Мордовские ученые разработали гидропонную установку для автоматизированного выращивания растений
Ученые Мордовского государственного университета (МГУ) им. Н.П. Огарева создали гидропонную установку для автоматизированного выращивания растений, которая легко интегрируются в системы управления и доступна для небольших хозяйств.
Гидропоника — метод беспочвенного выращивания растений. Его основа — конструкции, в которых вместо грунта используется насыщенный водный раствор. Гидропонные установки называют одним из ключевых направлений будущего сельского хозяйства, поскольку они решают проблему нехватки ресурсов, урбанизации и необходимости круглогодичного производства свежих продуктов.
Однако главная трудность, связанная с внедрением данного метода, — дорогая автоматизация. Покупка полноценного промышленного контроллера и внедрение сложной системы диспетчерского управления (SCADA) для одной-двух «грядок» экономически нецелесообразна. Аграрии часто тратят средства на компоненты системы управления, которые окупаются лишь при определенном масштабе.
Авторы предложили для управления гидропонными системами использовать метод бесшовного перехода.
«В основе разработки лежит одна гидропонная ячейка с классическим методом выращивания «Глубоководная культура». Вместо дорогостоящего промышленного оборудования на первом этапе используется отечественная плата Iskra Mega. Этот микроконтроллер стоимостью в несколько тысяч рублей полностью справляется с задачами, управляет насосами, регулирует яркость фитоламп, следит за кислотностью и электропроводностью питательного раствора», — рассказал один из разработчиков, преподаватель кафедры светотехники МГУ им. Н.П. Огарёва Михаил Абрамов.
Ключевые элементы разработки — алгоритмы онлайн-перехвата и офлайн- миграции. Во время онлайн-перехвата промышленный контроллер подключается к шине, считывает текущее состояние системы и за миллисекунды перехватывает управление насосами. В ходе эксперимента было установлено, что средний разрыв в управлении составил всего 3,4 миллисекунды.
Кроме того, даже если старое устройство нужно физически отключить и заменить, система «запоминает» последние данные и при включении заполняет пробел в телеметрии специальными метками. На графиках мониторинга не возникает «провалов», которые могли бы быть восприняты как авария. Так работает офлайн-миграция.
Результаты исследования подтвердили высокую надежность: ошибка переключения фаз полива не превышает 0,1 %, а показатели кислотности и электропроводности приходят в норму после корректировки всего за 12-15 минут.
«Для нас важно, что этот проект реализуется в тесном сотрудничестве с реальным сектором экономики. Индустриальным партнером данного проекта выступает АО «Ардатовский светотехнический завод», совместная работа с которым позволила решить другую проблему для внедрения вертикальных ферм в малом и среднем бизнесе — высокие затраты электроэнергии. Мы видим в таком сотрудничестве основу для внедрения разработок в агропромышленный комплекс и выхода на федеральный уровень», — отметил ректор МГУ им. Н.П. Огарёва Дмитрий Глушко.
На разработку получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.