Журавлева Л. А., Алдиаб А. Роботизированные мини-теплицы и установки для выращивания агрокультур в домашних условиях // Научная жизнь. 2021. Т. 16. Вып. 5. С. 565-574. 

Журавлева Лариса Анатольевна, д-р техн. наук, доцент, кафедра «Организация и технология строительства объектов природообустройства», ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К. А. Тимирязева»: Россия, 127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49.
Алдиаб Анас, соискатель, ФГБОУ ВО «Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева»: Россия, 127434, г. Москва, ул. Тимирязевская, 49.

Тел.: (499) 976-07-13
E-mail: orgtehstroi@rgau-msha.ru

Традиционная система агропроизводства все меньше удовлетворяет потребностям, заставляя искать все новые пути и решения. Все большую популярность по всему миру набирает движение Urban Farming (городское фермерство) в разных ее проявлениях и масштабах. От устройства ферм для выращивания агрокультур в городских условиях до малых установок для выращивания цветов и трав дома или в офисе. И в том и в другом случае важным преимуществом является автоматизация и роботизация процесса выращивания растений, снижение трудоемкости обслуживания и минимальное участие человека. В статье рассматриваются инновационные направления развития сити-фермерства. Представлена разработка установки для выращивания агрокультур в домашних условиях с системой управления, обеспечивающей автоматическое поддержание оптимальных параметров микроклимата на платформе Arduino. Система управления обеспечивает измерение освещенности, температуры и влажности воздуха, а также измеряет влажности почвы и уровень воды в резервуаре при помощи датчиков. Дана математическая модель, оптимизации параметров микроклимата на основе физических процессов тело- и массообмена. Даны выражения для определения температуры, влажности и содержания углекислого газа в установке. Проведенные исследования показали работоспособность и эффективность экспериментальной установки. Использование роботизированных мини-теплиц и установок для выращивания агрокультур в домашних условиях позволяет получать свежие овощи, ягоды и зелень круглый год в квартире или офисе, автоматизировав и снизив трудоемкость процесса выращивания.

Список литературы:

1. Демоскоп Weekly. Институт демографии Государственного университета –Высшей школы экономики. №429-430. www.demoscope.ru/weekly/2010/0429/barom07.php (дата обращения: 13.06.2021).
2. Две трети населения Земли будут жить в городах. Коммерсант. [Электронный ресурс] htts://www.kommersant.ru/doc/3630399 (дата обращения: 13.06.2021).
3. Руткин Н. М., Лагуткина Л. Ю., Лагуткин О. Ю. Урбанизированное агропроизводство (сити-фермерство) как перспективное направление развития мирового агропроизводства и способ повышения продовольственной безопасности городов // Вестник АГТУ. Сер.: Рыбное хозяйство. – 2017. – №7. – С. 95-108.
4.Albright L. D. Controlling greenhouse environments. Acta Horticulturae 578. – 2002. – P. 47-54.
5. Aoud M. M. El, Franceschi M., Maher M. 2007. Self-Tuning Method of Fuzzy System: An Application on Greenhouse Process. World Academy of Science, Engineering and Technology 7, 133-137.
6. Marinakis V., Doukas H., Karakosta C., Psarras J. 2013. An integrated system for buildings’ energy-efficient automation: Application in the tertiary sector. Applied Energy 101, 6-14.
7. Medina-Ruíz C. A., Mercado-Luna I. A., Soto-Zarazúa G. M., Torres-Pacheco, I., Rico-García E. Mathematical modeling on tomato plants: A review. African Journal of Agricultural Research 6. – 2011. – P. 6745-6749
8. Vleeschouwer O. D. Greenhouses and conservatories. Flammarion. Paris.
9. Zhang Y., Mahrer Y., Margolin M. Predicting the microclimate inside a greenhouse: an application of a one-dimensional numerical model in an unheated
greenhouse. Agricultural and Forest Meteorology. – 2001. – №86. – 291-297.
10. Zolnier S., Gates R., Buxton J., Mach C. Psychrometric and ventilation constraints for vapor pressure deficit control. Computers and Electronics in Agriculture 26. – 2000. – Pp. 343-359.
11. 10 реальных примеров, как можно выращивать еду прямо в мегаполисе. [Электронный ресурс] https://novate.ru/blogs/230315/30549 (дата обращения: 14.06.2021).
12. Urban Farm Units. [Электронный ресурс] 20footurbanfarm.blogspot.com/p/project-story.html (дата обращения: 14.06.2021).
13. Stacking green/VTN Architects. [Электронный ресурс] Stacking green / VTN Architects | ArchDaily (дата обращения: 14.06.2021).
14. Изерман, Р. Цифровые системы управления / – М.: Мир, 1984. – 541 с.
15. Определение точки росы [Электронный ресурс] http://teplo61.ru/statob/42-tablrosa (дата обращения: 09.06.2020).
16. Ордынцев В. М. Математическое описание объектов автоматизации. – Машиностроение, 1965. – 360 с.
17. Пешко М. С. Раскрытая математическая модель микроклимата грибной теплицы. – Текст: непосредственный // Молодой ученый. – 2011. – № 9 (32). – С. 42-48. – URL: https://moluch.ru/archive/32/3649 (дата обращения: 22.06.2020).
18. Рысс А. А., Гурвич Л. И. Автоматическое управление температурным режимом в теплицах. – М.: Агропромиздат, 1986. – 128 с.
19. Пешко М. С. Раскрытая математическая модель микроклимата грибной теплицы. – Текст: непосредственный // Молодой ученый. – 2011. – № 9 (32). – С. 42-48. – URL: https://moluch.ru/archive/32/3649 (дата обращения: 22.06.2020).
20. Официальный сайт Arduino. [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://www.arduino.cc/index.php , свободный (20.04.2020).

ROBOTIC MINI-GREENHOUSES AND INSTALLATIONS FOR GROWING AGRICULTURAL CROPS AT HOME

Zhuravleva Larisa Anatolyevna, Dr. of Tech. Sci., Ass. Prof., Depart. of Organization and Technology of Construction of Environmental Management Facilities, Russian State Agrarian University - Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev, Moscow, Russia.
Aldiab Anas, Candidate, Russian State Agrarian University - Moscow Agricultural Academy named after K.A. Timiryazev, Moscow, Russia.

Keywords: greenhouse, microclimate, plants, automation, control system.

Abstract. The traditional system of agricultural production meets the needs less and less, forcing us to look for new ways and solutions. The Urban Farming movement is gaining more and more popularity around the world in its various manifestations and scales. From the device of farms for growing agricultural crops in urban conditions to small plants for growing flowers and herbs at home or in the office. In both cases, an important advantage is the automation and robotization of the process of growing plants, reducing the complexity of maintenance and minimal human participation. The article discusses the innovative directions of the development of city farming. The development of an installation for growing agricultural crops at home with a control system that provides automatic maintenance of optimal microclimate parameters on the Arduino platform is presented. The control system provides measurement of illumination, temperature and humidity of the air, as well as measures soil moisture and water level in the tank using sensors. A mathematical model is given for optimizing the parameters of the microclimate based on the physical processes of body and mass transfer. Expressions are given for determining the temperature, humidity and carbon dioxide content in the installation. The conducted studies have shown the efficiency and effectiveness of the experimental installation. The use of robotic mini-greenhouses and installations for growing agricultural crops at home allows you to get fresh vegetables, berries and herbs all year round in an apartment or office, automating and reducing the complexity of the growing process.