Автоматизацію в теплиці часто оцінюють за кількістю датчиків, функцій чи можливістю керувати всім зі смартфона. Насправді її цінність...
Ціна помилки
Автоматизацію в теплиці часто оцінюють за кількістю датчиків, функцій чи можливістю керувати всім зі смартфона. Насправді її цінність — уникати помилки, яка може коштувати цілого сезону.
Коли ми почали автоматизувати перші теплиці, то швидко зрозуміли: головна проблема не в тому, що бракує сучасних контролерів. Проблема в тому, що багато господарств залишаються залежними від однієї людини. Власник або агроном пам’ятає, які фрамуги працюють некоректно, який насос час від часу відмовляє, коли потрібно втрутитися вручну. Поки ця людина на місці, система ще працює. Варто їй захворіти, поїхати чи звільнитися — і починаються проблеми.
У промисловості невдалий цикл означає втрату партії продукції. У тепличному бізнесі наслідки можуть бути значно серйознішими: один збій здатний знищити врожай, а разом із ним — і довіру покупця, яку господарство вибудовувало роками. Тому ми ставимося навіть вимогливіше до автоматизації у сфері закритого ґрунту, ніж в інших промислових галузях.
За роки роботи ми переконалися: автоматизація має не демонструвати технологічність, а забезпечувати передбачувану роботу теплиці. Якщо власник постійно контролює автоматику, вона створює нові проблеми замість того, щоб їх вирішувати.
Керована теплиця
Коли йдеться про автоматизацію, більшість виробників насамперед цікавиться контролерами, датчиками чи програмним забезпеченням. Ми й самі колись починали з такого підходу. Але практика швидко показала: автоматизувати потрібно не обладнання, а процес вирощування.
Рослині байдуже, який контролер встановлено у споруді закритого ґрунту і наскільки сучасний інтерфейс має комплекс керування. Вона реагує лише на умови, у яких росте: температуру, вологість, освітлення, концентрацію СО₂, полив і живлення. Варто одному з цих параметрів вийти за допустимі межі — рослина отримує стрес, а господарство втрачає врожайність.
Теплицю не можна розглядати як набір окремих механізмів. Вентиляція, опалення, полив, досвічування, затінення та живлення постійно впливають одне на одне. Якщо система керує кожним вузлом окремо, але не бачить загальної картини, вона лише виконує команди, а не підтримує потрібний мікроклімат.
Один із показових прикладів — показник VPD, який розраховують за температурою та відносною вологістю. Він дає змогу зрозуміти, наскільки комфортні умови створили для рослини. Навіть якщо закрита плантація не має обладнання, щоб безпосередньо змінювати VPD, його моніторинг допомагає своєчасно скоригувати полив, вентиляцію чи рівень СО₂. Оцінювати окремі параметри без їхнього взаємозв’язку вже недостатньо.
Дешеве — найдорожче
Бажання заощадити на автоматизації зрозуміле. Ми й самі пройшли цей шлях. Починали з Arduino, тестували різні недорогі контролери, збирали власні рішення й були впевнені, що так можна отримати той самий результат за менші гроші.
Проблеми почалися тоді, коли ці комплекси довелося використовувати на реальному виробництві. Виявилося, що одного контролера недостатньо. Потрібні стабільне живлення, захист від перепадів напруги й вологи, надійні корпуси, якісні датчики, правильний монтаж. Кожне нове доопрацювання збільшувало вартість, а система все одно поступалася готовим промисловим рішенням за надійністю.
Схожа ситуація виникла і з датчиками. Дешеві моделі іноді давали настільки велику похибку, що автоматика ухвалювала рішення на основі неправильних даних. Якщо температура або показники pH чи ЕС визначені некоректно, усі подальші розрахунки також втрачають точність. У теплиці ціна такої помилки значно вища за різницю у вартості обладнання.
Згодом ми дійшли простого висновку: експериментувати можна на власному стенді, але не на виробництві клієнта. Промислові рішення коштують дорожче лише на перший погляд. Насправді вони вже містять рішення, які довелося б самостійно розробляти, перевіряти й доводити до працездатного стану.
Тож автоматизацію варто оцінювати не за ціною обладнання, а за її вартістю протягом усього строку експлуатації.
Команда виконана?
Коли автоматизацією займається програміст, усе здається доволі простим. Датчик передав сигнал, контролер його обробив, автоматика віддала команду — завдання виконано. Ми теж колись так думали. Виробництво у закритому ґрунті швидко переконало нас у протилежному.
Команда на відкриття фрамуги може бути відправлена, але фрамуга так і не відкриється. Причин багато: відсутнє живлення, заклинив привід, вийшов із ладу контактор. На екрані все працює правильно, а в теплиці вже починає перегріватися повітря.
Тому професійна автоматизація контролює не лише команди, а й результат їх виконання. Якщо насос не запустився, клапан не відкрився чи вентиляція залишилася закритою, система повинна одразу це побачити й повідомити оператора. Інакше про проблему стане відомо лише тоді, коли її наслідки з’являться на рослинах.
Такий самий принцип діє і для датчиків. Вони також можуть помилятися. Якщо датчик температури або вологості починає передавати некоректні значення, автоматика не повинна беззастережно йому довіряти. Ми оцінюємо параметри у взаємозв’язку: наприклад, показник VPD розраховуємо одразу за температурою та відносною вологістю, що дає змогу набагато точніше визначити, чи комфортно рослині. Якщо один із параметрів різко змінюється без очевидної причини, спочатку потрібно переконатися, що проблема справді в теплиці, а не в самому датчику.
Надійність у дрібницях
Найбільші проблеми під плівкою часто виникають не через складні алгоритми, а через дрібниці, які на етапі проєктування здаються несуттєвими.
Під час експлуатації ми не раз переконувалися: достатньо, щоб анемометр перестав правильно визначати швидкість вітру, — і комплекс автоматизації вже починає працювати неправильно. Причина може виявитися зовсім несподіваною. Одного разу датчик перестав коректно показувати швидкість вітру лише тому, що на нього сів голуб.
Те саме стосується монтажу. Навіть найкращий контролер не компенсує неправильно встановлений датчик температури чи вологості. Якщо вимірювання спотворені, система керуватиме плантацією на основі хибної інформації. У такій ситуації проблема не в програмному забезпеченні, а в тому, що керувальна платформа отримує неправильні вихідні дані.
Тому професійні рішення складаються не лише з програмного коду чи контролера. Вони охоплюють правильний добір обладнання, його розміщення, захист, налагодження й подальший контроль роботи. Лише тоді програмно-апаратний комплекс залишається надійним не в лабораторних умовах, а в реальному виробництві, де завжди є місце несподіванкам.
Готові до розвитку
Автоматизація не завершується в день запуску системи. Насправді тоді й починається її справжня робота.
За кілька років у господарстві може з’явитися нова теплиця, інший полив, досвічування, генератор СО₂ чи додаткові датчики. Якщо під час проєктування не передбачити можливість розвитку, кожне таке оновлення перетвориться на окрему дорогу реконструкцію.
Ми неодноразово стикалися із ситуаціями, коли комплекс керування доводилося фактично перебудовувати лише тому, що свого часу його створювали під одне конкретне завдання. Натомість правильно спроєктована автоматизація дає змогу поступово додавати нові функції без заміни всього комплексу.
Автоматика допомагає швидше отримувати інформацію, точніше підтримувати мікроклімат й оперативніше реагувати на відхилення, але рішення, як і раніше, ухвалює людина.
Хороша автоматизація працює майже непомітно. Вона не потребує постійної уваги й не створює нових проблем для власника. Її головне завдання — зробити керування закритим ґрунтом передбачуваним, щоб людина займалася технологією вирощування, а не пошуком причин чергового збою.
Віктор Шулешко, голова Асоціації СітіФарм України, науковець, власник та CEO компанії ТОВ «Грін Фьючер Інжиніринг»
Артем Білак, співвласник CityFarm «Зеленьок» та FSAgro, співзасновник Асоціації СітіФарм України