Автоматический полив с управлением через Интернет.

В данной статье будет рассказано об опыте организации системы автоматического полива на дачном участке с возможностью мониторинга и управления через Интернет.

Введение

В настоящее время системы автоматики всё больше мигрируют из промышленности в бытовую среду. Сейчас вряд ли можно кого-то удивить, рассказав про систему автоматического полива, увиденную на соседском участке, — такие системы появились на рынке уже не один год назад. Однако, в процентном соотношении еще не так много людей пользуются данным чудом техники. Причин много: возможно, это скептическое отношение ко всему новому или трудности с выбором конкретной системы. В любом случае, надеюсь, что данная статья поможет развеять все сомнения и разобраться в таких системах.

Еще одним важным препятствием перед установкой автоматического полива, для тех кто живет в городе, является невозможность следить за процессом удалённо и при необходимости управлять им прямо из своей городской квартиры.

Конечно, для того чтобы сделать систему полностью автоматической, необходимо подвести силовое питание, оборудовать систему насосом, управлять им для поддержания необходимого уровня воды в поливочном резервуаре и т.д. Из-за наличия опасных факторов (силовое питание, угроза протечки воды), пользователи просто боятся оставить систему без присмотра. Но можно отбросить все переживания , если иметь возможность постоянного мониторинга состояния системы, оповещения при неисправностях и наличия защитной автоматики — всё это реализуемо, если подключить систему к Интернет. Кроме мониторинга состояния, подключение к сети позволит управлять системой. Это бывает важно когда, например, пошёл дождь и нужно отменить запланированный по расписанию полив, или менять длительность полива в зависимости от погоды.

Конечно же, далеко не на каждой даче стоит роутер для доступа в сеть. В рассматриваемом ниже примере для подключения к Интернету используется GPRS модем, позволяющий «автополивалке» выходить в сеть точно так же, как это делает обычный мобильный телефон. При этом объём передаваемых данных достаточно мал — поэтому система будет работоспособна в даже местах с очень слабым сигналом.

Думаю вступительных слов уже достаточно, перейдём непосредственно к примеру.

Проектирование системы автоматического полива

Поливальная установка состоит из двух накопительных резервуаров с поплавковыми датчиками уровня, механизма автоматического поддержания уровня воды в баке и управляемого крана блокировки долива, системы распределения воды по линиям полива с электро-управляемыми клапанами и насосом.

Накопительный резервуар

Резервуары объединены по принципу «сообщающихся сосудов» — поэтому условно можно говорить, что это одна ёмкость для накопления воды. В качестве резервуаров были применены еврокубы .

Для объединения баков в крышки их сливных отверстий были врезаны латунные сгоны с прокладками:Далее сгоны из баков были объединены с помощью полипропиленовых труб. На получившуюся общую выходную трубу установлены фильтр и кран:

Баки установлены на каркас из профильных труб и швеллеров.

Получилось следующее:

Датчики уровня воды в резервуаре

Накопительные баки оборудованы тремя поплавковыми датчиками уровня .

Сигналы от датчиков поступают в систему управления и используются для регистрации трёх различных уровней воды: «полный бак», «уровень воды менее половины» и «почти пустой бак». Эта информация передаётся на сервер для отображения уровня воды в резервуаре через веб-приложение. По двум последним сигналам сервер формирует соответственно предупредительное и аварийное события для оповещения пользователя по смс или электронной почте.

Поскольку баки — это сообщающиеся сосуды, т.е. уровень в них всегда одинаковый, — все датчики для удобства установлены в одном из них.

По той же причине система долива воды подведена только к одному из баков.

Система автоматического долива воды в резервуар

Для автоматического заполнения водой резервуар оборудован механическим поплавковым клапаном:

Этот клапан работает аналогично клапану унитазного бачка, т.е. при понижении уровня жидкости поплавок клапана опускается, открывая подачу воды.

Для блокировки долива на подающую трубу был установлен электромагнитный клапан нормально-открытого типа.Такой клапан в отсутствии напряжения питания открыт и даёт возможность системе автоматически заполнять накопительный резервуар. Когда пользователю нужно запретить системе доливать воду, он может закрыть кран, с помощью веб-приложения или переключателя на шкафу управления.

Блокировка автоматического долива нужна из-за того, что работающая поливальная установка снижает давление воды в доме. Поэтому, когда нужно помыть посуду, принять душ или включить стиральную машину, можно временно запретить «поливалке» автодолив.

Когда пользователь даёт команду блокировки долива, система управления запитывает клапан управляющим напряжением 220 В и он закрывается — только в этом состоянии клапан потребляет энергию. Большую часть времени (от общего времени работы системы) клапан находится в открытом состоянии и не тратит энергию, именно поэтому был выбран нормально-открытый тип клапана.

Система распределения воды

Система распределения воды по поливочным контурам представляет собой распределительный коллектор с 8-ю отводами, на 7 из которых установлены электромагнитные клапаны, для того чтобы можно было включать/выключать полив электрическим сигналом от системы управления. На 8-ой отвод без клапана установлен быстросъёмный разъём для подключения шланга и полива в ручном режиме.

Используемые электромагнитные клапаны SMART SP61355 управляются подачей на них сигнала 220 В.Данные клапаны нормально-закрытые. Это означает, что в отсутствие сигнала управления они закрыты. Такое состояние наиболее безопасное, т.к. в случае пропадания питания установки клапаны будут закрыты. В противном случае произошло бы вытекание воды из резервуара и затопление участка.

При тестовом опробовании системы выяснилось, что существенным недостатком этих клапанов является узкое внутреннее пропускное отверстие (всего 2,5 мм), поэтому при том давлении, которое создаёт вода, вытекая из резервуара самотёком, расход воды через клапан составляет всего 40 л/час. Согласно паспорту на клапан, для того чтобы обеспечить расход воды 250 л/час нужно создать на нём давление в 1 бар — поэтому в систему был добавлен насос увеличения давления Ksitex CL15GRS-15.О том как он работает и как его правильно выбрать написано в этой статье .

Система управления

Система управления поливальной установкой «собирает» сигналы с датчиков и отправляет из на сервер, а от него получает команды для исполнительных устройств: клапанов и насоса.

Шкаф управления выглядит так:

На передней панели шкафа есть переключатель для аварийного закрытия всех клапанов на случай неисправности контроллера и переключатель для включения клапана блокировки долива.

Кроме рассмотренных выше датчиков, контроллер ещё принимает сигнал от термодатчика, измеряющего уличную температуру.

Подробнее про устройство системы управления мы расскажем в отдельной статье .

Определение количества поливочных контуров

Как известно, разные растения нужно поливать с различной частотой и обильностью. Необходимая температура воды так же может отличаться для разных культур. Поэтому, для того, чтобы система полива была гибкой, — все растения на садовом участке были разделены на группы по режиму полива. Также в отдельные группы были выделены растения с большой площадью посадки, например картофельное поле.

В нашем системе растения были разбиты на следующие группы:

1. Лук, морковь, зелень (укроп, петрушка, салат), горох, баклажаны и кабачки — все эти культуры умещются на трёх 10-ти метровых грядках и одном 2-х метровом парнике.
2. Помидоры (в теплице)
3. Огурцы и перец — тоже тепличные
4. Картофель
5. Клубника
6. Цветы

На следующем рисунке приведён примерный план участка с расположением групп растений:

Капельный полив своими руками

В настоящее время существует множество способов орошения- это всевозможные разбрызгиватели, дождеватели и т.д. Для реализации данного проекта был выбран капельный способ полива. Этот вид орошения отличается существенной экономией воды и не требует высокого давления жидкости в подающей магистрали. Можно установить поливочный резервуар на высоте 2-3 метра, и этого будет достаточно для создания необходимого давления в системе, даже если вода будет вытекать «самотёком».

Существует два основных вида капельного полива: капельная лента и точечные капельницы.

Капельная лента

Представляет собой тонкостенную трубку со специальными устройствами — капельницами. Капельницы обеспечивают постепенное вытекание воды с определённым постоянным расходом (например 1,6 л/час). Использовать капельную ленту удобно тогда, когда необходимо увлажнить определённую площадь почвы, растения на которой расположены достаточно кучно, рядами.

Капельной лентой «опутаны» грядки и картофель

Присоединение капельной ленты к магистральной трубе

Такой способ хорошо подойдёт для полива грядок с луком, морковью, зеленью, рядов картошки и т.п.

Точечные капельницы

Система полива с точечными капельницами представляет собой магистральный шланг с отходящими от него «усиками» — тонкими трубочками, имеющими капельницы на конце. По своему принципу действия точечные капельницы похожи на капельницы, из которых состоит капельная лента — они так же дозируют воду, поступающую к корням растений.

Такой способ капельного полива хорош тогда, когда растения крупные, посажены на сравнительно большом расстоянии друг от друга и не обязательно рядами (например, томаты, клубника и т.п.).

В данном проекте мы использовали наборы капельного полива «Жук».

Заключение

В этой статье мы рассмотрели общее устройство системы автополива, а уже в следующей мы подробно расскажем о том, что представляет из себя система управления, из каких компонентов она состоит и как работает, а также покажем как выглядит веб-приложение для удалённого управления поливом и мониторинга состояния системы.

Надеемся, что было интересно! До новых встреч на LAZY SMART ! Чтобы не пропустить новую статью, вступай в нашу группу Вконтакте , а также подписывайся на наш канал YouTube .

Как развернуть умную систему автополива на даче

Чтобы организовать на дачном участке систему автополива, в первую очередь, понадобится постоянный источник воды — водопровод, скважина, колодец или какой-то крупный резервуар. Естественные водоемы — вариант так себе: в их воде содержатся примеси, способные быстро забить фильтры и вывести систему полива из строя.

Если вода берется из колодца или скважины — нужен насос с обязательным блоком автоматического выключения. Его мощность зависит от глубины скважины и рабочего давления системы (обычно это 2-4 атм).

Когда вопрос водоснабжения решен, можно приступать непосредственно к выбору системы автополива.

Какую систему автополива выбрать?

Тут все не так просто — придется выбирать среди дождевальных, капельных и комбинированных систем.

Дождевальные системы

Устройства этого типа разбрызгивают воду над растениями, образуя искусственный дождик или мелкую водяную пыль — отсюда и название. Чаще всего такие «поливалки» устанавливают на участках с газонной травой.

Дождевальные установки разбрызгивают воду крупными каплями или образуют туман из микрокапель

Система состоит из подводящих труб (под землей) и устройств разбрызгивания воды, которые бывают выдвижными и невыдвижными.

Выдвижные дождеватели, соответственно, выдвигаются из-под земли только во время работы и практически незаметны. Дальность полива у них небольшая – от 4 до 7 метров, но это можно компенсировать, увеличив количество устройств и грамотно распределив их по участку.

Среди выдвижных дождевателей есть веерные и роторные модели. Первые неподвижны и разбрызгивают воду в определенном секторе. Они просты в установке и долговечны, но дальность разбрызгивания воды у них невелика – от 3 до 6 метров.

Веерный дождеватель Hunter Pro Spray-04 выдвигается на 10 см

У роторных дождевателей головка с лопастями вращается и разбрызгивает воду под заданным углом. У нерегулируемых роторов струя воды описывает полный круг, у регулируемых сектор полива задается в диапазоне от 40° до 360°.

Регулируемый роторный дождеватель Rain Bird 5004 Plus-PC с функциией Rain Curtain формирует крупные капли воды и может работать при сильном ветре

У невыдвижных дождевальных установок мощность и дальность полива больше. Но тут надо определиться, импульсная, круговая, осциллирующая или контурная модель вам нужна. Например, в импульсных приборах вода порционно подается в форсунку, которая вращается по кругу или в пределах заданного сектора, а дальность полива составляет уже до 12 метров.

Секторно-круговой импульсный дождеватель Gardena 8136-20 настраивается на сектор в диапазоне от 25° до 360° и поливает до 490 м²

Круговые дождеватели аналогичны описанным выше роторным: у них вращается головка с соплами, что позволяет равномерно полить участок.

Круговой дождеватель Gardena 2062-20 разбрызгивает воду на 20 м

Осциллирующие или маятниковые дождеватели служат для полива прямоугольных участков. В их основе – трубка с отверстиями, которая качается вокруг своей оси под углом до 180°. Дальность такого дождевателя составляет от 6 до 20 метров. Еще его ставят на штатив для полива высоких растений.

Осциллирующий дождеватель Karcher OS 5.320 S при давлении 4 атм поливает участок площадью до 320 м²

Если у участка сложная форма, то решением будет контурный дождеватель, у которого можно запрограммировать контур полива. Хорошо, если не один: например, с его помощью и цветник перед домом, и газон сложной формы позади дома можно полить, просто переместив дождеватель и включив заданный контур.

У контурного дождевателя Gardena 8133-20 программируются два разных контура

Однако дождевальные установки не подходят для растений, которые любят корневой полив, и редко используются на грядках и в теплицах, так как сильная струя воды «выбивает» грунт (исключение – микрокапельные разбрызгиватели). В этих случаях лучше использовать системы капельного полива, подающие воду под корень растений.

Капельные системы

Такие «поливалки» намного экономнее расходуют воду, в нее можно также добавить удобрения, совместив полив с дозированной подкормкой растений.

Система капельного автополива представляет собой систему шлангов или труб на поверхности либо под землей. К трубам подсоединяются капельницы, через которые идет полив растений. Вода подается под корень каждого растения в нужном объеме, и почва не переувлажняется.

Gardena 13002-20 рассчитан на 20 растений, в комплекте — шланги, капельницы и таймер для управления временем полива и расходом воды

Вместо капельниц также используются оросительные шланги или ленты с отверстиями, пропускающими воду. Лабиринтная лента с каналом на поверхности — самый дешевый вариант, но она быстро засоряется. Щелевые ленты прочнее за счет расположения канала внутри. Но самые надежные — эмиттерные ленты, куда встроены плоские капельницы, замедляющие скорость подачи воды и равномерно выливающие ее в грунт.

Смешанные системы

Смешанный вариант годится для небольших участков, на которых соседствуют растения с разными потребностями в поливе.

Смешанную систему Karcher Rain Box можно расширить, установив дополнительные капельницы, форсунки, шланги и таймер полива

Например, такая система может сочетать сочащийся шланг для живых изгородей и кустов, капельницы для растений на клумбах и форсунки, распыляющие воду над газоном.

Управление поливом: как организовать умную систему

Умной любую систему делает контроллер – центр управления автоматическим поливом. Он позволяет программировать время и режимы полива, устанавливать расход воды.

Самый простой вариант – поставить в качестве контроллера таймер для полива. По сути, это кран с блоком управления, который подает и перекрывает воду, а на нем устанавливаются время и продолжительность полива.

Поставить таймер просто и недорого, но у него небольшая пропускная способность, которая не годится для больших участков. Есть варианты механических, электронно-механических и электронных таймеров. Механическим не требуется электропитание, но их нужно включать вручную, электронно-механические работают от батареек и позволяют запрограммировать полив на несколько дней вперед, а электронными, что важно, можно управлять удаленно по Wi-fi или Bluetooth.

Однако существуют и более сложные автономные контроллеры. Они устанавливаются на распределительный клапан и работают от батареек, которых хватает примерно на год использования.

Водонепроницаемый пульт управления Hunter Node-100 предлагает установить одну из четырех программ с нужным временем запуска

Такие устройства обладают более широким набором настроек, к ним можно подключать датчики дождя и влажности почвы. Это хорошее решение для небольших систем, не требующих настройки разных зон полива.

Контроллер Rain Bird RZX 8 с Wi-Fi рассчитан на 8 зон, у каждой из которых 6 независимых графиков запуска и 4 варианта дней полива

Но самые функциональные — стационарные контроллеры, способные управлять каждой линией полива и ее элементом по отдельности. В разных зонах полива устанавливаются дни и время начала полива, количество запусков системы в сутки, их продолжительность и периодичность.

Так, для участка до 10 соток подходит контроллер на 4–8 зон, у каждой из которых свой режим полива и нормы потребления воды.

Elgato Eve Aqua Smart Water Controller с поддержкой Siri совместим с Apple Home Kit: он управляется по Bluetooth через приложение Home

Если вам интересно именно удаленное управление всем процессом, то нужно искать контроллер с Wi-Fi или Bluetooth. Обычно в приложении для мобильного устройства можно контролировать объем воды, расписание и длительность орошения, настраивать программы полива для разных зон.

Уличный контроллер Hi-Garden Aquarius 10 Wi-Fi с Wi-Fi и Bluetooth имеет 8 программ, а также два датчика температуры в комплекте

Стационарные контроллеры еще можно дополнить датчиками погоды, которые устанавливаются на участке и передают на пульт данные о влажности почвы, температуре воздуха и осадках, а иногда даже о заморозках. Это позволяет системе управления самостоятельно менять режим полива без вашего участия или отменять его, например, в дождливый день.

Датчик погоды Solar Sync сообщает о солнечной радиации, температуре и влажности воздуха, дожде и заморозках

Умная система управления поливом не требует постоянного присутствия человека и единственное, что ей нужно – периодическое обслуживание. Летом надо проверять фильтры воды на предмет засоров, а осенью — слить воду и продуть систему компрессором. Это позволит автополивалке перезимовать и снова включиться в работу в следующем сезоне.

В таблице вы найдете цены и характеристики указанных в статье моделей.

Высота выдвижной части – 10 см,

настраиваемый сектор – от 90° до 360°,

дальность от 1,2 до 10,6 м

Высота выдвижной части 10 см,

настраиваемый сектор от 40° до 360°,

дальность от 7,6 до 14,3 м.

Сектор полива в диапазоне от 25° до 360°,

дальность до 12,5 м,

площадь полива от 75 до 490 м².

Форма участка — круг,

площадь полива 310 м²

Форма участка — прямоугольник,

площадь полива до 320 м²

Форма участка — круг,

сектор 30°– 360°, прямоугольник;

дальность 10,5 м,

площадь полива до 350 м²

длина шланга 15 м,

расход воды 10 л/час,

концевые и внутренние капельницы,

Сочащийся шланг (10 м)

и системный шланг (15 м),

максимальное давление 4 атм

Одна зона полива,

работа от батареи (9 В)

Модели для внутренней и наружной установки,

возможность подключения Wi-Fi-модуля и датчиков погоды

Elgato Eve Aqua

Smart Water Controller

Подключение по Wi-Fi или Bluetooth к Apple Home Kit,

Модели	Тип устройства	Особенности	Цена
Hunter Pro Spray-04	Веерный (статический) дождеватель	от i 194
Rain Bird 5004 Plus-PC	Роторный дождеватель	от i 1 002
Gardena 8136-20	Импульсный дождеватель	от i 2600
Gardena 2062-20	Круговой роторный дождеватель	от i 1 820
Karcher OS 5.320 S	Осциллирующий (маятниковый) дождеватель	i 2 480
Gardena 8133-20	Контурный дождеватель	от i 11 700
Gardena 13002-20	Набор для капельного полива	от i 6 630
Karcher Rain Box	Набор для смешанного полива	i 6 590
Hunter Node-100	Автономный контроллер	от i 8 813
Rain Bird RZX 8	Стационарный контроллер