В Пермском национальном исследовательском политехническом университете (ПНИПУ) разработали первую в мире полностью автоматизированную умную теплицу. Она способна самостоятельно отслеживать уровень влажности, температуры и других показателей, что позволяет выращивать растения круглый год в любых климатических условиях. Об этом сообщили в пресс-службе вуза.
«Учёные Пермского политеха создали компьютерную модель полностью автоматизированной умной теплицы, которая отслеживает уровень влажности, температуры и других показателей, влияющих на урожайность. Предлагается схема полностью оборудованной конструкции, чего ранее никто не делал», — рассказали в университете.
По словам учёных, умная теплица, как и умный дом, оснащена системой автоматического управления. Она включает в себя специальные датчики, исполнительные механизмы и микроконтроллеры. Датчики собирают информацию о состоянии теплицы, микроконтроллеры анализируют данные и отправляют команды исполнительным механизмам.
В отличие от существующих на рынке технологий, пермская разработка представляет собой полностью интегрированную систему, в которой все датчики «вшиты» в конструкцию и работают вместе.
Как работает умная теплица
Датчики, установленные на стенах инновационной теплицы, следят за климатом внутри и регулируют его при необходимости.
В разработанной учёными системе есть четыре блока:
управление температурой;
контроль влажности;
управление поливом;
контроль освещённости.
Каждый блок связан с устройствами, которые создают нужные условия. Например, для контроля температуры учёные измеряли климат в обычной теплице в течение дня, определили оптимальное значение и внесли его в программу как базовое. Если температура превысит допустимый уровень (30 градусов Цельсия), датчики подадут сигнал и запустят вентилятор. Если температура опустится ниже 10 градусов Цельсия, включится инфракрасный обогреватель.
Система полива позволяет орошать растения каждые шесть часов. А для контроля освещённости используется ультрафиолетовая лампа, которая включается, если уровень света падает ниже 100 тысяч люкс.
«Можно сказать, что использование такой автоматической системы позволит повысить потенциал семян и увеличить урожайность в два-пять раз», — рассказала студентка кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ Каролина Каплина.
По словам учёных, установка датчиков на каждом участке посадки нецелесообразна и неэкономична, если теплица большая. Поэтому предлагается внедрить в систему автоматическую самоходную тележку с роботом-манипулятором.
Шасси тележки будет иметь оптимальный размер 16 на 24, а робот-манипулятор — два сустава по 11 см и щуп длиной 10 см. Щуп будет собирать информацию о влажности, температуре и плотности грунта, а в будущем планируется добавить возможность измерять кислотность.
«Робот будет перемещаться по специальным QR-кодам. Тележка с манипулятором доезжает до точки, сканирует код, в котором запрограммирован алгоритм дальнейшего движения, и едет к следующему месту. Там он анализирует состояние растений по тому же принципу, что и датчики на стене. Такой подход упростит систему и снизит количество ресурсов, необходимых для её обслуживания», — отметил доцент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ Олег Гончаровский.
Учёные уже разработали компьютерную модель умной теплицы в программной среде MatLab Simulink. Сейчас создаётся прототип для дальнейших исследований и получения более точных данных.
Результаты работы пермских учёных опубликованы в материалах всероссийской научно-технической конференции «Автоматизированные системы управления и информационные технологии» за 2024 год. Исследование проведено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Жуковский.Life запустило спецпроект «На защите Отечества», где рассказывает о достижениях промышленности, культурном коде России, которые формируют независимость государства.