Ученые Мордовского государственного университета (МГУ) им. Н. П. Огарева создали доступную для небольших хозяйств гидропонную установку для автоматизированного выращивания растений. Об этом ТАСС сообщили в пресс-службе Минобрнауки России.
«Мордовские ученые решили главную проблему малых вертикальных ферм — дорогую автоматизацию. Ученые Мордовского государственного университета (МГУ) им. Н. П. Огарева разработали гидропонную установку для автоматизированного выращивания растений, которая легко интегрируется в системы управления и доступна для небольших хозяйств», — говорится в сообщении.
Гидропоника — новый метод беспочвенного выращивания растений. Ее основа — конструкции, в которых вместо грунта используется насыщенный водный раствор.
«Гидропонные установки решают проблему нехватки ресурсов, урбанизации и необходимости круглогодичного производства свежих продуктов. Однако, как показывает практика, покупка полноценного промышленного контроллера (ПЛК) и внедрение сложной системы диспетчерского управления (SCADA) для одной-двух «грядок» экономически нецелесообразна. Аграрии часто тратят средства на компоненты системы управления, которые окупаются лишь при масштабе в десятки квадратных метров, из-за чего часто разоряются на старте», — отмечается в сообщении.
Ученые МГУ им. Н. П. Огарева предложили метод бесшовного перехода управления для гидропонных систем. «В основе разработки лежит одна гидропонная ячейка с классическим методом выращивания «Глубоководная культура». Вместо дорогостоящего промышленного оборудования на первом этапе используется отечественная плата Iskra Mega. Этот микроконтроллер стоимостью в несколько тысяч рублей полностью справляется с задачами, управляет насосами, регулирует яркость фитоламп, следит за кислотностью и электропроводностью питательного раствора», — отметил преподаватель кафедры светотехники МГУ им. Н.П. Огарева Михаил Абрамов.
Главное преимущество проекта — алгоритмы онлайн-перехвата и офлайн-миграции. Когда потребитель решает масштабироваться и подключает промышленный контроллер, система не требует перезагрузки или перезапуска циклов выращивания. Во время онлайн-перехвата промышленный контроллер подключается к шине, считывает текущее состояние системы и за миллисекунды перехватывает управление насосами. В ходе эксперимента установлено, что средний разрыв в управлении составил всего 3,4 миллисекунды, что абсолютно незаметно для медленного процесса роста салата.
Кроме того, даже если старое устройство нужно физически отключить и заменить, система «запоминает» последние данные и при включении заполняет пробел в телеметрии специальными метками. На графиках мониторинга не возникает «провалов», которые могли бы быть восприняты как авария. Так работает офлайн-миграция.
В пресс-службе отметили, что исследования подтвердили высокую надежность: ошибка переключения фаз полива не превышает 0,1%, а показатели кислотности и электропроводности приходят в норму после корректировки всего за 12-15 минут.
По данным разработчиков, на этапе 1-3 ячеек затраты на автоматику на базе микроконтроллера составляют около 9 тыс. рублей против 79 тыс. на покупку полноценного промышленного контроллера. Однако при росте до 6-12 ячеек и более стоимость промышленной системы в пересчете на одну ячейку резко падает и становится сопоставимой с «микроконтроллерной» — 20 тыс. рублей, но при этом дает колоссальные преимущества в надежности, диагностике и едином центре управления.
«Для нас важно, что этот проект реализуется в тесном сотрудничестве с реальным сектором экономики. Индустриальным партнером выступает АО «Ардатовский светотехнический завод», совместная работа с которым позволила решить другую проблему для внедрения вертикальных ферм в малом и среднем бизнесе — высокие затраты электроэнергии. Мы видим в таком сотрудничестве основу для внедрения разработок в агропромышленный комплекс и выхода на федеральный уровень», — отметил ректор МГУ им. Н.П. Огарева Дмитрий Глушко.