Технологии        26 июня 2020        50         Комментарии к записи Тепличная автоматизация – эффективность и качество продукции отключены

Тепличная автоматизация – эффективность и качество продукции

автоматизация в теплицТепличная автоматизация – больше подход к развитию растениеводства. И как любой поход он включает в себя немало моментов.

Вы никогда не задумывались: а почему сельское хозяйство долгие века велось традиционным способом. С потерями, неурожаями, низким КПД, изнуряющим трудом, в полной зависимости от погодных условий и так далее?

Казалось бы: людям должно нравиться облегчать себе труд и иметь гарантии того, что если уж ты что-то посеял, то оно вырастет.

Немного истории


Что может быть лучше, чем автоматизированное производство, относительно застрахованное от всяких неожиданностей? Форс-мажоров типа засухи, саранчи, потопа, града – всех этих зафиксированных в истории казней египетских. Египет все-таки самая первая в истории мощная агроимперия, если говорить современным языком.

сельское хозяйство в египте

Тем не менее, на протяжении тысячелетий основными мощными инструментами автоматизации были лейка (искусственный дождик), лопата (модернизированная палка-копалка), бочка (резервуар для сбора воды) и тачка.

И вдруг, в 20 веке Генри Форд открывает принцип конвейера. Отлично! Промышленность развивается и сельское хозяйство тоже вроде бы пыхтит вслед за ней, но в целом все по старому, только железный конь пришел на смену крестьянской лошадке, как говорил товарищ Бендер.

Что с отраслью? Заколдована она, что ли? Сами сеют – сами собирают и так из века в век…

И вдруг – вторая половина ХХ века. Тепличный бум. Агрокомплексы перестают быть фермами (не везде), рабочая сила в высокоразвитых странах дорожает (либерте) и приобретает неведомые прежде амбиции (тоже либерте).

В мире вдруг становится очень много людей и все чаще говорят о том, что голод может стать проблемой.

Сельское хозяйство, наконец, привлекло к себе внимание, перестало быть простым выращиванием чего-то для еды, а в считаные десятилетия стало  крупным промышленным производством. В отрасль пришел крупный капитал, а вслед за ними появились задачи для науки и НИОКР.

Ученые от новых задач никогда не отказывались, особенно если эти задачи хорошо финансируются.

Задачи, решаемые тепличной автоматизацией.


А задачи стояли такие:

Преодолеть зависимость от природных и погодных условий.

Захватывающе? Клубника и бананы за полярным кругом, огурцы в пустыне, зеленый салат к зимнему столу в северных странах – все это стало реальностью,  а ведь какие-то 200 лет назад было настоящим чудом. Да, конечно, были оранжереи, их давно придумали, но это была привилегия коронованных особ и высшей аристократии.

И, к слову, даже коронованные особы не жили за полярным кругом, где в наши дни веселые норвежцы выращивают бананы в купольных теплицах.

Добиться высокой эффективности.

Растения – живые. Они могут болеть и капризничать, плохо расти и вообще умереть. Погода – это вообще отдельная история, про нее все ясно. Плохой погоды у природы нет – потому, что повлиять на это абсолютно невозможно.

В условиях промышленного производства продуктов такой подход ненаучен и не пригоден к работе, т.к. вести дела с фиксированными затратами и неизвестным результатом никто не хочет.

Ок. Ученые почесали высокие лбы и создали автоматизированные комплексы с предсказуемой высокой урожайностью. Закрытые экосистемы. Автономные и все более и более независимые от любых переменных факторов.

Экстенсивная задача решена. Сейчас НИОКР работают над качеством.

Снизить долю человеческого труда в процессе.

Если уж растения живые, то что говорить о людях? Растения, по крайней мере, не ходят с места на место – растут себе и все.

Минусы автоматизации


Промышленников не сильно волнует – тяжела ли работа. Если находятся желающие ее делать, то все, в целом, довольны. Но если работа тяжела, неприятна, монотонна и не интересна, то в странах с высоким уровнем жизни все труднее находить желающих ее делать. И качества этого персонала будут, мягко говоря, своеобразными.

А вот с роботами или автоматикой намного проще планировать задачи: либо они работают, либо сломались. Они не устают, не могут вдруг удариться в запой, не нуждаются в соблюдении прав человека и мотивации.

автоматическое орошение в теплицах

Но есть проблема: они (технологии) дорого стоят. Так что возникает еще одна задача для НИОКР: сделать механизмы простыми в эксплуатации, износостойкими и недорогими. Возникает задача сделать производство менее энергоемким. По сути, решение одной задачи влечет за собой возникновение совершенно новых горизонтов и новых целей. Но давайте посмотрим, а что, собственно, уже получилось.

Плохая новость: для высокой урожайности нужны строгие тепличные условия. Малейшие отклонения нарушают баланс среды и сказываются на урожае негативно (или фатально).

Хорошая новость: ученые, слава Богу, вели работу не только в области сельского хозяйства. Поэтому возможности соблюдать строгие тепличные условия в индустрии есть. люди с такими задачами не справляются, но есть компьютеры, соответствующее ПО и датчики для каждого параметра, который нуждается в контроле.

Немного описания


Современный агрокомплекс – это не ферма в кустарном понимании слова. Это высокоточное производство с современной техникой и – наконец то! – предсказуемым результатом.

автоматизация теплиц и управление ею

Итак.Чем управляет автоматика:

Температурным режимом.

Теплица – автономная экосистема, но форточки там все же есть. Специальная штука (актуатор) + датчики температуры и ветра умеют открывать их вовремя и правильно.

А система «теплый пол» не даст замерзнуть снизу. Контроль осуществляется с помощью все тех же температурных датчиков, с их помощью в принципе  контролируют микроклимат во всей теплице.

Освещением.

Фотосинтез без освещения невозможен – это открытие сделали в 1600 году, так что этот факт уже не новость. Различные культуры нуждаются в различном освещении, а компьютеризированные системы управления позволяют установить оптимальный график включения-выключения дополнительных осветительных устройств.

В мире есть места, где световой день составляет всего 4,5 часа. Но в наши дни это уже не препятствие для выращивания в этих местах собственных агрокультур. Даже с учетом высокой стоимости энергии (а ученые успешно работают над этим вопросом) это все равно более удачное решение, чем транспортировка овощей и фруктов из других регионов.

Орошением

Автоматические датчики влажности (гигрометры) через общую систему мониторинга дают сигнал: «Мы сохнем!! Полейте нас!»

И включается установка для полива. 200 лет назад люди посчитали бы это  магией, разнесли бы такой комплекс в щепки, а владельцев сожгли, а пепел для верности съели.

Подкормкой СО2

Наличие в атмосфере оптимального количества диоксида углерода – важный элемент фотосинтеза. Все растения используют диоксид углерода, чем быстрее они растут, тем быстрее он заканчивается в закрытой атмосфере и тем больше его требуется.

В современных автоматизированных теплицах, рядом с желобами с питательным растровом помещаются трубки для «раздачи» СО2.

Вентиляторы удаляют выработанный растениями кислород (!!!) и в атмосферу специально нагнетается диоксид углерода.

Если посмотреть с этой стороны, то современные агрокомплексы – гигантские генераторы кислорода! Еще одно дополнительное преимущество инноваций над традициями.

В итоге


Тепличная автоматизация – это уже давно не какой-то, оторванный от реальности эксперимент. Для хороших урожаем автоматизация просто необходима. До сих пор некоторые ассоциируют сельское хозяйство с чем-то архаичным. Это уже давно не так.

Не стоит думать, что автоматика в теплицах это про промышленные или фермерские. Отнюдь. В малых (садовых) формах тоже применяются технологии. К примеру всякие автофорточки или капельный полив.

автоматизация садовых теплиц

Когда речь заходит о современных технологиях в агропромышленности, кажется, что магия существует, и для людей на самом деле уже нет ничего невозможного.

В следующих материалах читайте об феномене агритектура, аквапонике и многом другом. А сосем недавно была опубликована статья по гидропонике, что тоже относится к технологиям для теплиц.

0