Pomysł stworzenia urządzenia do automatycznej regulacji przelewu i transpiracji wziął się z konieczności pomiaru przelewu i „picia” pożywki przez rośliny w sposób ciągły i bezbłędny.

Projekt ten miał być alternatywą dla metod ważenia roślin, które wprowadzało za duże odchylenia pomiaru w czasie, a w konsekwencji konieczność regularnych korekt w pomiarach i nastawach mimo w miarę zadowalających wyników.

Już pierwsze wdrożenie naszego projektu przyniosło rewelacyjne efekty jego stosowania.

1. Precyzyjny pomiar i regulacja EC w macie przelewowej poprzez
   korektę w dozowniku FERTYGA.
2. Precyzyjny pomiar przelewu z maty przelewowej.
3. Optymalna regulacja przelewu poprzez korektę wynikającą z natężenia
   nasłonecznienia i wartości ostatniego przelewu z maty.
4. Automatyczne korekty w nawożeniu dozownikiem FERTYGA od
   wartości przelewu:
   a. Automatyczne skracanie czasu pracy elektrozaworów
   proporcjonalne do wartości przelewu.
   b. Automatyczne wydłużanie przerwy między cyklami w
   zależności od wartości przelewu.
   c. Automatyczne sterowanie czasem załączania dozownika od
   wartości przelewu.
   d. Automatyczna korekta transpiracji od wartości przelewu.
   e. Automatyczna korekta systemu od temperatury
   zewnętrznej.
5. Kontrola stanu dozowania przy każdorazowym załączeniem cyklu
   nawożenia z uwzględnieniem pomiarów z maty przelewowej.
6. Monitoring uśredniania przelewu przy każdym dozowaniu.
7. Wyświetlanie parametrów nawożenia na tablicy led.

1. Precyzyjna (właściwa) ilość dawkowania nawozów dla różnych
   parametrów pogodowych.
2. Adaptacja danych komputera przelewu i transpiracji w stosunku
   do aktualnych wyników nawożenia (samo nauczanie się
   komputera).
3. Pewność nieprzesuszenia i niedolania uprawy dzięki właściwym
   nastawom komputera.
4. Doskonałe sterowanie podlewaniem upraw w warunkach
   szczególnie zmienno – pogodowych.
5. Duża oszczędność w stosowaniu nawozów i wody do fertygacji.
6. Zwarty, kompaktowy moduł pomiarowy przelewu MPT, pozwala na
   szybki serwis i jego ochronę przed niesprzyjającymi warunkami
   (zima).
7. Odciążenie obsługi od ciągłej kontroli parametrów fertygacji i
   podłoża.

Nasz nowatorski system oparty jest na bezpośrednim pomiarze przelewu i transpiracji (picia). Pomiar ten realizowany jest urządzeniami o wysokiej dokładności, co wyeliminowało całkowicie obsługę dozowników, związaną z korektami nastaw wynikających z aktualnych warunków niezbędnych do podlewania.

Praca całego modułu przelewu i transpiracji w ścisłym połączeniu z komputerem dozownika jest bezobsługowa, a jego kontakt z użytkownikiem (ogrodnikiem) sprowadza się tylko do podłączania i odłączania przez niego przewodu łączącego moduł pomiarowy z komputerem przelewu i transpiracji.
Wynik każdorazowego pomiaru przelewu jest zwrotnie podawany w formie zwykłego, ale dokładnego pomiaru do komputera przelewu i transpiracji S20MATA.

Innowacyjność tego rozwiązania tkwi w dokładności pomiaru i automatyzacji regulacji przelewu dowolnej uprawy w szklarni na podłożach inertnych.

Na podstawie pomiarów z modułu przelewu i transpiracji i kilku ważnych nastaw w komputerze przelewu i transpiracji (właściwych tylko dla danej uprawy i obiektu), następuje ostateczna korekta i ustawienia do dokładnego przetwarzania pomiaru przelewu (w procentach i litrach) oraz siły ssącej pożywkę przez rośliny. To, że zestaw moduł i komputer przelewu i transpiracji „wiedzą” jaki będzie wynik tak dokładnego pomiaru, zależy od zastosowanych elektronicznych przetworników pomiarowych i precyzyjnego programu struktury w komputerze przelewu S20MATA, zakładając, że wszystkie systemy dozownika i sieci nawadniającej są sprawne. Niezbędne zmiany w komputerze dozownika S20.4L-FERTYGA, przystosowujące cały układ do sterowania nawożenia upraw od wartości przelewu i transpiracji stwarzają system „inteligentnej” kontroli nad wszystkimi najważniejszymi parametrami nawożenia. Dodatkowo  otrzymujemy znaczące oszczędności w stosowaniu nawozów i wody oraz rewelacyjną równowagę pomiaru EC w podłożu.

Wszystko zależy od umiejętnego ustawienia nastaw w komputerze przelewu i transpiracji. Przede wszystkim należy pamiętać, że cały system automatycznej regulacji przelewu jest tak zwaną „regulacją po zdarzeniu”. Oznacza to, że cały system pracuje na podstawie każdego, poprzedniego cyklu podlewania, ponieważ w tym aktualnym, a właściwie w przerwie po nim następuje zbieranie wszystkich danych z maty przelewowej i transpiracyjnej do komputera przelewu i transpiracji S20MATA. Następnie, po uaktualnieniu pomiarów i w zależności od parametrów klimatycznych, następują szybkie obliczenia potrzebne do ustalenia warunków następnego cyklu nawożenia. Tymi warunkami determinującymi, kiedy i jak ma nastąpić następne uruchomienie cyklu nawożenia są wszystkie, niezbędne nastawy komputera przelewu i transpiracji S20MATA jak również wpływ wartości natężenia nasłonecznienia, od którego zależy chwilowa wartość zadana przelewu do automatycznej regulacji. Wielkości te ustawia się w komputerze przelewu S20MATA i praktycznie nie wymagają żadnych korekt jeżeli prawidłowo zostaną wprowadzone. Stąd ważne jest przystosowanie tych nastaw indywidualnie dla każdego obiektu upraw. Zresztą wszelkie przypadkowe błędy w nastawach są korygowane przez komputer S20MATA, aż cały system będzie prawidłowo funkcjonował.

Odbywa się to dzięki systemowi samo nastawiania się pewnych danych algorytmu komputera i sprowadzania ich do wartości takich jakie odpowiadają uprawie. Tak stworzony system adaptacji – komputer/uprawa – jest ciągle „uczącą” się maszyną, pilnującą potrzeby rośliny z uwzględnieniem automatycznych zmian nastaw. Nawet, jeżeli do komputera przelewu i transpiracji S20MATA zostaną wpisane niewłaściwe dane to komputer i tak sprowadzi je do poziomu takiego jaki wyznaczy mu potrzeba podlewanej uprawy.

Jak okazało się w praktyce, nastawy danych do korekt wszystkich czasów w sterowaniu nawożeniem nie wymagają aż takiej precyzji w doborze. Praktyka wykazała nawet, że nadmierne odejście od ich optymalnych wielkości powoduje zaskakująco dobre wyniki w ogólnym sterowaniu nawożeniem. Stało się to dzięki istniejącemu doskonałemu   sprzężeniu zwrotnym pomiędzy trzema urządzeniami systemu:
– dozownik S20.4L-FERTYGA,
– komputer przelewu S20MATA
– modułu przelewu i transpiracji MPT z przetwornikami pomiarowymi.

Program wzajemnej kontroli tych trzech urządzeń powoduje powstanie formy „autoregulacji” można to ująć określeniem automatyki adaptacyjnej nawożenia. Co istotne działa ona nawet w sytuacji, gdy użytkownik nie potrafi precyzyjnie określić nastaw w komputerze przelewu i transpiracji. Dzieje się to dzięki programom struktury w komputerach PLC zastosowanych w sterownikach S20.4L-FERTYGA i S20MATA. Dedykowane a zarazem innowacyjne oprogramowanie napisane do tego systemu dla zastosowanego sterownika swobodnie programowalnego daje tak doskonałe rezultaty.

Zastosowana aplikacja daje możliwość „inteligencji” w nawożeniu, co sprowadza cały system do autokontroli. Wszystko to po to, aby każda uprawa objęta naszym systemem nie była nigdy przesuszona lub przelana i co równie ważne była nawożona w optymalnej chwili wynikającej z aktualnych potrzeb biologicznych roślin. Istotne jednak jest to, że mimo iż wynik przelewu każdego cyklu nawożenia będzie odbiegał od wartości zadanej, będzie zawsze bardziej dokładny niż przed stosowaniem automatyki przelewu.

Nie ma możliwości fizycznej osiągnięcie chwilowego przelewu takiego jaki wynika z wartości zadanej, jednakże nasz system umożliwia uzyskanie jego bardzo dużego przybliżenia. Najważniejsze, że system po odpowiednich ustawieniach i autokorekcie niejako „wie” lepiej, w której chwili należy rozpocząć każdy cykl następnego nawożenia. To właśnie dzięki temu można uzyskać naprawdę duże oszczędności w stosowaniu nawozów i wody w podlewaniu dowolnej uprawy oraz optymalnej wartości EC podłoża.

Odrębnym rozwiązaniem jest system korekty EC w nawożeniu od wartości EC w przelewie. Pomiar EC w przelewie odbywa się ciągle, a nie jak w przypadku przelewu „po zdarzeniu”. Dlatego korekta EC do wartości zadanej w dozowniku od aktualnego EC w przelewie nie jest tak trudna w realizacji. Mimo tego i tu został stworzony nowatorski system automatycznej regulacji EC w przelewie. Polega to na zmianie wartości zadanej EC dozownika według odpowiedniego algorytmu w komputerze i zwrotnie podawanej tej korekty do dozownika S20.4L-FERTYGA.

W ten sposób po wpisaniu właściwych danych do korekt uzyskano stałą bardzo precyzyjną wartość EC w przelewie. Przy optymalnych nastawach delt do regulacji przelewu i korekty EC, pomiar EC w przelewie nie odbiega od wartości zadanej więcej niż ±0.2EC. Praktycznie, jeżeli zmiana tej wartości odbiega znacząco od zadanej, oznacza to reakcję roślin na zmiany zewnętrzne, inne niż wynikające z programu nawożenia. Dzieje się tak np. po oberwaniu owoców z roślin co jest szczególnie widoczne przy uprawie ogórka. Wszystkie obserwacje i wnioski zawarte w powyższym opisie, posiadamy dzięki wizualizacji komputerowej, która w połączeniu z dozownikiem jest idealnym rejestratorem zdarzeń procesu nawożenia.

Dodatkowo, w celu bezpośredniego monitorowania nawożenia zastosowaliśmy duży wyświetlacz led widoczny z odległych miejsc dowolnego gospodarstwa. Baner led edytuje na bieżąco aktualny i średni przelew z maty, EC przelewu i ilość nawodnień w ciągu dnia. Tak stworzony system kontroli sterowaniem uprawy od naszej maty przelewowej i transpiracji powoduje utrzymanie optymalnej wilgotności w matach uprawowych co wyklucza stosowanie bardzo drogich urządzeń pomiarowych kontrolujących tę wilgotność. Wszystkie wartości nastaw w komputerach naszego systemu należy dobierać uwzględniając rodzaj podłoża uprawy. System nasz był kontrolowany we współpracy z innymi systemami regulacyjnymi od danych z podłoża.

Wynik tych doświadczeń zdecydowanie wykluczył obecność regulacji od tradycyjnych tac wagowych jako jedynego ze środków w optymalizacji nawożenia. Dobre wyniki zanotowano jedynie przy współpracy naszego systemu z tradycyjną matą startową. W konkluzji system nasz nie jest ani lepszy, ani gorszy, jest po prostu najlepszy jeśli chodzi o sterowanie uprawami z uwzględnieniem oszczędności wynikających z ograniczenia użycia nawozów i wody co jest efektem autoregulacji systemu. I jest na razie jedyny na świecie w takiej formie rozwiązania zadań związanych z podlewaniem upraw szklarniowych.

Piotr Szczodrowski
Anna Piegdon