Как сделать автоматический полив: грунт и гидропоника
Скоро откроется дачный сезон, самое время подумать о том, как можно облегчить нелегкий труд дачника и превратить его в наслаждение природой. Одна из трудоемких задач — полив теплиц, которой надо заниматься регулярно. Почему бы не последовать тексту песни «Вкалывают роботы, счастлив человек»?
Ранее мы уже писали о двух объектах, на которых сделана автоматическая система полива. Это бюджетный умный дом за 1000 руб/м² с грунтовыми теплицами и сити-ферма в подвале на гидропонике. Мы вновь обратились к коллегам, чтобы они рассказали о своих системах полива подробнее. Ниже мы поделимся добытой информацией, чтобы вы смогли собрать такую штуку самостоятельно.
Главный компонент в обоих случаях — контроллер на Linux. Контроллер универсальный, его брали для управления умным домом или освещением стеллажных систем, но позднее добавили автоматизацию полива. Если контроллер под рукой есть, то дальнейшие затраты на автоматизацию полива будут минимальными. Они сводятся к покупке дополнительных модулей Modbus и сопутствующих аксессуаров. Остается только сконструировать систему и запрограммировать сценарии.
Теперь перейдем к нашим проектам.
Полив теплицы (грунт)
Здесь мы рассмотрим проект загородного дома Дмитрия около Екатеринбурга. Он автоматизировал не только свой дом, но и сад с теплицами. В теплицах установлены инфракрасные лампы, лампы досвечивания, и автоматизирован полив — всем управляет контроллер умного дома, отвечающий и за другие системы домашней автоматики.
Устанавливать бочки для самотечной системы полива Дмитрию не хотелось — трудоемко, да и выглядит так себе. Он сделал полив напорным, от домашнего водопровода, с подмесом горячей воды в холодную при помощи регулятора температуры прямого действия. Сам регулятор стоил меньше 3 000 руб. Да, на подогрев воды уходит газ, но затраты небольшие. И заодно снимается проблема жесткости поливочной воды — вся вода в доме проходит через ионообменный умягчитель, и подмес горячей мягкой воды в жесткую холодную воду снижает жесткость смеси, что благоприятно для растений.
Щит автоматизации умного дома и сада
Дополнительные фото
Черный — регулятор температуры, размещенный в техподполье
Так было раньше, а cейчас вместо кранов — соленоиды
В теплицах для полива проложены PP-R трубы с отверстиями 0,8 мм (как Дмитрий высчитывал этот диаметр — отдельная история). На каждой трубе установлен соленоидный клапан.
В доме на трубе, идущей на полив, установлен кран с электроприводом и водосчетчик с импульсным выходом. Полив ведется по расписанию. Для каждой грядки задается дата, время начала полива и объем воды. При наступлении этого времени открывается общий кран и соответствующий соленоид. Когда водосчетчик отсчитает нужное количество воды, этот соленоид закрывается, открывается следующий и т.д. После окончания полива закрывается кран с электроприводом. Алгоритм тестировали вручную два сезона: крутили краны вручную, анализировали показания счетчика, результат получился супер.
Предусмотрен и полуавтоматический режим полива. В этом случае вводим в приложении объем воды, нажимаем «Старт». Затем общий кран открывается, водосчетчик отсчитывает заданный объем, общий кран закрывается. Режим очень удобен для ручного полива кустов. И не только кустов.
Урожай можно собирать
Полив стеллажной системы (гидропоника)
Сити-ферма — теплица или стеллажная система, которая в городских условиях позволяет круглый год получать экологически чистый урожай. В нашем случае используется стеллажная система, для которой солнце вообще не используется: за облучение растений отвечают светодиодные лампы. Поэтому такую систему можно установить в подвале, на складе, в контейнере. Главное, чтобы было электричество и вода. Сити-ферма работает на гидропонике, когда вместо грунта используется субстрат и питательный раствор с заданной кислотностью и растворенными микроэлементами.
Мы вновь посетили сити-ферму «Реки» в Минске, о которой рассказывали ранее. Теперь она уже была полностью запущена, на стеллажах выращивают разные виды салатов и другую зелень. Кроме того, к стеллажной системе добавили автоматизированную систему полива, смешивания компонентов и перемешивания раствора, которую мы рассмотрим.
Все начинается с системы водоподготовки. В воде довольно много железа и других примесей, поэтому на первом этапе очистки используют ионообменную смолу. Второй этап — мембрана обратного осмоса. Кроме того, подобное двойное решение экономит ресурс дорогой мембраны. Затем из очищенной воды нужно приготовить раствор, то есть добавить питательные вещества. Для этого в отдельных емкостях по 50 л замешивают два концентрата A и B — хватает их на две недели. Смешивать концентраты заранее нельзя, так как появляется осадок.
Схема смешивания концентратов и полива сити-фермы
Дополнительные фото
Справа — система водоподготовки, слева — смешивания растворов
Модули Dosatron для смешивания растворов — работает за счёт механики — крутое решение, позволяет подмешивать нужный процент концентрата питательных веществ в проходящий поток воды
Поплавок в баке блокирует поступление раствора при заполнении
Водосчетчик и клапан линии
Внизу линии можно увидеть бак раствора, на заднем плане выступает насос
Четыре линии стеллажей для взрослых растений, а также линия для рассады оснащены баками, где хранится уже смешанный раствор для полива. Полив выполняется четыре раза в день. Каждый день в шесть утра идет доливание в баки раствора. Как раз успевают пополнить баки к первому поливу в восемь утра.
Включается насос — он прокачивает подготовленную воду через модули Dosatron, которые подмешивают концентрированный раствор. Поочередно открываются клапаны нужной линии. Когда клапан линии открыт, в ее бак поступает раствор. Внутри есть поплавок, он поднимается по мере наполнения бака и при полном уровне блокирует поступление раствора, насос останавливается (своя автоматика). Клапан этой линии закрывается, открывается клапан следующей и так по всем линиям.
У каждой линии тоже есть насос. Сначала он работает какое-то время по внутреннему контуру, то есть размешивает раствор в баке. Когда наступает время полива, открывается внешний контур линии, раствор проливается через лотки.
Дополнительные фото
Кроме того, в каждом баке вручную контролируется уровень pH: если концентрацию нужно снизить, то подмешивается вода. Конечно, можно добавить автоматизацию и здесь. Например, установить прибор поддержания концентрации солей и pH раствора. В итоге можно более точно поддерживать состав раствора и повысить урожайность. Мы уже получили приглашение посетить сити-ферму, где сделана подобная автоматизация, и расскажем о ней в одной из будущих статей.
Электрические клапаны и насосы подключены к 6-канальным модулям реле WB-MR6CU v. 2. За автоматизацию отвечает контроллер Wiren Board, сценарии полива и смешивания растворов написаны на wb-rules.
Небольшой совет: при работе с гидропоникой не помешают датчики протечки. Достаточно докупить модуль WB-MWAC V. 2, после чего интегрировать в сценарии.
Здесь модуль WB-MAO4 дополняется релейным модулем WB-MR6CU v. 2 для автоматизации полива
Дополнительные фото
Щит автоматизации сити-фермы
Схема модулей автоматизации сити-фермы
Заключение
В статье мы рассказали о двух работающих решениях автоматизации полива в частном доме и сити-ферме. В первом случае используется грунт и вода, во втором — гидропоника и питательный раствор.
В обоих проектах установлен контроллер Wiren Board на Linux. Причем изначально его покупали для других задач: управление умным домом или управление освещением стеллажной системы. Но поскольку контроллер универсальный, позднее добавили к нему автоматизацию полива и смешивания растворов. Конечно, он может решать и другие задачи, которые могут появиться в будущем.
Рецепт прост: подбираем контроллер и модули, собираем систему полива, пишем сценарии. Мы надеемся, статья была для вас полезной. Если у вас есть свои проекты автоматизации полива, пишите в комментариях.
Приходите 25 и 26 апреля к нам на ежегодную выставку и конференцию WBCE. Там можно пообщаться с разработчиками оборудования Wiren Board, посетить производство с экскурсией, пощупать устройства и посмотреть готовые решения партнеров из самых разных отраслей.
