Инновационные технологии в огороде — умные теплицы

Умная теплица заметно облегчает физический труд огородника. Она способна самостоятельно позаботиться о будущем урожае огурцов и томатов, ягод, или других культур, без участия владельца. Набор автоматических опций освобождает человека от многочасового и ежедневного обслуживания грядок, снижает трудозатраты.

Рассмотрим далее в статье, каким требованиям соответствует «умная теплица», какие технологии используются в ее изготовлении, разновидности таких теплиц, и как правильно выбирать модели, все полюсы и минусы данной конструкции, альтернативные варианты, а также возможность создания своими руками «умной теплицы».

Что это такое?

«Умная теплица» это автоматизированная тепличная конструкция, которая гарантирует значительное облегчение тяжелого процесса выращивания агрокультур, и ухода за ними, а также минимизирует применения ручного труда.

Требования

«Умная теплица» имеет более широкий функционал в сравнении с традиционным вариантом. Она позволяет увеличить урожайность, благодаря наличию в конструкции автоматических механизмов, которые контролируются и управляются при помощи современных программных обеспечений. Оригинальная конструкция теплицы позволяет обеспечить максимальную освещенность выращиваемых культур.

Каждая «умная теплица» в своей комплектации обязательно должна иметь:

• датчики;
• исполнительные устройства с механизмами;
• системы отслеживания и управления.

Вся конструкция в целом полностью автоматизированная, с имеющимися микроконтроллерами, необходимыми приборами, измерителями и приложениями (с интернетом) доступна для возможного удаленного просмотра и регулировки показателей.

Используемые технологии и приспособления

Современная теплица будет соответствовать статусу «умной», если она имеет следующие современные технологии в своей конструкции.

HVAC-оборудование

Данное оборудование включает комплекс нескольких составляющих:

• система вентиляции;
• кондиционирование;
• система отопления.

HVAC-оборудование гарантирует поддерживание идеальных температур, которые позволяют выращивать в теплице овощи и растения в течение круглого года. Систему можно настроить для культивации конкретного овоща или экзотического растения. Неоспоримые преимущества HVAC – минимизация операционных затрат. Оно является одним из лучших и востребованных технологий.

LED освещение

Освещение на светодиодах, или LED освещение считается наиболее предпочтительными, так как имеет:

• компактные размеры;
• минимальный вес;
• отличный дизайн;
• простую установку;
• экономичность при работе;
• продолжительный срок службы.

Датчики

По желанию обладателя «умной теплицы» датчики, используемые в конструкции, могут быть использованы в любых комбинациях:

• для измерения влажности в почве и воздухе;
• температурные;
• экспонометр – для определения яркости освещения теплицы;
• для получения данных кислотности почвы, и ее химического состава;
• для предварительного определения t воды для полива или качества воды.

Снятие показаний, их периодичность и частоту можно регулировать.

Специальные сети для связи датчиков

Для связи всех датчиков используются беспроводные или проводные сети. В особенно удаленных населенных пунктах можно выбирать беспроводную технологию LPWAN (сеть дальнего радиуса действия). Она хорошо справляется с передачей небольших, по объему, данных.

Хорошо себя показывают NB-IoT, LoRaWAN, RF. Данный тип связи не требует использование сети лицензируемого диапазона, это гарантирует низкую стоимость содержания и сервисное обслуживание оборудования.

Специальные приложения для ПК и мобильных

Специально разработанные приложения для управления «умной теплицей» можно легко устанавливать на:

• смартфон;
• ПК;
• планшет с ноутбуком.

Интерфейсы понятные и удобные в использовании. Владелец с помощью гаджета на расстоянии сможет мониторить работу системы, контролировать показатели в «живом режиме», изменять их в случае необходимости.

Разновидности

Преимущества умных теплиц в том, что на протяжении всего года, появляется возможность употреблять свежие овощи/фрукты, или выращивать их для продажи. Многообразие разновидностей моделей, позволяют подобрать каждому наиболее оптимальный вариант для себя. Умные теплицы разделяют по следующим критериям.

По материалам каркасов

Материал каркаса должен быть прочным и устойчивым к перепадам температур, осадкам, установке дополнительного утепляющего материала. Каркас может быть:

1. Из стали – самый прочный и крепкий вариант. Покрыт он защитным слоем от коррозии, или оцинковки.
2. Алюминиевым – устойчив к появлению ржавчины, простой в обработке. Но этот материал недостаточно прочен к большим нагрузкам. При обильном снежном покрове зимой, сильных порывах ветра может менять форму, приходить в негодность.
3. Из дерева – не дорогой, но подвержен гниению. Со временем, даже при обработке защитными средствами, каркас просядет.

Каркас должен выбираться в соответствии с размерами теплицы, чем она больше, тем прочнее должен быть каркас.

Материалу покрытия

Теплицы по материалу покрытия могут быть:

• из сотового поликарбоната – легкого, прочного и прозрачного, с устойчивостью к УФ-лучам (плотность от 0,65 г/м3, толщиной от 4 мм и более);
• из капитальных стен с крышей и стекла;
• полностью стеклянные;
• комбинированные – из сочетания разных материалов.

Варианты выбирают, руководствуясь финансовыми возможностями.

Форме и типу крыши

Можно выбрать любой вариант крыши теплицы:

1. Односкатная – компактный и простой вариант, подойдет для небольших участков и теплиц маленьких или средних размеров.
2. Двускатные крыши – занимают много площади, подходят для больших теплиц, максимальная высота в центре теплицы. Крыша обеспечит самостоятельный сход осадков, благодаря уклонам.
3. В виде арок – классический вариант. Модель устойчива к ветру. Внутренне пространство используется максимально и с пользой. Каркас должен иметь суперпрочные качества, так как на крыше может скапливаться снег, который не должен разрушить конструкцию.

Стали появляться в продаже и новинки в виде сферической крыши. Этот тип компактен, имеет небольшой вес, и гарантирует отличное освещение. Тип крыши хорошо устойчив к нагрузкам.

Форме и типу стен

Стены теплицы могут быть прямыми, округлыми, или любой геометрической формы. Наиболее востребованный материал для стен сотовый поликарбонат – он доступен по цене и прост в установке. Стены из стекла обойдутся дорого, это тяжелый и хрупкий материал. Использовать пленку для стен рекомендуется для сезонных, летних вариантов.

Типу конструкции

Теплицу можно установить с различным типом конструкции:

• Сдвижные конструкции удобны тем, что их в жаркое время года можно частично открывать, сдвигая отдельные элементы.
• Разборные – конструкция позволяет полностью разобрать и вновь собрать теплицу на сезон, или перенести на новое место. Этот тип дает возможность убирать отдельные модули конструкции.
• Стационарные модели монтируются на крепкий фундамент на одном, заранее выбранном, месте. Они обустраиваются на использование в течение 12 месяцев. Можно устанавливать систему отопления.

Размерам

В зависимости от того, какое количество растений предполагается выращивать (на продажу, или только для себя), следует выбирать и размеры теплиц, которые могут быть шириной:

• 1,5-2 м;
• 3-3,5 м;
• 4-5 м.

Высота и длина теплицы может быть различной, в зависимости от выращиваемых культур от 1,5 м до 9 м и выше. Теплица также может иметь квадратную, прямоугольную, округлую форму.

Как правильно выбрать?

При выборе «умной теплицы» обращают внимание на следующие важные факторы:

• какие культуры будут выращиваться в теплице (назначение) – это определяет размеры конструкции и форму;
• шатровая, двускатная модель подходит для выращивания высокорослых культур;
• конструкция в виде арки отличается стойкостью, удобством эксплуатации изнутри;
• для регионов с большим количеством осадков выгодно брать модель стреловидной формы (крыши);
• конструкция из оцинкованного профиля самая долговечная и крепкая;
• при выборе теплицы, обращают внимание на характеристики прочности – они выражаются в устойчивости каркаса к ветровой/снеговой нагрузке;
• способы соединения составных модулей влияют на долговечность теплицы;
• важнейший параметр – плотность, толщина и пропускная способность света.

Наличие всех составляющих автоматической системы для «умной теплицы» гарантирует минимальные физические и временные затраты человека, и хорошие урожаи культур. Степень автоматизации теплицы можно подбирать самостоятельно или выбирать стандартные варианты. Следует учитывать объем выращиваемых растений – для семьи, или на продажу.

Известные производители и модели

Можно выделить следующие бренды смарт-теплиц.

Компания Воля

Российский бренд с 1993 года производить теплицы различных конфигураций на основе качественного и высокопрочного сотового поликарбоната. Разработчики постоянно внедряют инновационные «доработки», технологии, учитывая пожелания пользователей. Теплицы подходят для круглогодичного выращивания растений, как для частного использования, так и для промышленных целей.

Орион

Оригинальная высокая (до 4 м) модель подходит и для жарких, и для холодных регионов. Прочная конструкция отлично выдерживает большое количество осадков, при снежных зимах.

Эффективное строение верхней части крыши (в виде арки) сдвижной, которая вставляется в Н-образные модули, свободно передвигается, позволяя максимально проветривать теплицу. Цена (в зависимости от размеров) доступная 15 000-26 000 руб.

Дополнительное фирменное оборудование в виде системы автоматической вентиляции (автоподъемник форточек) будет контролировать комфортный микроклимат – откроет в нужный момент вентиляционные форточки.

Бренд Союз-Агро

Российская компания производит высококачественную продукцию из поликарбоната с надежной конструкцией и комплектующими из прочной стали. Форма крыши устойчива к большому скоплению снежного покрова.

Капелька

Модель предназначена для использования в течение всего года. В комплектацию можно включить дополнительные форточки, и автоматическое открывание к ним, а также капельный полив. Модель подходит для установки автоматизированной системы.

Цена от 27 000 руб.

Компания ZimSad

Отечественный бренд на базе собственного производства изготавливает широкий ряд уникальных теплиц (с 2008 г.), в комплектации которых включены все современные автоматизированные системы.

LIVE ENERGY

Крупная конструкция из алюминиевого профиля с шириной до 5 м и любой высоты (от 3м до 9 м). Красивый дизайн и прочные однокамерные стеклопакеты. Теплица круглогодичная для установки на фундамент. Крыша двускатная самоочищающаяся (от осадков).

Наличие автоматики для проветривания, системы обогрева, количество створок (под заказ) и оборудования для капельного полива, досветка минимизируют физические затраты и время. Стоимость от 950 000 руб. и выше. Двери с доводчиком.

Бренд Новатор

ООО ТПФ «Инновация» занимается изготовлением теплиц под маркой «Новатор» – это один из крупнейших российских производителей с 2004 года. Производственная база оснащена модернизированным оборудованием. Компания гарантирует качество и долговечность своей продукции.

«Новатор» 3 «Премиум»

Модель с откидным верхом из прочного металлического профиля и поликарбоната рекомендована для использования в температурном диапазоне от -60 до +80°С. В комплектацию можно взять автомат-систему полива, дополнительные фиксаторы форточек, съемную крышу. Стоимость от 28 000 руб.

Компания GLASS HOUSE

Бренд с 2001 года специализируется на производстве качественных и красивых современных теплиц на собственных производственных площадях по инновационным технологиям.

Каркасы создаются из прочного металлического профиля (оцинкованного). Для покрытия используется стекло и сотовый поликарбонат премиум-класса. Все конструкции фирменные и запатентованы.

Дубрава

Шатровая модель в ассортименте (по длине), и 4 м в ширину, 2,8 в высоту. Стальной оцинкованный уголок, форточки с термоприводом, раздвижные двери. Подходит для промышленного использования, предусмотрена установка автоматической системы.

Дополнительные стяжки в каркасе подходят для установки вентиляции, обогревателей. Каркас выдерживает нагрузки до 180-250 кг. снега на 1 м2. даже при покрытии сотовым поликарбонатом. Цена от 70 000 руб.

Особенности использования

Умные теплицы должны располагаться на территории участка, так чтобы было удобно провести к ней все необходимые коммуникации, которые входят в автоматическую систему. Конструкцию следует располагать на участке, так, чтобы солнце максимально освещало данный объект с утра до вечера (юго-западная сторона).

Особенности оборудования:

1. Авто проветривание может быть гидравлическим, электрическим.
2. Полив в виде капельного орошения к каждому растению по часам.
3. Отопление с терморегулятором.
4. Подсветка. Необходимое количество светильников рассчитывают исходя из площади теплицы.

Можно ли сделать самостоятельно?

Умную теплицу можно изготовить самостоятельно, работу проводят по этапам:

• выбирают солнечное место для установки теплицы;
• защищают участок от возможных порывов ветра;
• копают котлован и возводят фундамент;
• сооружают каркас из металлических труб;
• для круглогодичной теплицы следует выбрать недорогой материал сотовый поликарбонат с толщиной от 16 мм;
• на каркас укладывают гибкие поликарбонатные плиты;
• стыки тщательно герметизируют;
•  окна и двери устанавливают, так, чтобы они закрывались плотно, максимально сберегая тепло.

Проводят автоматизацию теплицы. Покупают необходимые датчики, например, марки Arduino. В комплекте – датчики влажности, закрыватели с термодатчиками, фоторезистор и электросхемы.

Для теплицы выбирают обустройство полов с обогревом, или водяное отопление. Для подключения к автоматике подходит электроподогрев. Для прогрева воздуха используют электрообогреватели, рядом с ними ставят датчики.

Далее устанавливают автоматические подъемники на окна и вентиляцию. В теплице размещают емкость для полива, проводят оросительные каналы, подключают к датчикам, и выставляют параметры полива.

Больше информации об изготовлении своими руками в видео:

Плюсы и минусы

Умные теплицы имеют неоспоримые преимущества перед простыми вариантами.

Плюсы:

• защита от экстремальных температур или резких перепадов;
• регулирование проветриваний, силы циркуляции воздуха;
• возможность осуществления автоматического набора воды для полива и совершения орошения в определенные часы;
• регулировка внесения удобрений;
• при минимальных отклонениях от заданных параметров, программа будет сообщать владельцу (по СМС, на эл./почту) о форс-мажорных ситуациях;
• конструкции не сложные, надежные;
• простое управление;
• возможность создавать идеальный микроклимат для каждой отдельной культуры, высаживаемой в данный момент;
• поддержание постоянной нужной температуры;
• подходит для использования круглый год, урожаи несколько раз за год;
• контроль работы оборудования и инвентаря – гарантирует возможность вовремя обнаружить сбой или неполадки.

Модели могут работать автономно, экономят время и ресурсы. Не требуется постоянное присутствие человека. Достаточно высадить рассаду в подготовленный грунт. Урожай можно собирать круглый год.

Минусы:

• следует настраивать системы под растение, которое будут выращивать (частоту, объемы полива, внесение удобрения, t, и др.) – например, для томатов требуется высота, для огурцов широкое пространство;
• рентабельность и эффективность зависит от согласованности и «полезной» функциональности всех систем в комплекте;
• стоимость.

Альтернативные варианты

В качестве бюджетного варианта можно найти альтернативу «умной теплице» в виде миниатюрных моделей:

• пристенных;
• 8-миугольных;
• парников-колпаков.

В зимнее время также можно «переделать» широкие, вместительные подоконники в теплицы. Они подойдут не только для рассады. Листья салата, укроп, петрушка, отдельные сорта томатов или огурцов можно выращивать на подоконнике. Главное – обеспечить растениям тепло, орошение и много света.

При наличии в загородном доме зимнего сада, его в холодный период можно частично использовать под выращивание свежих овощей, зелени. Утепленные лоджии на южной стороне дома, также востребованы в качестве круглогодичной теплицы.

Заключение

«Умная теплица» это современная, рентабельная конструкция, оснащенная автоматической системой регулировки микроклимата. Благодаря обустройству датчиков контроля и своевременной корректировки в изменении показателей (t, влажности, наличия удобрения и др.), теплица способна самостоятельно «следить» за растущими растениями, вовремя ухаживая за ними.