Устройство теплицы чертежи и проекты: Чертежи теплицы из поликарбоната своими руками из профильной трубы

чертежи и проекты, фото летних и зимних построек, советы по выбору планировки, а также схемы теплиц из поликарбоната, дерева, профильной трубы

Приняв решение о строительстве теплицы необходимо определиться с размерами, внутренней планировкой, материалами. Главным критерием, влияющим на проектирование теплиц, является время ее эксплуатации. В зависимости от того является ли строение сезонным или круглогодичным (зимним) выбирается форма каркаса, его материал, тип отопления и вид покрытия.

В этой статье предоставлены проекты отапливаемых теплиц, которые можно сделать своими руками. Описания и основные технические характеристики схем сборки, узлов и материалов, особенности эксплуатации.

Invalid Displayed Gallery

Критерии выбора

Отличительными чертами проектов по всесезонным теплицам являются:

• Капитальная модель строения с надежным фундаментом ленточного типа;
• Возможность разделения полезной внутренней площади на зоны с различными теплотехническими показателями;
• Встроенная система вентиляции, освещения и отопления. Самые лучшие проекты зимних теплиц сделанных своими руками предусматривают автоматическую регуляцию температуры и влажности в помещении.

Проект теплицы в чертежах – схема заземленной зимней конструкции

Недостатки теплицы из поликарбоната

Теплица из некачественного поликарбоната прогнулась из-за излишней снеговой нагрузки на каркас
Про преимущества поликарбонатных теплиц мы уже отметили, но у данного материала есть и свои недостатки:

• Долговечность поликарбоната. В условиях избытка солнечного света поликарбонат подвержен, так называемому «выгоранию», что может привести к его скоропостижному износу, который к своей очереди приведет к хрупкости всей конструкции.
• Качество листов поликарбоната. Есть риск купить некачественные листы поликарбоната. Обычно лист весит около 10 кг. перед покупкой обязательно попросите взвесить лист если его вес будет меньше 10 кг, то воздержитесь от покупки т.к. скорее всего перед вами низкокачественный материал, который может вызвать большие проблемы в будущем.
• Трудности при дополнительном обогреве теплицы. Поликарбонат, как любой пластик является достаточно легкоплавким материалом, что затрудняет установку в теплицу печного отопления. Но народные умельцы способны решить и эту проблему, если вам интересно почитать про отопление теплицы своими руками, тогда посмотрите материал на нашем сайте.

Выбор оптимального проекта крыши

Каплевидная схема. Преимуществом такой схемы является уменьшение давления снега. Снег просто скатывается с кровли не задерживаясь. Недостатком является сложность сборки и устройства вентиляционных люков.

Арочная схема. Имеет довольно высокую стойкость к ветровой и снеговой нагрузке. Однако сам каркас должен быть укреплен дополнительными укосинами. Во время солнечных зимних дней снег на такой кровле подтаивает и смерзается с материалом покрытия, что требует периодической чистки поверхности.

Схемы проекта арочной теплицы

Многогранная схема. Переходной вариант между арочной и двускатной формой. Характеризуется высокой прочностью и стойкостью к снеговым нагрузкам. Ломаная схема адаптирована для сезонного использования. Нижние сегменты крыши могут являться большими вентиляционными люками. Главный недостаток такого проекта – высокая сложность и трудоемкость сборки каркаса.

Проекты, чертежи ломаной крыши для теплицы с указанием основных конструкционных размеров и углов

Односкатная крыша. Наиболее распространены примыкающие проекты теплиц с отоплением имеющие односкатную кровлю. Преимущества такой схемы компоновки для зимней теплицы намного больше, если она размещена на южной стороне дома. В этом случае экономия на обогреве может составлять до 20 %. Кроме того, если позволяет схема отопления дома с ней можно соединить систему обогрева теплицы.

Схема пристенной конструкции, по проекту скат должен выходить на юг

Двускатные схемы. Характерны для проектов теплиц из профильных труб или металлического уголка, швеллера, двутавра. Угол наклона стропильной системы должен быть в пределах 20-30°. Это оптимальная величина, позволяющая снегу беспрепятственно сходить с плоскости. Эта крыша достаточно пологая, для того чтобы не укреплять стропильную схему дополнительными укосами для защиты от ветровой нагрузки.

Схема двускатной теплицы с точными габаритными размерами

Купольные схемы. Проект оптимально подходят для создания теплицы термоса с внутренней дополнительной прослойкой. Полусферическая форма позволит эффективно отражать тепловое излучение внутрь сооружения. Существенным недостатком такой схемы является завихрения в конвекционных потоках и образование застойных зон воздуха, как результат очень плохая вентиляция помещения. В качестве материала используются металлические профиля и деревянные брусья. Нестандартная форма рам может вызвать определенные сложности в экономной раскройке поликарбоната.

Схема устройства зимней теплицы, чертежи и проект размещения приспособлений для нагрева

Выбираем материалы

Огромное количество фирм занимаются продажей теплиц и парников, у производителей те же самые модели можно купить дешевле. Но многие предпочитают построить теплицу самостоятельно.
Разберем подробнее, как сделать теплицу своими руками в домашних условиях? При наличии необходимых материалов, инструментов и некоторых навыков это вполне возможно.

В самом начале стоит определиться со своими финансовыми возможностями и решить, из каких материалов будет сделан важный объект. Это одинаково относится и к каркасу теплицы, и к его покрытию.

Выбирая из множества вариантов формы, размера, планировки окон и дверей в основу закладывают следующие требования:

• Каркас для теплицы должен быть жестким и прочным крепеж, это позволяет ему выдерживать сезонные колебания температур, порывы ветра и тяжелый снежный покров зимой, который будет неизменно создавать дополнительную нагрузку конструкцию;
• Должны отсутствовать или сведены к минимуму массивные элементы, чтобы не уменьшать освещенность;
• При необходимости частой разборки теплицы нужно предусмотреть небольшой вес материалов и легкость демонтажа.

Определившись со всеми требованиями, изучаем рынок материалов для строительства каркаса и укрывной материал для теплицы.

Дерево

Деревянная теплица является самым доступным, удобным и невысоким в цене. При самостоятельной работе оно легко обрабатывается, не требуя особых навыков или дополнительного профессионального оборудования. Оно экологично, конструкция получается легкой.

Но есть и недостатки, одним из которых является его подверженность гниению. Требуется специальная обработка антисептическими средствами, и повторять ее нужно периодически. Кроме того, материалы из дерева могут поражаться грибковыми заболеваниями или вредителями.

Все применяемые средства защиты от этих факторов должны быть изготовлены на органической основе, не выделять токсических веществ, чтобы не навредить выращиваемым культурам.

Если вы сторонник экологических решений — это ваш материал. Нужно только предусмотреть в конструкции как можно меньше стыков и соединений, что поможет избежать излишнего накопления в них влаги.

Деревянная обрешетка должна быть обработана, иначе при покрытии порвет пленку. Конечно, построенная из ценных пород тропических деревьев теплица простоит десятилетия, но этот вариант настолько дорогой, что не может рассматриваться даже теоретически.

Сделанные из стальных труб теплицы надежны и устойчивы. Если выбрать этот материал, то очень кстати будут навыки работы со сваркой. Зато устанавливаются такие теплицы быстро. Хороши трубы с оцинкованной поверхностью, а также теплица из арматуры стеклопластиковой, срок их службы дольше. Хотя можно покрыть стальные трубы специальным составом.

Алюминиевый профиль

Легок и прост в работе, долговечен. В тепличном каркасе он обеспечивает высокую жесткость, сооружение выдерживает большие нагрузки.
Все детали в нем соединяются бытовым заклепочником или гайками через специальные отверстия. Сверлить и пилить материал легко.

Несмотря на все достоинства, строятся теплицы из этого материала не так уж часто из-за высокой цены. А если, вы решились сделать такой парник, в этом вам поможет видеоматериал.

Пластиковый профиль

Очень современный материал. Каркас получается легким, прочным, не требует дополнительной обработки, не подвергается гниению и коррозии. Гибкий пластик к тому же может принимать разную форму, это удобно при строительстве арочных и двускатных крыш, а также для теплиц из профиля для гипсокартона.

Пластиковые теплицы не очень распространены, всерьез их можно рассматривать лишь при строительстве компактных теплиц. Из-за легкости они должны крепиться к фундаменту или к грунту.

Металлические трубы

Хороши для капитальных каркасных теплиц, построенных не на одно десятилетие. Усиленный каркас теплицы из металла потребует ленточного фундамента .

Необработанную поверхность нужно покрасить, предварительно обработав ортофосфорной кислотой и грунтовкой для металла. Если профили оцинкованные, то необходимо обрабатывать места соединений и срезов.

Изготовление металлических каркасов для теплиц смотрите на видео ниже. Иногда встречаются рекомендации по использованию в строительстве теплиц оцинкованных профилей, выпускаемых для внутренних работ. Практика показала, что он неплох для использования по назначению, но в постройках для защищенного грунта из-за повышенной в них влажности его достоинства сводятся к нулю. Уже через год из-под цинкового покрытия проступает ржавчина, еще через один-два года конструкция годится только на слом.

Металлический уголок

Надежный материал для создания прочной конструкции. С его помощь можно построить односкатные, двускатные и любые другие теплицы, кроме арочных.

Выдержит и снеговую нагрузку, и штормовой ветер, и другие капризы погоды. Подходит для создания разборных и стационарных сооружений.

Чтобы значительно упростить сбоку теплицы, лучше купить перфорированные уголки.

А для увеличения срока службы металла нужно сделать фундамент. Так теплица из уголка будет меньше контактировать с грунтом и повергаться коррозии.

ПВХ-трубы

Особенно экономные и мастеровитые огородники приспосабливают выброшенные после ремонта водопроводной системы трубы в качестве строительного материала. Их долговечность потрясающа, они гладкие, поэтому не нужны прокладки под пленку.

Гибкость позволяет соорудить любую арочную форму. Теплицы из этого материала, построенные весной, радуют все лето и осень, до начала серьезных снегопадов. Первые же сугробы на крыше продавят теплицу своей тяжестью, и она сложится гармошкой, а укрывной материал будет испорчен безвозвратно.

Можно, конечно, строить из ПВХ небольшие теплицы и парники и убирать их на зиму. Либо с помощью подпорок и других элементов добавить конструкции жесткость, если вас не пугают лишние затраты денег и времени. Вам в помощь наше видео для нагляного обзора.

Общие рекомендации по особенностям каркаса для зимней теплицы

Все деревянные элементы необходимо обработать антисептиком для предотвращения гниения. Кроме средств строительной химии можно воспользоваться олифой, или отработанным автомобильным маслом, разогретым со смолой в пропорции 1:1.

В качестве покрытия используются либо стеклопакеты с внешним стеклом толщиной не менее 4 мм. Или листы поликарбоната многослойного профиля толщиной 10-16 мм.

Важно! Для обеспечения достаточной прочности ширина листов не должна превышать для 10 мм 105 см для 16 мм листов и более – до 140 см.

Отдельно стоящие сооружения должны быть ориентированы торцевыми стенками по линии север – юг с отклонением на запад на 15-20°. Такое расположение даст максимальный прогрев солнечными лучами в зимний период. Теплицы с односкатной схемой кровли должны иметь аналогичное позиционирование, и развернуты плоскостью ската на восток.

Поликарбонатные листы нельзя вплотную прижимать к элементам каркаса – образуются мостики холода. Устанавливать его рекомендуется через термоизоляционную прокладку (пенополиуретан, вспененный полиэтилен и т.п.)

Выбор формы конструкции

Перед началом создания проекта следует определиться с внешним видом теплицы.

Существует немало различных форм, но чаще выбирают следующие варианты:

1. Теплицы с двускатной крышей позволяют использовать всю площадь. За счёт изменения угла наклона кровли легко решается вопрос уборки снега. Однако из-за сложности конструкции увеличивается расход материалов.
2. Арочная теплица — самый популярный вариант. Не боится сильного ветра, легко и быстро собирается. Но нужно регулярно счищать с неё снег, а для сгибания профильных труб потребуется специальный инструмент.
3. А-образные конструкции похожи на снятую двускатную крышу. Собирается на раз — два, а о проблемах со снегом можно забыть. Но в такой теплице неудобно работать, да и часть земли у стенок использовать не получится.
4. У односкатных теплиц крыша сделана с наклоном в одну сторону. Обычно пристраиваются к дому и используются для выращивания рассады. Достоинства и недостатки те же что и у двускатного варианта.

Помимо перечисленных форм любители экзотики строят шатровые, купольные и прочие диковинки. Скорость созревания урожая и его качество в этих хоромах не увеличиваются, а сложность монтажа и расходы на материалы возрастают.

Сезонные теплицы

Конструкциям сооружений предназначенных для сезонного выращивания культур не предъявляют таких строгих требований по прочности. Они вполне могут быть выполнены из легких профилей, а в качестве покрытия использовать пленку или тонкий поликарбонат. Форма каркаса в сезонных проектах теплиц из поликарбоната, не имеет ключевого значения, ориентироваться необходимо только на простоту монтажа и частично на стоимость всего изделия. Существует несколько рекомендаций, выполнение которых смогут существенно облегчить жизнь огороднику:

• При проектировании и строительстве теплицы необходимо предусмотреть достаточное количество вентиляционных люков. Желательно, чтобы они размещались на разных уровнях. Тогда конвекционные потоки смогут проветривать весь объем помещения;
• Монтаж поликарбонатных листов целесообразнее производить при помощи специальных профилей, которые не повреждают покрытие. Так можно демонтировать листы после окончания сезона, что предотвратит их порчу легкого каркаса от снеговой нагрузки;
• Конструкция и проект теплицы своими руками из поликарбоната должен предусматривать возможность разборки для зимнего хранения или переноски на новое место.

Устройство теплицы, чертежи и проекты схемы Митлайдера

Фундамент для теплицы

В зависимости от массивности конструкции основания теплицы делаются из дерева, кирпича, бетона. Фундамент нужен, чтобы теплицу не опрокинуло ветром и для защиты от проникновения грызунов и других вредителей. Для небольших конструкций его изготавливают из деревянных брусьев.

1. С выбранного участка удаляются камни, мусор, растительность.
2. Разметка осуществляется вбитыми колышками соединёнными ниткой.
3. Если грунт твёрдый фундамент укладывается без заглубления. В противном случае придётся копать траншею на глубину штыка лопаты.
4. Её дно трамбуется, и на треть высоты засыпается песком или гравием.
5. Нарезаются брусья в соответствии с размерами теплицы и пропитываются антисептиком. Можно воспользоваться битумом, медным купоросом, машинным маслом.
6. Для сборки коробки применяются металлические уголки или длинные саморезы.
7. После её укладки в траншею производится выравнивание по горизонтали с помощью подсыпаемого песка, земли.
8. По углам коробки просверливаются отверстия, в которые вставляют метровые металлические прутья и забивают в землю.
9. Промежутки между стенками траншеи и фундаментом засыпаются, брусья накрываются рубероидом или иным гидроизоляционным материалом.

Для массивных конструкций закладывается упрощённый вариант ленточного фундамента. После очистки и разметки места установки теплицы выкапывается неглубокая, на штык лопаты, траншея. Дно засыпают песком, в грунт забивают закладные из отрезков профиля для крепления стоек. Делать арматурный каркас не имеет смысла, так как даже очень большая теплица не настолько тяжела, чтобы усиливать фундамент. Опалубка изготавливается из обрезков фанеры, досок, листового пластика. После заливки траншеи, пока бетон не схватился, нужно проверить горизонтальность поверхности фундамента и при необходимости выровнять её.

Оборудование и обустройство теплицы как улучшить и на чем можно сэкономить

Пространство внутри теплицы должно быть использовано рационально, так как оно ограничено. Важно предусмотреть проход достаточной ширины, чтобы вам удобно было работать на два фронта.

Также есть еще некоторые нюансы по обустройству теплицы, на которые нужно обратить внимание.

Отопление

Если вы планируете сделать теплицу своими руками с возможностью эксплуатации зимой, то важно, чтобы в ней было тепло. Можно подключить ее к домашней системе отопления или установить тепличную печку.

Освещение

Так как внутри теплицы постоянная влажность, нужно использовать розетки и выключатели в защищенном корпусе. Ламы для освещения можно установить любые.

Вентиляция

Проветривание теплицы — важный момент. Необходимости изготавливать принудительную систему вентиляции нет, но форточки присутствовать должны обязательно.

Полив

Организовать полив теплице можно с помощью садовой лейки или шланга. Но лучше установить систему капельного полива.

Оцинкованная профильная труба для теплицы

Помимо типа стали сама обработка цинком даёт дополнительное усиление. Но опять же, всё зависит от класса оцинкования и способа. Если металл каркаса теплицы холоднокатаный, то и оцинковка будет с обеих сторон листа, который после проката цинкуют и нарезают на заготовки профиля, а эти заготовки формируют в трубы. Налицо ещё один плюс холодного проката! Горячекатаный просто вытягивают в трубу и после его можно обработать цинком только снаружи. А двусторонняя оцинковка также влияет на прочность, ведь при оцинковании только снаружи внутри от коррозии сталь быстро истончается.

Изображение оцинкования заготовок каркаса теплиц

К сожалению, внутрь труб каркаса не заглянешь и не выяснишь – есть ли оцинкование внутри. Видите как можно легко пустить «пыль в глаза» покупателю показывая ему только толщину и замалчивая про действительно решающие моменты. Тем не менее, о толщине трубы мы тоже скажем.

Размеры профильных труб

На этот параметр не стоит особо ориентироваться, так как в нём больше маркетинга, чем обоснованных доводов за прочность. Тем не менее, мы напишем и о толщине (сечении) профиля. Вот только на этом этапе, когда есть два одинаковых варианта можно смотреть толщину труб (профилей) каркаса. Допустим вы выбрали …. И смотрим, вот у одного варианта сечение 20х20, а у другого 20х30 или даже 20х40, всё остальное одинаково. Конечно в данном случае имеет смысл сравнить толщину, только имейте ввиду что толщина сильно влияет на ценник, хотя не столь сильно определяет качество. А зачем платить больше?

Стальной каркас теплицы

Как правило для поликарбонатных теплиц используется стальной каркас. И вот тут начинаются фокусы от продавцов. Простые покупатели ведь не разбираются и при выборе ориентируются только на то, что видят, а воочию оценить каркас теплицы они могут лишь по толщине (сечению) трубы, о чём и писалось выше. Обработан ли и как обработан металл будет влиять на себестоимость, а конечном счёте на цену. В итоге получается такая картина:

Покупатель, естественно, ищет где дешевле и находит горячекатаную трубу, оцинкованную методом холодного оцинкования… Более того, толщина у её профиля каркаса 20х40 да и вообще он положен на ребро (ещё один маркетинговый ход производителей). Кажется что уж прочная, прям танком проезжай и ничего не будет. Так что, супротив таких видимых аргументов люди ничего сказать не могут ну и цена конечно же привлекательна, ведь отличается на 5-7 тысяч от других. Потом, некоторые, чтоб оправдать перед собой своё стремление сэкономить ходят по местам где продаются теплицы и доказывают, что толщина профиля это, дескать, самое главное. Только получается, не сэкономили, а продешевили.

Именно материал каркаса, является тем основным параметром, который отвечает за прочность всей конструкции теплицы. Кто сталкивался с первичной обработкой на сталелитейных предприятиях знает, что если взять простой лист горячекатаного металла и «встряхнуть» его, то можно увидеть, что он гибок, весь извивается (как если простынь встряхнуть). Менее того, горячекатаный при сильном сгибании может сломаться. Холоднокатаный наоборот – цельный никуда не гнётся. У него только один недостаток – он немного дороже. Далее по важности «идут» следующие факторы прочности каркаса теплицы.

Каркас теплицы: доступные материалы для изготовления и этапы работ

Каркас теплицы должны выдерживать серьезные нагрузки, противостоять ветру, снегу, дождю, большим перепадам температуры. Поэтому к его прочности предъявляются особые требования. Чтобы сделать остов теплицы своими руками, нужно правильно рассчитать его конструкцию. Это можно сделать, имея специальные знания. Людям, не знающим, как сконструировать теплицу, лучше воспользоваться одним из готовых чертежей. Все остальные работы по изготовлению каркаса можно выполнить своими руками – для этого потребуются простейшие инструменты, который найдутся в каждом хозяйстве.

Форма теплицы зависит в первую очередь от конструкции каркаса. Он, как скелет, держит на себе собственный вес и вес покрытия: пленки, стекла или сотового поликарбоната.

Теплицы бывают арочными, тоннельными, с односкатной, двускатной и даже трехскатной крышей, с вертикальными и наклонными стенами. Каркасы могут изготавливаться из дерева, металла или пластика. Каждый материал имеет свои особенности, достоинства и недостатки.

Еще недавно большинство теплиц строилось из дерева. Этот материал хорошо сохраняет тепло внутри культивационного сооружения, доступен и легко обрабатывается в домашних условиях, то есть он идеально подходит для изготовления каркаса теплицы на дачном или приусадебном участке. Сейчас деревянные остовы теплиц изготавливают промышленным способом. Можно заказать нужное количество звеньев и установить их на участке собственными силами.

Недостатком дерева является небольшой срок службы. За теплицей с деревянным каркасом придется постоянно и тщательно ухаживать. Материал для изготовления теплицы должен обладать хорошей прочностью на изгиб, поэтому ломкие дуб или бук не подойдут. Устойчива к гниению древесина хвойных пород: лиственницы, сосны, ели, кедра. Хвойная древесина является самой доступной по цене.

Каркас может просуществовать вдвое дольше, если его обработать современными составами, защищающими от гниения и разложения. Однако многие из таких средств не подходят для теплицы, так как являются ядовитыми для растений и людей.

Никогда нельзя обрабатывать деревянный каркас теплицы изнутри средствами, предназначенными для наружной отделки, так как внутри сооружения держится высокая температура и влажность, и ядовитые вещества быстро начнут испаряться.

Для строительства зимних садов используют клеевые бендеры – машины бесшовного скрепления древесины. Это оборудование непригодно для строительства теплицы на приусадебном участке, так как оно дорогое и массивное.

При изготовлении каркаса из древесины нужно учесть, что самые прочные элементы – стойки – должны выполняться из материала, не имеющего сучков.

Дерево – живой и абсолютно экологичный материал, который никогда не выйдет из садовой моды. Пусть древесина плохо защищена от влаги, жары и разрушения – при соответствующей обработке из нее получаются замечательные, очень долговечные конструкции. Примером могут служить финские тепличные каркасы из клееной сосны, пропитанные антисептиком и хорошо просушенные – они стоят более 20 лет.

Этапы постройки теплицы на деревянном каркасе:

• Начинают со строительства фундамента. Стандартное основание теплицы – ленточный фундамент из песчано-цементной смеси, заглубленный на 50-60 см. Более дешевый столбчатый фундамент представляет собой столбики из цементного раствора, залитого в предварительно вставленные в почву трубы. Глубина заделки столбиков в грунт – 50-60 см.
• На фундаменте собирают обвязку из бруса 100 х 100 и притягивают к столбам или ленточному фундаменту анкерным крепежом.
• Собирают каркас из нарезанных на нужную длину деревянных брусков согласно выбранному чертежу. Для скрепления частей используют саморезы по дереву.
• Обтягивают скелет пленкой или сотовым поликарбонатом.

Источник

Строим теплицу своими руками

В последнее десятилетие на рынке недвижимости нашей страны наблюдаются положительные тенденции. И это, несмотря на довольно сложную ситуацию, которая имела место в последний год в нашей стране, связанную с пандемией и приходом кризиса. На этом фоне государством были реализованы меры поддержания ипотечного кредитования. А это дало соответствующие положительные результаты.

Преимущества покупки недвижимости в новострое

Во-первых, приобретая такую недвижимость покупатель в некоторой степени застрахован и такого рода сделка с юридической точки зрения считается «чистой». Также покупателю не грозит ситуация, когда при оформлении выясняется, что на недвижимость наложен арест, или же имеются неуплаченные счета за коммунальные услуги.

Во-вторых, квартиру в новостройке легче оформить в кредит. В настоящее время действует очень много программ, которые позволяют оформить ипотеку на жилье на довольно выгодных условиях.

А если вас интересуют стоимость кв м в центре Санкт-Петербурга , то перейдя по данной ссылке сможете узнать и посмотреть подробно!

В-третьих, каждая квартира в современных жилых комплексах – это улучшенная планировка, а также построенное с применением современных технологий и материалов жилье. Это жилье, которое соответствует всем эксплуатационным нормам, при этом такие строения более экологичные. Новострои возводятся со строгим соблюдением требований к теплоизоляции.

На этапе строительства у будущего владельца есть уникальная возможность выполнить перепланировку внутренней площади квартиры с учетом личных предпочтений. Квартиры в новострое – это просторное жилье с несколькими санузлами и удобными лоджиями.

Еще одним немаловажным преимуществом покупки квартиры в новострое является наличие в таких квартирах современных инженерных коммуникаций. Это современный водопровод, функционирующий без сбоев, системы канализации, электрические сети и прочее. Что создает более комфортные условия для проживания.

В-четвертых, современные жилые комплексы возводятся с обязательным соблюдением последних требований противопожарной безопасности, следовательно, такие дома оборудуются современными эффективными системами противопожарной безопасности. Это, к примеру, автоматические системы водяного тушения возгораний. Данные системы в сравнении с ранее применяемыми порошковыми, газовыми или аэрозольными средствами тушения пожаров более экономичны, а главное – более эффективны.

В-пятых, хорошо продуманная инфраструктура. Как правило, все жилые комплексы предполагают наличие инфраструктуры по типу «all inclusive». То есть в шаговой близости располагаются магазины, кафе, детский сад, образовательная школа, поликлиника, спортивный зал, развлекательные и культурные учреждения, прочее, а также имеется довольно большая зона для парковки автотранспорта. Если же жилой комплекс возводится за чертой города, то, обычно застройщик уделяет особое внимание наличию транспортных связей, а именно: близко расположена остановка общественного транспорта, имеется хорошая транспортная развязка. Все это обеспечивает комфортное проживание.

Стенка каркаса теплицы

Если говорить о толщине, то именно тут он важен. В горячекатаном или необработанном цинком каркасе толщина должна быть не менее 1,5 мм., иначе для снеговых нагрузок нашей полосы такой каркас непригоден. И тут, кстати горячий прокат может подвести…. Даже если вы ходите и замеряете стенки штангенциркулем надо помнить, что горячекатаный металл имеет неоднородную структуру, которая в некоторых местах может показать толщину в один мм., а вы этого даже не заметите. Как известно рвётся там, где тонко.

У каркасов из стали холодного проката толщина стенки может быть 1-1,2 мм. Таких цифр вполне достаточно, чтоб обеспечить спокойствие за теплицу зимой. Более того холодный прокат однороден и никаких перепадов толщин быть не может.

Проект теплицы из поликарбоната — чертеж и сборка парника

Самостоятельное возведение полимерного парника — это ответственное и непростое занятие. И чтобы строительный процесс протекал «без сучка и задоринки» потребуется создать проект теплицы из поликарбоната.

Проектирование и создание чертежа

Создание проекта теплицы из поликарбоната является первым шагом в возведении парникового строения. Это можно осуществить с использованием специальных программ даже лицам, имеющим минимальные навыки в черчении и проектировании. Однако, программа не способна всё рассчитать сама, некоторые нюансы пользователю потребуется учитывать самостоятельно.

В проекте теплицы указывается каждая из особенностей конструкции строения. Самостоятельно потребуется выбрать форму строения, определить габариты парника, учитывать ветровую нагрузку и давление на конструкцию, создаваемое тяжестью снега, накапливающегося на крыше парника. Если этими расчётами пренебречь, то получившееся сооружение в скором времени накренится и рухнет, придавив собой выращиваемые растения.

Подготовительные действия

После завершения изготовления чертежа самодельной теплицы из поликарбоната начинается следующий этап строительства — подготовительная работа. На этом этапе работ потребуется выровнять поверхность участка, на котором осуществляется возведение парника. Это делается с целью предотвращения подтапливания строения (если участок расположен в низине) или защиты парника от сильных ветров (участок расположен на возвышении). Ровная поверхность участка улучшит устойчивость теплицы.

На заметку: На подготовительном этапе потребуется принять решение, на чём будет устанавливаться парник — на фундаменте либо на оцинкованных металлических сваях.

Решение принимается на основании индивидуальных вкусов и пожеланий владельца строения. Если решения принято в пользу фундамента, то рекомендуется использовать либо ленточный, либо столбчатый тип фундамента, что станет дополнительной защитой строения от сквозняка.

Инструменты

Для изготовления самодельной поликарбонатной теплицы по разработанному чертежу, потребуется подготовить ряд необходимых инструментов и расходных материалов. В их число входит:

• электролобзик;
• высокоскоростная пила;
• ножовка, обладающая ровными, острыми зубцами;
• дрель;
• термошайбы;
• саморезы;
• неразъёмные профили для закрытия торцов;
• профилированная либо самоклеящаяся алюминиевая лента;
• поликарбонатные панели.

Монтаж парника

Монтаж теплицы из поликарбоната производится по имеющейся схеме сборки, которая включает в себя ряд поэтапных действий:

1. Установка фундамента. На месте установки строения, по периметру, выкапывается ров шириной около полуметра и глубиной до пятидесяти сантиметров. В ров засыпается песок и утрамбовывается, после чего поливается водой и отстаивается в течение дня. По периметру участка, с обеих сторон рва, устанавливается опалубка, после чего получившееся внутреннее пространство наполняется бетонным раствором. Если бетонный фундамент не используется, то в углах участка и в средине его длинных сторон, в почву, закапываются оцинкованные сваи, на которых впоследствии будет закреплён каркас.
2. Сборка самого каркаса начинается с торцевой части. Для этого следует скрепить между собою элементы торца и соединить их с помощью саморезов либо винтов. Одна из торцевых частей укладывается на плоской и практически идеально ровной поверхности чего-либо, поверх неё укладывается термопластовая панель и делается отметка мест, где планируется проделать оконный и дверной проём. В помеченных местах проделываются необходимые отверстия, после чего полимерная плита закрепляется на торцевой части. Основное «тело» каркаса собирается следующим способом: передний и задний торцевые элементы парника соединяются между собою поперечными и продольными деталями. После этого, каркас потребуется закрепить на оцинкованных сваях или фундаменте.
3. Крепление термопластовых листов. Разрезанные поликарбонатные плиты на заготовки нужных размеров укладываются поверх каркаса внахлёст. Уложенные листы крепятся к каркасу саморезами в местах соприкосновения. После окончания крепёжных работ следует обработать силиконовой герметикой щели, которые могут возникнуть между каркасом и термопластовыми плитами. После завершения этих работ поликарбонатный парник готов к эксплуатации.

Видео про монтаж теплицы своими руками

самые лучшие проекты, пошаговая инструкция по изготовлению

Наверное, любой огородник хоть раз пользовался у себя на участке простейшей парниковой конструкцией, и каждый успел оценить его полезность в хозяйстве. Дальше – больше. Чем качественнее и продуманнее тепличная система, тем больше урожая можно собрать при минимальных трудозатратах. Поэтому сегодня обсудим лучшие идеи о том, как сделать парники своими руками. Самые лучшие проекты мы покажем в фотосетах и мастер-классах.

Мини-парник из подручных материалов

Содержание статьи

Виды парников с фото проектов, сделанных своими руками

Первое и самое главное, чем парник отличается от теплицы, – отсутствием отопления в зимний период. Парниковая конструкция носит чисто сезонный характер. Однако в южных регионах, где круглый год плюсовая температура, парниками пользуются постоянно.

Треугольная конструкция парника под плёнку

Существует несколько их разновидностей. Самые популярные и лёгкие в изготовлении парники типа «Агроном». Хотя такие конструкции имеют разные названия, но вариация исполнения не меняется – простой невысокий каркас, изготовленный из пластиковых труб или дерева, вкопанный в землю. Поверх эта конструкция накрывается плёнкой. Для упрочнения делаются каркасы.

Арочная теплица из плёнкиМини-парники для дачи своими руками

Более «серьёзные» конструкции представляют собой парники с механизмом открывания створок. Существует несколько разновидностей – «Бабочка», «Хлебница», «Сундук». Все они представлены на фото ниже.

«Бабочка» из метллопрофиля и поликарбонатаАрочная «Хлебница»«Сундук»-рассадник своими руками из уголка и поликарбонатаСамодельный парник голландской конструкции

Также популярны среди огородников и полноразмерные парники для сезонного выращивания высоких растений. Внешне они напоминают теплицы, вот только не хватает главного «ингредиента» − отопительной системы.

Статья по теме:

Парник Хлебница. Стандартные габариты, что собой представляет конструкция, ее достоинства и недостатки, материалы, используемые при изготовлении, особенности самостоятельной разработки чертежа и сборки теплицы из поликарбоната — читайте в нашей публикации.

Обзор проектов зимних теплиц для строительства своими руками

На самом деле, сделать отапливаемые парники и теплицы для дачи своими руками можно совершенно любой конфигурации. Главное, чтобы была полная герметичность конструкции и присутствовала система отопления. Также ещё одним условием является обустройство фундамента. Желательно, чтобы он был монолитный и поднят над землёй не менее чем на 15 см.

Стеклянная отапливаемая теплица

Наилучшим материалом обшивки подобных тепличных конструкций является стекло или более доступный и простой в обработке поликарбонат. При этом он более эффективно держит тепло внутри помещения, что также может привести к спёртости воздуха. Поэтому ещё на этапе конструирования нужно продумать не только систему отопления, но и вентиляции на зимний период.

Обзор самых лучших проектов для устройства своими руками обогрева теплицы

Первое, что стоит знать об отоплении теплицы своими руками,– это то, что не только тёплый воздух важен для роста растений. Поэтому самые лучшие проекты подразумевают подогрев грунта, что обеспечит также более комфортные условия. Рассмотрим, какие бывают варианты подогрева теплиц:

1. «Тёплый пол» – самая простая в устройстве и экономная система отопления. Прекрасно подходит для отопления грунта. Но его устройство больше подходит для строений, расположенных вблизи основного дома.
2. Электричество – очень дорогой способ отопления, если рассматривать его в вариации подачи тепла от электрокотла. Другое дело, если организовывает систему отопления насос, который работает с водой, грунтом или воздухом. Если есть недалеко водоём, то лучше всего использовать схему «вода−вода». «Грунт−вода»− самый дорогостоящий вариант, но и эффективный. «Воздух−вода»− более дешёвый, но он завязан на климатических условиях. При морозах от -25°C система выходит из строя.
3. Газ – ещё один распространённый способ отопления теплиц. И наиболее дешёвый, что не может показаться, на первый взгляд. Но есть один нюанс, при прогреве газом выбрасывается большое количество углекислого газа, поэтому есть риск пережечь воздух. Поэтому при газовом отоплении всегда устраивается система вентиляции.
4. Биотопливо – самый экономичный и простой способ для устройства отопления своими руками. В процессе гниения выделяется тепло, которое необходимо для роста растений. Перегной просто закладывается под грунт, а через несколько месяцев обновляется. Правда, в северных регионах страны такого способа маловато. Можно использовать его для малых площадей теплиц.

Как выбрать лучший способ обогрева парника, построенного своими руками, подскажет видео ниже.

Из чего конструируется «скелет» парников и теплиц

Каркасы как для теплицы, так и парников выполняются из одних и тех же материалов:

1. Дерево – не самый дешёвый вариант, но надёжный при правильном конструировании и обработке. Чтобы каркас не сгнил, необходимо, чтобы дерево не соприкасалось с землёй, было выше над ней примерно на 30 см. Также обязательна покраска и лакировка. Но помните, что дерево – это всё-таки органический материал, который через пару лет усядется, рассохнется, и придётся производить ремонтные работы. Потихоньку отходит от роли главного каркасного материала для теплиц и парников.
2. Металл – более надёжный вариант для каркаса. Применяют как полосы, так и профиля, окрашенные или оцинкованные. Минус – тяжесть каркаса и обязательное устройство хорошего фундамента. Пожалуй, самый дорогой материал для каркаса тепличной системы.
3. Пластиковые трубы – относительно недавно из пластиковых труб стали мастерить различные предметы и пространственные фигуры. В качестве основного каркасного материала для теплиц и парников такие трубы показали себя хорошо – легко поддаются обработке, небольшой вес, гибкие, возможность изготавливать даже сложные конструкции. Также нуждаются в основании и дополнительном усилении конструкции. Из минусов можно отметить то, что в качестве укрывного материала можно использовать только плёнки и максимум поликарбонат. Остекление такой каркас просто не выдержит.

Купить теплицу из поликарбоната можно только с металлическим каркасом. Из труб производственные предприятия такие конструкции не делают. Это удел разве что «рукастых огородников».

Поликарбонат – идеальный материал для изготовления простых парников и зимних теплиц собственноручно

Теплица из поликарбоната сегодня имеет неимоверную популярность. Чем же заслужил народную любовь такой материал? Есть несколько причин, по которым стоит выбрать поликарбонат для монтажа теплицы своими руками, о которых также расскажет видео после описания:

• сотовая структура, наполненная воздухом, делает из поликарбоната теплоудерживающий укрывной материал;
• светопропускная способность;
• гибкость – можно обшить каркас любой формы;
• доступность монтажа – легко поддаётся самостоятельной обработке и монтажу на простые крепежи – саморезы, болты;
• долговечность – срок службы может составлять до 20 лет;
• не подверженность атмосферным воздействиям;
• устойчивость к механическим повреждениям;
• относительно недорогой материал.

Неужели поликарбонат – тот самый идеальный строительный материал? Нет, как мы знаем, всё в этом мире несовершенно. Один из главных минусов – горючесть, под действием огня, да и просто высокой температуры он начинает плавиться.

Также профессионалы в растениеводстве стараются, несмотря на все соблазнительные плюсы поликарбоната, обходить его стороной по причине высокой отражающей способности. Если таковая имеется, значит, внутрь будет проходить меньше света. Если для парников это некритично, то для профессиональных теплиц – настоящее бедствие.

Сотовый поликарбонат

Также поликарбонат совершенно «не дышит». Это, конечно, несомненный плюс – внутри парника складывается устойчивый тёплый и влажный микроклимат, как и любят растения. Но, с другой стороны, им также жизненно необходим свежий воздух в любую погоду. Такая проблема решается путём устройства форточек и прочих механизмов открывания кровель, стен и дверей. Однако если долго не открывать такую теплицу, то растения там могут просто погибнуть от духоты.

Виды поликарбоната

Поликарбонат – популярный вид строительного материала, имеющий широкое видовое многообразие. И далеко не каждый тип подходит для того, чтобы обшить готовую конструкцию. На что нужно обращать внимание:

1. Подходят только сотовые листы, так как именно они лучше удерживают тепло за счёт дополнительной воздушной прослойки, которой нет в монолитном материале.
2. Также обращайте внимание и на ячейки. Обычно они имеют квадратную форму, но лучше, если в каждой из них будет ещё и диагональная перегородка, обеспечивающая дополнительную жёсткость листу.
3. Также лучше отдавать предпочтение обычному прозрачному материалу, так как у него самый большой процент светопрохождения. Цветные же листы могут его поглощать на 60%, что только погубит растения в парнике.
4. Обязательно обращайте внимание на УФ-защиту, так как длительное пребывание на солнце может покоробить поликарбонат. Если производитель утверждает, что она есть, но только внутри − это значит, что её уровень минимальный. Листы, на которых присутствует защитная плёнка, с рекомендацией производителя монтажа листа определённой стороной наружу являются гарантом защитного слоя.
5. Оптимальная толщина для устройства, как теплиц, так и парников различной модификации, – от 4 до 10 мм с шагом обрешётки 700-1050 мм. Это оптимальные характеристики, которые позволяют возводить надёжные конструкции.
6. Также большое значение при выборе такого материала играет его удельная плотность. Чем больше вес листа, тем выше его плотность, а значит, будет больше прочность.Оптимальная плотность – от 0,7 кг/м².
7. Качественный материал не допускает на поверхности никаких, даже самых мелких дефектов. Также и рёбра жёсткости должны идти строго по прямым линиям, никаких волн и зигзагов.
8. Если листы хранились правильно, значит, и процент качества у них не упал. Правильное хранение – расположение ровных листов на стеллажах в горизонтальном положении. Если же поликарбонат стоял на ребре или мотался в рулоны, лучше не брать такой материал.

Статья по теме:

Парники и теплицы из поликарбоната. Размеры, цены изделий ведущих производителей, характеристики, разновидности, плюсы и минусы разных конструкций, особенности сборки и использования, отзывы пользователей — читайте в нашей публикации.

Фундамент – всему голова, или когда нужно основание для парников и теплиц

Фундамент звучит гордо и основательно. Вот только нужен ли он при устройстве теплиц и парников? Это зависит напрямую от типа и размера конструкции. При устройстве мини-парника, например, «Хлебницы», закладка основания не требуется. Кто-то просто ставит на грунт такую конструкцию. Но это не всегда целесообразно, так как подобные поликарбонатные строения имеют относительно небольшой вес. Поэтому рекомендуется монтировать её на досках, которые при необходимости вкапываются в грунт. Небольшие же импровизированные парники, состоящие только из дуг, и вовсе монтируются без фундамента. Для жёсткости конструкции предпочтительно «насаживать» арки на заранее вкопанные арматурные стержни.

Простой фундамент для «Хлебницы»

Сегодня на пике популярности находятся ростовые арочные парники из поликарбоната. По сути, вес такой конструкции размером 3×6 метров составляет 100 кг. Это значит, что примерно каждый квадратный метр конструкции испытывает нагрузку в 10 кг. По строительным меркам, это просто «смешная» нагрузка, которая даже в расчётах не учитывается. Но руководствуясь непредсказуемым климатом нашей страны и опытом дачников, такие вот парнички на раз сносит хорошим порывом ветра. Нет, не в Изумрудный город, конечно, максимум на соседний участок. Но урона такой незапланированный полёт может нанести немало. Поэтому при устройстве больших парников лучше всего делать полноценные фундаменты на кирпичах или пескоблоках.

Повезло, что теплица ещё пустовала, а то весь урожай катапультировался бы с ней

И, конечно же, для стационарных теплиц основательный фундамент просто необходим. Во-первых, он снимет нагрузку и распределит её равномерно по всей конструкции, что служит гарантом большего срока службы. Во-вторых, даже при урагане постройка останется на месте. И, в-третьих, фундаменты препятствуют промерзанию грунта, дополнительно гидроизолируют грунт. Делаются основания из тех материалов, с которыми удобно работать, да и экономичнее в конкретном случае кирпичи, блоки, бетонный монолит или лента и даже винтовые сваи.

Бетонно-кирпичный ленточный фундамент под телицу − дорого, но надёжно и основательноВинтовые сваи для теплицыВысокий фундамент из блоков

Внимание! Тип фундамента для теплиц выбирается так же, как для основных строений – в первую очередь по типу грунта.

Статья по теме:

Парник из поликарбоната своими руками. Виды и типовые конструкции, чем отличаются теплицы от парников, нюансы ухода и самостоятельного изготовления, из каких материалов, пошаговый процесс изготовления поликарбонатной конструкции.

Как своими руками построить парник или теплицу

Как сделать теплицу самому и как собрать парник – по сути, это один и тот же принцип. Однако есть различия по устройству фундамента.

Как сделать своими руками разборный сезонный деревянный парник за час

Простой деревянный парник своими руками – отличный способ защитить свои растения от ветра и низких летних температур. Также он предохранит их от нещадного «избиения» градом. Изготовление парника осуществляется в несколько этапов.

Статья по теме:

Парники из дуг с укрывным материалом. Разновидности, свойства, характеристики оборудования для грядок, особенности самостоятельного изготовления теплиц (расчет материала, выполнение основания, нюансы установки конструкций), обзор моделей промышленных арочных парников.

Как построить своими руками самодельную мини-теплицу из подручных материалов

Наверное, самыми доступными и ненужными в хозяйстве материалами, которые всегда есть в избытке на любом садовом участке, – пластиковые бутылки. Последние за счёт воздушного вакуума внутри прекрасно сохраняют тепло. Рассмотрим подробнее, как построить парник своими руками из обычных пластиковых бутылок.

Иллюстрация	Описание
	Строим по выше описанному принципу каркас для парника из досок. Кстати, он может быть не только квадратный, но и любой другой формы по вашему желанию. Здесь можно креативить в полную мощь своего воображения.
	Отрежьте донышки у бутылок. Чтобы закрепить их, используйте рейки длиной, равной высоте обшиваемой стороне. Нанизывайте бутылки на рейки друг в друга.
	Когда процесс будет завершён, при помощи скоб или саморезов прикрепите рейку с бутылками к раме.
	Если ваш парник имеет высокие стены, то для их жёсткости дополнительно скрепите рейки с бутылками проводами или толстой проволокой между собой.

Вот такие нехитрые конструкции парников можно изготовить из материалов, которые наверняка имеются в доступности на каждом садовом участке. В любом случае их стоимость окупит себя здоровой рассадой и крепкими растениями с ранним урожаем. А если у вас есть собственные идеи по созданию, на ваш взгляд, самого лучшего парника или теплицы, расскажите о нём другим читателям нашего онлайн-журнала.

 

Предыдущая

ТеплицаПарник из поликарбоната своими руками: как сделать прочную конструкцию по всем правилам

Следующая

ТеплицаСоздаём искусственную атмосферу в саду, или Как сделать парник из полипропиленовых труб своими руками

Понравилась статья? Сохраните, чтобы не потерять!

ТОЖЕ ИНТЕРЕСНО:

ВОЗМОЖНО ВАМ ТАКЖЕ БУДЕТ ИНТЕРЕСНО:

Обзор устройства теплиц, чертежи и проекты деревянных каркасов, из профильной трубы с покрытием из

Варианты чертежей поликарбонатных теплиц, дерева, профилированной трубы

Теплица считается неотъемлемым атрибутом садоводства России и стран с похожим климатом. По этому вопрос строительства парников подымается в большинстве семей, живущих в приватизированных домах. В большинстве случаев модели парников, предлагаемые производителями, не устраивают садоводов размерами, формами, конструктивным характерностями.

В данной статье будет рассмотрен вопрос самостоятельного проектирования данных строений. Также тут будут представлены разнообразные варианты чертежей теплиц из различных материалов.

Проектирование теплиц, чертежи

Очень легко сделать поликарбонатную теплицу собственными руками, чертежи которой подготовлены с необходимым вниманием.

Составляем проект дугообразной теплицы собственными руками

Устройство теплицы, чертежи и проекты дугообразных строений имеют собственные характерности. Технические свойства укрывающего материала накладуют ограничения на высоту каркаса. Завязано все на 2-ух моментах:

• Выгибать листы можно лишь поперек воздуховодных каналов.
• Классические размеры листа – 6 х 2,1 м.

Выходит, чтобы согнуть поликарбонатный пластик в купол, его необходимо располагать поперек каркаса. При этом усредненный радиус кривизны выйдет 1,9 м. Исходя из этого, ширина основания выйдет 3,8 м. Беда в высоте такой постройки – она равна радиусу, а 1,9 метра не всегда то, что необходимо. Например – чертеж из профилированной трубы 20 20.

Как делается теплица из профилированной трубы собственными руками, чертеж — эскиз

Это абсолютно не повод отказываться от дугообразной формы каркаса. Из ситуации можно выйти, не внося значительных изменений в проект. Нужно добавить по нижнему краю постройки цоколь. Он не должен быть больше 1 метра в высоту, впрочем этого будет достаточно, чтобы сделать больше ширину конструкции до 2,5 м, высоту до 2,25 м. Здесь чертежи и размеры теплицы из прозрачного пластика собственными руками задать не тяжело – основное отнестись со всей внимательностью.

Как выполнить поликарбонатную теплицу собственными руками, чертежи, на фото конструкция арочного типа с цоколем

В первую очередь делаем отдельный чертеж для установки укрывающего материала. Отмечаем размещение окон, характерности крепления листов на каркас.

Чертеж с параметрами монтажа укрывающего материала

Еще одна сложность, которая может поджидать вас во время проектирования и создании чертежей теплицы из профилированной трубы с размерами — специфики материала каркаса. Если нет возможности приобрести гнутый профиль, дуги нужно будет делать из маленьких отрезков, скрепляемых стальными пластинами. Для парника менее 5 метров длиной достаточно 2-ух дуг, если больше – составляем чертеж таким образом, чтобы дуга была каждые 3,5 – 4 метра. По аналогичному принципу можно проектировать строения из дерева.

Нужно обратить внимание: ширина каркаса привязана к количеству грядок в середине нее. Так, удобная для обработки ширина – не больше 80 см. Возьмём парник на две грядки. Они забирают 1,6 м от всей ширины постройки, плюс пространство для прохода 90 см. Выходит идеальные параметры парника – 2,5 в поперечнике. Если грядки три, складываем три ширины грядок + два прохода, и т. д.

Делаем теплицу собственными руками из прозрачного пластика, чертеж куполообразной конструкции

Проектирование теплицы с одно- или щипцовой крышей

Чертеж теплицы из дерева, изготовленной собственными руками, 2-ух- или односкатной, лучше привязать к габаритам поликарбонатных листов. Здесь мы говорим не только про удобство монтажа, но и о экономии материалов.

• Длина постройки – 6 м – обычная длина листа.
• Высота прозрачной стороны – 2,1 м – обычная ширина.
• Прямоугольник крыши – 6 х 3 м наряду с маленькими выносами за пределы каркаса. Это 1,5 листа укрывающего материала.

Сколько-нибудь серьезной кройки затребуют только фронтоны – здесь нужно будет приладить поликарбонатный пластик под форму щипца. Изготовление теплицы из профилированной трубы, чертеж которой представлен ниже, будет самым простым, выгодным.

Один из видов создания теплицы из дерева из прозрачного пластика собственными руками, чертежи составляем, смотря на классический размер листа

Постройка с вентиляционными форточками

С основанием и без

С основанием очень часто выполняют постройки из дерева, так как стойки опорного типа в как все понимают нельзя просто вкопать/вбить в землю. Тут применяется ленточная система с усилением. При этом погружаться следует не менее чем на 30 см. В первую очередь вносим в чертеж добавку на цоколь – минимум 20 см. Для такой теплицы добавляем систему креплений каркаса к фундаменту – уголки + крепежные металлические изделия к ним. Чертеж данной части строения делаем индивидуальным.

Примерный чертеж фундамента

Легкие теплицы из металла — уголка или профильные трубы — выполняются без фундамента. Самый обыкновенный способ спроектировать подобное сооружение собственными руками – добавить к длине поперечных дуг по 80 – 90 см со всех сторон. Эти концы будут вгоняться в землю, их длины хватит, чтобы надежно закрепить парник. Только один минус примера чертежа теплицы из прозрачного пластика с размерами, указанными на рисунке – строительство проводится лишь из материалов, не которые могут ржаветь.

Как выполняется теплица собственными руками из прозрачного пластика, чертеж парника без фундамента

Чертежи конструкций различного типа

Очень неплох вариант теплицы из тонкого металлического профиля, без фундамента, на обвязке – конструкция выходит легкой, радиус, ширину, высоту как правило имеет любые. В сборке это как бы конструктор, который не требует необходимых способностей, немалого количества рабочих рук. Нужно только не забывать один невидимый момент – тонкий профиль просто гнется. Данный момент в первую очередь учитываем при создании чертежа. Шаг компонентов должен составлять до 45 – 50 см. Сочленение компонентов делается при помощи тройников и крестовин, на обвязку – крепеж «стакан».

Чертеж теплицы из прозрачного пластика с размерами 3х6, с каркасом из тонкой профильные трубы

Таким образом можно собрать двускатный парник. Расстояние между элементами порядочное, по этому профиль берем взамен металлического стальной, чуть большего размера. Более того, в чертеж включаем фундамент, кирпичный или бетонный.

Очередной вариант теплицы на обвязке – двускатная теплица из профиля сделанного из алюминия, с внутренними подкосами. Последние обязательно обязаны быть, так как они предоставляют нужную конструкционную жесткость. Острый угол крыши не даст накапливаться снегу на поверхности. Один недостаток отлично виден на чертеже – подкосы «съедают» пространство, ширина, высота строения уменьшается. Такой парник как правило имеет любые размеры, ставится на сам фундамент или же просто на землю.

Пример тепличного каркаса из профилированной трубы, чертеж с размерами и описанием деталей

Чертежи теплицы из профиля и дерева под поликарбонат и пленку

Выбрать из многообразия предложений тепличную конструкцию, которая органично впишется в стиль участка и будет удобна в эксплуатации, непросто. Форма каркаса влияет на объем полезной площади, а от материала покрытия напрямую зависит продолжительность эксплуатации и возможности внутреннего обустройства. Чтобы не изобретать велосипед, можно брать для строительства своими руками готовые чертежи теплиц, составленные профессионалами. При необходимости в них несложно внести корректировки.

Содержание статьи

Краткий обзор популярных модификаций

Наиболее популярны и эффективны с точки зрения производительности следующие виды теплиц:

• односкатные;
• двухскатные;
• арочные;
• многоугольные;
• каплевидные.

Виды теплиц по форме

Любая из этих конструкций имеет свои плюсы и минусы, поэтому необходимо рассмотреть каждый вариант.

Парники с односкатной крышей

Для теплицы с односкатной крышей нужно меньше материала, зачастую ее пристраивают к уже готовым стенам дома, гаража или сарая. Это значительно облегчает монтаж, а сама конструкция характеризуется хорошей теплоизоляцией.

Односкатная теплица имеет достаточно минусов, среди которых самым большим является низкая способность крыши выдерживать нагрузки. Любой сильный снегопад может повредить конструкцию. Глухая стена препятствует проникновению света внутрь, но не все культуры готовы мириться с такими условиями.

Простая односкатная теплица

Теплицы с двускатной крышей

Конструкция двухскатной теплицы является наиболее популярной. Внешне она напоминает обычный домик, крыша которого выполнена из двух скатов, а стык скрыт коньком. Главным достоинством является большая площадь, дающая возможность без проблем выращивать высокорослые культуры. Стоит отметить хорошую светопропускную способность и простоту монтажа вентиляции.

Если говорить о минусах, то чертежи каркасов теплиц такой формы часто имеют сложную конструкцию, что может усложнить их сборку. На двухскатную кровлю расходуется больше материала, что увеличивает конечную стоимость.

Подробный чертеж двускатной теплицы

Арочные сооружения для закрытого грунта

Основной особенностью арочной теплицы является крыша, имеющая форму дуги или арки. Она препятствует накоплению снега в зимний период, что снижает нагрузку на конструкцию. Можно выделить хорошую устойчивость к сильному ветру и широкую область применения. Чертежи теплиц арочной формы могут предполагать разные размеры, что дает возможность использовать их и на обычном дачном участке, и в промышленных масштабах.

Минусом арочной формы является сложное устройство вентиляции и невозможность остекления. Для такого каркаса идеально подходит поликарбонат и пленка.

Арочная теплица средних размеров

Купольные и каплевидные постройки для выращивания растений

Многоугольная форма используется не так часто, как предыдущие, но её характеристики довольно хороши. Она пропускают достаточно солнечного света и имеет много полезной площади, что позволяет выращивать все виды культур. Стоит отметить и красивый внешний вид, благодаря которому такую конструкцию можно органично вписать в любой ландшафтный дизайн.

Чертежи теплиц с большим количеством углов весьма замысловаты и многим непонятны. Это является самым главным недостатком. Для строительства необходимо много материала, что в конечном итоге приводит к высокой себестоимости.

Купольная форма обеспечивает растения максимумом света

Немного проще выглядят чертежи каркаса теплиц в виде капли. Такая конструкция сочетает достоинства арочной и двухскатной формы.

Она обладает достаточной прочностью, хорошо пропускает солнечные лучи, имеет высокую теплоизоляцию. Из недостатков можно выделить сложность конструкции и монтажа, но с учетом всех преимуществ, приложенные усилия окупятся сполна.

Теплица каплевидной формы

Каплевидная форма каркаса – схема

Чертежи каркасов теплиц из различных материалов

Прежде чем выбрать подходящий чертеж каркаса теплицы, нужно определиться с материалом. Лучше всего сделать основание из металлического профиля. Такой каркас можно накрыть обычной или армированной пленкой или поликарбонатом. Последний вариант наиболее затратный, но он исправно прослужит на протяжении нескольких лет. Чтобы прояснить ситуацию, рассмотрим подробно несколько вариантов.

Каркас для теплицы из поликарбоната

Можно смело утверждать, что теплица из поликарбоната арочной формы является оптимальным вариантом на долгие годы. Помимо практичности, она имеет достаточно хороший внешний вид, поэтому никак не испортит ландшафт участка. Каркас теплицы лучше сделать из металлической или ПВХ трубы, диаметром не менее одного дюйма.

Не стоит экономить на поликарбонате. Тонкие листы может повредить град, и тогда придется полностью перекрывать теплицу. Лучшим вариантом является использование сотового поликарбоната толщиной 6 мм и больше.

Каркас арочной теплицы из поликарбоната заводского производства

Подробная схема торцовой арки с дверью

Чертежи теплицы из поликарбоната просты и понятны, поэтому сложностей с монтажом у вас возникнуть не должно. При выборе модели не забывайте, что стандартный размер листа поликарбоната 2,1 м на 6 м, поэтому оптимальная ширина будет 3,5 м. В этом случае вы сможете избежать стыков, накрыв стены и крышу одним листом. Для краев листа обязательно используйте П-образный профиль, который защитит внутреннюю часть от попадания пыли, грязи, развития плесени и грибка.

Деревянный каркас под поликарбонат

Основа под поликарбонат из ПВХ-труб

Каркасы из металлопрофиля для гипсокартона

Относительно недавно для строительства теплиц стали использовать металлический профиль, который применяют при монтаже гипсокартона. В основном конструкции из металлопрофиля — это весенне-летние варианты с накрытием из пленки или поликарбоната. В областях с более мягким климатом и малым количеством осадков их используют круглый год.

Чертежи теплицы из профиля не отличаются замысловатостью и сложностью. Им свойственна простота и экономичность. Среди главных достоинств можно выделить долговечность конструкции. Существенным недостатком каркаса из профиля является низкая способность выдерживать нагрузки. Учитывая этот нюанс, поздней осенью разбирают покрытие теплицы либо укрепляют каркас подпорными брусьями.

Двухскатная теплица из профиля

Из профиля можно сделать многоугольную форму, но одним из лучших вариантов является теплица-домик с двухскатной крышей.

Если ее длина превышает 4 м, то в крыше необходимо предусмотреть вентиляционные фрамуги. Для меньшего размера достаточно одной фрамуги на противоположной от входа стене. На вертикальные стойки, стропила, балки и диагональные перемычки используют профиль CD. Все элементы с горизонтальным расположением делают из профиля UD, соблюдая между каждой секцией промежуток 1 м.

Сборка каркаса из профиля

Если для покрытия теплицы выбран поликарбонат, то его укладывают внахлест (2-3 см). Любые швы и отверстия под саморезы необходимо обработать герметиком. Это поможет предотвратить проникновение влаги и пыли внутрь материала.

Какие теплицы строят из дерева

Долгое время теплицы из с дерева односкатной или двухскатной крышей считались классическим и безальтернативным вариантом, но с появлением более износостойких материалов они утратили позиции. Деревянные элементы нуждаются в постоянном уходе. В противном случае, стойки могут стать рассадниками болезней, а срок эксплуатации сократится к минимуму.

Практически любой чертеж деревянной теплицы предполагает в качестве покрытия стекло. Если у вас нет возможности использовать старые оконные рамы, то покупка стекла и дерева для каркаса окажется весьма затратной. При желании в качестве покрытия можно использовать пленку, но из-за способа крепления и влияние атмосферных явлений (дождь, солнце, ветер), она не прослужит дольше двух сезонов.

Подробный чертеж теплицы из дерева

Деревянный каркас монтируют на фундамент, который помимо дополнительных расходов может создать проблемы с выбором места. Фундамент нельзя располагать на участках с высоким уровнем грунтовых вод, поэтому если вы живете возле реки, то деревянная теплица не самый лучший вариант для вас.

Теплица в форме капли из дерева

 

Даже имея на руках чертежи теплиц из дерева, металла или ПВХ, не всегда просто начать строительство. Иногда проще можно обратится к профессионалам, которые помогут выбрать лучший вариант для реализации ваших целей.

Проекты и чертежи теплиц для дачи из поликарбоната и дерева

Проекты и строительство частных домов и коттеджей

В условиях нашего климата вырастить хороший урожай, к сожалению, практически невозможно. Из-за многочисленных температурных перепадов, обильных осадков, сильных ветров растения порой развиваются крайне плохо. По этой причине каждый дачник рано или поздно задумывается над вопросами создания проекта теплицы и её строительства.

Расположение теплицы на участке

Прежде всего, следует определиться с желаемой формой теплицы, которую выбирают с учётом нескольких особенностей:

• назначение теплицы;
• расположение теплицы относительно сторон горизонта;
• наличие тени от расположенных рядом строений, кустов, деревьев;
• возможное присоединение теплицы к близлежащим сооружениям.

В той ситуации, если располагающиеся рядом постройки или деревья отбрасывают слишком большую тень на боковые стенки теплицы, одну из них рекомендуется сделать наглухо закрытой.

Крышу желательно сделать прозрачной, чтобы растения получали необходимое количество солнечного света.

Устройство теплицы

Конструкция теплицы состоит из двух частей: светопроницаемого материала и каркаса, который может быть изготовлен из пластика, стали, дерева и алюминия.

Типовая схема устройства теплицы

Конструкции, которые изготавливаются с использованием пластика или дерева менее долговечны, нежели алюминиевые и стальные. Пластик – не слишком прочный материал, а древесина, не прошедшая специальную обработку, быстро поддается гниению. В результате воздействия внешней окружающей среды такие каркасы могут быстро прийти в негодность.

Многие дачники, решившие начать строительство теплицы, отдают предпочтение именно древесине, так как этот материал является одним из наиболее доступных вариантов.

Перед началом работ древесину следует обработать специальными защитными средствами, что увеличит срок её службы. Такую же обработку должны пройти все соединительные места и стропила.

Стены дачной теплицы изготавливаются из пленочных материалов или стекла. Конечно, если вы можете позволить себе приобрести стекло, то предпочтение стоит отдать именно ему, так как плёнка имеет некоторые недостатки.

Деревянная теплица со стеклянными стенами

К недостаткам плёночных материалов относится:

1. Деформация плёнки во время резких температурных перепадов, в результате чего она может порваться;
2. Как правило, средний срок службы плёночных покрытий колеблется в пределах одного-двух сезонов. Вам придется менять покрытие каждый год, что не слишком удобно;
3. Из-за того, что плёнка пропускает слишком много солнечных лучей, температура в теплице становится достаточно высокой. Ночью температура в теплице заметно снижается, что влечёт за собой резкие температурные перепады. Естественно, такое положение дел не слишком-то хорошо сказывается на развитии растений.

Виды теплиц

Теплицы для дач делятся на грунтовые, присоединённые, арочные, с одно- и двускатной крышей.

Арочные теплицы

Теплицы арочной формы с виду похожи на простой садовый парник, с аналогичным принципом постройки.

Деревянный каркас

Схема деревянного арочного каркаса для теплицы

1. Сначала изготавливается фундамент, для чего можно использовать обычные деревянные столбики.
2. Затем при помощи гвоздей скрепляют четыре доски, которые будут основанием теплицы.
3. На них устанавливают 4 арки, на расстоянии 1,5 метров.
4. В крайней арке следует установить дверную коробку (как правило, изготавливается самостоятельно из нескольких брусков).
5. Полученную конструкцию укрепляют при помощи деревянной обрешётки.
6. В завершении наверх натягивают плёнку, которую прибивают к обрешётке при помощи реек.

На можете посмотреть, как была сделана своими руками подобная теплица для выращивания огурцов и помидоров размером 6 на 12 метров.

Алюминиевый каркас

Схема устройства алюминиевого каркаса теплицы

Конструкция таких теплиц представляет собой ряд выгнутых по шаблону, стоящих параллельно друг другу, алюминиевых рёбер, которые сверху обтянуты плёнкой. Этапы устройства этой теплицы:

1. Сначала в землю вбиваются алюминиевые ребра.
2. Наверху при помощи кронштейнов крепится коньковая рейка.
3. После этого при помощи шурупов следует закрепить две боковые рейки.
4. В том месте, где будет находиться дверь, к кронштейну требуется прикрепить две рейки. В дальнейшем они будут выступать в качестве дверного проёма.
5. Полученная конструкция сверху обтягивается плёнкой.

Грунтовые теплицы

В нашей стране такие теплицы встречаются крайне редко, так как предназначены для выращивания растений, которым для развития необходима не слишком высокая температура и высокая влажность.

Небольшая теплица, углубленная в грунт

Присоединённые отапливаемые теплицы

Основным достоинством присоединённых теплиц является их близкое расположение к дому. Они бывают застеклёнными, нередко дополняются обогревателями и устройствами автоматического полива. Благодаря наличию утеплителей идеально подойдут для круглогодичного выращивания растений.

Проект отапливаемой теплицы, присоединённой к дачному дому

Проект теплицы из поликарбоната

Основные преимущества теплиц из поликарбоната заключаются в долговечности таких конструкций (в среднем, не менее 30 лет). Кроме этого, такие теплицы обладают невысокой стоимостью, качественной теплоизоляцией, хорошей светопроводимостью и защитой от ультрафиолетовых лучей.

Проект теплицы из поликарбоната

Строительство фундамента

Возвести фундамент можно при помощи трёх способов, каждый из которых отличается от предыдущего:

1. Возведение фундамента из бруса с размерами 100х100 мм, и покрытие его защитным слоем.
2. Изготовление фундамента из блоков ФБС (20х40х20) см (этот вариант будет более дорогим, но надёжным).
3. Возведение ленточного фундамента шириной 20 см при глубине 50 см (в этом случае строительство займёт достаточно много времени, но результат выйдет более долговечным).

Тип фундамента выбирается исключительно по желанию человека, но всё-таки наиболее оптимальным вариантом для теплицы из поликарбоната станет фундамент из блоков.

Простой фундамент из блоков

Возведение каркаса

Размеры выбираются самостоятельно, так как земельные участки у всех разные. Каркас теплицы возводят из оцинкованного железного профиля, который можно приобрести практически в каждом строительном магазине. Строительство ведётся следующим образом:

1. При помощи циркулярной пилы или электролобзика поликарбонат режут на куски необходимых размеров.
2. Стружка, находящаяся во внутренней полости, удаляется.
3. При помощи электродрели сверлятся монтажные отверстия, расстояние которых от края панели должно составлять порядка 40-50 мм.
4. При помощи саморезов к фундаменту крепятся Т-образные окончания каркаса.

Схема возведения каркаса для теплицы из поликарбоната

После того, как каркас построен, можно приступать к монтажу.

Монтаж теплицы

При монтаже используют разъёмные или неразъёмные поликарбонатные профили. Нижние торцы требуется закрыть перфорированной лентой, способной обеспечить нормальный сток конденсата и воспрепятствовать проникновению пыли. Верхние торцы требуется закрыть при помощи сплошной самоклеящейся алюминиевой ленты. Следует заранее отметить, что если теплица строится в виде арки, то торцы панелей требуется закрыть при помощи специальных профилей.

После этого в профиле следует просверлить несколько отверстий. Это необходимо для того, чтобы конденсат мог аккуратно стекать по внутренним каналам панелей и в дальнейшем выводиться наружу.

Схема установки и монтажа теплицы из поликарбоната

Панели с шириной от 500 до 1050 мм следует вставить в пазы профилей, после чего прикрепить к продольным опорам каркаса при помощи саморезов. Саморезы должны быть снабжены термошайбами, способными обеспечить герметичное и надёжное крепление панели. Кроме этого, немаловажным моментом является то, что благодаря термошайбам риск смятия панели сводится к минимуму.

На можете посмотреть, как происходит процесс монтажа теплицы и правильное крепление поликарбонатных листов

Установка отопления

После того, как монтаж полностью закончен, можно приступать к проводке отопления. Для этого можно использовать следующую формулу:

Величина, характеризующая потребность в тепле (килокалории) = разность температур * коэффициент теплопроводности * площадь остекления.

Затем потребуется разместить отопительные приборы. Лучше всего использовать алюминиевые конвекторы, которые можно равномерно разместить по всему периметру.

Устройство системы отопления теплицы

Почва для теплиц

Теплица уже полностью готова, теперь осталось только наполнить её почвой. Самой подходящей смесью считается почва, которая состоит 3 частей перегноя, 1 части песка и 2 частей дерновой земли.

На одно ведро смеси желательно добавить по чайной ложке сульфата калия, суперфосфата и мочевины. Эту смесь рекомендуется закладывать осенью, чтобы за зиму все вредители вымерли.

http://proekt-sam.ru

Как построить теплицу из дерева своими руками

Существует широкое разнообразие проектов теплиц, которые можно найти в интернете
Каждый, кто принял решение о возведении теплицы своими руками – самые лучшие проекты желает найти и воплотить. Продумывается каждая деталь планировки, ведь парник относится к тем видам конструкций, эксплуатация которых продолжается в течение нескольких сезонов. В связи с этим, необходимо успешно отделить объективные характеристики каждого из представленных на рынке вариантов от несбыточных обещаний производителей.

Всевозможные проекты теплицы

Первое, что необходимо запомнить – идеальных во всех отношениях вариантов не существует. Ключевым фактором является конечная цель садовода. Для начала стоит задуматься, какие садоводу нужны теплицы – стационарные или временные и как часто он ими будет пользоваться.

Если речь идет о круглогодичном использовании, то в этом случае монтируется капитальное строение с ленточным фундаментом. Менее помпезный, деревянный, вариантах применятся в сезонных теплицах.

После этого требуется проанализировать объем необходимого внутреннего пространства. Садоводам, планирующим высадить различные культуры, потребуется широкая модель. В зависимости от характеристики овощей, цветов и ягод, устройство типовой модели дополняется металлическими разделительными перегородками. Для менее широкой разновидности достаточным окажется разделение культур посредством маленьких канавок.

Про схемы расположения грядок в теплице читайте в статье:

Помимо этого, есть еще несколько практических рекомендаций, позволяющих подобрать выгодный во всех отношениях проект теплицы:

• Если в регионе случаются внезапные заморозки, то для тепличных комплексов обязательной становится система искусственного обогрева;
• Редис, томаты и другие влаголюбивые культуры требуют установки системы капельного полива для парников;
• Садоводы, планирующие своими руками выращивать теплолюбивые культуры, должны подумать о необходимом утеплении стыков и входной двери.

Проект теплицы подбирается с учетом имеющихся потребностей садовода. Диапазон среднемесячных температур, уровень влажности, характеристики выращиваемых культур – все это необходимо учесть при выборе той или иной модели. Помимо этого, для организации круглогодичной теплицы из поликарбоната требуется капитальное строение, а для сезонного варианта подойдет и деревянный остов.

Виды отопительных систем для круглогодичных теплиц

Фото печного отопления теплицы

На современном этапе, производители предлагают некоторые варианты отопительных систем. Рассмотрев некоторые характерные особенности, можно сделать выбор в пользу того или иного оборудования. Особенности печного отопления:

Совет. Самая важная деталь данного тепличного отопления, это хорошая вентиляция.

Преимущества.	Недостатки.
Очень простое устройство, которое можно выполнить самостоятельно.	Нет возможности обеспечения равномерного распределения тепловой энергии.
Подойдет любой вид топлива, что значительно облегчает задачу.	Предусматриваются температурные перепады.
Денежная экономия.	Стенки печи во время обогрева сильно нагреваются.

Совет. Нагрев стен (недостаток) можно исключить, если использовать газогенераторную печь с твердым топливом.

Данное устройство способно быстро обогреть площадь, а поверхность останется негорючей.

Биологическое отопление для круглогодичной теплицы

Биологическая схема отопления

Это самый старый и проверенный способ. Тепло производится за счет гниения органических веществ, которые и являются продуктами жизнедеятельности микроорганизмов. В качестве топлива можно использовать кору, удобрение, опилки или смесь удобрений. Преимущественные особенности:

Совет. Но для зимнего периода данный вид обогрева можно использовать только в качестве дополнения. В холодный период выделяемого тепла не будет хватать для обогрева.

Водяное отопительное устройство для тепличной конструкции

Водяная система отопления в теплице

На сегодняшний день, данный вариант считается наиболее оптимальным для обогрева тепличной конструкции. Для обустройства понадобится:

Также рекомендуется обрабатывать систему разными антикоррозийными средствами.

Газовое отопительное устройство

Система газового отопления

Прекрасная альтернатива электрической отопительной системе. Для создания потребуется горелки и газовые обогреватели. Все элементы должны равномерно распределяться по всей площади конструкции. Итак:

Совет. По этому поводу необходимо уделить внимание вентиляционным системам.

Характерные особенности:

Здесь есть один существенный недостаток, необходимо постоянно контролировать предотвращение утечки газа.

Воздушная отопительная система для теплицы

Система воздушного отопления

Данную систему невозможно установить самостоятельно, без определенных знаний и навыков, потребуется специализированная помощь. Ее сооружают одновременно со сборкой самой тепличной конструкции.

Преимущества.	Недостатки.
Качественный равномерный обогрев по всей площади конструкции.	Сложность выполнения монтажных работ.
Полное отсутствие конденсата.	Бывает пересушивание воздуха. Поэтому требуется постоянный контроль за уровнем влажности.

Электрическая отопительная система

Электрическая система отопления

Электрическое отопление теплицы, несмотря на свою сложность у любителей и профессионалов пользуется большой популярностью. Устройства достаточно эффективны и могут быть представлены в самых разных вариациях:

Что касается технической части, то сложностью являются специальные датчики и возможность управления разными режимами. Качественная организация обогрева позволит круглый год наслаждаться культурами. Для более подробной информации рекомендуется посмотреть видео в статье, которое более детально поможет по организации теплицы круглый год.

Источник

Энергоэффективные модели теплиц

В Европе парники стали нормой жизни, для тех, кто проводит много времени в сельской местности. При этом речь идет о моделях последнего поколения, исключающих возможные риски. Сквозняк, нехватка или избыток влаги, недостаточный уровень освещения – все это контролируется компьютером. Стоят подобные проекты не дешево, но спрос от этого на них не уменьшается. Если говорить о более распространенных реалиях, то в продаже можно найти доступные по цене «умные» варианты.

Перед тем как начать строительные работы, необходимо кратко перечислить основные требования, которым должна соответствовать постройка.

Правильно рассчитать размеры будущей теплицы вам поможет следующий материал:

Как и в предыдущем случае, исходить надлежит из имеющихся потребностей:

• Потребность установки системы внутренней вентиляции;
• Суточное количество воды, необходимое для полива;
• Необходимость установки дополнительных источников света и воды.

Чем точнее в чертежах найдут свое отражение перечисленные нюансы, тем меньше избыточных трат ждет садовода. Особенно внимательно необходимо к этому отнестись в случае с зимней или круглогодичной теплицей. В данный период потребляется максимальное количество ресурсов, которые необходимо экономить.

Готовим крышу: проект парников

Разобравшись с основанием, можно перейти к верхней части всей конструкции. Для начала необходимо запомнить, что для создания круглогодичной модели понадобится 2-скатная крыша. Преимущество ее заключается в быстром опадании осадков, что исключает вероятность проваливания вовнутрь результатов обильного снегопада или дождя. Скептики могут возразить, что для постройки такой крыше требуется больше времени и ресурсов

Акцент делается на том факте, что 2-скатная крыша сложна в сборке и требует в буквальном смысле ювелирной точности. В определенной мере, подобные доводы имеют право на жизнь, если бы не одно «но». Правильно собранная 2-скатная крыша прослужит дольше аналогов.

Облегчить проектирование и монтаж конструкции помогут следующие рекомендации:

1. Применение многогранного варианта монтажа предусматривает сезонное использование конструкции. Возводится все за несколько часов и при необходимости стол же быстро разбирается.
2. Если планируется использовать теплицу для выращивания небольшого количества культур, то внимание стоит обратить на 1-скатную крышу. Размещается такой парник только с южной стороны дома для обеспечения постоянного притока солнечного света. В зависимости от потребностей заказчика, 1-скатную теплицу можно подключить к отопительной системе дома.
3. Купольные крыши – одни из самых лучших вариантов для парников, функционирующих в режиме «термоса». Благодаря сферической форме строения, попадающий вовнутрь солнечный свет равномерно распределяется. Единственным недостатком подобного варианта являются многочисленные зоны, где застаивается воздух.
4. Согласно Нормам технического проектирования теплиц (НТП), каркас обязательно укрепить при помощи дополнительных укосин.

Существует четыре распространенных вида крыши для теплицы. Каждый из них имеет ограниченную сферу использования, поэтому настоятельно рекомендуется ознакомиться с технологическим описанием перед началом установки. Даже незначительная ошибка приведет к тепловым потерям.

Достоинства и недостатки теплицы из дерева

Популярность теплиц с каркасом из дерева объясняется их достоинствами:

• дерево легко поддается обработке, для работ не понадобятся дорогостоящие инструменты;
• сооружение деревянного каркаса обойдется дешевле, по сравнению с металлической конструкцией;
• к дереву легче крепить обшивочный материал во время остекления;
• простота монтажа реек из дерева позволяет выполнять все работы в одиночку;
• в случае повреждения во время эксплуатации одного из элементов каркаса, его быстро можно заменить новой заготовкой из дерева;
• каркас обладает небольшим весом, но устойчиво стоит на земле;
• дерево является природным экологически чистым материалом.

Из недостатков выделяют только один фактор. Даже самая хорошая деревянная теплица на даче прослужит меньше, чем парник с металлическим каркасом. Древесина не переносит сырость. Каркас начинает со временем преть, его «съедает» грибок, жуки точильщики. Защитные пропитки, покраска только на небольшое время затормаживают разрушительный процесс.

Ищем долговечный каркас: проекты теплиц из поликарбоната

Все готовые модели, как правило, включают деревянные элементы. В обязательном порядке их нужно обработать специальным веществом – антисептиком. Он уменьшает всевозможные риски, связанные с появлением вредителей или началом гниения. Не лишней окажется олифа для дома, смешанная со смолой в пропорции 1:1.

После нанесения должно пройти не менее 4 часов. Этого времени достаточно для того чтобы раствор полностью впитался. После этого можно переходить к выбору стеклопакетов. Подробнее о конструкциях из стеклопакетов читайте по ссылке:

Здесь упор делается на среднемесячный диапазон рабочих температур. Если возиться с многочисленными статистическими данными нет, то можно выбрать энергосберегающую «умную» теплицу Ардуино. В ней установлены датчики, способные в режиме реального времени контролировать множество показателей.

Определенную помощь садоводу окажут приведенные ниже рекомендации:

• Толщина внешнего стекла в используемых стеклопакетах не должна быть меньше 4 мм;
• Минимально необходимая толщина поликарбонатных листов колеблется от 10 до 17 мм зависимости от климатических особенностей;
• Каркас окажется в более выгодном положении, если парник сориентировать в направлении сервер-юг;
• Допускается незначительное отклонение в сторону запада в пределах 15 градусов;
• Если речь идет об 1-скатных вариантах, то в этом случае конструкция имеет отклонение в пределах 15 градусов в сторону востока;
• Вне зависимости от разновидности теплицы, категорически запрещено прижимать слишком сильно поликарбонатные листы к поверхности.

Распространенный типовой проект парника 810 требует определенного соотношения ширины и толщины листов. Если речь идет о толщине до 10 мм, то в этом случае ширина не должна быть больше 105 см.

В том случае, когда применяются листы, толщиной 16 мм, максимально допустимая ширина составляет до 139 см. Чем точнее садовод согласует свои действия с приведенными размерами, тем прочнее окажется вся конструкция.

На этапе проектно-сметных изысканий необходимо в деталях продумать положение каркаса строения. Строительные работы пойдут с большей эффективностью, если на уровне эскиза правильно сориентировать конструкцию в пространстве. Достаточно ошибиться всего на 15-20 градусов, чтобы будущий урожай погиб.

Виды деревянных теплиц

Большим преимуществом дерева является то, что из него можно соорудить теплицу на все случаи жизни. По этому принципу деревянные парники делятся на 2 типа:

1. Сезонные конструкции. Обычно делается такая деревянная теплица своими руками под пленку или агроволокно, а используется в теплое время года. Часто конструкцию создают разборную. На зиму каркас слаживают и прячут в сарай, чтобы продлить срок службы. Парник может быть даже временный. Когда он отслужит, каркас разбирают.
2. Капитальные конструкции. Парник ставят на постоянное место. Под каркас из дерева сооружают фундамент. К сооружению подводят коммуникации. Если теплица используется круглогодично, обустраивают систему отопления.

Важно! Каркас капитальной теплицы аналогично может быть разборной. Конструкция удобна, если со временем предполагается перенос ее на другое место.
Различаются теплицы по типу укрытия. Для остекления каркаса из дерева используют:

• стекло;
• поликарбонат;
• пленку.

Иногда на даче встречаются парники, остекленные прозрачными пластиковыми бутылками.

Каркас тепличной конструкции из дерева различается формой:

• Самым популярным решением являются деревянные теплицы домиком, оснащенные двускатной крышей. Уклоны скатов делают около 35-40 о. На крыше не задерживается снег.
• Конструкции круговой формы напоминают павильон. Каркас образует минимум шесть углов. Теплица неудобна в плане проветривания. Потребуется ставить дополнительные фрамуги.
• Арочный тип парника востребован из-за эстетичного вида, удобства остекления поликарбонатом. Однако соорудить деревянные дуги для теплицы своими руками непросто. Дерево невозможно в домашних условиях согнуть аркой. Дуги создают из 5-6 деталей. Их выпиливают электролобзиком из доски, сращивают в одну заготовку. Соединяют детали клеем ПВА и саморезами.
• Пристенной называется односкатная теплица из дерева, так как она пристраивается к стене здания с южной стороны.
• Углубленная или грунтовая конструкция заглублена в землю. Специфический парник возводят для культур, любящих или не боящихся низких температур.

Выбирать форму каркаса надо с учетом того, какие культуры предполагается выращивать в теплице.

Сезонный вариант: типовой проект теплицы

Часто можно услышать, что продолжительность дачного сезона колеблется от 2 до 4 месяцев. В этом случае не нужно изготавливать или покупать многосложные конструкции. Для создания сезонного варианта подойдут деревянные брусья, поверх которых монтируется каркас.

При этом важно обратить внимание на глубину залегания грунтовых вод. Как было уже сказано, чем они ближе к поверхности, тем прочнее должно быть основание.

В качестве основы применяются новые облегченные профили, с установкой которой справятся даже новички.

Для того чтобы уменьшить количество возможных ошибок, рекомендуется опираться на следующие рекомендации:

• Ключевым фактором при выборе является площадь изделия и степень сложности его установки;
• Не стоит придерживаться ориентации парника в пространстве;
• Не имеет значения, какая форма каркаса будет выбрана для сезонной постройки;
• В качестве покрытия применяется 1-слойный поликарбонат или пленка.

Сезонные теплицы применяются на приусадебных участках, где владелец проводит немного времени. Не стоит слишком сильно концентрироваться на многочисленных физических параметрах. В большей степени акцент делается на простоте сборки и эксплуатации конструкции.

Возведение круглогодичной двускатной теплицы

Промышленные теплицы круглогодичного использования с полной автоматизацией стоят довольно дорого. Как создать подобную теплицу на приусадебном участке без лишних затрат? Опыт садоводов показывает, что вполне возможно сделать это своими руками по приведенным ниже рекомендациям.

Выбор и подготовка места под теплицу

От правильно расположения теплицы зависит естественный микроклимат в ней и, как следствие, затраты на искусственное отопление и освещение. Для круглогодичной теплицы необходим хорошо освещенный участок, ровный или с легким уклоном на юг.

Теплицу необходимо защитить от холодных ветров. Если на участке нет ветрозащиты в виде хвойных деревьев или зданий, рекомендуется с северной стороны пристроить к конструкции теплый тамбур из кирпича или пенобетона.

Возведение фундамента

Теплицу обязательно устанавливают на мелкозаглубленный ленточный фундамент из бетона. При возведении грунтовой теплицы, в бетон рекомендуется добавить гидрозащитные компоненты, например, «Пенетрон». Это поможет продлить срок службы в условиях постоянной влажности.

Высота и ширина фундамента под теплицу зависят от ее размера и веса. Для теплицы 3х6 м достаточно высоты ленты 30-40 см и ширины 30 см.

Последовательность возведения фундамента приведена ниже.

Шаг 1. Разметка площадки. Разметку выполняют с помощью рулетки, уровня, стоек обноски и бечевки. Стойки обноски представляют собой конструкцию из двух кольев с перекладиной. К перекладине крепят бечевку, отмечающую границы фундамента.

Примерно размечают положение теплицы на участке. Устанавливают на некотором отдалении от углов стойки обноски, к которым крепят бечевку с помощью самореза, чтобы ее легко было поправить. Проверяют длину сторон по внешнему и внутреннему контурам, перпендикулярность углов и равенство диагоналей. Корректируют с помощью крепления бечевки.

Обратите внимание! Проверить перпендикуляр проще всего по правилу 3:4:5. Для этого на одной из смежных сторон отмеряют 3 м от угла, на второй – 4 м от угла. Измеряют расстояние между ними — оно должно составлять 5 м.

Шаг 2. Подготовка траншеи под фундамент. По разметке копают траншею на глубину 30-50 см. Дно траншеи засыпают песком, проливают водой и трамбуют. На песчаных почвах слой песка может быть 5-10 см, на глиняных и суглинках – не менее 15 см.

Шаг 3. Установка опалубки. Опалубку делают из обрезной доски толщиной не менее 25 мм или из плит ОСБ. Высота опалубки над уровнем земли должна быть не менее 20 см. Доски скрепляют в щиты с помощью брусков, заостренных с одной стороны. Забивая бруски в дно траншеи, устанавливают щиты. Соединяют доски в углах на внешние уголки, чтобы потом было проще снять. Можно дополнительно стянуть внешнюю и внутреннюю части опалубки досками. На внутренней стороне опалубки по уровню проводят линию, по которой при заливке выравнивают слой бетона.

Шаг 4. Армирование. Фундамент капитальной теплицы армируют с помощью стального или стеклопластикового прута Ø12 мм. Его укладывают в два ряда и два уровня с перевязкой в местах пересечения. Стальную арматуру вяжут специальной отожженной проволокой, стеклопластиковую – пластмассовыми стяжками.

Шаг 5. Заливка бетоном. Объем бетона даже для небольшой теплицы довольно велик, в большинстве случаев проще заказать уже готовую смесь. Для самостоятельного замеса необходима бетономешалка. В нее сначала засыпают цемент, песок и щебень, смешивают, а потом заливают воду. Соотношение компонентов при этом 1:2:4:8. Бетон вымешивают до однородного состояния.

Готовый бетон заливают в опалубку и разравнивают. Для удаления воздуха из толщи бетона, его пробивают специальным виброуплотнителем или многократно протыкают арматурным прутом. Разравнивают бетон в опалубке по отметке и железнят поверхность (посыпают ее сухим цементом).

Шаг 6. Сушка бетона и набор прочности. После заливки бетон накрывают пленкой. Она предохраняет фундамент от пересыхания и осадков. Через неделю можно снимать опалубку, однако к установке тяжелых конструкций фундамент будет готов только через 3-4 недели, т. е. после полного набора прочности.

Обратите внимание! Устанавливать каркас теплицы можно, не дожидаясь полного высыхания бетона, так как нагрузка от него невелика.

Цены на арматуру

Установка теплицы

Каркас круглогодичной двускатной теплицы можно сделать как из дерева, так и из металла. В пошаговой инструкции, приведенной в таблице 1, рассмотрена установка теплицы на деревянном каркасе. Он обладает достаточной прочностью и низкой теплопроводностью, а при правильном монтаже и эксплуатации может прослужить более 15 лет. Чертеж теплицы представлен на рисунке.

Таблица 1. Пошаговая инструкция возведения круглогодичной теплицы из дерева и поликарбоната.

Шаги, иллюстрации	Описание действий
Детали для сборки теплицы напиливают в размер согласно чертежу. Их укладывают на пленку и пропитывают антисептиком для древесины с помощью широкой кисти или распылителя. Пропитку производят в два слоя с просушкой не менее часа.
В качестве гидроизоляции используют рубероид или стеклоизол, сложенный в два слоя. Укладывают на ленту фундамента так, чтобы полностью закрыть его верхнюю поверхность. Для закрепления гидроизоляционного материала можно предварительно промазать фундамент битумной изоляцией.
Нижнюю обвязку выполняют из бруса 100х100 мм. Брус (поз. 3, 14) выпиливают в размер, обрабатывают стыки антисептиком. Укладывают заготовки на фундамент и соединяют в полдерева. Проверяют равенство диагоналей и скрепляют брус с помощью деревянных нагелей, гвоздей или саморезов.
Стойки (поз. 4) делают из бруса 100х60 мм. Угловые стойки закрепляют в углах нижней обвязки с помощью строительных уголков и саморезов. Брус располагают длинной стороной вдоль торцов теплицы. Промежуточные стойки можно крепить методом полной либо частичной врубки или так же на уголки.
Верхнюю продольную обвязку (поз. 6) делают из бруса 100х60 мм. На концах выбирают пазы под крепление в полдерева для последующей установки поперечных обвязок. Брусья укладывают на стойки, выставляя по уровню, и соединяют на гвозди согласно рисунку. Боковые стены скрепляют между собой с помощью временных стяжек из досок, прибитых к доске верхней обвязки – так они будут надежно стоять до закрепления крыши. После установки стропил эти доски снимают.
Установка боковых подкосов	В крайних секциях боковых сторон каркаса устанавливают подкосы (поз. 5) из бруса 100х60 мм. Подкосы размечают по месту, распиливают, обрабатывают срезы антисептиком и крепят с помощью гвоздей по 2 шт. на каждое соединение. Если теплице не хватает жесткости, подкосы можно установить во всех секциях. Это ухудшит освещенность растений, но увеличит прочность конструкции.
Монтаж дверных коробок	Собирают дверные коробки из косяков (поз. 9) и притолоки (поз. 11), используя брус 100х60 мм. Детали собирают в шип-паз. Для этого в брусе дверного косяка выбирают паз на среднюю треть, а в притолоке делают ответный шип. Соединяют детали на столярный клей. Можно соединить коробку и на внешние уголки, главное – не использовать внутренние, чтобы они не мешали плотному прилеганию дверей. Коробки ставят по центру торцевых стен и закрепляют врубкой или уголками.
Установка верхней поперечной обвязки и торцевых подкосов	Верхними поперечными стяжками (поз. 13) из бруса 100х60 мм скрепляют боковые стены и дверные коробки с обеих сторон теплицы. К верхней продольной стяжке брус крепят вполдерева. К коробке – на гвозди и дополнительно на уголки и саморезы с внешней стороны коробки. Для придания устойчивости ставят торцевые подкосы аналогично боковым.
Сборка коньковой балки-фермы	Собирают коньковую балку-ферму (поз. 7) согласно схеме, приведенной не чертеже, из доски толщиной 25 мм. Крепление укосин и стоек выполняют на уголки и саморезы. Собранную конструкцию устанавливают по продольной оси теплицы на притолоки, выравнивая строго по центру. Закрепляют на строительные уголки с каждой стороны. Балка-ферма увеличивает прочность стропильной системы, но при этом не отнимает у теплицы полезную высоту.
Стропильные ноги (поз. выполняют из доски 100х30 мм и укладывают по схеме на коньковую балку-ферму и верхнюю продольную обвязку. В верхней части стропильных ног делают запилы, позволяющие прочно уложить их на доску коньковой фермы, затем размечают место стыка стропильных ног и отпиливают лишнюю часть доски. Соединяют с помощью металлических пластин и саморезов. В месте прилегания стропил к верхней обвязке в них также делают запилы, устанавливают стропильные ноги на место и закрепляют на специальные уголки. Крайние стропила дополнительно стягивают ригелями (поз. 10) из бруска 50х50 мм.
Раму дверей собирают из доски толщиной 20 мм. Для укрепления используют промежуточные стяжки. Дверь крепят в дверной проем с помощью петель. Для теплицы круглогодичного использования дверь с северной стороны можно сделать глухой из фанеры с утеплением. В качестве утеплителя рекомендуется использовать полистирол или пенопласт.

Обратите внимание! После окончания сборки каркаса рекомендуется еще раз покрыть дерево антисептиком или покрасить составом для древесины.

Видео – Зимняя теплица из дерева своими руками

Монтаж поликарбоната

Для круглогодичных теплиц рекомендуется использовать поликарбонат толщиной 6-10 мм с усиленной конструкцией. Он не только обладает высокой теплоизоляцией, но и способен выдерживать значительные нагрузки.

Покрытие монтируют на теплицу с использованием профилей для поликарбоната. Это позволит закрепить его без повреждений и потери теплоизоляционных свойств.

Поликарбонат размещают так, чтобы его внутренние полости были расположены вертикально. Это облегчит сток конденсата и убережет покрытие от помутнения.

Монтаж начинают с торцевых и боковых стен. Отрезают поликарбонат нужного размера, верх герметизируют алюминиевой лентой, а низ обрабатывают перфорированной. Надевают на срезы торцевой профиль.

Продольное соединение листов выполняют с помощью соединительного профиля. При этом профиль должен располагаться на стойках каркаса, поэтому при необходимости листы подрезают. Крепление поликарбоната к каркасу осуществляют через профиль, чтобы не повреждать сотовые каналы и не ухудшать теплоизоляционные свойства.

Скаты крыши крепят после установки покрытия на стены. На коньке поликарбонат стыкуют с помощью конькового профиля. Нижнюю часть скатов изолируют торцевым профилем с отверстиями для стока конденсата.

Монтаж выполняют с помощью специальных термошайб, которые не сминают покрытие и герметизируют место крепления.

Двери зашивают в последнюю очередь. Низ и верх поликарбоната при этом также обрабатывают герметизирующей лентой и торцевым профилем.

Парники для огурцов

Ширина парника должна обеспечивать удобный доступ к каждому растению – огурцы необходимо своевременно прищипывать и формировать, а также регулярно собирать зеленцы. Более детально читайте в этой статье.

Системы обеспечения микроклимата

В теплице устанавливают отопительную систему выбранного типа, для небольших сооружений обычно используют печь, маломощный котел или инфракрасные обогреватели, которые не занимают много места и обеспечивают хороший обогрев растений и почвы.

Для полива растений в теплице устанавливают емкость на 200-300 л. Этого объема хватит для обеспечения дневной потребности любых культур при монтаже капельного полива и мульчировании. В качестве емкости можно использовать обычную бочку, установив ее на металлические опоры.

В нижней части бочки врезают кран, к которому подсоединяют шланги капельного полива. Набор воды осуществляют от водопровода либо скважины с помощью труб или шланга.

Подсветку растений в частной теплице проще всего выполнить с использованием люминесцентных компакт-ламп. На теплицу площадью 18 м 2 необходимо установить 20-30 ламп мощностью 150 Вт. При этом любые растения будут обеспечены достаточным количеством света даже в самые пасмурные дни. Включение подсветки лучше сделать ступенчатым, чтобы иметь возможность подсвечивать отдельные группы растений.

Для проветривания теплиц в зимнее время, желательно предусмотреть в южной двери небольшую форточку. Можно врезать в верхнюю часть южной торцевой стены бытовой вентилятор с реверсивным ходом. Он будет играть роль приточной или вытяжной вентиляции (в зависимости от выбранного режима работы).

Видео – Круглогодичная теплица своими руками. Часть 1

Видео – Круглогодичная теплица своими руками. Часть 2

Создаем проект теплицы своими руками

Популярным становится применением программы Автокад для проектирования разнообразных парников.

Достаточно потратить несколько часов, чтобы перед глазами были сведения, отражающие потенциальные эксплуатационные характеристики.

Готовый макет можно вращать в нескольких плоскостях, что обеспечивает всесторонний анализ.

Если говорить о преимуществах подобной программы, то они выглядят следующим образом:

• Определение оптимального угла падения солнечного света;
• Выбор количество скатов крыш;
• Расчет прочности фундамента и прочее.

Использование компьютерных средств позволяет самостоятельно определиться с необходимой геометрией теплицы. Пользоваться программами подобного рода несложно. Достаточно предварительно ознакомиться с инструкцией пользователя. Если все сделать правильно, то в режиме компьютерной модуляции можно изучить влияние различных факторов на постройку.

Выбор места для теплицы

Основным требованием при выборе места под парник является отсутствие на участке тени от высоких деревьев и зданий. Хорошо если местность не продувается северными ветрами. Участок должен располагаться на равнине или возвышенности. Впадины выбирать нельзя. Теплица часто будет подтопляться во время дождя и таяния снега.

Если подходящего места нет, оптимально остановиться на пристенной конструкции. Парник пристраивают к южной стене здания. Здесь всегда растения получат солнечный свет.

Ошибки новичков при устройстве теплицы: чертежи и проекты

Избежать таковых при строительстве не всегда удается даже проектировщикам со стажем, поэтому не стоит расстраиваться раньше времени. Все предлагаемые компьютерной программой данные необходимо адаптировать к реальным условиям.

Разобраться в этом лучше помогут несколько советов, выработанных на основании анализа распространенных ошибок:

• Энергосберегающая теплица всегда требует на 15-20% более прочное основание, чем указывается в расчетах;
• Ширина поликарбонатных листов должна быть на 1/6 раз больше, чтобы исключить возможные ошибки, связанные с неправильным разделением таковых.

Доверяй, но все-таки проверяй – именно так можно охарактеризовать залог успешной работы проектировщиков. Оставленные несколько дополнительных см – гарантия того, что процесс строительства не станет жертвой вынужденного простоя.

Разрабатываем проект зимней теплицы

Для приусадебных участков и тепличных комбинатов весьма актуален зимний вариант парника. Ошибочно думать, что речь идет только о частичном утеплении конструкции. Необходимо комплексно подойти к анализу эксплуатационных характеристик участка.

Определенную помощь огородникам окажут приведенные ниже практические рекомендации:

• Обязательное использование 2-скатной формы крыши;
• Применение 2 или 3-слойного поликарбоната;
• Размещение конструкции в южном направлении;
• Использование температурных датчиков;
• Наличие системы утепление окон и входной группы.

Примеры теплиц своими руками: самые лучшие проекты (фото идей)

Модели теплиц — Деятельность — TeachEngineering

(0 Рейтинги)

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 9 (9-11)

Необходимое время: 3 часа

Выполните это мероприятие как углубленный дизайн-проект на период двух или трех классов.

Расходные материалы на группу: 20,00 долларов США

Размер группы: 3

Зависимость действий: Нет

Тематические области: Физические науки, физика

Ожидаемые характеристики NGSS:

---

Поделиться:

Резюме

Студенты узнают о преимуществах и недостатках парникового эффекта.Они строят свои собственные миниатюрные теплицы и исследуют, как в их конструкциях используются преимущества процессов теплопередачи для создания контролируемой среды. Они записывают и составляют графики измерений, сравнивая внутреннюю и внешнюю температуры теплицы с течением времени. Студенты также знакомятся с глобальными проблемами, такими как выбросы парниковых газов и их связь с глобальным потеплением. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Инженер может спроектировать и построить теплицу, чтобы создать контролируемую среду для выращивания различных типов растений.С помощью теплицы производитель может контролировать и регулировать количество тепла, света и воды, которые получают растения, обеспечивая оптимальные условия выращивания, что позволяет продлить вегетационный период. Как дополнительный компонент дизайна многих энергоэффективных домов, теплицы вносят свой вклад в общую энергоэффективность дома, предоставляя пространство для выращивания овощей и цветов, выращиваемых в домашних условиях круглый год.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

• Перечислите преимущества (экономия, эффективность) использования теплицы.
• Подробно объясните парниковый эффект.
• Дайте подробное объяснение парникового эффекта.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными предметами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука

Ожидаемые характеристики NGSS
HS-ESS3-4.Оценить или усовершенствовать технологическое решение, которое снижает воздействие человеческой деятельности на природные системы. (9–12 классы) Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.
В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика	Основные дисциплинарные идеи	Пересекающиеся концепции
Разработайте или доработайте решение сложной реальной проблемы, основываясь на научных знаниях, источниках доказательств, созданных студентами, приоритетных критериях и компромиссных решениях. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	Ученые и инженеры могут внести значительный вклад, разрабатывая технологии, которые производят меньше загрязнений и отходов и предотвращают деградацию экосистем. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв! При оценке решений важно учитывать ряд ограничений, включая стоимость, безопасность, надежность и эстетику, а также учитывать социальные, культурные и экологические воздействия. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	Обратная связь (отрицательная или положительная) может стабилизировать или дестабилизировать систему. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв! Инженеры постоянно модифицируют эти технологические системы, применяя научные знания и методы инженерного проектирования, чтобы увеличить выгоды при одновременном снижении затрат и рисков. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Ожидаемые характеристики NGSS
HS-ETS1-1.Проанализируйте крупную глобальную проблему, чтобы определить качественные и количественные критерии и ограничения для решений, которые учитывают потребности и желания общества. (9–12 классы) Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.
В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика	Основные дисциплинарные идеи	Пересекающиеся концепции
Анализируйте сложные реальные проблемы, задавая критерии и ограничения для успешного решения. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	Критерии и ограничения также включают удовлетворение любых требований, установленных обществом, таких как учет вопросов снижения риска, и они должны быть количественно определены, насколько это возможно, и сформулированы таким образом, чтобы можно было определить, соответствует ли им данный проект. . Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв! Сегодня человечество сталкивается с серьезными глобальными проблемами, такими как потребность в чистой воде и продуктах питания или в источниках энергии, минимизирующих загрязнение, которые можно решить с помощью инженерных разработок.Эти глобальные вызовы также могут проявляться в местных сообществах. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	Новые технологии могут иметь серьезные последствия для общества и окружающей среды, в том числе и неожиданные. Анализ затрат и выгод — важный аспект принятия решений о технологиях. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Общие основные государственные стандарты — математика

• Модель с математикой.(Оценки К — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Рассуждайте абстрактно и количественно.(Оценки К — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Распознавайте ситуации, в которых одна величина изменяется с постоянной скоростью на единицу интервала относительно другой.(Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Решите линейные уравнения и неравенства с одной переменной, включая уравнения с коэффициентами, представленными буквами.(Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Обобщение, представление и интерпретация данных по двум категориальным и количественным переменным. (Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Представьте данные о двух количественных переменных на диаграмме рассеяния и опишите, как эти переменные связаны.(Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Рассуждайте количественно и используйте единицы для решения проблем.(Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология

• Студенты разовьют понимание атрибутов дизайна.(Оценки К — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Студенты разовьют понимание инженерного дизайна.(Оценки К — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Студенты получат представление о влиянии технологий на окружающую среду.(Оценки К — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Энергетические ресурсы могут быть возобновляемыми или невозобновляемыми.(Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ

Колорадо — математика

• Решите линейные уравнения и неравенства с одной переменной, включая уравнения с коэффициентами, представленными буквами.(Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Рассуждайте количественно и используйте единицы для решения проблем.(Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Представьте данные о двух количественных переменных на диаграмме рассеяния и опишите, как эти переменные связаны.(Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Обобщайте, представляйте и интерпретируйте данные по двум категориальным и количественным переменным.(Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Колорадо — наука

• Разработка, распространение и обоснование научно обоснованного научного объяснения, показывающего, что климат является результатом передачи энергии между атмосферой, гидросферой, геосферой и биосферой. (Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Используйте соответствующие измерения, уравнения и графики для сбора, анализа и интерпретации данных о количестве энергии в системе или объекте. (Оценки 9 — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждой группе необходимо:

• 6 квадратов из акрила или оргстекла, примерно от 10 до 12 дюймов (от 25 до 30 см) на каждую сторону
• термоклеевой пистолет и клеевые стержни
• почва и растения
• термометр
• прозрачная широкая обвязочная лента
• Рабочий лист проектирования и испытаний теплицы
• (опция) структурный каркас из дерева, металла или пластика

На долю всего класса:

• пилы для резки акрила или оргстекла

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_housing_lesson03_activity2], чтобы распечатать или загрузить.

Предварительные знания

Базовое понимание свойств света, включая видимый спектр, отражение и преломление света. Студенты должны одновременно изучать Алгебру 1, чтобы выполнить расчеты рабочего листа.

Введение / Мотивация

Вы когда-нибудь замечали, что часто, когда вы садитесь в машину, которая целый день находилась на солнце, в салоне очень тепло и даже может быть неприятно жарко.Это не только из-за жаркой погоды; это происходит потому, что конструкция автомобиля пропускает тепло, но не выводит его наружу. Эту ситуацию не следует путать с парниковым эффектом. Хотя ситуации похожи, аналогия неверна. Под парниковым эффектом понимается процесс поглощения и отражения солнечного излучения поверхностью Земли; часть отраженного излучения возвращается через атмосферу, а часть поглощается молекулами парникового газа, которые затем повторно испускают излучение во всех направлениях в атмосфере, нагревая поверхность Земли.Как вы, наверное, слышали много раз, парниковый эффект может нанести вред Земле из-за своего вклада в глобальное потепление — но без него наша Земля не была бы достаточно теплой, чтобы мы могли жить!

Процесс работы теплицы сильно отличается от парникового эффекта. Теплица представляет собой конструкцию, полностью изготовленную из высокопрозрачного материала, такого как стекло или пластик. Прозрачный материал пропускает тепло в виде излучения, но не дает ему уйти (по крайней мере, не очень быстро).Тепло поглощается внутренними объектами и материалами посредством излучения, а затем передается остальному внутреннему пространству посредством конвекции. Самым важным аспектом теплицы является то, что человек может контролировать внутреннюю среду, что полезно при выращивании растений, особенно в климате, в котором садоводство обычно не является благоприятным.

Итак, как использование теплицы может повысить энергоэффективность типичного дома? Для начала он использует свет и тепло, излучаемые солнцем, чтобы создать исключительную среду для жизни растений.Сделать это при обычном отоплении и освещении обойдется довольно дорого. Это также позволяет людям выращивать собственные овощи, травы и цветы, а не покупать их на рынке. Проектирование теплицы в качестве дополнения к любому дому дает жителям возможность выращивать свои собственные овощи и растения, как правило, с меньшими затратами, чем в продуктовом магазине. Это позволяет сэкономить электроэнергию в виде электрических ламп и обогревателей, а также энергию, которая будет использоваться для упаковки продуктов, купленных в магазине, и их транспортировки в продуктовый магазин и домой.

В будущем инженеры могут спроектировать и построить огромные теплицы-небоскребы, в которых можно будет выращивать все виды фруктов и овощей, устраняя необходимость в транспортировке товаров в крупные города. Это позволит городам стать самодостаточными и поможет предотвратить повсеместную вырубку лесов.

Сегодня у вас будет возможность построить свои миниатюрные теплицы. Анализируя глобальную проблему, мы сможем определить критерии и ограничения для проектов.

Процедура

Фон

Как работают теплицы : Теплицы работают по четырем принципам: излучение, коэффициент пропускания, поглощение и конвекция. Благодаря этому процессу люди могут собирать энергию солнца и использовать ее для поддержания теплой и влажной среды в помещении, способствующей росту растений.

• Шаг 1: Излучение и пропускание — Почти все тепло в теплице исходит непосредственно от солнца через излучение.Эта энергия излучается через атмосферу Земли и передается через стекло (или другой прозрачный материал) внутрь теплицы.
• Шаг 2: Поглощение — Как только энергия солнца достигает внутренней части теплицы, она должна поглощаться. Это помогает иметь поверхность, которая поглощает почти всю энергию, которая на нее попадает (например, что-то темное; почва хорошо работает). Все, что находится внутри теплицы, продолжает поглощать эту энергию.
• Шаг 3: Конвекция. Когда энергия поглощается внутри теплицы, тепло передается по всему пространству посредством конвекции.Более холодный воздух опускается на дно и нагревается поглощающей поверхностью, и процесс повторяется. Поскольку остальная часть теплицы нагревается конвекцией, важно обеспечить герметичность всей конструкции. Даже открыв дверь на короткое время, можно значительно снизить температуру в помещении.

В результате этого процесса в помещении становится намного теплее, чем это обычно возможно без теплицы. Если температура становится слишком высокой, ее легко отрегулировать, открыв окно или дверь, чтобы выпустить немного тепла.

Конструкция теплицы может быть изменена с учетом конкретных требований к емкости или температуре. В то время как изменение наклона стен и крыши не влияет на количество поступающего излучения, изменение размеров меняет. Большая площадь поверхности приводит к большему количеству проходящего излучения. Чтобы использовать все это излучение, также требуется большая поглощающая поверхность. Для теплицы с более высокой температурой следует максимально увеличить площадь поверхности пола, в то время как объем всей теплицы должен быть минимизирован (чтобы можно было отапливать меньшее пространство с тем же количеством излучения).Конечно, при проектировании таким образом инженеры должны оставаться в рамках определенных ограничений. Для большей емкости теплице просто нужен больший объем, при котором все еще пропускается значительное количество излучения. Теплицы должны быть спроектированы так, чтобы оптимально соответствовать конкретным потребностям пользователя, поэтому инженеры должны понимать любые необходимые изменения конструкции.

Парниковый эффект и изменение климата : Парниковый эффект часто путают с процессом, который происходит в реальной теплице.Парниковый эффект относится к процессу, при котором отраженное излучение от поверхности Земли поглощается и повторно испускается парниковыми газами, а не возвращается в атмосферу. Он предотвращает потерю тепла за счет излучения, а не конвекции, как в обычной теплице. Важно различать эти два понятия, потому что их легко спутать.

Изменение климата означает значительное изменение средних погодных условий в течение длительного периода времени в определенном регионе.Это объясняется несколькими факторами, такими как изменения интенсивности солнечного излучения и орбиты Земли, а в последнее время — выбросы парниковых газов. Изучение того, как изменения климата помогает отличить естественные динамические климатические модели от более поздних вынужденных климатических моделей, например, вызванных глобальным потеплением. Такая информация имеет решающее значение для анализа всемирной проблемы глобального потепления.

Вертикальное сельское хозяйство : Вертикальное сельское хозяйство — это концептуальная форма сельского хозяйства, подходящая для реализации в городских многоэтажках.Эти многоэтажные теплицы позволят выращивать урожай круглый год с исключительными преимуществами. Продовольствие для городских центров могло производиться без проблем, связанных с погодными условиями или транспортных расходов. Эти здания могут сделать города будущего полностью самодостаточными, уменьшив вырубку лесов за счет возвращения сельскохозяйственных угодий природе. В настоящее время концепция вертикального земледелия не стала реальностью, но, вероятно, в ближайшие 50 лет она произведет революцию в производстве продуктов питания.

Solar Geometry : Важно учитывать положение солнца и размещать теплицу на земле так, чтобы она получала солнечный свет в любое время года.Чтобы это произошло, он должен быть полностью открыт для юга (при условии, что он находится в северном полушарии). При размещении следует учитывать наличие близлежащих деревьев или строений к югу от теплицы, которые могут блокировать зимнее солнце, которое находится намного ниже в небе.

Перед мероприятием

Со студентами

1. Разделите класс на группы по два-три ученика в каждой.
2. Раздайте каждой команде рабочий лист.
3. Попросите учащихся сделать наброски и построить модели теплиц (см. Часть 1 на рабочих листах).Ограничьте размеры теплицы примерно до 1 кв. Фута (основание 10 x 10 дюймов [25 x 25 см] является хорошей отправной точкой). См. Рисунок 1 для примера эскиза с указанными размерами.

Рис. 1. Пример эскиза модели теплицы. Авторское право

Copyright © Copyright © Лэндон Б. Геннеттен, Программа ITL, Университет Колорадо в Боулдере.

4. Попросите учащихся вырезать (или предоставить уже отрезанные) куски акрила или оргстекла для оснований, стен и крыш теплиц.
5. Попросите учащихся склеить части вместе, чтобы сформировать основу и стены дома (пока не прикрепляйте крышу).Между акриловыми деталями могут использоваться конструктивные элементы той или иной формы, как показано на Рисунке 1.
6. Посоветуйте ученикам заполнить дно теплицы почвой и растением.
7. Попросите каждую группу вставить термометр где-нибудь внутри. Если термометр не помещается внутрь, он может выступать из одного из стыков, если вся конструкция герметична.
8. Затем попросите учащихся прикрепить крышу с помощью ленты в качестве временного уплотнения для одной из частей (чтобы обеспечить доступ внутрь).Напомните учащимся, чтобы они были готовы к тестированию, чтобы убедиться, что все зазоры заполнены и что конструкция герметична.
9. В солнечный день выведите класс на улицу, чтобы проверить его теплицы. Следуйте Части 2 рабочего листа для процедур тестирования. В качестве контроля также записывайте температуру наружного воздуха (за пределами теплицы) в каждый временной интервал.
10. После завершения тестирования верните класс внутрь, чтобы завершить части построения графиков и анализа (части 3 и 4) своих рабочих листов.
11. Попросите учащихся сравнить результаты друг с другом и обсудить общие результаты всем классом.
12. В заключение продолжите обсуждение в классе, включив вопросы из раздела «Оценка». Если позволяет время (или в качестве домашнего задания), попросите учащихся переконструировать свои модельные теплицы, как описано в разделе «Оценка».

Словарь / Определения

поглощение: способность среды поглощать излучение.

глобальное потепление: недавняя тенденция к повышению температуры поверхности Земли, которая, как считается, вызвана загрязнителями и их «улавливанием» тепла.

теплица: конструкция с прозрачными стенами и крышей, используемая для выращивания растений в контролируемых условиях.

парниковый эффект: потепление поверхности Земли из-за парниковых газов.

парниковые газы: газы, способствующие парниковому эффекту (в основном углекислый газ, метан и вода).

модель: (существительное) изображение чего-либо для имитации, сравнения или анализа, иногда в другом масштабе. (глагол) Смоделировать, создать или сконструировать что-то, чтобы помочь визуализировать или узнать о чем-то еще (как о продукте, процессе или системе), что трудно непосредственно наблюдать или экспериментировать.

радиация: энергия, которая излучается или передается в форме лучей, волн или частиц.

коэффициент пропускания: количество света, проходящего через объект.

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Вопрос / ответ : Попросите учащихся сначала обсудить между собой, а затем обсудить всем классом.

• Какой вид теплообмена использует теплица для получения тепла? Как он может это сделать? (Ответ: Теплица получает тепло за счет солнечного излучения. Это возможно, потому что излучение не требует среды и может легко передаваться через прозрачные или почти прозрачные материалы [например, стекло].)
• Какой вид теплообмена предотвращает теплица (между внутренней и внешней частью)? Как это помогает теплице работать? (Ответ: теплица препятствует конвекционной передаче тепла между внутренним и наружным воздухом. Это позволяет воздуху в помещении нагреваться, не позволяя ему обмениваться с более холодным наружным воздухом. Поскольку теплица герметична, она теряет тепло только за счет теплопроводности. )

Встроенная оценка деятельности

Рабочий лист : Попросите команды заполнить Рабочий лист проектирования и тестирования теплицы; просмотрите их ответы, чтобы оценить их уровень владения предметом.

Оценка после деятельности

Реинжиниринг : Спросите учащихся, как они могут улучшить свою модель теплицы, и попросите их набросать или проверить свои идеи.

Заключительный вопрос / ответ для обсуждения : Спросите учащихся и обсудите их всем классом.

• Почему инженерам важно понимать принципы работы теплицы? (Ответ: Понимание того, как работают теплицы, помогает инженерам проектировать конструкции для оптимальной энергоэффективности.)
• Как установка теплицы увеличивает энергоэффективность дома? (Ответ: включение теплицы в дизайн дома позволяет использовать дополнительную солнечную энергию для чего угодно, от выращивания растений до отопления помещений в зимний период. Добавление теплицы может сэкономить много денег и энергии в любом доме.)

Вопросы для расследования

Какими способами можно использовать теплицу помимо садоводства? (Возможный ответ: вы можете установить систему воздуховодов и вентиляторов, чтобы вытягивать теплый воздух из теплицы и обогревать ваш дом зимой [это означало бы, что она больше не будет работать для садоводства].)

Вопросы безопасности

• Осторожно с пилой, клеевым пистолетом и горячим клеем.

Советы по поиску и устранению неисправностей

Если модельная теплица с трудом удерживает тепло, убедитесь, что она полностью герметична, чтобы воздух не выходил наружу.

Расширения деятельности

Предложите учащимся работать в классе над проектированием и строительством теплицы большего размера, в которой можно разместить больше растений.

Попросите команды оценить свои модели с учетом геометрии Солнца, думая о положении солнца по отношению к их теплицам. Где бы они разместили теплицы рядом с домом? Например, оранжерею лучше всего размещать на участке, который получает солнечный свет в любое время года.

Попросите учащихся спроектировать и построить небольшую «вертикальную ферму», работая вместе над созданием многоэтажной теплицы. Узнайте больше об этой идее на сайте The Vertical Farm Project, http: // www.verticalfarm.com/.

Масштабирование активности

• Для младших школьников: предложите математический расчет итогового анализа рабочего листа в качестве контрольного вопроса.

использованная литература

Парниковый эффект. Обновлено 4 декабря 2008 г. Википедия, Бесплатная энциклопедия. По состоянию на 4 декабря 2008 г. http://www.gov.mb.ca/agriculture/crops/greenhouse/bng01s04.html

Отопление и вентиляция теплицы: Руководство по определению требований к отоплению и вентиляции теплицы. Март 2006. Сельское хозяйство, продовольствие и сельские инициативы Манитобы. По состоянию на 3 декабря 2008 г. http://www.gov.mb.ca/agriculture/crops/greenhouse/bng01s04.html

Проект «Вертикальная ферма» — сельское хозяйство в 21 веке и в будущем. 2008. Проект вертикальной фермы, Наука о гигиене окружающей среды Колумбийского университета, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. Доступ 3 декабря 2008 г.http://www.verticalfarm.com/

авторское право

© 2007 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Лэндон Б. Геннеттен; Лорен Купер; Малинда Шефер Зарске; Дениз В. Карлсон

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано за счет гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Министерство образования и Национальный научный фонд ГК-12, грант No. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 5 октября 2021 г.

проектов | Acrobat Projects

]]>

Martens Greenhouses, Бимсвилл, Онтарио

http: // www.hortidaily.com/article/18763/W.Martens-plants-new-crop-in-upgraded-and-expanded-Beamsville-greenhouses

До того, как В. Мартенс начал выращивать огурцы в теплицах Bluewater в Бимсвилле, Онтарио, Канада, предшествовала обширная история. Первоначально первые теплицы были построены как образовательная туристическая достопримечательность для посетителей Ниагарского региона, чтобы продвигать и просвещать о передовом производстве теплиц. Позже цветочный предприниматель превратил теплицу в выращивание бромелий в горшках.В 2010 году производитель из Лимингтона Билл Мартенс приобрел производство, чтобы расширить свое производство на Ниагарском полуострове.

Поскольку с самого начала владение изменялось и менялось между многими видами возделывания, у него обширная история

«Также с точки зрения управления, технологии и установки», — сказал Аль ван ден Энде из ACROBAT PROJECTS. «В течение многих лет в этой теплице использовался коктейль из средств контроля климата, автоматизации и оборудования. В 2013 году компания Martens обратилась к нам с просьбой заменить существующую компьютерную систему и установить одну надежную систему управления теплицей с автоматизацией HortiMaX.”

ACROBAT PROJECTS, вскоре после этого начала работу в W. Martens. «Сначала мы нанесли на карту всю текущую, старую проводку в тепличном комплексе, удалили все, что больше не было нужно, и установили элементы управления HortiMaX в существующих теплицах. Кроме того, была модернизирована котельная и построен резервуар для хранения тепла. Кроме того, компания Martens установила инфраструктуру для дозирования жидкого CO2 ».

Весной 2015 года компания Martens начала расширение площади на 7,5 акров.Компания Prins Greenhouses поставила конструкцию, а Мартенс выполнил большую часть строительства собственными силами. И снова ACROBAT PROJECTS был выбранным партнером, который отвечал за внедрение средств автоматизации HortiMaX для управления климатом, энергией, орошением и трудовыми ресурсами, а также за полную электрическую установку высокого и низкого напряжения, включая панели управления, одобренные CSA и UL.

В 2019 году ферму приобрела компания Freeman Herbs, которая после очередного раунда модернизации продолжает расти с помощью системы управления Ridder.Хотя эта ферма много раз переходила из рук в руки, мы уверены, что Freeman Herbs изменит тенденцию и продолжит выращивать свои органические и традиционные травы, а также вести свой бизнес в этом прекрасном месте. Acrobat Projects гордится тем, что обслуживает семьи и принадлежащую им ферму.

Как получить разрешение на строительство

Получение разрешения на строительство может быть долгим и трудоемким процессом, но, если быть подготовленным и зная, что необходимо, эту задачу можно сделать намного быстрее и проще.

Нарисуйте детальный план теплицы

На чертеже должно быть указано местоположение на участке, размеры теплицы и расстояния от границ участка. Принесите инструкцию, в которой показано, как собирается теплица, и брошюру или фотографию того, как теплица будет выглядеть.

Посетите местную или окружную администрацию

В зависимости от того, в каком штате вы находитесь, вы посетите местную или окружную администрацию.Возьмите с собой блокнот. Строительный отдел может потребовать одно или несколько из следующего:

• Разрешение на зонирование
• Утверждение плана участка
• Отклонения от прилегания к соседям, если теплица выходит за пределы требуемых неудач
• Герметичные инженерные планы — это набор штампованных планов, удостоверяющих теплицу на снеговые и ветровые нагрузки в соответствии с требованиями Международного строительного кодекса. Если они необходимы, вы должны получить эти требования в строительном отделе.
• Электрические схемы с указанием расположения оборудования, требований к питанию и руководства по эксплуатации оборудования
• Схема водопровода
• Архитектурные чертежи полного проекта
• Информация о степени воспламеняемости некоторых компонентов теплицы, например поликарбоната или штор
• Расчет конструкции или информация о реакции для запечатанных чертежей

Полностью заполнить все заявки

Не забудьте сохранить все копии для использования в будущем.

Подайте все заявки и все необходимые позиции

Не забудьте спросить график, когда ожидать одобрения.

Подсказки

Вы должны подать заявку значительно раньше запланированной даты начала занятий. Получение разрешения на строительство может занять месяцы, а иногда и больше года. Убедитесь, что для этого процесса достаточно времени. Некоторые муниципалитеты нанимают сторонние фирмы для рассмотрения «нетрадиционных» заявлений на получение разрешения на строительство. Эти сторонние фирмы проанализируют каждый аспект вашего приложения. Будьте готовы как можно больше, и если в заявке будет отказано, обязательно запрашивайте у них все запросы в письменной форме.

Для более крупных проектов вы можете рассмотреть вопрос о найме инженерной фирмы, юриста или компании по подготовке пакетов разрешений. Хотя эти фирмы дорогие, они сэкономят вам много денег и в долгосрочной перспективе.

И, наконец, независимо от того, насколько вы расстроены и разочарованы, имея дело со своим строительным отделом, сохраняйте хладнокровие, сохраняйте спокойствие и старайтесь быть рациональными с ними, давая объяснения или вопросы.

Устройство, обращающее выбросы CO2

Каждое из этих предприятий должно быть снабжено растворителем для поглощения CO2.Для снабжения парка заводов DAC, достаточно большого, чтобы улавливать 10 гигатонн CO2 ежегодно, потребуется около четырех миллионов тонн гидроксида калия, что в полтора раза превышает годовые мировые поставки этого химического вещества.

И как только эти тысячи заводов DAC будут построены, им также понадобится энергия для работы. «Если бы это была глобальная промышленность, потребляющая 10 гигатонн CO2 в год, вы бы потратили 100 экджоулей, примерно шестую часть всей мировой энергии», — говорит Гамбхир. Большая часть этой энергии требуется для нагрева декарбонизатора примерно до 800 ° C — слишком интенсивно для одной только электроэнергии, поэтому каждой установке DAC потребуется газовая печь и готовый источник газа.

Стоимость планеты

Оценки затрат на улавливание тонны CO2 из воздуха сильно различаются: от 100 до 1000 долларов (от 72 до 720 фунтов стерлингов) за тонну. Олдхэм говорит, что большинство цифр чрезмерно пессимистичны — он уверен, что Climate Engineering может исправить тонну углерода всего за 94 доллара (68 фунтов стерлингов), особенно когда это станет широко распространенным промышленным процессом.

Более серьезная проблема — выяснить, куда отправлять счет. Невероятно, но с коммерческой точки зрения спасти мир оказывается довольно сложно.Однако в результате прямого улавливания воздуха получается один ценный товар: тысячи тонн сжатого CO2. Его можно комбинировать с водородом для получения синтетического углеродно-нейтрального топлива. Затем его можно продать или сжечь в газовых печах кальцинатора (где будут улавливаться выбросы, а цикл продолжится снова).

Удивительно, но одним из крупнейших потребителей сжатого CO2 является промышленность по ископаемому топливу.

Когда скважины работают всухую, нередко выжимают оставшуюся нефть из-под земли, создавая давление в пласт с помощью пара или газа в процессе, называемом повышенным нефтеотдачей.Углекислый газ является популярным выбором для этого, и он обладает дополнительным преимуществом, заключающимся в блокировке этого углерода под землей, завершая заключительный этап улавливания и хранения углерода. Occidental Petroleum, которая в партнерстве с Carbon Engineering построила полномасштабный завод DAC в Техасе, ежегодно использует 50 миллионов тонн CO2 для повышения нефтеотдачи. Каждая тонна углекислого газа, используемого таким образом, стоит около 225 долларов (163 фунта стерлингов) только в виде налоговых льгот.

Возможно, уместно, что СО2 в нашем воздухе в конечном итоге возвращается под землю на нефтяные месторождения, откуда он пришел, хотя, возможно, иронично, что единственный способ финансировать это — это поиски еще большего количества нефти.Occidental и другие надеются, что, закачивая CO2 в землю, они могут резко снизить углеродное воздействие этой нефти: типичная операция по увеличению нефтеотдачи улавливает одну тонну CO2 на каждые 1,5 тонны, которые она в конечном итоге выделяет в свежей нефти. Таким образом, хотя этот процесс снижает выбросы, связанные с нефтью, он не уравновешивает бухгалтерские книги.

Хотя есть и другие варианты использования, которые могут стать более коммерчески выгодными. Другая компания по прямому улавливанию воздуха, Climeworks, имеет 14 действующих установок меньшего масштаба, улавливающих 900 тонн CO2 в год, которые она продает теплице для увеличения роста солений.Сейчас он работает над долгосрочным решением: строящийся завод в Исландии будет смешивать уловленный CO2 с водой и закачивать его под землю на глубину 500-600 метров (1600-2000 футов), где газ вступит в реакцию с окружающим базальтом и превратится в камень. Чтобы финансировать это, он предлагает предприятиям и гражданам возможность покупать квоты на выбросы углерода, начиная с 7 евро (6 фунтов стерлингов) в месяц. Можно ли убедить остальной мир купить?

Победитель конкурса автономных теплиц на базе искусственного интеллекта

В 2018 году пять команд выращивали огурцы в революционном международном соревновании Autonomous Greenhouse Challenge.Изюминка: только одна из команд состояла из опытных фермеров, которые вручную управляли тепличным отсеком. Остальные четыре команды состояли из международных экспертов в области садоводства и искусственного интеллекта (ИИ). Они работали над разработкой решений искусственного интеллекта для удаленного и автономного управления урожаем. Цель конкурса, первого в мире конкурса автономных теплиц, заключалась в том, чтобы совершить прорыв в устойчивом производстве продуктов питания.

После четырех напряженных месяцев производители, выращивающие вручную, вышли на второе место.Команда, занявшая первое место, во главе с одним из авторов этой статьи, выиграла с помощью автономного решения для выращивания, которое не только дало на 6% больше урожая и на 17% больше чистой прибыли, но и использовало меньше CO ₂ , отопление и воду. входы.

Чтобы узнать больше о конкурентах и ​​понять, как решение ИИ может конкурировать — и даже превосходить — команду квалифицированных производителей, давайте подробнее рассмотрим ИИ и его связь с автоматизацией теплиц.

В автоматизации теплиц нет ничего нового

На протяжении десятилетий производители использовали технологические компьютеры, датчики и исполнительные механизмы для управления климатом в теплицах и поливом.В таком сценарии работа управляющего компьютера проста и основана на простых логических правилах. Если температура воздуха выше 75 ° F, откройте, например, вентиляционное отверстие. Утомительная работа по считыванию температуры, включению и выключению света и обогревателей возложена на машины.

Конечно, автоматизация на основе правил не справится с непредвиденными обстоятельствами. Что еще более важно, квалифицированный человек должен принимать все решения по управлению урожаем, вплоть до точных уставок для параметров окружающей среды.Для надежного достижения высоких урожаев необходим значительный уровень знаний и навыков, и даже в этом случае легко совершить ошибку. Более того, по мере того, как фермы становятся больше, работа по постоянному мониторингу посевов становится еще более сложной.

К сожалению, производители слишком хорошо знают, что труд является самым большим источником проблем в производстве. Год за годом, в опросе Top 100 Growers Greenhouse Grower производители сообщают о проблемах не только со стоимостью рабочей силы, но и с наличием квалифицированной рабочей силы.Неудивительно, что производители все чаще ищут способы решения этих проблем, включая новые технологии, которые могут сделать управление теплицами более автономным.

AI — шаг за пределы автоматизации на основе правил

Хороший способ думать об искусственном интеллекте — это то, что это шаг за пределы простой автоматизации, основанной на правилах. Современный ИИ основан на использовании математики для поиска закономерностей в данных, в том числе тех, которые встречаются в экологических и биологических системах теплиц. Например:

• Имея достаточно данных о климате, производители могут использовать искусственный интеллект для определения оптимальных уставок и прогнозирования климата.
• Имея достаточно данных об урожайности, производители могут использовать ИИ для составления прогнозов урожайности.
• При наличии достаточного количества данных изображения производители могут использовать ИИ для обнаружения вредителей и болезней.

Некоторые типы искусственного интеллекта могут даже учиться на новых данных, обеспечивая постепенно улучшающиеся результаты.

Благодаря возможности более глубокого понимания повседневной работы теплиц, ИИ может использоваться для поддержки принятия экспертных решений и значимого расширения возможностей производителей. В конце концов, наилучшие результаты дает продуманное сочетание человеческого интеллекта и искусственного интеллекта.

Подход ИИ, основанный на данных, также можно комбинировать с классическим подходом, основанным на правилах, что обеспечивает гораздо более высокую степень автоматизации теплиц, чем когда-либо прежде. Короче говоря, производители могут использовать ИИ для автоматизации многих рутинных операционных задач, помогая решить хронические трудовые проблемы, которые бросают вызов отрасли.

Данные — топливо для AI

ИИ занимается не только математическими алгоритмами, но и данными. Вопреки распространенному мнению, некоторые из наиболее распространенных алгоритмов, используемых в ИИ, существуют уже несколько десятилетий.Они даже не очень сложные. Но долгое время доступность данных — наряду с доступной вычислительной мощностью, необходимой для обработки данных — были ограничивающими факторами.

Потребовалось недавнее развитие компьютерного оборудования, чтобы раскрыть потенциал ИИ. Революция в области смартфонов, начатая Apple в 2007 году, создала совершенно новые производственные экосистемы и цепочки поставок в глобальном масштабе. Это, казалось бы, в мгновение ока изменило фундаментальную экономику компьютерного оборудования.Ключевые аппаратные компоненты, такие как микропроцессоры, радиоприемники и датчики, стали экспоненциально дешевле, меньше и мощнее. Потоки необработанных данных превратились в наводнения. Новое изобилие данных и вычислительные мощности помогли превратить ИИ из исследовательского любопытства с несколькими коммерческими приложениями в технологическое море.

Фотография предоставлена ​​и защищена авторским правом Koidra Inc.

Интернет вещей приносит изобилие данных

В начале 1980-х аспирантов Университета Карнеги-Меллона в Питтсбурге раздражало то, что они подошли к торговому автомату с кока-колой и обнаружили, что он пуст.Они изменили его, чтобы он мог сообщать о своих запасах через Интернет. При этом они изобрели первое в мире устройство, подключенное к Интернету.

Сегодня миллиарды устройств, больших и малых, от бытовой электроники до промышленных машин, присоединились к этому первому автомату по производству газированных напитков, подключившись к Интернету, образуя то, что известно как Интернет вещей (IoT). Примечательно то, что, в отличие от оборудования предыдущих поколений, включая многие распространенные решения для автоматизации теплиц, устройства Интернета вещей используют те же форматы данных и протоколы связи, что и в других местах в Интернете.Опираясь на глобальные стандарты Интернета, можно упростить обмен данными с устройствами Интернета вещей без необходимости в дополнительном оборудовании для перехода от одного типа системы к другому.

Вместе AI и IoT являются взаимодополняющими технологиями. Оборудование IoT помогает производителям более легко собирать необработанные данные из теплиц. А программное обеспечение AI помогает производителям разбираться в этих данных и действовать в соответствии с ними для улучшения урожайности.

Пример: успех Кеннета Трана в решении проблемы автономных теплиц

Доктор.Тран: В 2018 году я был исследователем ИИ в Microsoft Research недалеко от Сиэтла, работая над новым типом ИИ, известным как обучение с подкреплением. Там я инициировал новую попытку применить наши исследования в области сельского хозяйства с контролируемой средой. В рамках так называемого проекта Sonoma мы сотрудничали с учеными-растениями из Исследовательского центра Харроу в Онтарио, Канада, и в итоге приняли участие в первом международном конкурсе Autonomous Greenhouse Challenge, организованном Wageningen University & Research в Нидерландах.

В этом испытании каждая команда выращивала огурцы в теплице площадью 315 квадратных футов в течение примерно четырех месяцев. Эти отсеки были оснащены стандартными технологическими компьютерами, датчиками климата и исполнительными механизмами. Используя цифровые интерфейсы IoT (REST API), наши программы искусственного интеллекта могут непрерывно считывать данные с датчиков, определять оптимальные заданные значения и отправлять заданные значения обратно на управляющие компьютеры — по всему Интернету. Более подробную информацию о проблеме и ее результатах можно найти в статье Hemming et al.(2019).

Несмотря на то, что у нас не было опыта выращивания огурцов и наш прототип на очень ранней стадии, наше решение для автономного выращивания смогло выиграть конкуренцию. Мы даже превзошли команду, занявшую второе место, референтную команду, состоящую из опытных голландских производителей, с урожайностью на 6% выше. Эта маржа доходности была эквивалентна увеличению операционной прибыли на 17%.

Справочная группа работала плохо? Нисколько. По мнению многих экспертов, они проявили себя замечательно. Их урожай составил почти 50 кг / м ² за четыре месяца, что эквивалентно почти 150 кг / м ² в год.Это считается высокой урожайностью для теплицы в любой точке планеты.

В результате конкурса Autonomous Greenhouse Challenge в 2020 году я основал компанию Koidra, чтобы напрямую опираться на наши знания и продвигать передовые достижения в области искусственного интеллекта и Интернета вещей для сельского хозяйства и других приложений промышленного управления.

Задавая правильные вопросы об искусственном интеллекте и IoT

Сегодня все больше производителей теплиц хотят и готовы внедрить ИИ и Интернет вещей. Основная проблема — разобраться в товарах на рынке и уметь преодолевать все маркетинговые разговоры.Многие компании с энтузиазмом заявляют, что у них есть алгоритм ИИ или устройство IoT, которое будет работать в теплицах.

Вот некоторые ключевые моменты, которые следует учитывать при оценке программного обеспечения AI и оборудования IoT:

• Производительность: Фермеры должны видеть конкретные реальные преимущества. Спросите: Доказано ли, что ИИ в коммерческом производстве повышает урожайность и эффективность использования ресурсов? В каких условиях? Каков послужной список компании в разработке программного обеспечения AI и IoT?
• Дизайн ИИ: Самые эффективные решения ИИ сочетают в себе лучшие качества человеческого интеллекта и лучшие возможности искусственного интеллекта для принятия решений.Задайте вопрос: как модель искусственного интеллекта использует существующие знания? Как это гарантировать, что производительность со временем улучшится при увеличении объема данных?
• Разработка программного обеспечения: Производители должны по-прежнему контролировать тепличные хозяйства. Задайте вопрос: Какие принципы разработки программного обеспечения используются для обеспечения безопасности сельскохозяйственных культур? Могу ли я легко переключаться между ручным, рекомендательным и автопилотным режимами в любое время?
• Право собственности на данные: Фермеры должны владеть своими данными и избегать «привязки к поставщику».Спросите: Могу ли я легко импортировать данные из других систем? Могу ли я создать резервную копию и экспортировать свои собственные данные? Существуют ли API-интерфейсы, обеспечивающие доступ к данным в реальном времени и настраиваемые интеграции? Могу ли я использовать программное и аппаратное обеспечение от разных поставщиков сейчас и в будущем?

AI и IoT могут расширить возможности производителей

В мире, в котором критические ресурсы — вода и энергия, а также время, деньги и квалифицированная рабочая сила — становятся все более дефицитными, имеет смысл изучить новые технологии, чтобы облегчить это бремя.Как мы узнали из Autonomous Greenhouse Challenge, производители действительно могут добиться большей урожайности и более высокой эффективности использования ресурсов с помощью программного обеспечения AI и оборудования IoT. Более того, эти технологии продолжают развиваться и развиваться быстрыми темпами.

В конечном итоге ИИ и Интернет вещей могут по-настоящему расширить возможности производителей теплиц — принимать более обоснованные решения, делать больше с меньшими затратами — для более устойчивого выращивания продовольствия во всем мире.

6 6 5 Победитель конкурса Autonomous Greenhouse Challenge по мощности искусственного интеллекта

ДокторКеннет Тран — основатель Koidra Inc., агротехнической компании из Огайо, которая разрабатывает автономные системы на основе искусственного интеллекта для сельского хозяйства с контролируемой средой и продвигает новейшие исследования в области машинного обучения, моделирования климата и растениеводства. Ранее д-р Тран был главным научным сотрудником Microsoft Research, где он возглавлял команду, выигравшую первый международный конкурс Autonomous Greenhouse Challenge. Посмотреть все рассказы авторов можно здесь.

Джон Чанг — руководитель отдела разработки программного обеспечения в Grönska, вертикальной ферме в Стокгольме.Более 20 лет он занимал руководящие технические должности в Apple, Skype и Microsoft, а также в мире стартапов. Он изучал садоводство на уровне магистра в Шведском университете сельскохозяйственных наук. Посмотреть все рассказы авторов можно здесь.

Обзор системы аэропоники

В последние годы интеллектуальные сенсорные технологии привлекли большое внимание в сельском хозяйстве. Он применяется в сельском хозяйстве для правильного планирования нескольких мероприятий и миссий за счет использования ограниченных ресурсов с незначительным вмешательством человека.В настоящее время у садоводов большой популярностью пользуется выращивание растений новыми методами земледелия. Однако аэропоника — один из методов современного сельского хозяйства, который широко практикуется во всем мире. В системе растение выращивается в условиях полного контроля в камере для выращивания, обеспечивая небольшой туман питательного раствора вместо почвы. Туман с питательными веществами периодически выбрасывается через распылительные форсунки. Во время выращивания растений несколько этапов, включая температуру, влажность, интенсивность света, уровень питательного раствора в воде, значение pH и ЕС, концентрацию CO ₂ , время распыления и время интервала распыления, требуют должного внимания для процветания роста растений.Таким образом, целью данного обзорного исследования было предоставить важные знания о раннем обнаружении и диагностике неисправностей в аэропонике с использованием интеллектуальных методов (беспроводных датчиков). Таким образом, фермер мог контролировать несколько параметров без использования лабораторных приборов, а фермер мог управлять всей системой удаленно. Более того, этот метод также предоставляет широкий спектр информации, которая может быть важной для исследователей растений, и обеспечивает лучшее понимание того, как ключевые параметры аэропоники коррелируют с ростом растений в системе.Он предлагает полный контроль над системой, не за счет постоянного ручного вмешательства оператора, а в значительной степени с помощью беспроводных датчиков. Кроме того, внедрение интеллектуальных методов в аэропонную систему может снизить понятие полезности системы из-за сложного процесса ручного мониторинга и управления.

1. Введение

Сельское хозяйство имеет древнюю историю, насчитывающую почти тысячи лет. Более того, его продвижение было обусловлено внедрением нескольких новых систем, практик, технологий и подходов с течением времени.В нем занято более одной трети мировой рабочей силы [1]. Сельское хозяйство является основой экономики многих стран и вносит значительный вклад в развитие экономики слаборазвитых стран. Кроме того, он управляет процессом экономического процветания в развитых странах. Несколько исследований пришли к выводу, что в мировом сельском хозяйстве используется примерно семьдесят процентов доступной пресной воды в год для орошения только семнадцати процентов земли. С другой стороны, общая доступная площадь орошаемых земель постепенно уменьшается из-за быстрого увеличения потребностей в пище и последствий глобального потепления [2, 3].Другими словами, сельское хозяйство сталкивается с новыми серьезными вызовами. Фут [4] сказал, что ФАО сообщила, что мировое производство продуктов питания должно быть увеличено на семьдесят процентов, чтобы обеспечить производство продуктов питания в достаточном количестве для быстрорастущего населения и урбанизации. Ожидаемый рост мирового населения на половину текущего столетия устрашает. Однако, в зависимости от оценки, можно ожидать, что к середине столетия она превысит девять миллиардов человек. Поскольку во многих исследованиях сообщалось, что население растет очень быстро, население мира составляло один миллиард в 1800 году, а в 2012 году оно увеличилось до семи миллиардов человек.Тем не менее, в отчетах исследований высказывались опасения, что в конце текущего столетия можно ожидать, что он достигнет одиннадцати миллиардов человек, и вскоре может появиться гораздо больше ртов. Таким образом, быстрое увеличение численности населения, наряду с сокращением сельскохозяйственных угодий, интенсификацией глобальных изменений климата и обострением водных ресурсов, сокращением рабочей силы и энергетическими кризисами создает огромные проблемы и препятствия для сельскохозяйственного сектора [5, 6]. Кроме того, развивающиеся и развитые страны столкнутся с серьезными водными кризисами и проблемами из-за быстрой урбанизации и индустриализации.Доступная пресная вода для орошаемых сельскохозяйственных земель в будущем сократится [7, 8]. Кроме того, непредсказуемые изменения климата, включая экстремальные погодные условия, сильные штормы, волны тепла и наводнения, окажут существенное негативное влияние на мировой сельскохозяйственный сектор. Нам нужно больше продукции сельскохозяйственных систем, чтобы удовлетворить растущий спрос на продукты питания. В противном случае мы будем страдать от проблем отсутствия продовольственной безопасности, что будет самой большой угрозой. Более того, Цю и его коллеги [9] показали, что прогресс в сельскохозяйственном производстве важен не только для производства продуктов питания, чтобы накормить население, но и для промышленного сектора.Точно так же сельское хозяйство является основным источником сырья для многих промышленных секторов. Следовательно, необходимо понимать, что промышленное и сельскохозяйственное развитие не является альтернативой. Однако оба сектора дополняют друг друга на пути к решению проблем продовольственной безопасности.

По мере эволюции человечества от охотников и собирателей к аграрным сообществам, усилия в основном были сосредоточены на повышении урожайности и продуктивности растений за счет генетических изменений, культурных или земледельческих, управленческих методов или путем разработки и внедрения мер защиты растений.Соответственно, в прошлом и настоящем веке люди начали изучать возможности, применяя различные современные методы в сельском хозяйстве. Внедрение методов точного земледелия в сельском хозяйстве — один из прекрасных примеров. Цель состоит в том, чтобы попытаться механизировать их в сельском хозяйстве, чтобы предотвратить потери урожая из-за внезапных климатических изменений, болезней, передаваемых через почву, прикрепления вредителей и т. Д. Тем не менее, было предложено много научных исследований и сообщалось о том, что проблемы и проблемы сельского хозяйства можно решить, приняв методы точного земледелия.В настоящее время несколько стран повышают производительность своего сельского хозяйства за счет внедрения методов точного земледелия.

Baudoin et al. [10] сообщили, что метод искусственного выращивания растений (например, тепличные и промышленные фермы) является одним из основных видов точного земледелия. В настоящее время этот метод приобретает все большее значение и набирает популярность у производителей. Этот метод может обеспечить достаточное количество пищи в течение всего года. В системе растение растет круглый год путем искусственного регулирования и контроля условий окружающей среды, таких как температура, CO ₂ (углекислый газ), влажность, интенсивность света, воздушный поток и подача питательных веществ в замкнутых помещениях [11, 12 ].Кроме того, система минимизирует воздействие на окружающую среду и максимизирует урожайность со значительными результатами по сравнению с традиционной системой выращивания (в открытом грунте) [13]. Саввас и его команда [14] сообщили, что в настоящее время беспочвенное выращивание растений является одним из самых революционных изобретений, когда-либо представленных в области систем искусственного выращивания растений. Беспочвенная система относится к методам выращивания растений без использования почвы с использованием искусственного твердого материала или водного питательного раствора в качестве питательной среды вместо почвы.Однако водное культивирование связано с процессом выращивания растений на гидропонике и аэропонике (рис. 1). В обоих методах корни растения непрерывно или интервально выращивают в водном питательном растворе или внутри него, обеспечивая особую контрольную среду в искусственной опорной конструкции [16, 17]. Оба метода обеспечивают цветоводу множество преимуществ, таких как полный контроль над концентрацией и поставкой питательных веществ, а также предотвращение многих заболеваний и инфекций, передаваемых через почву для растений, что приводит к увеличению урожайности растений со значительной отдачей, высоким качеством и более эффективным использованием имеющихся природных ресурсы [18, 19].

В нескольких исследованиях сообщалось, что аэропонные и гидропонные системы являются современными и инновационными методами выращивания растений в условиях беспочвенной системы. Приняв эти методы, можно разрешить растущие продовольственные кризисы [20, 21]. Кроме того, первой появилась гидропонная система для выращивания изначально листовых зеленых овощей, которая начала использовать коммерческие маршруты в промышленно развитых странах на западе и востоке, но в конечном итоге было обнаружено, что у нее есть определенные недостатки и проблемы, которые заставили людей открывать и экспериментировать с новыми вариантами. и такие методы, как аэропонная система.Согласно отчету НАСА, аэропонная система может сократить использование воды, питательных веществ и пестицидов на 98, 60 и 100 процентов, соответственно, и повысить урожайность растений на 45-75 процентов [22].

Основная цель данной обзорной статьи — дать представление об использовании интеллектуальных сенсорных технологий в аэропонной системе. Это может предоставить возможность для полной автоматизации, масштабируемости, контроля доступа в любое время и в любом месте и диагностики неисправностей в аэропонной системе. Более того, местным фермерам и производителям было бы полезно своевременно предоставлять информацию о возникающих проблемах и факторах, влияющих на успешный рост растений в аэропонной системе.Фермеры могли начать понимать свои культуры в микромасштабе и иметь возможность общаться с растениями с помощью доступных технологий. Насколько нам известно, это первая работа, в которой дается краткий обзор использования интеллектуальных сенсорных технологий в аэропонной системе. Однако остальная часть статьи организована следующим образом: Раздел 2 описывает текущую работу в аэропонной системе с использованием интеллектуальных датчиков. В разделах 3, 4 и 5 мы представляем краткое описание аэропонной системы, приложения и рабочего протокола беспроводной сенсорной сети в аэропонной системе.В разделах 6, 7, 8 и 9 описываются преимущества, будущее применение, применение искусственного интеллекта в сельском хозяйстве и выводы.

2. Связанные работы

Аэропоника — это новая технология выращивания растений в современном сельском хозяйстве. До сих пор фермеры не замешаны в этом. В основном это практикуется исследователями для проведения экспериментальных исследований. В их отчетах об исследованиях сделан вывод, что это может быть хорошо принято в сельском хозяйстве как современное растениеводство, когда современному фермеру не нужна почва для выращивания растения.Тем не менее, аэропонная система имеет некоторые существенные уязвимости, такие как отказ насосов подачи воды, линии распределения питательных веществ и подготовки, а также засорение распылительной форсунки, что требует специальных знаний и внимания во избежание повреждений, быстрой гибели растений и выхода из строя системы [23]. . Кроме того, интеграция интеллектуальных методов ведения сельского хозяйства может быть лучшим решением для предотвращения или решения вышеупомянутых проблем без каких-либо технических знаний. Xiong и Qiao [24] сообщили, что интеграция интеллектуальных сельскохозяйственных систем может быть эффективным подходом к решению сложных проблем в области сельского хозяйства.Zhai et al. [25] сообщили, что в настоящее время было проведено несколько исследований по использованию интеллектуальных методов в сельском хозяйстве, особенно за последние два десятилетия. Кроме того, было введено и запатентовано несколько новых методов и применений для улучшения традиционных методов ведения сельского хозяйства. Тем не менее, эксперты в основном сосредоточились и отслеживают климатические условия, свойства почвы, качество воды, развитие растений, управление животноводством и внесение удобрений, применение пестицидов и контроль освещения с помощью различных интеллектуальных методов [26–32].Между тем, можно сделать вывод, что традиционная сельскохозяйственная логистика улучшается и модернизируется путем внедрения и внедрения ряда современных технологий и методов в области сельского хозяйства [33]. Баснет и Банг [34] сообщили, что сбор информации с помощью датчиков и коммуникационных технологий играет жизненно важную роль в улучшении сельскохозяйственного производства. В результате этого сельское хозяйство перешло от ресурсоемкого к наукоемкому, а сельское хозяйство стало более сетевым и ориентированным на принятие решений.И мелкие, и крупные фермеры могут получить выгоду от внедрения этого метода в цепочку создания стоимости в сельском хозяйстве, что повысит их производительность, улучшит качество, расширит услуги и снизит затраты. Он дает представление о различных проблемах в сельском хозяйстве, таких как прогноз погоды, болезни сельскохозяйственных культур и скота, управление орошением, а также спрос и предложение на вводимые и производимые ресурсы сельского хозяйства, и помогает в решении этих проблем. Рехман и Шейх [35] пришли к выводу, что в настоящее время в сельском хозяйстве используются несколько информационных технологий, включая спутниковую навигацию, сетку и повсеместные вычисления, а также сенсорные сети.Однако применение сенсорной сети поддерживает сельскохозяйственные практики и деятельность в очень позитивном направлении [36, 37]. Чжан и его коллеги [38] использовали сенсорную сеть для отслеживания температуры, влажности, окружающего освещения, влажности и температуры почвы. Кроме того, аэропонная система — это новое применение в беспочвенном земледелии. Кроме того, в нескольких исследованиях была успешно разработана аэропонная система с использованием различных подходов к информационным технологиям, например, Тик и его коллеги [39] разработали и реализовали беспроводную сенсорную сеть для мониторинга аэропонной системы.Они использовали датчики контроля температуры, интенсивности света, pH и ЕС. Более того, исследование показало, что беспроводная сенсорная сеть предлагает широкий спектр информации, которая может потребоваться садоводу для лучшего понимания того, как эти параметры окружающей среды и питательных веществ коррелируют с ростом растений. Информация в реальном времени, полученная от сенсорных узлов, может использоваться для оптимизации стратегий управления температурой и другими свойствами питательного раствора.Исследование Pala et al. [40] предложил подход к мониторингу средств автоматизации и раннего обнаружения неисправностей в аэропонной системе с помощью интеллектуальных методов. В протоколе они разработали высокомасштабируемую аэропонную систему и запрограммировали ее как прототип аэрогенератора. Они разработали программное обеспечение на основе генетического алгоритма для оптимизации энергопотребления аэропонной системы. Их исследование пришло к выводу, что с помощью этого программного обеспечения пользователь может определять различные свойства и виртуально настраивать аэропонную систему. Разработанное программное обеспечение может позволить пользователю добавлять и удалять фары и насосы, а также определять потребление добавленных устройств с минимальными усилиями производителя.Laksono et al. [41] разработали беспроводную сеть датчиков и исполнительных механизмов для управления, мониторинга и кондиционирования аэропонной камеры для выращивания. Разработанный беспроводной протокол был основан на технологии ZigBee. Они также разработали систему передачи данных для передачи данных с сервера базы данных администратору через текстовое сообщение. Предлагаемая система была основана на датчиках, исполнительных механизмах, системе связи и сервере базы данных. Результаты эксперимента показали, что предложенный беспроводной протокол, основанный на методах ZigBee, был полезным инструментом беспроводной сенсорной сети для мониторинга аэропонной системы.Йонас и др. [42] разработали автоматическую систему мониторинга для управления окружающей средой и питательными веществами аэропонной системы. Разработанный беспроводной протокол был основан на плате разработки Arduino. Их исследование пришло к выводу, что предлагаемая система может контролировать частоту распыления питательных веществ в зависимости от влажности корневой камеры. Однако система может автоматически передавать всю собранную информацию на веб-сервер, а также делиться ею в Twitter. Sani et al. [43] рекомендовали систему управления и мониторинга на базе Интернета для аэропонной системы.Их система состояла из микроконтроллеров (с использованием программы Arduino IDE), исполнительных механизмов (два реле включают распыление распылителя и включение / выключение вентилятора в определенное время), датчика (датчик температуры и pH), LDR (датчик интенсивности света) и коммуникационных модулей ( GSM / GPRS / 3G модем). Настоящее исследование пришло к выводу, что предлагаемая нами конструкция может контролировать и измерять температуру, pH, интенсивность света, время распыления и интервал времени, а также время включения вентилятора и интервал времени в аэропонной системе. Предлагаемый метод позволял напрямую отправлять информацию в реальном времени с датчика на сервер через Интернет с использованием GSM.Анита и Периасами [44] разработали беспроводную сенсорную технику для мониторинга аэропонной системы. Методика была основана на прототипе ZigBee. Предлагаемая сетевая архитектура основана на датчиках температуры, давления, влажности, уровня воды и pH. Датчики передавали собранные данные на узел GSM (Глобальная система для мобильных устройств) или узел-координатор, тогда как устройство шлюза использовалось для передачи данных на персональный компьютер. Однако к базе данных был подключен сервер, где фиксировались максимальные и минимальные пороговые значения pH, уровня воды и температуры.Более того, если контролируемое значение достигает значений выше или ниже пороговых значений, хранящихся в базе данных, таким образом, система может включить звуковой сигнал, чтобы предупредить фермера. В другом исследовании 2016 года, проведенном Кернаханом и Купертино [45], была изобретена система для мониторинга и управления аэропонной системой с использованием беспроводных технологий. Они пришли к выводу, что надежная аэропонная система обеспечивает беспроводную связь между своей подсистемой для обмена данными и командами. Различные подсистемы управляют одним или несколькими атриумами выращивания растений, включая распыление питательных веществ на подвешенных корнях, обслуживание, контроль уровня питательного раствора, добавление различных питательных веществ и контроль количества света и цикла.Исследование Montoya et al. [46] разработали беспроводную сенсорную систему для наблюдения за аэропонной системой. Системный протокол был основан на плате разработки Arduino. Они использовали аналоговые и цифровые датчики для мониторинга температуры, распыления питательных веществ, ЕС и колебаний pH, а также уровня питательного раствора в резервуаре с питательными веществами. Для сбора данных и системы автоматизации два Arduinos управлялись в конфигурации «главный-подчиненный» и подключались друг к другу по беспроводной сети через Wi-Fi. Все записанные данные были автоматически сохранены в памяти microSD и отправлены на веб-страницу.Их исследование пришло к выводу, что предложенный протокол может быть использован для автоматизации и может контролировать аэропонную систему. Кернс и Ли [47] впервые разработали и представили аэропонную систему, использующую IoT (Интернет вещей) для автоматизации системы. Предлагаемая система состоит из мобильного приложения, сервисной платформы и IoT-устройства с датчиками (pH-баланс, температура и влажность). Они использовали устройство Raspberry Pi Zero и разработали систему для мониторинга и измерения выбранных параметров. Собранные данные были автоматически сохранены на сервере базы данных путем отправки запроса SQL.Их исследование пришло к выводу, что предлагаемая система может помочь фермерам дистанционно контролировать и контролировать аэропонную систему. Кроме того, Кару [48] также разработал и внедрил высокоточную систему для мелкомасштабного выращивания аэропонных растений. Система позволяет точно контролировать питательные растворы, уровни pH и ЕС и предоставляет данные о влажности, температуре, pH, концентрации ЕС и количестве питательного раствора в резервуаре. Недавнее исследование Мартина и Рафаэля [49] также предложило и предложило системы, методы и устройства для аэропонной системы.Mithunesh et al. В [50] предложена интеллектуальная система управления аэропонной системой. Системный протокол был основан на плате разработки с открытым исходным кодом под названием Raspberry Pi. Их исследование пришло к выводу, что разработанная система обеспечивает простое управление и высокую доступность, достигаемую за счет использования как локальных, так и глобальных систем. Идрис и Сани [51] разработали систему мониторинга и управления для аэропонной системы. Они пришли к выводу, что разработанная система способна контролировать рабочие параметры аэропонной системы, такие как температура и влажность, отправляя данные в режиме реального времени с датчика на систему отображения.Janarthanan et al. [52] пришли к выводу, что проблемы аэропонной системы могут быть решены за счет использования беспроводных датчиков и исполнительных механизмов. Это позволяет пользователю контролировать систему и взаимодействовать с ней через мобильное приложение и веб-интерфейс. Однако Лю и Чжан [53, 54] разработали аэропонную систему для автоматического регулирования количества воды, удобрений и температуры. Они пришли к выводу, что система представляет собой экспериментальную платформу с особенностями простой конструкции и удобного управления.

3. Аэропонная система

Аэропонная система — это один из методов беспочвенного выращивания, при котором растение растет в воздухе с помощью искусственной опоры вместо почвы или субстрата.Это воздушно-водная технология выращивания растений, при которой нижние части, такие как корни растения, подвешиваются внутри камеры для выращивания в полной темноте и в контролируемых условиях. Однако верхние части растения, такие как листья, плоды и часть кроны, выходят за пределы камеры для выращивания. Обычно искусственная опорная конструкция (пластик или термопена) предназначена для поддержки и разделения растения на две части (корни и листья). В этой системе корни растений находятся на открытом воздухе и орошаются напрямую с небольшими каплями питательного вещества в воде через определенные промежутки времени.Питательный раствор подается через различные форсунки с высоким давлением воздуха или без него. Более того, в нескольких исследованиях аэропоника рассматривалась как современная сельскохозяйственная деятельность, которая практикуется в закрытой камере для выращивания в полностью контролируемых условиях, поскольку она может устранить внешние факторы окружающей среды по сравнению с традиционной сельскохозяйственной деятельностью. Следовательно, он больше не зависит от крупномасштабного землепользования и может быть построен в любом месте, в здании, которое улучшило глобальный климат, без учета текущего климата, такого как сезон дождей и зима [23, 55–59].Buer et al. [60] сообщили, что распылительная форсунка использует небольшое количество питательного раствора воды и обеспечивает отличную среду для роста растений. Зобель и Личалк [61] сказали, что это современный инструмент сельскохозяйственных исследований, который предоставляет исследователям несколько возможностей для сельскохозяйственных исследований со значительными результатами за счет создания искусственных условий роста. Однако в таблице 1 показаны основные параметры мониторинга и управления в аэропонной системе. Hessel et al. [62] и Clawson et al.[63] исследования показали, что аэропоника способствует достижениям и разработкам во многих областях изучения корней растений. Это дает прекрасную возможность исследователям растений глубоко изучить поведение корней растений в различных условиях и без каких-либо осложнений. До сих пор многие исследователи проводили исследования корней растений и экспериментальные исследования реакции корней на засуху [64], влияние различных концентраций кислорода на развитие корней растений [65, 66], корневые микроорганизмы [67–69], образование арбускулярных микоризных грибов [70]. ] и взаимодействие бобовых и ризобий [71].Кроме того, в исследованиях применялась техника выращивания овощей, фруктов, трав и лекарственных растений на основе корня [72–74], таких как томаты, картофель, соя, кукуруза, салат, Anthurium andreanum и Acacia mangium [15 , 59, 75–79].

90 123 Время распыления № Параметры Общее значение Инструменты 1 Распыление питательных веществ / аэрозоль Размер аэрозоля при высоком уровне распыления давление от 10 до 100, низкое давление от 5 до 50 и ультразвуковые туманообразователи от 5 до 25 микрон соответственно Форсунка распыления (высокого и низкого давления, распылители тумана) 2 Среда для выращивания Держатель растений Любая искусственная опорная конструкция корней 3 Желаемый pH питательного раствора Значение pH зависит от сорта (лук 6.0–7,0, огурец 5,8–6,0, морковь 5,8–6,4, шпинат 5,5–6,6, салат 5,5–6,5, томат 5,5–6,5 и картофель 5,0–6,0) Устройство для измерения pH 4 Желательная ЕС питательный раствор Значение ЕС зависит от сорта (лук 1,4–1,8, огурец 1,7–2,2, морковь 1,6–2,0, шпинат 1,8–2,3, салат 0,8–1,2, томат 2,0–5,0 и картофель 2,0–2,5 ds · м −1 ) Измерительное устройство ЕС 5 Влажность Обеспечивает 100% доступную влажность Устройство измерения влажности 6 Температура Оптимально 15 ° C – 25 ° C и не должна увеличиваться до 30 ° C и ниже 4 ° C. доступный материал 8 Зависит от стадии роста сорта Ручное управление системой с таймером 9 Интервал распыления Зависит от стадии роста сорта Ручное управление системой с таймером

3.1. Текущее состояние аэропонной системы

Аэропонная система — это один из комплексных методов управления производством в сельском хозяйстве, который способствует развитию и улучшению агроэкосистемы, здоровья и биоразнообразия. Система имеет первостепенную репутацию в отделе садоводства из-за ее влияния на экономические и технические аспекты сельского хозяйства. Среди всех сельскохозяйственных систем только аэропонная система находится в центре внимания фермеров, политиков, предпринимателей и исследователей сельского хозяйства.Фермер может снизить потребность в химических веществах, включая удобрения, гербициды, пестициды и другие агрохимикаты. Фермер мог получить более высокий урожай и качество культурных растений по сравнению с другими методами выращивания. Однако аэропонная система трудоемка. Он предлагает фермерам множество возможностей для увеличения занятости в сельской местности. Фермер может выращивать растение у себя дома, создавая искусственную среду для выращивания. Анита и Периасами [44] сообщили, что в настоящее время многие семьи практикуют аэропонику на своей террасе.Кроме того, несколько стран мира используют аэропонику для расширения производства продуктов питания, решая денежные вопросы и делая нацию естественным образом дружелюбной, чтобы иметь свои особые запасы еды. В то время как несколько лет назад использование аэропонной системы было ограничено почти во всем мире [84]. В настоящее время эта система привлекает все больше внимания фермеров, и несколько стран эффективно внедряют ее в качестве экономичной и экологически чистой системы выращивания овощей и фруктов.Однако это практикуется в следующих странах: Абу-Даби, Австралия, Бутан, Боливия, Бразилия, Бангладеш, Буркина-Фасо, Китай, Канада, Колумбия, Эквадор, Египет, Эфиопия, Франция, Германия, Гана, Греция, Индонезия, Италия, Индия. , Иран, Япония, Израиль, Кения, Корея, Малайзия, Монголия, Малави, Новая Зеландия, Нигерия, Перу, Филиппины, Польша, Россия, Руанда, Саудовская Аравия, Южная Африка, Испания, Сингапур, Южная Корея, Словакия, Шри-Ланка, Тайвань, Таиланд, Узбекистан и Вьетнам. Кроме того, делаются попытки представить систему в других странах мира [23].

3.2. Основные проблемы и трудности аэропонной системы

Аэропонная культивация выполняется в открытом и закрытом помещении и / или в теплице в контролируемых условиях. Его можно проводить в помещении, которое включает в себя обеспечение света для роста растений, централизованную доставку питательного раствора и электроэнергию. Растущие растения помещают в камеру для выращивания и периодически пропитывают небольшим туманом питательного раствора, выходящим через распылительную насадку (рис. 2).Кроме того, аэропонная система дает возможность точно контролировать всю среду камеры выращивания. Аэропонная система — это современная техника сельского хозяйства, которая все еще находится в стадии разработки. До сих пор были выполнены ограниченные исследования, и проведенные исследования пришли к выводу, что система имеет некоторые проблемы и проблемы. Исследования показали, что аэропоника выполняется без почвы или каких-либо твердых сред; таким образом, основными наблюдаемыми проблемами являются вода и буфер для питательных веществ, любой отказ водяных насосов, распределение и подготовка питательного раствора, засорение форсунок распыления и т. д., которые приводят к быстрой гибели выросшего растения [40].Кернахан и Купертино [45] сообщили, что аэропонная система обеспечивает лучший контроль над ростом растений и доступностью питательных веществ, а также предохраняет растение от различных заболеваний и корневой гнили. Однако во время роста растений от посева до сбора урожая методы, принятые в аэропонной системе, требуют небольшого ручного управления, вмешательства в отношении физического присутствия и опыта в области знания растений, контроля окружающей среды и операций по поддержанию и контролю роста. завода.

Более того, существует требование поддерживать и сохранять параметры питательного раствора, которые включают температуру питательного вещества, pH и концентрацию ЕС в узком диапазоне предпочтительных значений для оптимального роста. Если эти параметры выйдут за пределы желаемого диапазона, это создаст несколько проблем для роста растений. Кроме того, можно настроить некоторые дополнительные параметры для дальнейшей оптимизации роста растений. К дополнительным параметрам относятся время распыления, время интервала распыления, температура воздуха, относительная влажность, интенсивность света и концентрация углекислого газа (CO ₂ ), которые усложняют систему и делают ее трудоемкой с высокой человеческой энергией и более высоким уровнем квалификации. обучение и навыки работы с системой.Тем не менее, производитель несет ответственность за контроль и мониторинг колебаний вышеуказанных параметров в желаемом диапазоне для достижения подходящих условий роста для конкретных растений. Отсутствие точного контроля и мониторинга параметров может существенно повлиять на рост растения и привести к финансовым потерям. Если какой-либо компонент выходит из строя, когда оператор отсутствует на месте, это может быть обнаружено слишком поздно, чтобы предотвратить повреждение, потому что системы обычно включают некоторые автоматизированные средства для периодической подачи питательного тумана на корни растений, пополнения резервуара с питательными веществами и управления световыми циклами. и интенсивность.Следовательно, аэропонное выращивание до сих пор считалось несколько непригодным для местного производителя по указанным выше причинам, и найти такую ​​установку нечасто. Однако основной причиной низкой приемлемости аэропонной системы является не стоимость, а главный недостаток — количество внимания, которое требуется от производителя с высоким уровнем знаний и рассудительности. По вышеупомянутым причинам в аэропонной системе реализованы более сложные и продвинутые методы мониторинга для раннего обнаружения неисправностей, мониторинга в реальном времени, а также управления и автоматизации системы.Следовательно, было бы выгодно использовать инструменты искусственного интеллекта (рис. 3) в аэропонной системе для своевременного обнаружения неисправностей и диагностики проблем. Таким образом, это может помочь избежать быстрого повреждения выращиваемых растений и помочь полностью автоматизировать аэропонную систему.

4. Аэропонная система и сеть датчиков

В последние годы раннее обнаружение и диагностика неисправностей с использованием интеллектуальной системы сельскохозяйственного мониторинга считается лучшим инструментом для мониторинга растений без каких-либо сложных операций и лабораторного анализа, который требует специальных знаний в данной области и обширное время.Развитие этих удобных функций привлекло большое внимание в сельском хозяйстве. Система основана на беспроводной сенсорной сети, которая состоит из сервера данных, беспроводного узла конвергенции, множества беспроводных маршрутизаторов и множества беспроводных сенсорных узлов. Однако узлы беспроводных датчиков используются в качестве входных сигналов интеллектуальной системы сельскохозяйственного мониторинга и используются для сбора каждого выбранного параметра сельскохозяйственных операций, подлежащих мониторингу. Park et al. [85] заявили, что системы на основе беспроводной сенсорной сети могут быть важным методом для полной автоматизации сельскохозяйственной системы, потому что сенсоры предоставляют важную информацию в реальном времени и, как полагают, устраняют значительные затраты на простую проводку.В другом исследовании Кима [86] говорится, что в сельском хозяйстве технология сенсорных сетей помогает улучшить существующие системы, установленные в теплице, эффективно и плавно, путем передачи собранной информации в реальном времени оператору по радиосигналам. Система оптимизирует протоколы передачи более точно и быстро и максимизирует потребление энергии для экономии энергии и снижения потребления. Пала и команда [40] предположили, что использование методов искусственного интеллекта в аэропонных системах может привести не только к раннему обнаружению неисправностей, но и к полной автоматизации системы без какого-либо или небольшого вмешательства человека-оператора.Аэропонная система могла бы получить большую популярность среди местных фермеров, если бы она использовалась в системе для мониторинга и контроля. Однако это позволит сберечь ресурсы и минимизировать воздействие на окружающую среду. Фермеры могли начать понимать свои культуры в микромасштабе и иметь возможность общаться с растениями с помощью доступных технологий. Поэтому в этой статье мы исследовали, как технологии беспроводного зондирования вплелись в аэропонную систему. Таким образом, основная мотивация этой обзорной статьи заключалась в том, чтобы дать представление о различных интеллектуальных инструментах мониторинга сельского хозяйства, используемых для раннего обнаружения неисправностей и диагностики выращивания растений в аэропонной системе (рис. 4).Кроме того, для местного фермера и производителя было бы полезно своевременно предоставлять информацию о возникающих проблемах и факторах, влияющих на успешный рост растений в аэропонной системе. Внедрение интеллектуальных инструментов мониторинга сельского хозяйства могло бы уменьшить понятие непригодного для любительского использования.

4.1. Количество сенсорных узлов и входные параметры

В настоящее время использование различных сенсорных технологий практически возможно во всех сферах жизни благодаря резкому прогрессу в доступных в настоящее время технологиях.Более того, датчик — это устройство, которое может измерять физические атрибуты и преобразовывать их в сигналы для наблюдателя [87]. WSN (беспроводная сенсорная сеть) традиционно состоит из нескольких или десятков, а в некоторых случаях тысяч сенсорных узлов, подключенных к одному или нескольким сенсорам [88]. Как правило, он включает в себя BS (базовую станцию), которая действует как шлюз между WSN и конечными пользователями. Каждый сенсорный узел состоит из пяти основных компонентов, которые представляют собой блок микроконтроллера, блок приемопередатчика, блок памяти, блок питания и блок датчика [89].Каждый из этих компонентов является определяющим при разработке WSN для развертывания. Кроме того, микроконтроллер отвечает за различные задачи, обработку данных и управление другими компонентами узла [88]. Через блок приемопередатчика сенсорный режим осуществляет связь с другими узлами и другими частями WSN. Это самая доминирующая коммуникационная единица. Блок памяти — еще одна важная часть системы WSN, которая используется для хранения наблюдаемых данных. Блоком памяти может быть RAM, ROM, флэш-память других типов или даже внешние запоминающие устройства, такие как USB.Наконец, последний блок — это блок питания. Это один из важнейших компонентов системы энергоснабжения узла. Однако источником питания мог быть любой; он может храниться в батареях (наиболее распространенных), перезаряжаемых или не включенных в конденсаторы. Кроме того, для дополнительного питания и подзарядки энергоблока можно было использовать имеющиеся природные ресурсы. Природные источники индуцируют солнечную энергию в форме фотоэлектрических панелей и элементов, энергию ветра с турбинами, кинетическую энергию воды и так далее.И, наконец, что не менее важно, сенсорный блок, который включает в себя несколько сенсоров для измерения параметров, таких как температура, влажность, углекислый газ, метан и окись углерода [90]. Однако в аэропонной системе общее необходимое количество датчиков и исполнительных механизмов зависит от размера и требований оператора.

4.2. Типы датчиков и параметры мониторинга

В этом обзорном исследовании мы рассмотрели предыдущую работу, выполненную над аэропонной системой с использованием технологии беспроводной сенсорной сети.Мы обнаружили, что основная цель беспроводной сенсорной сетевой системы для аэропонной системы состоит в том, чтобы контролировать климатические условия в камере выращивания в соответствии с паспортом сельскохозяйственных культур. Однако основным принципом аэропонной системы является выращивание растения путем подвешивания в закрытой, полузамкнутой или темной среде на воздухе с искусственной опорой. В этой системе стебли, листья и фрукты растут в вегетативной зоне над суспензионной средой, а корни свисают под суспензионной средой в области, обычно называемой корневой зоной [46].Обычно пена с закрытыми порами сжимается вокруг нижней ножки и вставляется в отверстие в камере для выращивания аэропоники, что снижает трудозатраты и расходы. Однако шпалеры используются для подвешивания веса культурного растения [44]. В идеале, окружающая среда защищена от вредителей и болезней, чтобы растения росли здоровее и быстрее, чем другие растения, выращиваемые с помощью технологий. Кроме того, ключом к успеху и высокой урожайности воздушного садоводства является научный мониторинг условий и точный контроль среды выращивания.Каждое растение дает урожай, и для его роста необходимы разные условия окружающей среды. Однако на рост растений в основном влияют окружающие экологические и климатические переменные, а также количество воды и удобрений, поступающих при орошении. Существует требование отслеживать и контролировать параметры жидких питательных веществ в узком диапазоне предпочтительных значений для оптимального роста. Параметры включают температуру питательного вещества, pH и концентрацию EC. Если параметры выходят за рамки желаемого диапазона, растения могут нанести вред.Кроме того, есть некоторые дополнительные параметры, которые можно настроить для дальнейшей оптимизации роста, такие как температура воздуха, относительная влажность, интенсивность света и концентрация углекислого газа (CO ₂ ). Идрис и Сани [51] сообщили, что единственным решением проблем мониторинга и контроля условий выращивания в космической среде является применение некоторых датчиков. Датчик может обнаруживать и контролировать ряд параметров, таких как температура, влажность, интенсивность света, уровни O ₂ и CO ₂ , направление и скорость ветра.Помимо датчиков, исполнительные механизмы также должны распределять питательные вещества и воду по корням растений или нижним стеблям (рис. 5). Датчик собирает информацию о различных условиях окружающей среды и направляет сигналы исполнительному механизму, чтобы они произошли и производят результат для собранной информации, чтобы узнать состояние этого параметра. Привод может контролировать изменения окружающей среды. Датчики хранят информацию, которая анализирует окружающую среду и определяет местоположение, объект, людей и их ситуации.Датчик обеспечивает множество вкладов в различных областях, которые зависят от множества атрибутов и вариантов во времени [87, 91, 92].

4.2.1. Датчик температуры

В аэропонной системе температура является одним из критических факторов, определяющих рост и развитие растений. Снижение температуры ниже оптимальных условий часто приводит к неоптимальному росту растений. Другой сорт требует другого уровня температуры для процесса фотосинтеза и роста, что может продвинуть стадию роста растения.В конечном итоге это принесет нам существенную экономическую выгоду. В аэропонной системе оптимальная температура камеры роста должна быть не ниже и не выше 4 и 30 ° C соответственно для успешного роста растений. Колебания температуры в камере выращивания аэропоники могут существенно влиять на рост корней, дыхание, транспирацию, цветение и период покоя [93]. Таким образом, датчики температуры могут использоваться для отслеживания колебаний температуры аэропонной системы. В настоящее время датчики температуры используются во многих приложениях, таких как контроль окружающей среды, пищевая промышленность, медицинские устройства и обращение с химическими веществами.Датчик температуры — это устройство, в основном состоящее из термопары или резистивного датчика температуры. Датчик температуры измеряет показания температуры в реальном времени с помощью электрического сигнала. Датчики собирают данные о температуре из определенного источника и преобразуют их в понятную для устройства или наблюдателя форму. Датчик температуры точно измеряет температуру, которая медленно меняется в критических приложениях, таких как помещения или помещения, и отправляет их на веб-страницу пользователя.

4.2.2. Датчик влажности

Аэропоника — это метод выращивания растений путем подачи небольшого количества питательных веществ в воду. Таким образом, влажность является еще одним важным параметром окружающей среды в камере для выращивания в аэропонике, и ее контроль считается очень важным для значительного роста растений. В аэропонной системе растение получает всю доступную влагу из камеры роста. Более того, если в камере для выращивания будет слишком высокое или меньшее содержание влаги, оба условия создадут много проблем для растения.Соответственно, точные и точные средства проверки содержания влаги в камере для выращивания помогут фермерам контролировать свои посевы и обеспечить подходящую среду для роста растений. Wang et al. [94] сообщили, что датчик влажности — это устройство, которое обнаруживает и измеряет водяной пар, присутствующий в воздухе в помещении или помещении. В настоящее время датчики влажности широко используются в медицине, сельском хозяйстве и мониторинге окружающей среды. Однако наиболее часто используемыми единицами измерения влажности являются относительная влажность [95].Разработка датчиков влажности продемонстрировала значительный прогресс благодаря использованию в последние годы различных типов чувствительных материалов. Чувствительные материалы, используемые в датчиках влажности, можно разделить на керамику, полимеры и композиты [96]. Датчик влажности может быть помещен в камеру для выращивания для поддержания уровня влажности. Если уровень влажности становится меньше, чем требуется для растения, датчики направляют сигналы на распылительные форсунки для выполнения своей работы.

4.2.3. Датчик интенсивности света

Как мы знаем, все овощные растения и цветы требуют большого количества солнечного света, и каждая группа растений реагирует по-разному и имеет разную физиологию для работы с интенсивностью света.Некоторые растения хорошо себя чувствуют при низкой интенсивности света, а некоторые — при высокой. Тем не менее, аэропонная система работает в домашних условиях, поэтому фермеру необходимо обеспечивать достаточное количество света, по крайней мере, 8-10 часов в день, чтобы вырастить здоровое растение. Искусственное освещение — лучший вариант, обеспечивающий достаточную интенсивность для получения здорового растения [97, 98]. В традиционной аэропонной системе контроль количества света, присутствующего в камере для выращивания, в основном осуществляется фермером путем наблюдения за состоянием растений.Однако для фермера требуется трудоемкая и сложная задача, чтобы точно обеспечить требуемую концентрацию света. Было бы лучше использовать интеллектуальные методы ведения сельского хозяйства для контроля интенсивности света в аэропонной системе. Интеллектуальные методы ведения сельского хозяйства подразумевают использование сенсорной системы для управления интенсивностью света. Датчик освещенности — это электронное устройство, которое используется для определения наличия или отсутствия света и темноты. Есть несколько типов световых датчиков, включая фоторезисторы, фотодиоды и фототранзисторы.Эти датчики света распознают световое вещество в камере для выращивания и увеличивают или уменьшают яркость света до более комфортного уровня. Датчики света могут использоваться для автоматического управления освещением, например, включение / выключение. Приняв сенсорную сеть в аэропонике, фермер сможет контролировать интенсивность света без вмешательства человека. Поскольку датчики будут выполнять всю работу, например, если интенсивность света в камере для выращивания будет меньше, чем количество света, необходимое для роста растений, датчик автоматически направит сигнал на светодиодный индикатор, чтобы он включился, пока количество света не достигнет желаемый уровень.

4.2.4. CO

₂ Sensor

Соответствующая концентрация кислорода в корневой среде имеет решающее значение для поддержания метаболизма корней в питательном растворе. Доступная концентрация кислорода для корневой среды является чрезвычайно важным фактором, поскольку низкие концентрации влияют на дыхание корней, усвоение питательных веществ и, следовательно, на рост растений [66]. Таким образом, датчик CO ₂ можно использовать для отслеживания колебаний диоксида углерода в камере для выращивания аэропоники.Датчик углекислого газа — это прибор, который используется для измерения концентрации углекислого газа. Бильмайр [99] сообщил, что датчики CO ₂ используются для измерения качества воздуха внутри здания для выполнения вентиляции по потребности. Однако диапазон измерения данных датчика CO ₂ находится в пределах от 500 до 5000 частей на миллион. Существует два основных типа датчиков CO ₂ , которые включают недисперсные инфракрасные датчики углекислого газа (NICDS) и химические датчики углекислого газа (CCDS), тогда как NICDS обнаруживает CO ₂ в газовой среде по его характеристическому поглощению и состоит из инфракрасный детектор, интерференционный фильтр, световая трубка и инфракрасный источник.Однако CCDS чувствительных слоев основаны на полимере или гетерополисилоксане с низким энергопотреблением [100].

4.2.5. Датчик уровня воды

Аэропоника — это метод выращивания растений путем создания небольшого тумана питательного раствора в камере для выращивания. Таким образом, нет никакой пользы от почвы; Для выращивания растения на протяжении всего периода прорастания до сбора урожая требуется только вода. Таким образом, резервуар с водным питательным раствором является одним из основных компонентов аэропонной системы, за которым следует следить в течение всего периода роста.В традиционной аэропонной системе фермер проверяет уровень питательных веществ в воде в резервуаре с питательным раствором, и, если он обнаруживает, что уровень воды ниже желаемого, он поддерживает его соответствующим образом. Однако, применяя методы точного земледелия, фермер сможет отслеживать и контролировать уровень питательных веществ в воде с помощью интеллектуальных методов, таких как беспроводные датчики. Датчики уровня питательных веществ в воде определяют уровень жидкости в резервуарах и помогают оператору собирать данные об уровне питательных веществ в воде в режиме реального времени.Датчики будут предупреждать оператора о любом потенциальном повреждении имущества в результате любых утечек, а также позволяют узнать, когда контейнер приближается к пустому.

4.2.6. Датчик EC и pH

В аэропонной системе продуктивность растений тесно связана с потреблением питательных веществ и регулированием EC и pH питательного раствора. Концентрация ЕС и pH питательного раствора влияет на доступность питательных веществ для растений [101]. Концентрации pH и EC контролируются, чтобы предотвратить рост барьера.Их измерение важно, потому что растворимость минералов в кислотных, щелочных и концентрациях ионов всех частиц в растворах различны, а концентрация раствора изменяется в зависимости от растворимости [102, 103]. Неконтролируемая концентрация EC и pH в питательном растворе быстро приведет к ситуации, когда растения не могут поглощать необходимые питательные вещества, и если это не исправить, это в конечном итоге приведет к вредному росту растений и снижению продуктивности. Таким образом, концентрация EC и pH питательного раствора является критическим параметром, который необходимо измерять и контролировать на протяжении всего роста растения.Более того, в традиционной аэропонной системе значение ЕС и pH питательного раствора в основном контролируется вручную путем выполнения лабораторных анализов или с использованием современного оборудования, что является трудоемким процессом. Например, когда EC питательного раствора снижается или увеличивается, контроль концентрации питательного раствора в основном достигается путем добавления в питательный раствор более концентрированного питательного раствора или пресной воды, соответственно, для поддержания уровня EC на заданном уровне. диапазон.Точно так же для pH используются кислотный и щелочной раствор, чтобы контролировать колебания pH питательного раствора в пределах заданного целевого диапазона [101]. Однако эти традиционные методы требуют времени и являются сложной задачей для фермера по точному поддержанию значений EC и pH в желаемом диапазоне. Кроме того, для решения вышеуказанных проблем можно использовать датчик EC и pH.

5. Протокол работы датчика в системе аэропоники

Сегодня мир требует, чтобы автоматические инструменты выполняли большую часть работы за них, не беспокоя пользователя о выполнении каких-либо задач.Таким образом, концепция заключается в очень высоком уровне системы автоматизации, которая будет в значительной степени независимой от своих пользователей, уменьшит человеческие усилия и сохранит все виды использования ресурсов, поскольку мониторинг и управление будут осуществляться компьютерами, оставляющими очень мало легко выполнимых задач для людей, и это заинтересует больше людей, чтобы присоединиться к этой области [104–106]. Более того, система мониторинга и управления для аэропонной системы в основном состоит из следующих разделов, которые включают аэропонную систему, сбор данных, управление оборудованием, модуль передачи данных, сервер облачной обработки данных, платформу социальной коммуникации и мобильное приложение.Типичная архитектура сенсорных узлов для управления и мониторинга аэропонной системы показана на рисунке 6. Кроме того, в архитектуре секция сбора данных относится к некоторым сенсорным узлам, используемым в системе для создания модуля сбора данных. Модуль сбора данных помещается в аэропонную систему или рядом с камерой для выращивания для сбора информации в режиме реального времени по выбранным параметрам (температура, интенсивность света, влажность, уровень питательного раствора, количество распыления и фотографии растущих растений) и передачи собирали данные в центр контроля и управления.Однако секция контроля и управления относится к центральному процессору (ЦП) системы. ЦП системы состоит из некоторых основных функций, таких как протоколы Arduino и WRTnod, работа которых заключается в хранении, управлении собранными данными с узлов сбора, обработке, а затем точной и автоматической отправке на веб-сервер в режиме реального времени [104–109] . Таким образом, система может помочь фермеру и производителю удаленно контролировать и контролировать интеллектуальную аэропонную систему с помощью мобильного приложения. Другими словами, растение сможет поговорить с фермером через мобильное приложение о том, работают ли выбранные параметры правильно или нет.

6. Преимущества сенсорных технологий в системе Aeroponic

Постоянно растущие потребности в продуктах питания требуют быстрого улучшения и развития системы производства продуктов питания. Однако, чтобы повысить качество и урожайность возделываемых культур, люди переходят на современные технологии выращивания растений в сельском хозяйстве. Таким образом, аэропоника — одна из набирающих популярность технологий выращивания растений в сельском хозяйстве как современная техника выращивания, при которой растение выращивают в воздушной среде, и никакой почвенной поддержки не оказывается.В аэропонной системе для управления успешным ростом растений требуется ряд параметров, поскольку растению не предоставляется питательная среда. Например, если у растения внезапный стресс и фермер отсутствует на участке, это означает, что растение погибнет. Следовательно, правильное управление урожаем имеет важное значение. В традиционной аэропонной системе производитель использует свои знания, навыки и рассуждения, чтобы регулировать и поддерживать такие параметры, как ЕС и pH-метр, минимальную и максимальную температуру, интенсивность света и уровень влажности, с помощью нескольких приборов и проверяет показания, которые являются рабочими. трудоемкая и трудоемкая задача.Чтобы справиться с вышеупомянутыми проблемами, аэропонная система может быть разработана с беспроводным датчиком и сетью исполнительных механизмов для мониторинга ключевых параметров с меньшими затратами труда, времени и без каких-либо технических знаний. Беспроводная сеть датчиков и исполнительных механизмов предлагает несколько преимуществ, включая более быструю реакцию на сложные климатические условия и лучший контроль качества урожая при меньших затратах на рабочую силу. Этот прогресс в аэропонной системе за счет беспроводной сенсорной сети для мониторинга окружающей среды в камере роста является полезным.Однако система мониторинга также предлагает ряд информации, которая может потребоваться специалистам по растениеводству или цветоводам, чтобы лучше понять, как эти параметры окружающей среды и питательных веществ коррелируют с ростом растений. В настоящее время признано, что растениевод может легко и безупречно приобрести навыки, необходимые для работы с аэропонной системой. Он обеспечивает полный контроль над системой, не за счет постоянного ручного вмешательства оператора, а в значительной степени с помощью беспроводных датчиков.

7.Будущее применение

Сельскохозяйственные методы искусственного интеллекта считаются перспективными, улучшающими технику принятия решений в сельском хозяйстве. В настоящее время он быстро становится понятным для людей, становится все более заметным в нашем обществе и динамично меняет наше социальное сознание и образ жизни. Эти методы предоставляют несколько возможностей для наблюдения за ростом и развитием растений от до урожая до послеуборочного. Аэропоника — это новая технология выращивания растений в сельском хозяйстве, которая все еще находится в стадии разработки.Тем не менее, мы изучили литературу и обнаружили, что было проведено лишь ограниченное исследование по внедрению интеллектуальных сельскохозяйственных методов в аэропонную систему. Более того, до сих пор в большинстве исследований была разработана аэропонная система с использованием беспроводной сенсорной сети с использованием ZigBee и системы Arduino с Bluetooth, глобальной системы мобильной связи и Wi-Fi, а также модулей связи. Во время обзора литературы мы отметили, что ни одно исследование не реализовало идею облачных вычислений и методов больших данных в аэропонике для сбора информации в реальном времени через Интернет.Эти методы предоставляют пользователю множество преимуществ, таких как снижение начальной стоимости, выделение ресурсов по запросу, а также обслуживание и обновление, выполняемые на внутренней стороне, простая и быстрая разработка. Эти методы предоставляют оператору возможность оставаться на связи с системой с помощью мобильных аксессуаров, таких как смартфон, планшет и ПК, в любом месте через Интернет, которое не ограничено условиями, местоположением и временем. Кроме того, система будет спроектирована с использованием дополнительных методов искусственного интеллекта, таких как обработка изображений, автоматические рассадопосадочные машины, а также роботы для сбора урожая и упаковки.Целью обработки и анализа изображений является измерение и определение физиологии, роста, развития, дефицита питательных веществ, болезней и других фенотипических свойств растений с помощью автоматизированного и неразрушающего анализа.

8. Применение методов искусственного интеллекта в сельском хозяйстве

Сельское хозяйство — это примитивное и древнее применение, которое люди начали применять сначала после рождения на Земле. Он имеет обширную историю взаимодействия с многочисленными отраслями и очень тесно связан с человеческим развитием на Земле.Более того, в прошлом сельскохозяйственный сектор был трудоемким, но фермеры следующего поколения, исследователи и ассоциированные организации предлагали и применяли новые методы ведения сельского хозяйства, технологии, навыки и знания в сельском хозяйстве в качестве современной эпохи для сокращения трудоемких задача. В настоящее время технология считается ключевым инструментом для решения многих проблем и упрощения образа жизни людей. В прошлом многие проблемы сельского хозяйства, особенно в управлении оросительной водой, урожайности сельскохозяйственных культур, прогнозировании окружающей среды и принятии решений, решались многими факторами.Кроме того, оплодотворение часто определяется математическими уравнениями, формулами или опытом экспертов. Выращивание представлено описательными и причинными знаниями, а диагностика вредителей и болезней представлена ​​неопределенными знаниями. Таким образом, эти знания и опыт нелогично неполны и неточны, и традиционные процедуры не могут справиться с ними. Однако у искусственного интеллекта есть свое превосходство. Это может быть эффективным подходом для решения сложных проблем на уровне экспертов с использованием имитации экспертов [110].Термин «искусственный интеллект» (ИИ) был разработан в 1956 году как «наука и техника создания интеллектуальных машин» [111]. Это зарубежная дисциплина, которая была разработана для взаимодействия нескольких типов областей, таких как информатика, теория информации, кибернетика, лингвистика, нейрофизиология и психология [112]. Основная цель создания методов разведки — находить решения сложных проблем и работать, реагировать и реагировать как люди. Он выполнял работу лучше, чем высококвалифицированный человек, и давал положительные экономические и экологические результаты [112, 113].Инструменты искусственного интеллекта (ИИ) помогли прогнозировать поведение нелинейных систем и управлять переменными для улучшения условий работы системной среды [114–117]. В недавно опубликованном отчете подчеркивается, что искусственный интеллект появляется как часть решений, направленных на повышение продуктивности сельского хозяйства. Ожидается, что глобальный искусственный интеллект в сельском хозяйстве вырастет на значительном уровне. Он используется для повышения эффективности повседневных задач в сельском хозяйстве, таких как внедрение роботов и дронов, протоколы мониторинга здоровья сельскохозяйственных культур, автоматизированная система орошения и тракторы без водителя [118].В настоящее время выполнено несколько исследований по внедрению методов искусственного интеллекта в сельском хозяйстве. Попа [119] показал, что некоторые из разработанных приложений для сельского хозяйства — это экспертные системы и программное обеспечение, датчики для сбора и передачи данных, а также роботы и средства автоматизации, которые адаптированы из различных отраслей в сельское хозяйство, тогда как экспертные системы и программное обеспечение представляют собой процесс планирования, такой как как стратегические или оперативные; он значительно выиграл благодаря расширению использования персональных компьютеров и Интернета.Системы генерируются с помощью структурированной базы знаний и механизмов рассуждений, полученных от человека-эксперта, но с повышенной вычислительной мощностью и скоростью [120]. Эти системы могут разграничивать зоны управления с учетом соответствующих факторов и могут рекомендовать подходящие севообороты, оптимальную плотность посадки, потребности в воде, соответствующее использование удобрений, диагностировать вредителей и болезни сельскохозяйственных культур и предлагать профилактические или лечебные меры [121]. Хуанг и др. [122] обсуждали программные вычисления и приложения в сельском хозяйстве.В исследовании сообщается, что мягкие вычисления представляют собой комбинацию вычислительных технологий, таких как искусственные нейронные сети (ИНС), нечеткая логика (FL) и генетические алгоритмы (GA). Эти методы противоположны методу жестких вычислений, который представляет собой огромный набор стохастических и статистических методов. Жесткие вычисления обеспечивают неточные решения и результаты очень сложных проблем посредством моделирования и анализа с допуском неточности, неопределенности, частичной истины и приближения.Однако методы мягких вычислений используются для достижения управляемости и надежности. Это недорогое решение с допуском на неточность, неопределенность, частичную истину и приближение [123–127]. Sui и Thomasson [128] разработали обученную BP ИНС прямого распространения для прогнозирования статуса азота в хлопковых растениях на основе данных наземной системы зондирования. Тумбо и его команда [129] использовали оперативную систему для определения состояния хлорофилла в кукурузе, используя обученные BP ИНС прямого распространения и оптоволоконную спектрометрию, чтобы получить данные о спектральных характеристиках отклика на кукурузных полях.Tang et al. [130] разработали метод классификации сорняков на основе текстур, состоящий из низкоуровневого алгоритма извлечения признаков на основе вейвлетов Габора и высокоуровневого алгоритма распознавания образов на основе ИНС. Эль-Факи и группа [131] разработали и протестировали основанные на ИНС алгоритмы обнаружения сорняков, способные обнаруживать ведущие виды сорняков, конкурирующие с посевами пшеницы и сои. В исследовании Кришнасвами и Кришнана [132] была предсказана скорость износа форсунок для четырех веерных форсунок с использованием методов регрессии и ИНС.Пирсон и Уиклоу [133] разработали нейронную сеть для идентификации видов грибов, поражающих отдельные ядра, используя основные компоненты спектров отражения в качестве входных характеристик. Smith et al. [134] разработали модели круглогодичного прогнозирования температуры воздуха для горизонтов прогноза от 1 до 12 часов с использованием ИНС прямого распространения. Заде [123] ввел понятие нечетких множеств как средство для описания сложных систем без требований к точности. Нечеткая логика также может быть полезна для описательных систем, которые находятся где-то между жесткими системами и мягкими системами, такими как биология и сельское хозяйство [135].Исследования показали, что в сельском хозяйстве нечеткая логика используется для многокритериального анализа изображения, классификации изображений, картирования растительности, оценки пригодности почвы и планирования лесозаготовок [136–143]. Аль-Фарадж с соавторами [144] установили основанный на правилах индекс водного стресса растений FL (CWSI), используя данные камеры роста, и протестировали этот метод на высоких пологах овсяницы, выращиваемых в теплице. Thomson et al. [145] и Томсон и Росс [146] разработали комбинированный метод планирования орошения на основе датчиков и моделей.Ян и др. [147, 148] сообщили о разработке системы захвата / обработки изображений для обнаружения сорняков и системы принятия решений с нечеткой логикой для определения того, где и сколько гербицида применять на сельскохозяйственном поле. Гил и его команда [149] применили множественную линейную регрессию и модели вывода FL для оценки влияния микрометеорологических условий на внесение пестицидов для двух видов распыления (мелкого и очень мелкого). Qiu et al. [150] создали нечеткую систему принятия решений по орошению с использованием виртуальной инструментальной платформы датчиков, испытательных инструментов, регистратора данных и LabVIEW.Как правило, в опубликованных исследованиях используются контроллеры включения / выключения, в которых сложность процесса орошения затрудняет достижение оптимальных результатов [151]. Али и др. [152] разработали контроллер температуры и влажности внутри теплицы с использованием нечеткой логики. Тем не менее, было проведено несколько исследований для разработки многих стратегий управления для оптимизации среды теплицы с использованием методов искусственного интеллекта, таких как нейронная сеть, контроллер нечеткой логики, адаптивное прогнозирующее управление, ПИД-регулирование и нелинейное адаптивное ПИД-регулирование [153–159].Zhu et al. [160] использовали удаленную беспроводную систему для онлайн-мониторинга качества воды в интенсивной аквакультуре с использованием искусственных нейронных сетей. Результаты демонстрируют, что онлайн-мониторинг информации о качестве воды можно точно получить и спрогнозировать с помощью удаленной беспроводной системы. Махаджан и др. [161] сообщил, что сельское хозяйство заслуживает внимания тем, что приложения компьютерного зрения выросли из-за снижения стоимости оборудования, увеличения вычислительной мощности и растущего интереса к неразрушающим методам оценки пищевых продуктов.Использование этих методов дает преимущества по сравнению с традиционными методами, основанными на ручной работе; тем не менее, есть еще ряд проблем, которые необходимо преодолеть. Более того, принцип искусственного интеллекта в сельском хозяйстве заключается в том, что машина может воспринимать окружающую среду и с помощью определенной способности гибкой рациональности действовать для достижения определенной цели, связанной с этой средой.

9. Заключение

Целью нашего исследования было представить информацию об использовании автоматизированных методов мониторинга и управления в аэропонной системе.Аэропонная система — это новый метод выращивания растений в современном сельском хозяйстве. Его наличие позволяет производить продукты питания круглый год без перерыва. Система могла бы создать отличный набор, который поощряет устойчивую городскую жизнь для тех людей, которые хотят жить в городских районах. Более того, во время роста растений от посева до сбора урожая методы, принятые в аэропонной системе, требуют небольшого ручного управления, вмешательства в отношении физического присутствия и опыта в области знания растений, контроля окружающей среды и операций по поддержанию и контролю роста. завода.Таким образом, система до сих пор считается в некоторой степени неподходящей для растениеводства, и по указанным выше причинам найти такую ​​установку нечасто. Мы изучили литературу и обнаружили, что внедрение передовых технологий мониторинга в аэропонику может дать фермеру возможность контролировать и контролировать несколько параметров без использования лабораторных инструментов, а фермер может управлять всей системой удаленно. Таким образом, это может снизить представление о полезности системы из-за сложного ручного процесса мониторинга и управления.Эта технология открывает невероятные возможности для аэропонной системы по повышению производительности, надежности и доступности для фермеров и производителей. Мы считаем, что наша обзорная статья будет способствовать внедрению передовых технологий мониторинга в аэропонную систему. Тем не менее, этот метод предоставляет ряд информации, которая может потребоваться ученым-растениям, чтобы лучше понять, как эти параметры окружающей среды и питательных веществ коррелируют с ростом растений.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Выражение признательности

Мы признали, что эта работа финансировалась Фондом инновационных сельскохозяйственных наук и технологий Цзянсу (CX (18) 3048), Национальным фондом естественных наук программы Китая (№ 51275214) и проектом, финансируемым Приоритетная академическая программа развития высших учебных заведений Цзянсу (№ 37 (2014)).

Предприятия стремятся удалить парниковые газы из воздуха.Это авантюра.

«Это проблема курицы или яйца», — сказала Нэн Рансохофф, глава отдела климата Stripe, компании онлайн-платежей из Сан-Франциско. «Лучший способ снизить стоимость — начать масштабное развертывание этих технологий. Но пока не появятся реальные клиенты, их никто не будет строить ».

Чтобы выйти из тупика, Stripe объявила в 2019 году, что начнет тратить не менее 1 миллиона долларов в год на удаление углерода, не беспокоясь о цене за тонну на начальном этапе.Целью было оценить компании, работающие над перспективными технологиями, и предложить им надежный источник дохода.

После созыва внешних экспертов для рассмотрения заявок, Stripe объявила о первом раунде выплат в мае прошлого года. Это включало соглашение с Climeworks, швейцарским стартапом, который уже построил несколько небольших заводов по прямому улавливанию воздуха в Европе. Stripe также заплатила 250 000 долларов Project Vesta, некоммерческой организации, планирующей разбрызгать вулканические минералы на пляжах, чтобы узнать, сколько углекислого газа они поглощают, когда волны разрушают их, с помощью процесса, известного как усиленное выветривание.

Компании, получающие финансирование Stripe, говорят, что деньги имеют решающее значение.

«Это экзистенциально для нас», — сказал Питер Рейнхардт, соучредитель Charm Industrial, стартапа, который Stripe платит за удаление 416 тонн углекислого газа по цене 600 долларов за тонну. Его компания будет собирать отходы сельскохозяйственных культур и преобразовывать их в масло, которое можно закачать под землю, вместо того, чтобы позволить отходам разлагаться и выделять углерод обратно в атмосферу.

No related posts.