ПЕРМЬ, 11 февраля. /ТАСС/. Первую полностью автоматизированную умную теплицу разработали ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ). Она сама отслеживает уровень влажности, температуры и других показателей, позволяя выращивать растения круглогодично в любых климатических условиях, рассказали ТАСС в пресс-службе вуза.
"Ученые 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 ученых, умная теплица, как и умный дом, обладает системой автоматического управления, которая включает в себя специальные датчики, исполнительные механизмы и микроконтроллеры, на которые поступают сигналы с датчиков, анализируется информация и отправляются команды на исполняющий механизм. Как отметили в вузе, в отличие от уже существующих на рынке подобных технологий, пермская разработка - первая полностью интегрированная система, где все датчики "вшиты" в конструкцию и работают в связке друг с другом.
Принцип работы умной теплицы
Датчики, расположенные на стенах инновационной теплицы, улавливают показатели климата внутри и перестраивают его подходящим образом. В смоделированной учеными системе четыре блока: передаточная функция температуры, влажности, управление поливом и освещенностью. Каждый блок связан с устройствами, отвечающими за создание нужных условий. Например, для функции контроля температуры исследователи проводили измерения климата в обычной теплице в течение дня, определили оптимальный показатель и внесли его в программу, как базовый. При превышении допустимого значения (30 градусов Цельсия) датчики передают сигнал и запускают вентилятор, а в случае снижения температуры (менее 10 градусов Цельсия) - инфракрасный обогреватель. Управление поливом позволяет орошать растения каждые шесть часов, а регулирование освещенности включает ультрафиолетовую лампу, если свет падает ниже 100 тыс. люкс.
"Предварительно 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 ученых, при больших габаритах теплицы установка датчиков на каждом участке посадки нецелесообразна и неэкономична. Поэтому для упрощения предлагается также внедрить в систему автоматическую самоходную тележку с роботом-манипулятором. Шасси тележки с оптимальным размером 16 на 24 будет обладать четырьмя всенаправленными колесами. Сам робот-манипулятор будет иметь два сустава по 11 см, а на конце - щуп в 10 см, который будет собирать показания почвы на влажность, температуру, плотность грунта, также в будущем рассматривается возможность измерять кислотность.
"Робот будет перемещаться по специальным QR-кодам. Тележка с манипулятором доезжает до точки, сканирует код, в котором запрограммирован алгоритм дальнейшей траектории, и едет к следующему месту. Там анализирует состояние растений по тому же принципу, что и датчики на стене. Такой подход упростит систему и снизит количество ресурсов, необходимых для ее обслуживания", - отметил доцент кафедры "Автоматика и телемеханика" ПНИПУ Олег Гончаровский.
Сейчас учеными разработана компьютерная модель умной теплицы в программной среде MatLab Simulink, для дальнейших исследований и получения более точных количественных данных создается прототип. Статья с результатами работы пермских ученых опубликована в материалах всероссийской научно-технической конференции "Автоматизированные системы управления и информационные технологии" за 2024 год. Исследование проведено в рамках реализации программы стратегического академического лидерства "Приоритет-2030".