Канал измерения влажности в автоматизированной теплице

Введение Умная теплица - это полностью автономный и изолированный от внешних воздействий объект, призванный облегчить процесс получения растениеводческой продукции и максимально минимизировать участие человека. Система создает стабильные условия и собственный микроклимат, используя цифровые технологии с учетом сорта растений, анализа почвы и т.д. Умная теплица состоит из микроконтроллера, датчиков, систем и приложения IoT (интернета вещей) [1, 2]. Интернет вещей - это глобальная сеть интеллектуальных объектов, дополненных сетевыми возможностями; используется для совершенствования существующих практик выращивания растений в тепличных условиях [3]. Автоматизированная система получает данные о влажности почвы, температуры воздуха, освещенности и др. с соответствующих датчиков, обрабатывает ее и самостоятельно регулирует параметры среды в теплице: включает систему орошения, открывает форточки, включает лампы, добавляет удобрения [4]. Таким образом, более эффективным расходом удобрений, воды и электроэнергии достигается экономия [5]. Существует два способа выращивания растений: с использованием гидропоники (без почвы) и выращивание растений в грунте [6]. Чтобы создать и поддерживать благоприятные условия для растений в теплице необходимо либо участие квалифицированного сотрудника, что трудоемко и, зачастую, неэффективно, либо установка специализированного оборудования с системами мониторинга и контроля [7]. Актуальность По данным wordstat.yandex.ru количество запросов в месяц составляет свыше 160 тысяч по фразе “купить теплицу” в России. Также по данным этого сервиса количества запросов по грунтовому выращиванию преобладает над гидропонным. На данный момент количество запросов по домашней теплице составляет всего 4 тысячи, но возможность выращивания своего урожая дома в городе приобретает всё большую популярность. Эта тенденция прослеживается в сети Инстаграм и Youtube на страница отдельных пользователей [8, 9]. Так как не у всех горожан имеют земельные участки или время и силы для ухода за огородом. Данных по количеству умных теплиц и прогнозов по развитию этого сегмента не было найдено [1]. Условия среды, необходимые для растений Для роста и развития растений им необходимы 5 факторов: вода, тепло, свет, воздух и питательные элементы. Все они имеют равное значение, один нельзя заменить другим. Только в совокупности и оптимальном сочетании они могут обеспечить все условия для высокого урожая. Поэтому все эти факторы должны соблюдаться в умной теплице: обеспечиваться оптимальная температура и освещенность, своевременно и в нужном количестве осуществляться орошение, поддерживаться качество почвы [10, 11]. В данной работе будет рассматриваться только один фактор - вода. На образование всех органов растений необходимо огромное количество воды. Основным ее источником для растений является почвенная влага. Недостаток воды существенно снижает вероятность получения хорошего урожая. Но и избыток влаги негативно влияет на рост растений. Потребность овощных культур в разные этапы развития неодинакова. В среднем необходимо, чтобы влажность почвы составляла 65-80% полной полевой влагоемкости. Для растений необходимо подогревать воду перед поливом. Также необходимо поддерживать определенную влажность воздуха. Целью данной работы является разработка системы контроля влажности почвы и воздуха. Задачами данной работы являются: 1. Анализ вариантов схемотехнических решений по теме курсовой работы; 2. Выбор и обоснование структурно-функциональной схемы измерительного устройства и определение требований к основным его элементам; 3. Анализ доминирующих источников погрешности измерительного устройства. Разработка схемотехнических методов их устранения; 4. Разработка электрической принципиальной схемы измерительного устройства и расчет ее элементов, выбор компонентов ; 5. Выбор и обоснование конструктивного исполнения измерительного устройства. Объект - парник или теплица объемом до 0,4 м3, предмет - устройство поддержания влажности почвы и воздуха, методы исследования - анализ информации с целью разработки устройства.