АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА НАПОЛНЕНИЯ КАССЕТ СУБСТРАТОМ

В настоящее время жизнь человека без употребления в пищу зеленой продукции невозможно представить. Но с каждым годом количество пригодных для сельского хозяйства становится всё меньше и меньше, из-за чего все чаще стали прибегать к увеличению количества теплиц для круглогодbчного обеспечения растительной продукции. В соответствии с Приказом Министерства здравоохранения РФ от 19.08.2016 № 614 «Об утверждении Рекомендаций по рациональным нормам потребления пищевых продуктов, отвечающих современным требованиям здорового питания», были определены соответствующие нормы потребления по основным продовольственным группам (включая овощи) из расчета объемов потребления в год на одного человека [3].

За анализируемый период на территории Российской Федерации наблюдается рост объемов потребления овощей с 85 кг/чел/ в год в 2004 г. до 107 кг/чел/год в 2018 году. Наибольшее количество овощей было употреблено в пищу в Северо-Кавказском федеральном округе - 170 кг и в Южном федеральном округе - 146 кг [2].

В своих исследованиях, И.Ю. Чазова отмечает, что «наметилась тенденция изменения структуры потребления продуктов питания россиянами: сокращение относительной доли картофеля в потребительской корзине за счет роста доли потребления овощей» [1].

Потребление салатов и пряных трав, выращиваемых в закрытом и открытом грунте, к 2030 году увеличится на 25% до 290 тыс. т против 230 тыс. т в 2020-м. При этом производство будет расти в среднем на 9%, прогнозируют аналитики Центра отраслевой экспертизы (ЦОЭ) Россельхозбанка.

Листовой салат. В закрытом грунте лучше выращивать быстрорастущие сорта: кресс, дуболистный, айсберг, фризе, романо. Салат размещают на стеллажах, для продажи можно выращивать растения в мини-горшочках. Культура любит яркое освещение и хороший полив, почва должна быть очень питательной.

В теплицах растения в значительной степени изолированы от неблагоприятных условий, что позволяет получать урожай круглый год не только традиционных, но и экзотических видов.

В защищенном грунте в зависимости от технологии выращивания в основном используют насыпные почвосмеси, органические и минеральные субстраты.

При небольших масштабах тепличного производства необходимо иметь возможность периодически заменять слой грунта , но с постепенным развитием тепличных хозяйств, перешли на использование бессменных почвосмесей и выращивание в определенном объеме субстрата. Что позволило повысить контроль за необходимым количеством минерального питания, увеличить степень зашиты от вредителей и болезней.

Для сохранения земельных запасов почвы применяют технологии беспочвеннного выращивания растений такие как: гидропоника, аэропоника, аквапоника и т.д.

При использовании этих методов вместо почвосмесей применяются субстраты: кокосовый субстрат, керамзит, гравий, перлит, вермикулит, минеральная вата .

Автоматическое наполнение кассет субстратом – это важный процесс в тепличном хозяйстве при выращивании растений. Основные этапы автоматического процесса наполнения кассет:

1) Подготовка кассет: кассеты должны быть чистыми и сухими;

2) Заполнение субстратом с помощью автоматического наполнителя;

3) Проверка уровня в кассетах.

Было проведено 10 серий испытаний, в каждой серии — по 50 кассет. Общее количество обработанных кассет — 500. Все операции контролировались с помощью датчиков HC-SR04 и программного обеспечения, установленного на базе микроконтроллера Arduino.

Таблица 1.

Экспериментальные данные

Автоматизация также позволила снизить энергопотребление за счёт оптимизации режима работы установки. Потребляемая мощность составила всего 250 Вт, а годовое потребление электроэнергии — 150 кВт·ч, что значительно меньше, чем при ручном способе с учетом простоев и неэффективного использования света и отопления.

Результаты показали, что автоматизированная система позволяет снизить время заполнения кассеты с 6 минут до 1,5 минут, что даёт четырёхкратное преимущество по скорости. Точность заполнения ячеек составила 97%, что значительно выше, чем при ручном методе (около 85%).

Экономия рабочего времени оценивалась при еженедельном заполнении 500 кассет. За год экономия рабочего времени составляет около 1875 часов, что при средней ставке 150 рублей/час даёт экономию в 281 250 рублей.

Расход субстрата снизился на 15%, что обеспечило дополнительную экономию в 6 375 рублей в год.

Преимущества автоматического наполнения кассет субстратом способствует значительному снижению трудозатрат, улучшению качества субстрата и более равномерному заполнению кассет. Это также позволяет контролировать процесс наполнения и обеспечивает более эффективное использование субстрата.