Устройство для выращивания гидропонного корма с автоматизированной системой управления

АННОТАЦИЯ

В работе предлагается новое устройство для приготовления гидропонного корма с автоматизированной системой управления разработанное авторами. Приводится технология выращивания продукта и проект, автоматизированный системы. Сравнивается с другими доступными устройствами.

ABSTRACT

The paper proposes a new device for the preparation of hydroponic feed with an automated control system developed by the authors. The technology of growing the product and the project, the automated system are given. Compares with other available devices.

Ключевые слова: автоматическое управление, технология, программируемое логическое реле, гидропоника, методы полива, PH, EC.

Keywords: automatic control, technology, programmable logic relay, hydroponics, watering methods, PH, EC.

Введение

Гидропоника - это метод выращивания беспочвенных растений. В этой системе корневая часть растения получает питательные вещества не из почвы, а из специально приготовленных растворов. В результате растение усваивает питательные вещества, растворенные в готовой воде, без особых усилий в процессе поглощения питательных веществ из почвы [1].

В настоящее время ирригационные технологии гидропонных систем на территории Республики Узбекистан в основном:

1. Классический метод заключается в размещении горшков, в которых растение выращивается таким образом, чтобы корневая часть растения всегда находилась в водной смеси, обогащенной питательными веществами. Недостатки заключаются в том, что водная кормовая смесь всегда должна быть обогащена питательными веществами, а смешанный корм должен поддерживаться при постоянном pH, уровне ЕС.
2. Метод прямого орошения - при котором вода и добавки подаются в верхнюю часть гидропонных горшков для приготовления корма. Хорошие результаты могут быть получены, если этот метод делается в сочетании с методом орошения дождеванием. Было бы целесообразно использовать этот метод в соотношении 3/1 в день (в зависимости от сезона), то есть 6 раз напрямую - 3 раза и посыпать 3 раза.
3. Метод полива - полив осуществляется в результате разбрызгивания воды и питательных веществ на растение. Распыление воды из верхней части растения повышает влажность окружающей среды, и вода с большей вероятностью накапливается в растении и его органах.
4. Метод подкожного орошения растения - этот метод в настоящее время широко используется. В этом методе определенная часть горшка заполняется водой, и корм добавляется в нее. Возможность избыточного накопления влаги и воды уменьшается.

Большинство методов полива предназначена для отдельных растений, а для гидропонных комплексов по производству натуральных зеленых кормов эффективен метод полива корней растений.

Подбор устройств автоматического управления

Особое значение при выращивании гидропонных природных питательных веществ имеет тот факт, что корневая часть растений насыщается кислородом и сохраняет их влажными [1]. При выращивании гидропонного натурального зеленого корма мы использовали продукты Owen для орошения, озонирования и деформации воды, нормального под-держания уровня pH и EC воды, а также для автоматизации всей системы [2]. Управление системными технологиями сбалансировано и без учета человеческого фактора гарантирует нормальное вегетативное развитие растений в будущем. Принципиальная схема автоматической системы полива показана на рис. 1.

Рисунок 1. Принципиальная схема автоматической системы полива

Устройств автоматического управления:

1.       C1 - программируемое логическое реле Оуэна, PR200-24.2 (4)

2.       R1, R2, R3, R4 являются субстратами, которые нормализуют рН воды и уровни Ec.

3.       N1, N2, N3, N4 - Водяной насос JT-160A, 12 В постоянного тока, 0,35 А, 280 л / час.

4.       O1 - OZ-AT5G-озонатор, 5 грамм / час, 70 Вт, расход воздуха - 10 л / мин.

5.       N5 - электромагнитный клапан - d32, 220 вольт.

6.       S1 - Водоподготовительный бак.

7.       V1 - Водоснабжение.

8.       P1 - Механическое устройство контроля уровня воды.

9.       Т1 - Водонагревательный корпус. 220 вольт, 8 ватт.

10.   N6 - Водяной насос, 220 вольт, 0,37 кВтч, 76 л / час.

11.   D1 - Устройство измерения уровня pH воды (датчик PH), 4-20 мА.

12.   D2 - прибор для измерения уровня воды (датчик ЕС), 4-20 мА.

13.   D3 - прибор для измерения температуры воды, 4 - 20 мА.

14.   А1, А2, А3, А4, А5, А6 - линии полива.

Система управляется программируемым логическим реле PR200-24.2 (4) C1. Программа использует среду программирования Owen Logic FBD - (Функциональная блок-схема, МЭК 61131-3) был создан на языке программирования [2, 3]. Датчики D1 ​​и D2 определяют pH воды и уровень EC. N1, N2, N3, N4 доставляют смесь специальных субстратов в резервуар S1, чтобы отрегулировать pH и уровни EC воды в зависимости от изменения D1 и D2. Устройство механической регулировки уровня воды P1. Датчик температуры воды D3. Регулирует температуру воды T1 в соответствии со значением датчика. О1 используется для озонирования воды. N6 Водяной насос подает воду в ирригационные линии A1, A2, A3, A4, A5, A6.

В этом методе вода и питательные вещества орошаются из корневой части растения. В результате потребность растения в воде эффективно удовлетворяется.

Объект автоматического управления

Влажность не увеличивается, что, в свою очередь, предотвращает рост различных бактерий [2]. Умеренное поддержание температуры воздуха практически во всех ирригационных системах является одним из ключевых факторов технологии. Повышение температуры воздуха приводит к обезвоживанию корней растений и тела, и наоборот, снижение ведет к ухудшению растворимости необходимых минералов в воде [3].

Эксперименты показывают, что существуют также недостатки в методах корневого орошения. Кислородная насыщенность воды снизилась на 15%. Поэтому мы использовали систему, которая позволяет по ходу вода насыщается кислородом (рис.2).

Как показано на рисунке 1, вода и питательные вещества поступают из специальной системы очистки воды (S1) в каждую чашку (A1, A2, A3, A4, A5, A6). Водяной насос имеет мощность 0,37 кВт (76 литров в минуту), что на 0,2 кВт больше запланированного. Через K1 избыток воды и питательных веществ возвращаются к S1. Используя K1, вы можете регулировать подачу воды из A1, A2, A3, A4, A5, A6. Кислородное насыщение (дезактивация) работает путем повторного использования этой воды.

Рисунок 2. Комплекс для выращивания 25 кг гидропонного корма в день

Насос будет работать до тех пор, пока дренажная система K2 не будет полностью заполнена, а 5/2 поддонов заполнено водой. Подождите 60 секунд после того, как это будет сделано (в зависимости от типа растения) и откройте K2. Так продолжается каждый цикл полива. С помощью этой системы мы можем полностью орошать растения,

Качество воды очень важно при поливе растения. Кислородное насыщение воды, очистка воды от бактерий, а также нормализация уровня pH и ЕС воды, оптимальное поддержание температуры воды являются основными компонентами вышеуказанной технологии полива. Поэтому, помимо обеззараживания воды, озонирование воды очень полезно. Во время озонирования вода лучше насыщается кислородом. Органические соединения в воде не разлагаются и не влияют на ионы Ca, Mg, K, Na в воде. В процессе озонирования воды он удаляет бактерии и микроорганизмы из воды в несколько раз быстрее, чем другие дезинфицирующие средства. Вода не влияет на уровень pH. Однако особое внимание следует уделить выбору озонатора во время процесса озонирования. Если его доза увеличена, в воде может появиться большое количество токсинов, которые могут сделать воду более вредной. Из-за быстрого разложения озона в воде целесообразно начать озонирование и полив за несколько минут до полива (пропорционально объему воды).

Для дальнейшего улучшения качества воды необходимо оптимально поддерживать ее pH (кислотное) состояние. Уровень pH воды указывает на активность ионов H + в воде. Для оптимального развития растений важно, чтобы рН воды находился в диапазоне от 5,5 до 6,5. В том же диапазоне растение быстро поглощает водосодержащие вещества. Например, если значение падает ниже 5,5, растение не будет поглощать такие элементы, как Mn(Марганец), B(Бор) и P(Фосфор) в воде. Если значение выше 6,5, растение поглощает элемент Mg(Магний) в воде.

Соленость или минерализация воды при орошении является одним из важных факторов, обеспечивающих нормальное развитие растения, а также усвоение веществ в воде. Для того чтобы концентрация солей в воде была нормальной, уровень ЕС (соленость) должен находиться в диапазоне от 0,8 до 1,2.

Выводы

В данной работе мы познакомились с методами и технологиями орошения гидропонных комбикормовых комплексов в Республике Узбекистан. Мы смотрели на их сильные и слабые стороны. На основании недостатков была разработана экспериментальная модель гидропонного комплекса питания нового типа. Его технология орошения была создана. Качество воды в орошении, рассмотрены ее технологии очистки. Испытания проводились на основе разработанного проекта. В ходе экспериментов была определена эффективность устройства по сравнению с другими устройствами. Результаты показывают, что согласно экспериментам, проведенным авторами, устройство с длиной корневой части корма было на 46% лучше, чем устройство X, а устройство с длиной стебля было на 31,5% лучше, чем устройство Y.

Список литературы:

1.   Ю.А. Кругляков Оборудование для непревзойденного выращивания зеленого корма гидропонным способом. - М .: В.О. Агропромиздат, 1991. - 79 с.

2.   В.А.Костюченко, В.М.Булгаков, Н.А.Свирен, В.В.Дрига. Агромэксаническое обоснование машин для производства гидропонного зеленого корма: Монография.-Кировоград: КОД, 2010. - 320 с.

3.   Е.Н. Кирдан Энергосберегающая технология и средства механизации производства гидропонных зеленых кормов: Дис...канд. технич. наука / КГАУ. - Симферополь, 2000. - 130 с.