در این مقاله از دانشنامه گلخانه قصد داریم تا شما را با کاربرد اینترنت اشیاء در گلخانه و استقاده از دستگاه کنترل گلخانه آشنا کنیم استفاده از (IoT) یا همان اینترنت اشیاء و دیگر روش های هوشمند سازی، برای هوشمندسازی گلخانه، با استفاده از دستگاه کنترل گلخانه بیش از هر صنعت دیگری، شگفت انگیز و جالب توجه است. گل‌ها و محصولات کشاورزیِ سرحال و شاداب، به دور از اختلالاتی که در دنیای طبیعت اتفاق می‌افتد در جایگاهی امن پرورش می‌یابند.
محصولاتی که در داخل گلخانه ها پرورش پیدا می کنند هم مانند تمام گیاهان دیگر برای رشد خود به آب تصفیه شده، خاک مناسب، نور کافی، دمای مناسب و رطوبت احتیاج دارند. به منظور برداشت یک محصول باکیفیت مسئولان گلخانه ها از سیستم های هوشمندی استفاده می کنند که می تواند تمامی آیتم های مورد نیاز گیاهان را کنترل کند و آن ها را در شرایط مطلوب نگه دارد. در سال های اخیر کمبود آب و انرژی و شرایط اقتصادی باعث شده اند که گلخانه ها به سمت هوشمند سازی گام بردارند. کنترل هوشمند گلخانه باعث تولید محصولات باکیفیت و افزایش میزان دقت و سرعت در انجام کارها می شود. به علاوه با وجود یک سیستم کنترل هوشمند دیگر جایی برای خطاهای انسانی باقی نمی ماند.
در گلخانه‌های دارای سیستم مدیریت اقلیم شرایط محیطی و آبیاری دقیق، گیاهان سالم‌تری حاصل می‌شود و گیاهان سالم‌تر حساسیت کمتری به آفات و بیماری‌ها دارند. شرایط محیطی کاهش قابل توجهی در جمعیت آفات و مصرف آفت‌کش‌ها دارد. بیماری کمتر، آبیاری و کوددهی مؤثرتر، افزایش اطلاعات تولیدکننده و مدیریت، با افزایش سلامت و یکواختی گیاه همراه است.
مزایای مدیریت گلخانه با استفاده از دستگاه کنترل گلخانه
از مزایای مهم هوشمندسازی گلخانه، مجهز شدن آن به سنسورها و فناوری‌های ارتباطی پیشرفته است. این تجهیزات مدرن، بطور خودکار اطلاعات محیط اطراف و محصول را بصورت 24 ساعته در اختیار کاربر قرار می‌دهند. به‌طور کلی مزایای سیستم اتوماسیون گلخانه عبارت است از:
- کنترل مطلوب محیط اطراف گیاه
- راندمان بالاتر انرژی
- راندمان بهتر نیروی کارگری
- بهبود مدیریت
- کاهش مصرف آب
- کاهش مصرف کود
- کاهش مصرف مواد شیمیایی
- کاهش مصرف آفت‌کش‌ها
- بهبود کیفیت و یکنواختی محصول
- بهبود کمیت و یکنواختی محصول
- کاهش ضایعات محصول
چه پارامترهایی توسط دستگاه کنترل گلخانه اندازه گیری می‌شود:
- کنترل دما (گرم کردن و خنک کردن)
- چرخش و تبادل هوا (پنکه‌ها، بادگیرها و هواکش‌ها)
- نمناکی (مه، رطوبت، هواکش‌های رطوبت‌زدایی و گرما)
- سیستم‌های تیجاد سایه پرده‌ای
- میزان co2 (نظارت و تزریق)
- ذخیره گرما
- آبیاری (پمپ کردن، ظرفیت، والوها)
- تیمار شیمیایی
- مدیریت تغذیه (تزریق/مخلوط کردن کود)
- سیستم‌های ذخیره و تأمین آب
- سیستم‌های توزیع مشترک
تعدادی از سنسورهای استفاده شده در دستگاه کنترل گلخانه عبارتند از سنسور دمای محیط، سنسور دمای خاک، سنسور رطوبت محیط، سنسور رطوبت خاک، سنسور جهت وزش باد، سنسور باران، سنسور شدت نور داخل گلخانه، سنسور شدت نور بیرون گلخانه، سنسور دمای برگ، سنسور pH آب و غیره.
اگر عملیات تنظیم شرایط محیطی و وضعیت تغذیه گیاهان توسط نیروی انسانی انجام شود، لازم است تا کاربران گلخانه اطلاعات را مرتبا از دیتالاگرهای مربوطه قرائت نموده و تجهیزات گلخانه را بر اساس شرایط موجود، روشن یا خاموش نمایند. این کار برای نیروی انسانی بسیار پیچیده خواهد بود، زیرا باید یک مراقبت دائمی و شبانهروزی را از محیط گلخانه صورت دهند، همچنین در مواردی تغییر یک پارامتر درون گلخانه، بر پارامترهای دیگر اثرگذار است و کاربران مجبورند در آن واحد، تجهیزات متعددی را روشن یا خاموش نمایند. به طور مثال، در فصول سرد سال اگر برای تخلیه رطوبت اضافی در گلخانه از پنجرهها استفاده شود، دمای گلخانه کاهش خواهد یافت. کاربران ابتدا باید مرتبا وضعیت وزش باد را رصد کنند. در صورتی که سرعت وزش باد از حد مجاز کمتر باشد، آنها باید پنجره ها را باز کنند، در عین حال سیستم گرمایشی را نیز روشن نمایند تا دمای گلخانه افت قابل توجهی نداشته باشد. این کار باید به صورت مداوم در طول 24 ساعت انجام شود. لذا تنظیم دستی پارامترها و شرایط محیطی، مخصوصا در گلخانه های بزرگ، برای نیروی انسانی امری بسیار دشوار و پیچیده خواهد بود.
دستگاه کنترل اقلیم یا دستگاه کنترل گلخانه با قابلیت های بسیار برای گلخانه ها در نظر گرفته شده است. این دستگاه مانند نگهبان و کارگر تمام وقت عمل می کند؛ یعنی به صورت شبانه روزی بر گلخانه شما نظارت داشته و کارهای لازم را انجام میدهد. بطور خلاصه عملکرد این دستگاه موجب کاهش هزینه ها ، کاهش آفات و بیماری ها ، افزایش کیفیت و تولید محصولات و صرفه جویی در منابع مختلف می گردد و در کل بازدهی و سوددهی قابل توجهی را برای گلخانه دار به ارمغان می آورد.
دستگاه کنترل گلخانه شامل قسمت های زیر می‌باشد:
- تابلو فرمان
- کنترل سیستم سایبان متحرک
- کنترل وضعیت های اضطراری
- کنترل های فن
- کنترل هیتر
- برق های اضطراری
- تابلو فرمان اتوماتیک
- تابلو فرمان هیدروپونیک
- انواع سیستم برنامه ریزی دستگاه کنترل گلخانه
• کنترل مرحله‌ای
در روش کنترل مرحله‌ای، پاسخ‌های کنترلی در چندین مرحله مجزا اعمال می‌شود. این روش برای تجهیزاتی که می‌توانند بصورت مرحله‌ای کار کنند مثل پنکه‌ها یا واحدهای گرم کننده خوب عمل می‌کند؛ اما برای هواکش‌های سقف و والوهای مخلوط کننده که قادرند با حداکثر ظرفیت دقیق‌تر عمل کنند خوب نیست.
• کنترل تلفیقی
در این روش اتوماسیون گلخانه، کنترل‌های وابسته به هم و اثرات چندگانه تجهیزات گلخانه به‌طور همزمان مورد توجه قرار می‌گیرند. پاسخ‌های کنترلی معمولا متناسب با ظرفیت کل بین فعال یا غیرفعال بودن کامل هستند.
• سیستم کنترل نسبی
در کنترل نسبی بر اساس اینکه وضعیت اندازه‌گیری شده تا چه میزان از حد تنظیم شده فاصله دارد سیستم عکس العمل نشان میدهد. این سیستم در کنترل تجهیزاتی که قادر به داشتن عکس العمل مناسب بر اساس فاصله بین شرایط واقعی و شرایط تنظیم شده هستند، مفید است.
• اتوماسیون گلخانه کامل
سیستم کنترل اقلیم کامل پاسخ کنترلی را نسبت به میزان انحراف شرایط اندازه‌گیری شده از شرایط تنظیم شده، نشان میدهد. زمانی که این سیستم با سیستن کنترل نسبی به کار رود، یک روش دوگانه برای بازگرداندن حالت انحراف به شرایط تنظیم شده فراهم می‌شود.
• سیستم کنترل اشتقاقی
کنترل اشتقاقی سرعت تغییر شرایط اندازه‌گیری شده را با درجه پاسخ تغییر میدهد، و وقتی با کنترل‌های نسبی و کامل بکار رود، زمانی را که برای اصلاح انحراف لازم است، کاهش میدهد.
• سیستم کنترل پیش خور(Feed Forward)
چون این سیستم‌ها اثر شرایط موجود را روی پارامترهای تحت کنترل محاسبه می‌کند، پاسخ کنترلی برای شرایط تنظیم شده در جایی که استفاده می‌شوند و وقتی معادلات تعادل انرژی در سیستم بکار می‌رود، قابل پیش‌بینی است.