Монтаж и наладка систем автоматизации тепличного комплекса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования, науки и молодёжной политики Краснодарского края

государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Краснодарского края

«Гулькевичский строительный техникум»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине МДК.02.01. Технология формирования систем автоматического управления типовых технологических процессов, средств измерений, несложных мехатронных устройств и систем

на тему: «Монтаж и наладка систем автоматизации тепличного комплекса»

Выполнил:

студент

Доброзоров Анатолий Александрович

Руководитель:

Зайко Евгений Викторович

Гулькевичи

2020

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Обеспечить поддержку постоянного поддержания микроклимата в тепличном комплексе.

Выращивание сельхозпродукции в тепличных условиях требует поддержания микроклимата в теплице, к основным параметрам которого относятся:

Температура и влажность воздуха в теплице;

Температура и влажность почвы.

Минеральный состав почвы.

Числовые значения всех перечисленных выше параметров определяются типом выращиваемой культуры. В частности, для земляники, в зависимости от фазы диапазон изменения влажности воздуха составляет 65 - 80%. При этом точность поддержания заданной влажности должна составлять ±3%. Кроме регулирования система должна предусматривать контроль расхода воды на распыление.

Подготовка местности для тепличного комплекса масштабом от 0,5 Га, до 50 Га.

Произвести монтаж тепличного комплекса площадью 3 Га. Произвести монтаж оборудования в тепличный комплекс.

Произвести монтаж датчиков в тепличный комплекс:

Датчик влажности почвы;

Датчик влажности воздуха;

Датчик освещённости;

Датчик давления;

Датчик температуры;

Датчик наличия СО;

Автоматизация монтируемого оборудования, наладка системы, программирование контроллеров.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Техническое задание

1. Виды теплиц

2. Тепличный комплекс

2.1 Энергопотребление тепличного комплекса

2.2 Монтаж тепличного комплекса

2.3 Автоматизация тепличного комплекса

3. Датчики, используемые в тепличных комплексах

4. Функциональная схема автоматического управления микроклиматом теплицы по нескольким параметрам

Заключение

Список используемых источников

Приложения

ВВЕДЕНИЕ

В ходе данной курсовой работы я собираюсь изучить строение и автоматизацию тепличных комплексов. Способы монтажа и сама установка автоматики, затраты энергии на поддержание работоспособности самого тепличного комплекса. Так же изучить используемые датчики в автоматизированных тепличных комплексах.

В настоящее время ведется активная модернизация теплиц, связанная с повышением количества исполнительных систем: разделение контуров, модернизация форточной вентиляции, установка систем зашторивания, установка вентиляторов. И чем больше исполнительных систем имеет теплица, тем важнее для нее выбор критерия, определяющего стратегию поддержания микроклимата. Например, одним из наиболее популярных критериев управления является экономия теплоресурсов.

теплица монтаж датчик микроклимат

1. Виды теплиц

Автоматизированные тепличные комплексы могут быть использованы в различных областях, мы разделяем их на три основных:

1. Тепличные комплексы - теплицы площадью от 0,5 га до нескольких десятков га. Как правило, тепличные комплексы состоят из блоков. Каждый блок включает в себя группу теплиц. Каждая теплица может состоять их нескольких отделений со своими одинаковыми или отличающимися комплектами технологических систем. Главное назначение тепличных комплексов - это промышленное производство сельскохозяйственной продукции для обеспечения потребностей населения. Обслуживаются тепличные комплексы профессиональными административными, агрономическими и техническими службами. Основные требования к промышленным теплицам и тепличным комплексам - это обеспечение требуемого ассортимента продукции, высокая урожайность, высокое качество и низкая себестоимость продукции.

Приложение 1.

2. Фермерские теплицы - теплицы площадью от 500 до 5000 м2. Как правило, фермерские теплицы используются для выращивания отдельных сельскохозяйственных культур с мелкооптовым и розничным сбытом. Главное назначение фермерских теплиц - это вспомогательная, а иногда и основная, занятость отдельных семей. Основные требования к фермерским теплицам - это обеспечение небольшого ассортимента, получение хорошего качества и приемлемой урожайности продукции и её низкая себестоимость.

Приложение 2.

3. Индивидуальные теплицы - теплицы площадью от 50 до 500 м2. Как правило, индивидуальные теплицы строятся на индивидуальных участках для личного потребления выращиваемой продукции и для удовольствия. Основные требования к индивидуальным теплицам - это обеспечение небольшого ассортимента экологически чистой сельскохозяйственной продукцией и её низкая себестоимость.

Приложение 3.

2. ТЕПЛИЧНЫЙ КОМПЛЕКС

В данном случае рассмотрим комплекс 3 - Га.

Это будут современные стеклянные теплицы, с полной системой климатического контроля, включая систему отопления, энергосберегающие экраны, вентиляцию, систему подачи СО2, систему искусственного освещения, капельное орошение субстрата, дренажную систему.

Проект включает в себя: основное помещение -теплица, а также вспомогательные и служебные площади:- блок бытовых и административных помещений, сортировочный цех, холодильные камеры для хранения продукции, технологический коридор, которые примыкают к теплице и находиться под одной стеклянной крышей.

По последним требованиям отдельно надо строить котельную совмещенную с энергоцентром, но технологически разделен перегородкой или отдельно в здании.

Тепличный комплекс имеет почти квадратную форму.

Для размещения теплицы пл. 3га необходим горизонтальный участок полезной площадью 32448м2.

(S = 156 х 208 = 32448м2).

Каркас теплиц пролетом 8,0м. и шагом колонн 4м. монтируются из стальных оцинкованных конструкций.

Высота колонны:

· 4,5м, это высота более предпочтительна под розы и зеленные культуры.

· 5,0 - 6,0м, это высота для выращивания овощных культур.

Стальные конструкции защищены от коррозии методом горячего цинкования.

Планировочная сетка колонн каркаса теплицы 8,0м (2 х 4,00м) оптимально сочетает, как возможности по обеспечению необходимого пространственного маневра в шатровом объеме культивационного сооружения при размещении оборудования инженерно- технологических систем и растений, так и условия для максимального снижения металлоемкости сооружений.

Расчетные условия:

1. Максимальная скорость ветра: 27,3 м/с

2. Максимальная снеговая нагрузка на крышу: 45 кг/мІ

3. Максимальный сток дождевой воды: 0,3 мм/мин (20 л/мІ/час)

4. Минимальная температура снаружи: - 25єC

5. Минимальная температура в помещении: + 18єC

6. Дельта Т (внутр./наружн.) при ветре 5 м/сек: 43єC

7. Электрическое напряжение: 220/380 Вт

8. Частота: 50 Гц

9. Тип почвы: согласно инжерено-геологических изысканий (например - глина, с высоким содержанием песка)

Расчетные нагрузки:

1. ветровая нагрузка: 577 Н/м І

2. снеговая нагрузка для стальных конструкций и желобов: 500 Н/мІ

3. снеговая нагрузка для стекла, кровли и конька крыши: 443 Н/м І

4. нагрузка от оборудования: 70 Н/м І

5. нагрузка от растений: 150 Н/м І

Отопление:

Для поддержания в теплице требуемых температур предусмотрены следующие системы обогрева:

1. система подлоткового обогрева;

2. система зонального обогрева;

3. система верхнего обогрева;

4. система нижнего обогрева;

5. система обогрева субстрата.

Обогрев рассадного отделения предусмотрен трубами:

1. подлоткового обогрева

2. верхнего обогрева

3. подстеллажного обогрева.

Обогрев соединительного коридора предусмотрен трубами:

1. подлоткового обогрева,

2. верхнего и бокового обогрева, входящих в одну систему.

Поддержание требуемых значений температуры воздуха в теплице осуществляется автоматически.

Система подкормки растений СО2

СО2 - или углекислый газ - одно из важных питательных веществ для растений.

Система подачи СО2 позволяет значительно повысить качество продукции и увеличить урожайность до 20%. Данная система особенно необходима при при выращивании светокультуры овощей в зимней период и при круглогодичном выращивании цветов.

Подкормка растений осуществляется через листовой аппарат растений.

Используются два источника:

- СО2 охлажденных и очищенных газов отопительных котлов,

- СО2 в виде жидкой углекислоты, после подогрева и понижения давления.

Система полива

Для роста растений огромную роль играет правильное, сбалансированное питание, которое в условиях малообъемной технологии закрытого грунта способна осуществить технологически продуманная и профессионально выполненная система ирригации. При помощи ее растения получают все необходимые питательные вещества и минералы. Она состоит из ряда узлов и систем, каждая из которых в отдельности отвечает за работу всего поливочного комплекса, контролирует путь питательных веществ от концентрированных смесей до готового сбалансированного раствора.

Система капельного полива включает в себя:

1. Растворный узел

2. Распределительную сеть

3. Капилляры и капельницы

4. Насосную установку

5. Ирригационную установку

6. Промывочную линию

7. Систему сбора дренажа

8. Баки запаса воды

В зависимости от выращиваемых культур применяются различные виды полива:

капельное орошение,

дождевание,

система методом подтопления для стелажной технологии выращивания.

Канализация:

Стоки от полива (дренаж) и производственной канализации в количестве 38.91 м3/сут., 3250.5 м3/годотводится в соответствующие существующие внутриплощадочные сети канализации.

Стоки дождевой канализации в количестве 979 м3/сут., 2158 м3/год отводится в проектируемые Ген.проектировщиком сети.

Система досвечивания

Применение системы электродосвечивания обеспечивает управление длительностью светового дня и интенсивностью светового потока в соответствии с агротехнологическими требованиями.

Различным культурам необходимо разное количество света.

К первой группе можно отнести такие овощные культуры, как перец, салат, огурцы, помидоры. Они должны находиться в условиях непрерывного освещения не менее 10 часов в сутки. Представителями второй группы являются укроп, петрушка, лук и др.

Существует несколько методов досвечивания, в частности:

1. Циклическое досвечивание для стимулирования процессов развития растений посредством изменения времени длительности дня и ночи.

2. Ассимиляционное досвечивание для ускорения роста растений.

3. Дсвечивание с целью достижения улучшения формы растения.

Схема расположения светильников проектируется с учетом оптимального распределения световой энергии в зоне роста и исключает обжигание верхушек растений.

Все новые проекты строительства тепличных комплексов идут с высокой досветкой, так как это напрямую прямая зависимость в урожайности.

Огурец - 20-24тыс.люкс на 1м²

Томат - 15-20тыс.люкс на 1м²

Рассадное отделение 10-12тыс.люкс на 1м²

2.1 Энергопотребление тепличного комплекса

Необходимость подогрева воды для полива высаженных культур, грунта и воздуха в теплицах требует колоссального количества тепловой энергии, особенно в холодное время года. Для получения тепла отечественные тепличные хозяйства используют котельные, в которых первичный энергоноситель (газ, уголь и др.) сжигается преимущественно именно для получения тепловой энергии для обогрева. Поставщиком электрической энергии для электроснабжения технологического оборудования теплиц (насосное и вентиляционное оборудование, транспортеры и т.д.), как правило, выступают территориальные энергосбытовые компании. При этом, с учетом износа и устаревания линий электропередач и коммутационного оборудования на фоне растущих тарифов, у владельцев тепличных комплексов нет никаких гарантий от того, что он в какой-то момент не столкнется с обесточенным хозяйством. Длительное отсутствие энергоснабжения и, следовательно, невозможность осуществления технологических процессов может привести к значительному снижению урожая, болезни или даже гибели растений.

Существующие взаимоотношения тепличных хозяйств и энергосбытовых компаний однобоки. ТСО и ЭСК сегодня ставят вопрос о подписании договора на энергоснабжение теплиц на пять лет вперед с учетом почасовых (!) лимитов электроэнергии. Эти требования ставят тепличные хозяйства в крайне тяжелое положение, ведь энергопотребление теплиц сильно зависит от температуры окружающего воздуха и погоды, предсказать которую даже на месяц вперед с высокой степенью вероятности невозможно. Рост растений определяется процессами фотосинтеза, для которого главный источник энергии -- свет, напрямую влияющий на темпы роста и развития растений.

Поэтому для отечественных компаний жизненно необходимы технологии досвечивания, особенно в зимний, весенний и осенний периоды, когда низкий уровень естественной солнечной радиации сопровождается коротким световым днем. Использование правильных технологий освещения позволяет вдвое повысить урожайность, продлить сезон, расширить ассортимент культур и улучшить качество продукции. Стоит заметить, что ограниченное предложение на рынке сельскохозяйственной продукции и относительно высокие цены на нее в период осень-весна делают рентабельными системы электрического досвечивания. Однако эти системы требуют значительного количества электрической энергии (до 100 Вт на 1 м² площади), чтобы достичь уровня освещения до 6-7 кЛк. Большая урожайность достигается при освещении 20 кЛк и выше. Соответственно, для этого необходимо устанавливать большее количество светильников и при эксплуатации расходовать большее количество электрической энергии.

Таким образом, суммарное энергопотребление тепличного хозяйства на досвечивание может доходить до десятка МВт. В целом эксперты отрасли приводят следующие цифры: энергопотребление 1 га теплицы составляет около 1 МВт электроэнергии и 2 МВт тепла. Принимая во внимание высокую удельную стоимость энергоносителей в цене продукции, существенного снижения себестоимости продукта и увеличения прибыльности можно достичь лишь уменьшением энергетической составляющей. Экспертный анализ показывает, что одним из путей решения проблемы может стать автономная энергогенерация.

Собственная теплоэлектростанция позволит значительно уменьшить расходы в виде платежей электро- и теплосбытовым компаниям, но и поднять урожайность за счет полезного использования углекислого газа, в большом количестве содержащегося в выхлопных газах. Технологический процесс выглядит следующим образом: когенерационная установка вырабатывает электроэнергию, в теплообменном оборудовании происходит передача тепла выхлопных газов, систем смазки и охлаждения внешнему контуру потребителя. Параллельно с этим через выхлоп происходит выброс продуктов горения.

Далее выхлопные газы проходят процесс очистки и удаления оксидов азота, затем охлаждаются в теплообменном аппарате до допустимой температуры (до +50°С). С помощью лопастных турбовентиляторов газы смешиваются с воздухом в теплице и доставляются непосредственно к основаниям растений. В окружающем воздухе содержится около 350 объемных долей углекислого газа. Для активного роста, в зависимости от вида растений, в атмосфере теплицы должно содержаться от 700 до 800 объемных долей СО2. За один час мини-ТЭС мощностью 1 МВт при среднегодовой нагрузке 75% вырабатывает 372 кубических метра углекислого газа нормального давления с содержанием СО2 на уровне 700 ppm

При таком подходе урожайность отдельно взятой теплицы может возрасти на 40%. Совместное же использование технологий досвечивания с обогащением углекислым газом приводит к повышению урожайности в 2 и более раза! Энергоцентры тепличных комбинатов являются самым эффективным решением для организации автономного энергоснабжения и обеспечивают коэффициент использования топлива системы на уровне 95-97%. Действительно, помимо электрической и тепловой энергии потребитель получает источник углеродного питания растений, что необходимо для интенсивного процесса фотосинтеза.

Электрическая энергия расходуется на покрытие собственных нужд и искусственное освещение тепличного хозяйства, а посредством системы утилизации тепла происходит снабжение агрокомплекса тепловой энергией. Энергоснабжение агрокомплексов может быть построено на базе газопоршневых генераторных установок, работающих в когенерационном режиме. Организация системы отопления с разделением контуров отопления на практике показывает свою эффективность в плане экономии тепла и улучшения температурных полей теплицы. Подобные схемы получили широкое распространение в европейских государствах -- Бельгии, Дании, Франции, Испании, Великобритании, Португалии и особенно в тепличных хозяйствах Голландии (именно здесь многолетний опыт культивирования цветов и овощей сделал эту систему уникальной, не имеющей аналогов в мире).

В качестве топлива может использоваться как природный магистральный газ, так и биогаз -- продукт анаэробного разложения органических отходов. Помимо систем утилизации тепла и комплектных распределительных устройств, в состав энергоцентра агрокомплекса необходимо включить систему выделения СО2 из дымовых газов. Результатом проведенной модернизации производства станет существенное увеличение производительности теплиц, повышение надежности и качества электро- и теплоснабжения и, наконец, существенная экономия денежных средств, а в случае использования биогаза -- независимость от поставщиков топлива и дополнительный источник удобрений.

2.2 Монтаж тепличного комплекса

Особенности установки теплицы без фундамента

Такая установка предполагается для парников, используемых сезонно, так как в таких конструкциях теряется до 10% тепла. Они не отапливаются.

Отсутствие фундамента способствует беспрепятственному проникновению в них грызунов и вредителей, что нежелательно для выращиваемых культур.

Для установки подобной теплицы необходимо сделать Т-образную обвязку с опорными приспособлениями, нижнюю обвязку каркаса. Крепятся нижние приспособления, обеспечивающие защиту от различных вредителей.

Изначально Т-образные опоры могут привариваться к нижней обвязке. Можно воспользоваться закреплением на основе болтов или петлей.

Собрать заводскую теплицу под силу каждому, так как монтаж не сложный.

Преимущества упрощенной установки: когда такое приемлемо

Дачники, выполняющие монтаж крытого сооружения без фундамента, пользуются неоспоримыми преимуществами. Такой вариант предпочтителен, если на приусадебном участке небольших габаритов не представляется возможным установить две теплицы.

Т-образные ножки позволяют, не прилагая усилий, транспортировать конструкцию. Выбрать вариант лучше -- сложная задача. Конструкция будет стоять при монтаже опор в виде бревен.

Для этого чаще всего отдается предпочтение брусу.

Как выбрать место для размещения теплицы, ориентация по сторонам света

Правильно подобрать место под установку теплицы является ответственной задачей. При выборе участка требуется учесть несколько правил.

Промежуток между постройками и конструкцией должен составлять 3 м. В этом плане можно будет исключить тень.

Профессионалы советуют для длинных стенок отдать предпочтение «зональному» географическому направлению. Имеется ввиду, что направление параллельных линий -- восток-запад.

С учетом этих показателей культурам будет достаточно солнечных лучей и тепла.

В этом случае солнце двигается в западном направлении. Исходя из этого, торцы устанавливаются меридионально.

Устанавливать тепличное сооружение необходимо подальше от высоких деревьев и кустарников. Это объясняется нежелательной тенью, которую они отбрасывают и более мощной корневой системой по сравнению с тепличными растениями. Корни деревьев поглощают значительное количество влаги.

Место подбирается защищенное от ветра, так как его порывы будут охлаждать поликарбонатное покрытие, что снизит температуру в теплице. Более подойдут для теплицы участки, защищенные капитальными строениями.

Грунт: как правильно распорядиться почвой

Дачникам приходится довольствоваться тем грунтом, который имеется на участке. Но все же, не лишним будет знать об имеющемся составе грунта.

Для этого необходимо выкопать небольшой шурф, и уже на глубине 80 см можно определить его состав. Наличие песка будет лучшим подстилающим слоем, который не держит влагу, что не приведет к загниванию корней растений.

Отсутствие песка требует выкопки котлована под площадь теплицы и наполнение его речным или карьерным песком.

Такой слой должен составлять 30 см. Определяется и наличие грунтовых вод. Их присутствие потребует выкопать котлован, который будет выполнять роль водоотвода.

Когда лучше устанавливать конструкцию

Монтажники со стажем рекомендуют возводить тепличное сооружение по завершению дачного сезона. Это объясняется тем, что установка каркаса или же перенос конструкции приведет к трамбованию почвенного слоя.

Для выполнения работ подходит и ранняя весна.

Этому способствует температурный режим в пределах 10-ти градусов, что является одним из требуемых условий для поликарбонатного покрытия. При этой температуре он более пластичный и при завинчивании болтов не появятся трещины.

Защита от насекомых и вредителей

При монтаже тепличного сооружения следует засыпать зазор между обвязкой снизу и поверхностью. Это создаст препятствия на пути у насекомых.

Шифер является лучшим материалом, защищающим от землероек и кротов. Полоса из металла или непрозрачного полиэтилена хорошо справится с задачей земляной засыпки.

Предпочтительнее заняться работами, связанными с обвязкой бруса.

Деревянное дополнение способствует возрастанию веса конструкции. Она будет надежно защищена от порывов ветра. Его закрепляют металлическими скобами к каркасу.

Исключить процесс гниения поможет олифа, горячий битум. Иным вариантом относительно Т-образных держателей является возведение брусовой деревянной основы. Квадратное сечение материала должно составить 8х8, 12х12 см.

Этот способ не требует разрабатывать траншею. При этом теплицу можно без сложностей установить на ровную площадку.

Когда деревянное основание заглубляется в грунт, то нужно обязательно предусмотреть траншею. Такой фундамент можно строить, используя бревно или брус.

Которую пропитали олифой. К ней крепится обвязка каркаса уголками из металла.

Ошибки, которые допускают дачники

Не учитываются стороны света. В связи с этим выращиваемые культуры испытывают недостаток освещения, так необходимого в первой половине дня.

Неправильно подбирается время установки конструкции, что приводит к деформации поликарбоната (необходима t 10-12 градусов).

Цельносваренная теплица имеет более прочный каркас, легко осуществить монтажные работы. Следовательно, срок эксплуатации -- более продолжительный.

Более выгоден усиленный каркас, что не требует ухода за сооружением в зимний период. Чтобы конструкция не сломалась при сильных снегопадах, необходимо пользоваться рамным профилем, сечение которого -- 40х20 мм, а толщина стенок -- 1,5-2 мм.

Устанавливая сооружение, необходимо обращать внимание на угол наклона поверхности.

Следует отдавать предпочтение плоским поверхностям, что обеспечит правильное отражение солнечного света, необходимого растениям.

Не рекомендовано пользоваться поликарбонатом низкого качества, которое определяется весом стандартного листа 600 х 120 (не менее 10 кг).

Не желательно экономить на фурнитуре, используя саморезы вместо поликарбонатных термошайб.

Установка теплицы на фундамент

Важность фундамента объясняется тем, что он служит опорой для каркаса, способствует защите грунта от воздействия окружающей среды. Защищает от дождевой воды, позволяет сохранить до 10% тепла.

Мелкозаглубленный

Это -- упрощенный вариант, когда укладывается брус, имеющий пропитку, кирпич, швеллер. Укладка проводится строго горизонтально.

Между фундаментом и каркасом требуется предусмотреть герметизирующий слой (битум, силиконовая замазка). Это продлит срок службы изделия.

Самое главное, чтобы основание было плотным, не пропускало холодный воздух. Сооружение приподнимается, с целью изоляции не допускается соприкосновение с почвой.

Ленточный

В первую очередь, стоит подготовить площадку, очистив ее от камней. После выкапывают траншею под фундамент и обустраивают щебеночно-песчаную подушку.

Впоследствии материал трамбуется. Далее следует произвести монтаж опалубки. С этой целью в наличии надо иметь влагоустойчивую фанеру, щиты, сделанные из обрезной доски. Также нужно заняться подготовкой армирующего каркаса.

Выполнить задачу позволяет рифленая арматура. По завершению работ производят заливку фундамента. Подойдет бетон марки М 100 с применением цемента М 400.

Раствор готовят, смешав песок и щебень, соотношение 1:3:6. Построенный фундамент может выдержать давление, составляющее 100 кг/см2. В дальнейшем его закрывают пленкой.

Свайный

Он является простым и практичным фундаментом. Его строят оперативно, исключаются сложные работы с бетоном и землей. Сваи представляют собой трубу из металла, длиной 1,2 м.

Внизу приваривается винтообразная изогнутая лопасть, выполненная на основе листа из металла.

Монтаж выполняется механическим оборудованием. Длина сваи влияет на глубину бурения. Интервал между сваями должен составить семьдесят сантиметров.

Далее в отверстия засыпают щебень, песок. Потом устанавливают сваи, подбирая их по материалу каркаса. Их выравнивают в соответствии с уровнем.

Сваи монтируют в плотные слои почвы, что обеспечивает прочностные параметры конструкции.

Правила установки теплиц из разных материалов

Деревянные

Часто мастера на все руки используют дерево, что весьма дешевле и доступнее. Его легче обрабатывать. Древесину обрабатывают, чтобы продлить срок эксплуатации каркаса, так как сроки службы непродолжительные. Уже через 3 года может потребоваться косметический ремонт.

Подобные сооружения легко демонтируются. На них легко крепится любой материал. Можно придавать любую внешнюю форму, а внутри крепить различные спецприспособления (полочки, автоматику). Дерево -- экологически безопасно.

Металлические

Производятся из оцинкованного профиля, квадратной трубы различных параметров. В данном случае имеются разные каркасы.

Омега-профиль оцинкованный продается по доступной стоимости. Он способен справиться с нагрузкой в 20 кг/м2. Строение не предназначается для зимнего периода.

Толщина металла составляет 0,75 мм. Для сборки каркаса 3х6 нужно использовать значительное количество крепежных элементов.

Оцинкованные теплицы из «квадратной трубы», лист металла имеет толщину 1 мм.

На участке стыка листа имеется точечная сварка с интервалом в 30-50 см. Выдерживаются нагрузки до 50 кг/м2. Профили ПВХ характеризуются продолжительным сроком службы и эстетичностью.

Каркасы на основе профильной трубы производятся из трубы 20 х 20 х 1 мм. Для их покраски используется обычная краска. Каркас может справиться с небольшой нагрузкой 100 кг/м2.

Сборка металлической теплицы предполагает заложение фундамента. После собирается каркас и выполняется его покрытие. Металл сохранится, если выполнить покраску каркаса.

Облегченные конструкции

Подобные тепличные сооружения являются распространенными. Для их строительства задействуется незначительное количество строительного материала. Их возведение осуществляется без обустройства фундамента.

В качестве стен используют пленку обтянутую поверх каркаса.

При возведении постройки надо применить шесть боковых стоек. Профессионалы рекомендуют пользоваться брусками из дерева с поперечным сечением десять сантиметров.

Опоры углубляются в почву на 40-50 см, впоследствии их требуется забетонировать. На опорных стойках возводят каркас крытого сооружения.

Монтаж теплицы является ответственным делом. В этом плане требуется учитывать все нюансы, влияющие на эффективность конструкции. Только в случае правильного обустройства теплицы, она способна обеспечить высокий урожай.

2.3 Автоматизация тепличного комплекса

Существуют следующие современные технологии для теплиц:

автоматический капельный полив;

система поддержания температуры воздуха;

автоматизированная налаженность проветривания и вентиляции;

освещение; теплоизоляция и подогрев;

система туманообразования низкого давления для теплиц.

Аккумулирование тепла

Первое ради чего устанавливают теплицы - это тепло. Поддерживая оптимальную температуру почвы и воздуха можно добиться урожайности в холодную или чересчур жаркую пору года.

Обогреть сооружение можно используя электрические обогреватели.

Как вариант можно оборудовать ее теплоизоляционным материалом для лучшего аккумулирования тепла (воздушно - пузырчатая пленка, двойное стекло, тепловые экраны, дерево).

Утепляя теплицу, не стоит забывать, что тепло может «ускользать» через треснутое стекло или вентиляционные проемы и форточки.

Утепляя парник, рентабельно используется солнечная энергия, за счет которой можно добиться дополнительного утепления и обогрева.

Аккумулировать теплоэнергию возможно при помощи труб установленных под крышей теплицы, работающих на вентиляторах обратного направления.

Вентиляция воздуха и проветривание

Для контроля температуры воздуха можно использовать вентиляционные системы теплиц. Многие растения нуждаются не только в подогреве, но и охлаждении и регулярном притоке свежего воздуха. Автономные системы могут быть снабжены автоматическим открывание и закрыванием форточек, работая при помощи гидроцилиндра, электросистем или теплопривода.

Гидравлические системы не требуют подачи электроэнергии и зачастую применяются для небольших парников. Реагируя на температурные перепады, устройство плавно корректирует показания термометра. Комфортный температурный режим возможно поддерживать используя систему зашторивания в теплицах.

В зимнее время года такой автомат для теплицы из поликарбоната помогает сохранить тепло, а в жару защищает урожай от перегрева. Сетка для затенения помогает вентилировать воздух при этом выбрасывая ненужный горячий воздух. Открытие и закрытие сетки контролируется электромотором.

Тепловые экраны делятся в зависимости от модификаций:

Энергосберегающая. Обеспечивает сохранность температуры. Используется в регионах с преимущественно прохладными климатическими условиями;

Затеняющая. Фольга, используемая в производстве создает светоотражающий эффект тем самым препятствует проникновению неблагоприятного горячего воздуха;

Комбинированная. Включает в себя энергосберегающий и затеняющий эффект, используется в жарких регионах;

Затемняющая. Используется для выращивания тенелюбивых саженцев, имеет 100% эффект тени;

Световозвращающая. Применяется в парниках с искусственным освещением. Обладает тепло и влаго- пропускной способностью. Термоэкран - еще одна разновидность системы зашторивания. Регулировать положение экрана возможно используя автоматизированную систему микроклимата. Существуют два вида зашторивания: боковое;

Вертикальное. Механизм зашторивания устанавливается, учитывая погодные условия необходимые для растений. Движение механизма происходит за счет реечной передачи или стальных тросов.

Система орошения

Следующим пунктом в автоматизации теплицы будет система орошения. Увлажнение и полив необходим растениям не меньше чем воздух или освещение. Автоматизировать полив можно с помощью устройств способных контролировать объем, напор и время полива. На сегодняшний день востребована капельная, внутрипочвенная и дождевая система полива.

Капельная система осуществляет подачу воды к корням растений, затрачивая минимальное количество воды.

Внутрипочвенная система предполагает поступление влаги непосредственно к корням растений, сохраняя структуру почвы и поддерживая оптимальный уровень увлажнения (например с помощью пластиковых бутылок).

Дождевая система работает при помощи оросительных насадок оборудованных вверху теплицы. Это самая простая и равномерно увлажняющая конструкция.

Варианты освещения. Следующее что нужно автоматической теплице из поликарбоната это освещение. Ведь растениям необходимо очень много света, в особенности в период интенсивного роста, а в летний период наоборот нуждаются в затенении.

Планируя конструкцию оранжереи необходимо учитывать разновидность выращиваемых культур, например, тропическим растениям нужно намного больше света и поэтому можно дополнительно освещать только половину теплицы. Искусственное освещение легко регулируется, а подсветить культуру можно непосредственно в радиусе ее выращивания.

Для освещения используются люминесцентные, светодиодные, газоразрядные лампы.

Для проращивания рассады, а также дополнительного освещения зимой или в ночное время суток используются люминесцентные лампы, работающие по принципу дневного света.

В промышленных масштабах агротеплиц применяются газоразрядные лампы (натриевые, ртутные, металлогалогенные).

Наиболее популярным вариантом пользуются светодиодные светильники, обладающие неограниченным сроком службы и максимальной безопасностью. Провести освещение в теплицу можно самостоятельно.

Подводка электроэнергии подразумевает подпитку от электрощитовой или другого источника электроэнергии, поэтому необходимо продумать максимально удобное расстояние от парника к источнику энергии, от которой будет происходить подпитка. Тоже самое касается и системы полива, которая напрямую зависит от водоснабжения.

Преимущества автоматизации

Использование автоматической системы для теплиц дают возможность значительно облегчить труд на своем садовом участке и увеличить урожайность до нескольких раз.

Автономные системы орошения позволят сэкономить время, затраченное на полив, особенно на дачных участках, когда требуется полив даже в будние дни.

Количество расходуемой воды и удобрений также существенно снижаются. Освещение и теплоподогрев позволяют круглогодично выращивать овощи и зелень в парниках.

3. ДАТЧИКИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ТЕПЛИЧНЫХ КОМПЛЕКСАХ

Для полива сельскохозяйственных культур используется в среднем около 70% мировой пресной воды, поэтому улучшение эффективности орошения является решающим фактором в увеличении эффективности плодовоовощных производств и поддержанием спроса на продукцию. Такая задача может быть решена как путем селекции водосберегающих сортов культур, так и применением высокотехнологичных ирригационных систем с использованием метода точного планирования поливов.

Как известно, эффективность ирригации зависит от типа используемого орошения (поверхностный полив водой из шлангов, аэрозольное орошение, разбрызгивание, капельный полив, дождевание) и графика орошения, в котором также учитывается количество использованной воды. Планирование и разработка схемы поливов имеет решающее значение для интенсивного тепличного сельского хозяйства, так как недостаточность влаги в субстрате или почве может привести к большому количеству болезней растений и потерям объемов урожая. В то же время чрезмерный полив увеличивает потребность растений в питательных веществах, увеличение расходов на энергию и причиняет вред окружающей среде.

Несмотря на то, что в некоторых тепличных хозяйствах полив организован «на глаз» или с использованием устаревших методов, все больше специалистов по всему миру приходят к необходимости модернизировать эту систему для снижения немалых производственных издержек.

Наиболее распространенный метод планирования орошения основан на определении типа почвы и субстрата и их способности удерживать влагу. Такой подход требует использования специальных датчиков -- ДКЗ -- позволяющих получить точные показатели влажности почвы. Этот метод также позволяет экономить время и избегать расчетов эвапотранспирации. Несколько лет назад ДКЗ не были широко распространены, но сейчас они открывают новые возможности для планирования ирригации в теплице и являются ценным инструментом для разумного использования ресурсов.

Рассмотрим основные особенности ДКЗ для подключения к климат-компьютеру и системе орошения, включая возможность их работы через беспроводной интернет. (Сложные и дорогие ДКЗ типа «нейтронный влагомер» не рассматриваются-прим.)

В настоящее время разработано много типов датчиков измерения влажности субстрата, которые работают как для мгновенных считываний показаний, так и могут быть оставлены в почве и подключены к компьютеру для постоянной передачи данных о текущем состоянии. Важно отметить, что не все датчики подходят для того, чтобы долгое время находится в почве, поэтому выбирая оборудование, обратите на это внимание. В комплект к измерителям обычно дополнительно входят калибровки для разных видов субстрата -- почв, торфа, минеральной ваты, перлита.

- Датчики-тензиометры

Тензиометр по сути является искусственным корнем растения и устанавливается в почву или субстрат на уровне расположения корней. Этот прибор состоит из керамической «свечи», заполненной дистиллированой водой, пластиковой трубки и вакууметра. Такое устройство герметично и позволяет вести непрерывный мониторинг за влажностью почвы. Сразу же передает сигнал на главный компьютер в случае, если уровень влаги становится ниже допустимой нормы. Подходит для теплиц с контейнерным типом выращивания, где в силу особенностей полива требуется максимально быстрый ответ оборудования. Преимуществом таких датчиков является также их независимость от температура и осмотического состава почвы. В основном, тензиометры работают при температуре от 0 до 80 ° C, но существуют модели, выдерживающие падение температуры ниже 0 ° C. К недостаткам можно отнести их хрупкость, требующую осторожного хранения и установки, кроме того они должны периодически проходить «техосмотр» для пополнения воды в трубке или очистке от водорослей.

- Электрические датчики сопротивления

Эти датчики оборудованы электродами для измерения электрического сопротивления. Когда такой датчик помещают в почву или субстрат, то показания электрического сопротивления будут интерпретированы в показания уровня влажности - чем больше сопротивление, тем суше почва. Преимущество таких датчиков в широте спектра измерения. Электрические датчики относительно недороги и не требуют обслуживания, просты в эксплуатации. Существенный их минус в непродолжительном сроке службы относительно других видов сенсоров -- гипсовый материал в их конструкции со временем растворяется, поэтому придется менять их каждые 12-18 месяцев. В списке недостатков также достаточно медленная реакция на быстрое изменение уровня влажности почвы. Подходят лишь для использования в мягких субстратах и в тонком слое хорошо текстурированной почвы. Как говорится в документе о результатах испытаний датчиков, специалисты не советуют применять данный тип сенсоров для контроля ирригации в контейнерных и горшечных системах выращивания.

- Диэлектрические датчики

Такие датчики измеряют диэлектрическую проницаемость почвы, показатели которой находятся в зависимости от объемного содержания влаги в ней. Датчик позволяет измерять влажность также в таких материалах как почвенная горшечная смесь, торф, минеральная вата, различные субстраты, опилки. Размер и глубина проникновения электрического поля зависят от формы и размера датчиков, используемых в сенсоре.

Наиболее эффективно такие датчики работают в однородной почве или субстрате -- в неоднородных материалах показатели будут неточными, т. К. объем влажности в непосредственной близи к электродам будет значительно влиять на средние показатели. При использовании диэлектрических датчиков в минеральной вате потребуется их периодическая калибровка с учетом расположения (вертикальное или горизонтальное). Существуют различные виды датчиков в зависимости от выходного сигнала, использующегося для оценки -- датчики TDR, FD, TDT и ADR. Все они различаются с точки зрения использования, обслуживания, требований к установке, точности и цены. Например, точность показаний TDR и FD датчиков обусловлена возможностями интерпретаций волн, используемых в программном обеспечении главного компьютера.

Большинство датчиков оснащены лишь ручными или цифровыми считывателями, способностью к сохранению и анализу полученных данных, но не способны влиять на активацию процесса орошения. Для этого современные устройства создаются таким образом, чтобы при желании их можно было интегрировать в существующую систему климат-контроля и систему автоматического полива.

Также для оправдания своей экономической эффективности, датчики должны обладать следующими качествами:

- хорошее соотношение цена/качество

- быть правильно подобранными именно для конкретного типа выращивания

- быть правильно настроенными

- быть правильно установленными в почву/субстрат

- их количество должно быть оптимальным

Стоит также отметить, что расположение датчиков должно быть удобным для легкого доступа к ним, необходимо разработать схему их расположения, которая сможет меняться в зависимости от типа выращиваемых культур и других изменений в организации процесса выращивания. Важно знать, что даже при относительно однородном климате в теплице содержание влаги в почве может быть различным, например, оно может отличаться на участках, расположенных ближе к боковым стенам или рядом с трубами отопления.

Еще одной важной проблемой является расположение датчика внутри питательной среды. Так, в желобах и горшках корневая система имеет склонность активно расти в нижней части контейнера с небольшим количеством корней в верхней части почвы или субстрата, поэтому возникает «вертикальный градиент влажности», когда основание остается практически всегда насыщенным влагой, в то время как поверхность достаточно быстро высыхает и демонстрирует частые колебания влажности. Таким образом, наилучшим положением для ДКЗ будет промежуточное. Исследователями было выяснено, что при использовании капельного орошения, датчик следует устанавливать в подложку под углом 90 ° к соплу шланга.

4. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ МИКРОКЛИМАТОМ ТЕПЛИЦЫ ПО НЕСКОЛЬКИМ ПАРАМЕТРАМ

Приложение 4.

На функциональной схеме (Приложение 4) объектом управления ОУ является теплица, ВО1 и ВО2 - воспринимающие органы датчиков температуры SK1…SK4, СО1 и СО2 - сравнивающие органы этих же датчиков, настроенные на максимальную и минимальную температуры, ВО3 и СО3 - воспринимающий и сравнивающий органы датчика влажности Sf, ПО1 и ПО2 - программные органы, реле времени КТ1 и КТ2; усилительные органы: УО1 - реле KV2, УО2 - реле KV3, УО3 - реле KV1, УО4 - реле KV4, УО5 - реле KV5, УО6 - реле KV6, УО7 - магнитные пускатели КМ3 и КМ5, УО8 - реле KV7, УО9 - магнитный пускатель КМ6, УО10 - магнитный пускатель КМ1; ИО1 - исполнительный орган, электродвигатели лебедок М2 и М3; ИО2 - электродвигатели вентиляторов и калориферов М4 и М5; ИО3 - электродвигатель М1 водонасосной станции.

Заключение

Опыт внедрения автоматизированных систем управления показывает, что на этапе проектирования системы достаточно сложно выбрать единый критерий управления. Поэтому в системе управления должна существовать возможность оперативно задать критерий во время эксплуатации, причем методы его задания должны в наглядной форме отражать агрономические, экономические и технические требования, предъявляемые к системе. Таким образом, современная система управления должна позволять задать не только один из вышеперечисленных критериев управления или их комбинацию, но и любой другой возникающий в процессе производства, предоставляя агроному-технологу широкие возможности в выборе метода поддержания температурно-влажностного режима в теплице.

Список источников

1. https://teplicaexpert.com/stroitelstvo-teplicy/pravila-ustanovki-teplicy/

2. https://rusfermer.net/postrojki/sadovye-postrojki/teplitsy/avtomatizatsiya

3. https://agro-exim.com/ru/news/datchiki-kornevoj-zony-rastenij-dlya-upravleniya-irrigaciej-v-teplichnyh-hozyajstvah/

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. (Тепличный комплекс).

Приложение 2. (Фермерская теплица).

Приложение 3. (Индивидуальная теплица).

Приложение 4. (Функциональная схема автоматического управления микроклиматом теплицы)

Размещено на Allbest.ru

...