперативно скорректировать ситуацию при резком изменении погоды. Рассмотрите монтаж двусторонних заслонок и датчиков с автоматической калибровкой, чтобы поддерживать стабильный режим работы на протяжении всего вегетационного цикла.