Мониторинг теплицы: датчики температуры и влажности с тревогой на телефон

В теплице всё решают несколько градусов и несколько часов. Сломался обогрев в морозную ночь, не открылась фрамуга в солнечный день, остановился полив: к приходу агронома ущерб уже случился. Мониторинг теплицы нужен ровно для этого: увидеть проблему, пока её можно исправить.

Почему ручного контроля недостаточно

Термометр на стене показывает температуру в одной точке и в тот момент, когда на него посмотрели. В реальности климат в теплице неоднороден: у входа и под стеклом холоднее или жарче, чем в центре, у пола иначе, чем на уровне листьев. А самые опасные события происходят тогда, когда в теплице никого нет: ночью, в выходные, в праздники.

Беларусь при этом активно строит промышленные теплицы. Например, для агрокомбината «Ждановичи» под Минском возводят две новые теплицы по 70 тысяч квадратных метров каждая (Зеркало). На таких площадях ручной обход с термометром физически не успевает, а цена ошибки исчисляется тоннами продукции. Но и для фермерского хозяйства на несколько теплиц логика та же: человек не может быть рядом круглосуточно.

Какие датчики нужны для мониторинга теплицы

• Температура и влажность воздуха. Основные датчики. Ставят несколько штук по площади на уровне растений, в тени, не под прямым солнцем.
• Температура и влажность почвы или субстрата. Показывают, работает ли полив и не переохлаждены ли корни.
• Освещённость. Нужна, если досвечивание включается по расписанию или по датчику.
• CO₂. Для промышленных теплиц с подкормкой углекислым газом.
• Контроль оборудования. Датчики на котле или теплообменнике, контакт двери или фрамуги, датчик протечки в узле полива.

Все эти датчики есть в исполнении LoRaWAN у разных производителей: они работают годами от батареи и не требуют проводов по теплице. Одна базовая станция обычно покрывает весь комплекс теплиц и соседние постройки.

Какие пороги ставить: ориентиры по температуре

Точные режимы зависят от культуры, сорта, фазы развития и технологии, их задаёт агроном. Но ориентиры, от которых обычно отталкиваются, такие (АиФ, по данным агрономов):

Там же отмечено, что пыльца томатов и огурцов страдает уже при +35 °C, а при +40 °C погибает. Значит, тревога о перегреве должна срабатывать заметно раньше этих значений, чтобы успеть открыть фрамуги или включить вентиляцию.

Практичная схема порогов для любой культуры:

1. Предупреждение за 2-3 градуса до границы допустимого: «присмотрите».
2. Тревога на границе: «нужно действовать сейчас».
3. Нет данных от датчика дольше обычного интервала: «проверьте связь или батарею».

Как работает мониторинг теплицы с тревогами

Датчики каждые несколько минут отправляют показания на базовую станцию, станция передаёт их на сервер. Сервер сравнивает значения с порогами и, если что-то не так, отправляет тревогу.

Важно, чтобы тревога была построена вокруг места и действия:

• Где: «Теплица №2, сектор Б», а не «датчик EM300 №7».
• Что: «Температура 34 °C и растёт».
• Кому: агроному, дежурному или владельцу, в Telegram и на экран.

Если никто не отреагировал, тревога должна прийти повторно. А каждое «Принято» с именем и временем остаётся в журнале, чтобы потом было понятно, что произошло.

Кроме тревог, мониторинг даёт историю. По графикам за неделю видно, какой сектор стабильно холоднее, как ведёт себя температура после смены режима обогрева и не перегреваются ли растения в одни и те же часы. Это помогает агроному настраивать климат, а не тушить пожары.

Ночной сценарий: заморозка

Самый дорогой сценарий в межсезонье и зимой: ночью отказывает обогрев. Без мониторинга об этом узнают утром по повреждённым растениям. С мониторингом происходит так:

• в 01:40 температура в секторе начинает падать быстрее обычного;
• при пересечении порога предупреждения дежурный получает сообщение в Telegram;
• при пересечении порога тревоги на экране и в телефоне появляется окно, которое не исчезает, пока его не примут;
• есть время включить резервный обогрев или вызвать специалиста.

Тот же сценарий работает для котельной, которая обогревает теплицы: датчики давления и температуры теплоносителя сообщают о проблеме раньше, чем остынет воздух. Подробнее об этом в статье об удалённом мониторинге котельной и ИТП.

Свой сервер или облако

Для теплицы это не абстрактный вопрос. Агрокомплексы часто стоят за городом, где интернет нестабилен. Если система полностью зависит от облака, при обрыве связи пропадают и графики, и тревоги.

Своя установка работает иначе: станция и сервер стоят на территории хозяйства, данные собираются и тревоги поднимаются локально, а интернет нужен только для уведомлений в Telegram и удалённого доступа. Так устроена платформа smart-iot: она ставится на ваш сервер и работает с датчиками разных производителей, так что вы не привязаны к одному бренду.

С чего начать

1. Выберите пилотную теплицу. Ту, где проблем больше всего или выше цена ошибки.
2. Поставьте 3-5 датчиков воздуха в разных точках и 1-2 датчика почвы.
3. Задайте пороги вместе с агрономом: предупреждение и тревога для дня и ночи.
4. Назначьте ответственных за тревоги ночью и в выходные.
5. Через месяц посмотрите на графики: где неравномерность климата и где нужны дополнительные датчики.

Влажность: вторая главная угроза

Про температуру думают все, про влажность часто вспоминают, когда уже появились болезни. Высокая влажность воздуха вместе с перепадами температуры приводит к конденсату на листьях и плёнке, а это благоприятная среда для грибковых болезней. Слишком сухой воздух, наоборот, мешает опылению и стрессует растения.

Поэтому для влажности тоже ставят пороги в обе стороны, а кроме того полезно смотреть на сочетание: если ночью температура падает, а влажность подходит к 95-100%, конденсат почти неизбежен. Такая ситуация видна на графике за ночь, и её можно предупредить проветриванием или подогревом в нужные часы.

Датчики влажности стоит размещать там же, где датчики температуры: на уровне растений, в нескольких точках, вдали от форсунок полива и прямого солнца. Один датчик у входа покажет климат у входа, а не в теплице.

Полив и почва

Второй источник потерь после климата это полив. Засорилась форсунка, отказал насос, закончился раствор в баке: растения начинают страдать, а заметно это становится через день-два.

Датчики влажности и температуры почвы или субстрата позволяют это увидеть сразу. Если после планового полива влажность субстрата не выросла, значит вода до этого участка не дошла. Если температура корневой зоны у огурцов опустилась ниже рекомендованной, стоит проверить подогрев. Датчик протечки в узле полива сообщит, если вода уходит на пол, а не к растениям.

Для таких событий подходит тот же двухуровневый подход: предупреждение агроному в рабочее время и тревога дежурному, если ситуация критическая.

Пример: неделя с мониторингом

Как это выглядит на практике в небольшом хозяйстве с тремя теплицами:

• Понедельник, солнечно. Около полудня в теплице №1 температура подходит к порогу предупреждения. Агроном получает сообщение и открывает фрамуги раньше, чем растения начали страдать.
• Среда, ночь. Датчик в дальнем секторе теплицы №3 перестаёт выходить на связь. Утром система показывает «нет данных 6 часов», выясняется, что датчик сбили при работах, его возвращают на место.
• Пятница, ночь, заморозок. Обогрев теплицы №2 останавливается в 02:10. В 02:25 приходит предупреждение, в 02:40 тревога. Дежурный включает резерв, растения не пострадали.
• Воскресенье. Агроном смотрит недельные графики и видит, что теплица №3 стабильно на два градуса холоднее остальных ночью. Это повод проверить утепление и обогрев.

Ни одно из этих событий не требует сложной аналитики. Требуется только одно: чтобы о проблеме узнали вовремя.

Источники

• АиФ, Какая температура в теплице оптимальна для овощей, 2024.
• Зеркало, Новые теплицы агрокомбината «Ждановичи».
• Semtech, 10 Things About LoRaWAN & NB-IoT, 2022.