Рубрика: | ОБЩЕЕ ЗЕМЛЕДЕЛИЕ И РАСТЕНИЕВОДСТВО |
Страницы: | 1195-1203 |
DOI: | 10.35679/1991-9476-2020-15-9-1195-1203 |
Для цитирования: |
Журавлева Л. А. Теплицы с технологией узкостеллажной гидропоники на основе цифровых систем управления // Научная жизнь. Т. 15. Вып. 9. С. 1195-1203. DOI: 10.35679/1991-9476-2020-15-9-1195-1203 |
Авторы: |
Журавлева Лариса Анатольевна, д-р техн. наук, доцент кафедры «Наземные транспортные средства», ФГБОУ ВО «Московский политехнический университет»: Россия, 107023, г. Москва, ул. Большая Семеновская, 38.
Тел.: (917) 329-98-12 E-mail: dfz@yandex.ru |
Реферат: |
В настоящее время достаточно много зарубежных производителей теплиц используют элементы цифровых технологий и систем гидропоники. Практически все производители данного класса систем и оборудования – зарубежные компании. Актуальными и востребованными является работы по созданию в России современных отечественных комплексов выращивания агрокультур на основе цифровых систем управления. В Московском Политехническом университете ведутся научно-внедренческие исследования, направленные на создание программного обеспечения и интеллектуальных технологий контроля и регулирования микроклимата в теплицах и гидропонных установках. Спроектированы и внедрены системы полной автоматизации процесса выращивания растений, автоматического поддержания оптимальных параметров микроклимата дистанционно при помощи телефона или планшета на основе математических моделей микроклимата. В статье представлена математическая модель микроклимата теплицы. Рассмотрено одно из наиболее перспективных направлений - технология многоярусной стеллажной и узкостеллажной гидропоники. Дана функциональная схема управления микроклиматом теплицы. Данный метод позволяет увеличить используемый объем теплиц до 25–30 шт. растений на 1 кв. м площади теплиц, количество культурооборотов до 4–5 в год. Снижение расхода воды и питательного раствора на единицу продукции в 2,0–2,5 раза по сравнению с теплицами на капельном поливе. Уменьшение количества почвогрунта по сравнению с малообъемной субстратной технологией на капельном поливе в 4–6 раз. Снижение количества нитратов в продукции в 8–10 раз по сравнению с нормативом. Способ выращивания агрокультур не требует особенных физических усилий в отличие от традиционного растениеводства. Теплицы с технологией узкостеллажной гидропоники на основе цифровых систем управления обеспечивают повышение эффективности производства продукции растениеводства, являются экологически чистой технологией выращивания рассады, овощей, ягод, цветов и зеленных культур. Технология может использоваться как в высокотехнологичных крупных производствах, агрохолдингах, сити-фермах, так и семейного бизнеса, на приусадебных участках. |
Ключевые слова: | теплицы, гидропоника, система управления, автоматизация, микрокимат |
Список литературы: |
1. Официальный сайт General Hydroponics [Электронный ресурс] Режим доступа: https:// generalhydroponics.com (дата обращения: 15.09.2020). 2. Официальный сайт Botanicare [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.botanicare.com (дата обращения: 15.09.2020). 3. Официальный сайт Aerogarden [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.aerogarden.com (дата обращения: 15.09.2020). 4. Официальный сайт Gavita [Электронный ресурс] Режим доступа: https://gavita.com (дата обращения: 15.09.2020). 5. Официальный сайт AeroFarms [Электронный ресурс] Режим доступа: https://aerofarms.com/AeroFarms (дата обращения: 15.09.2020). 6. Официальный сайт компании «Рус Эко». [Электронный ресурс] Режим доступа: https://ruseco.ru (дата обращения: 15.09.2020). 7. Пешко М. С. Раскрытая математическая модель микроклимата грибной теплицы // Молодой ученый. – 2011. – № 9 (32). – С. 42-48. [Электронный ресурс] Режим доступа: https://moluch.ru/archive/32/3649/ (дата обращения: 16.09.2020). 8. Despommier D. Farming up the city: The rise of urban vertical farms // Trends Biotechnol. – 2013. – № 31. – Р. 388-389. 9. Вертикальные фермы в России [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.promgidroponica.ru/vertikalnyefermy (дата обращения: 18.09.2020). 10. Вертикальные фермы начинают завоевывать сельское хозяйство [Элек-тронный ресурс] Режим доступа: http://xn--80abjdoczp.xn--p1ai/nauka-i-praktika/tehnologii-iinnovacii/3454-vertikalnye-fermynachinayutzavoevyvat-selskoehozyaystvo.html/ (дата обращения: 18.09.2020). 11. Роботизация и гидропоника в домашних условиях [Электронный ре-сурс] Режим доступа: http:// robotrends.ru/pub/1722/robotizaciyai-gidroponika-v-domashnihusloviyah (дата обращения: 10.09.2020). 12. Руденко М. С. Чудесная гидропоника : все секреты урожая в гидрогеле торфе сене мхе. – ВиватМ, 2017. – 224с. 13. Руткин Н. М., Лагуткина Л. Ю., Лагуткин О. Ю. Урбанизированное агропроизводство (сити-фермерство) как перспективное направление развития мирового агропроизводства и способ повышения продоволь-ственной безопасности городов // Вестник АГТУ. Серия: Рыбное хозяй-ство. – 2017. – № 7. – С. 95-108. 14. Treftz Ch., Zhang, Stanley T. Omaye Comparison between Hydroponic and Soil-Grown Strawberries : Sensory Attributes and Correlations with Nutrient Content // Food and Nutrition Sciences. – 2015. – Vol. 6, № 15. 15. Treftz Ch., Zhang, Stanley T. Comparison between Hydroponic – and Soil-Grown Raspberries (Rubus idaeus) : Viability and Sensory Traits// Food and Nutrition Sciences. – 2015. – Vol. 6, № 16. 16. Fuentes-Castañeda O., DomínguezPatiño M. L., Domínguez-Patiño J., Melgoza-Alemán R. M., VillegasTorres O. G. Effect of Electric Field on the Kinetics of Growth of Lettuce (Lactuca sativa) in a Hydroponic System // Journal of Agricultural Chemistry and Environment. – 2016. – Vol. 5, № 3. 17. Azzi V. S., Kanso A., Kobeissi A., Kazpard V., Lartiges B., El Samrani A. Effect of Cadmium on Lactuca sativa Grown in Hydroponic Culture Enriched with Phosphate Fertilizer // Journal of Environmental Protection. – 2015. – Vol. 6, № 12. 18. Pascual M. P., Lorenzo G. A., Gabriel A. G. Vertical Farming Using Hydroponic System : Toward a Sustainable Onion Production in Nueva Ecija, Philippines // Open Journal of Ecology. – 2018. – Vol. 8, № 1. 19. Ullah A., Aktar S., Sutar N., Kabir R., Hossain A. Cost Effective Smart Hydroponic Monitoring and Controlling System Using IoT // Intelligent Control and Automation. – 2019. – Vol. 10, № 4. 20. Официальный сайт Arduino [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.arduino.cc/index.php (дата обращения: 20.09.2020). |
English version: |
GREENHOUSES WITH NARROW-RACK HYDROPONICS TECHNOLOGY BASED ON DIGITAL CONTROL SYSTEMS
Zhuravleva Larisa Anatolyevna, Dr. of Tech. Sci., Ass. Prof., Depart. of Land vehicles, Moscow Polytechnic University, Moscow, Russia.
Keywords: greenhouses, hydroponics, control system, automation, microclimate.
Abstract. Currently, many foreign greenhouse manufacturers use elements of digital technologies and hydroponics systems. Almost all manufacturers of systems and equipment in this class are foreign companies. Work on creating modern domestic digital controlled systems for growing agricultural crops is relevant and in demand in Russia. The Moscow Polytechnic University conducts studies and development research aimed at creating software and intelligent technologies for controlling and regulating the microclimate in greenhouses and hydroponic installations. Based on mathematical models of the microclimate systems for complete automation of plants growing process and automatic maintenance of optimal microclimate parameters, remotely using a phone or tablet PC, have been designed and implemented. The article presents a mathematical model of the greenhouse microclimate. One of the most promising directions is considered; it is a technology of multi-level shelving and narrow-shelving hydroponics. A functional diagram of the greenhouse microclimate control is given. This method allows to increase the used volume of greenhouses up to 25-30 pcs. plants per 1 sq. m of greenhouse area, the number of crop rotations up to 4-5 per year. Reducing water and nutrient solution consumption per unit of production by 2.0-2.5 times compared to drip irrigation greenhouses is provided. The amount of soil in comparison with low-volume substrate technology with drip irrigation is reduction by 4-6 times. The amount of nitrates in products is reduced by 8-10 times compared to the standard. The method of growing agricultural crops does not require much physical effort, unlike traditional crop production. Greenhouses with narrow-rack hydroponics technology based on digital control systems provide an increase in the efficiency of crop production; they are an environmentally friendly technology for growing seedlings, vegetables, berries, flowers and green crops. The technology can be used both in high-tech large-scale industries, agricultural holdings, city farms, and in family businesses on personal plots. |
For citation: | Zhuravleva, L.A. (2020) Greenhouses with narrow-rack hydroponics technology based on digital control systems. Nauchnaya zhizn' [Scientific Life], vol. 15, iss. 9. pp. 1195-1203. DOI: 10.35679/1991-9476-2020-15-9-1195-1203 [in Russian] |