Автоматизация подачи CO₂ в теплице: схема Smart Start Gros.farm

Почему подача CO₂ - это простой способ увеличить урожайность (и как сделать это доступно)

Большинство теплиц в малом и среднем бизнесе сегодня работают без контроля CO₂. Фермеры просто не считают это обязательным: "Лишний баллон — дорого, автоматизация — сложно". Но именно концентрация CO₂ напрямую влияет на скорость фотосинтеза и, как следствие, на рост растений и конечный урожай.

Когда уровень CO₂ падает, растения начинают "голодать", даже если у вас идеальные температура, свет и влага. Это значит, что вы теряете проценты урожайности каждый день, просто потому что теплица "дышит" — форточки открываются, вентиляция выдувает газ, а вручную контролировать это нереально.

Большинство решений на рынке предлагают сложные промышленные системы, стоимостью от сотен тысяч рублей. Но мы в Gros.farm предлагаем пойти другим путём — подключить подачу CO₂ через систему Smart Start. Это доступное решение, которое можно собрать даже в теплице на дачном участке, при этом получив тот же эффект автоматизированного контроля.

В этой статье мы покажем, как работает схема подачи CO₂ в системе Gros.farm, какие компоненты нужны, как они взаимодействуют между собой и почему даже базовая настройка уже даст экономию и прирост урожая.

А еще у нас есть подробная статья про CO₂ и его работу, влияние и тонкости, рекомендуем прочитать.

Что такое Smart Start Gros.farm - умная автоматизация, доступная каждому

Обычно автоматизация в теплицах ассоциируется с дорогими инженерными проектами: ПЛК-контроллеры, сложные панели управления, специализированные датчики за десятки тысяч рублей. Это пугает малый и средний агробизнес.

Но в Gros.farm мы пошли другим путём. Smart Start — это вход в автоматизацию, который не требует миллионов. Это набор готовых схем и решений, основанных на доступных компонентах: реле, ZigBee-датчиках, модулях передачи данных. Стоимость старта начинается от 100–200 тысяч рублей за весь комплекс автоматизации, который можно собирать поэтапно.

Суть Smart Start:

• Вы подключаете только то, что нужно здесь и сейчас.

• Используются доступные по цене компоненты (ZigBee, реле, базовые датчики).

• В любой момент вы можете дорастить систему до промышленного уровня, не меняя логику работы.

• Всё работает в единой экосистеме Gros.farm, где даже базовое решение связано с погодой, графиком задач и другими модулями.

Важно: Smart Start — это не игрушечная автоматизация. Это настоящая рабочая система, просто с минимальными вложениями на старте. Она позволяет фермеру почувствовать эффект автоматизации с первого дня и расти дальше, добавляя новые модули шаг за шагом.

Суть схемы подачи CO₂ в системе Smart Start Gros.farm

Классическая ошибка фермеров — подключать подачу CO₂ по расписанию или вручную. В итоге газ расходуется впустую: форточки открыты, вентиляция работает, а концентрация в теплице всё равно не растёт. Это перерасход денег и потеря урожайности.

В системе Smart Start Gros.farm схема подачи CO₂ построена по принципу "дешево, но умно". Она учитывает ключевые параметры (уровень CO₂, состояние форточек) и автоматически управляет подачей газа с минимальными затратами на оборудование.

Как устроена схема:

1. Источник CO₂ — обычно это баллон с редуктором.

2. Электроклапан подачи CO₂ — открывает и перекрывает подачу газа.

3. ZigBee-реле/розетка — управляет электроклапаном, получая команды от блока управления.

4. Датчик CO₂(на протоколе ZigBee или промышленный на RS485 или собственная разработка Gros.farm через Modul X) — измеряет концентрацию в воздухе (размещается в зоне роста растений).

5. Modul X(при выборе RS485 или датчика CO2 от Gros.farm) — модуль передачи данных от датчика CO₂ в систему Gros.farm.

6. Блок управления Gros.farm — является мостом между программным обеспечением(ПО) Gros.farm, датчиками и системами автоматизации. Работает локально, если пропадает связь.

7. ПО Gros.farm (облако) — логика сценариев, контроль форточек, управление расписаниями.

8. Распылительная магистраль (опционально) — для равномерного распределения газа по теплице.

Принцип работы схемы:

• Датчик CO₂ замеряет текущую концентрацию в реальном времени - все фиксируется в приложении и базе данных.

• Если уровень CO₂ опускается ниже заданной нормы (например, 600 ppm):

  • Блок управления активирует ZigBee-реле, которое открывает электроклапан подачи CO₂.

  • Газ поступает в теплицу через магистраль или распылители.

• Как только достигается необходимый уровень — подача автоматически останавливается.

• Система учитывает состояние форточек и вентиляции: если они открыты, подача CO₂ временно блокируется, чтобы избежать утечек.

Почему это эффективно?

• Вы не переплачиваете за автоматизацию — используются доступные компоненты.

• Газ расходуется только тогда, когда это действительно нужно.

• В любой момент вы можете добавить дополнительные модули: например, контроль освещения или более точные промышленные датчики.

Компоненты системы подачи CO₂ - что вам нужно и зачем

Чтобы собрать рабочую схему подачи CO₂ в теплице с минимальными затратами, достаточно нескольких базовых компонентов. При этом система будет "умной" с первого дня — она сама будет включать и отключать подачу, учитывать состояние форточек и экономить газ.

1. Баллон CO₂ с редуктором

• Источник газа.

• Обычно используется стандартный баллон (10, 20, 40 л) с редуктором для регулировки давления.

• Может быть заменён централизованной системой при расширении хозяйства.

2. Электроклапан подачи CO₂

• Управляет физическим открытием/закрытием подачи газа.

• Открывается по команде от системы, перекрывает подачу при достижении нормы.

• Работает от ZigBee-реле (220В).

3. ZigBee-реле или умная розетка

• Электронный "выключатель", который включает/выключает электроклапан.

• Получает команды от блока управления Gros.farm.

• Бюджетное решение для начального уровня автоматизации.

4. Датчик уровня CO₂ (бюджетный или промышленный)

• Основной сенсор, который фиксирует текущую концентрацию CO₂ в теплице (измеряется в ppm).

• Размещается на уровне роста растений.

• Может быть начального уровня (до 10 000 ₽) или профессиональный промышленный (от 30 000 ₽ и выше).

5. Modul X (модуль передачи данных и датчик температуры и влажности)

• Собирает данные с CO₂-датчика и передаёт их в систему Gros.farm, если он подключен к Modul X.

• Может подключать до 4 датчиков(различных) (по RS-485 и I2C) или работать как мост между датчиком и блоком управления и облаком. Внутри встроены промышленные датчики температуры и влажности. Работает на расстояние до 10 км по протоколу LoRaWAN.

• При масштабировании остаётся частью системы.

6. Блок управления Gros.farm

• Центральный "мозг" системы, координирующий работу всех компонентов.

• Принимает данные от Modul X, управляет реле подачи CO₂, учитывает состояние форточек.

• Работает как с облаком, так и в офлайн-режиме(до недели).

7. ПО Gros.farm (облако)

• Здесь формируются сценарии работы: диапазоны концентраций CO₂, расписания, зависимости от температуры, радиации, форточек.

• В облаке обрабатываются данные и формируются команды для блока управления.

• При обрыве связи блок работает по загруженным сценариям.

8. Распылительная магистраль (опционально)

• Пластиковые трубки или капилляры, которые равномерно распределяют CO₂ по теплице.

• Не обязательны для малых теплиц, но сильно повышают эффективность на площадях свыше 100 м².

Как работает схема подачи CO₂ в системе Smart Start Gros.farm (пошагово)

Весь процесс подачи CO₂ построен по принципу "контроль → действие → коррекция". Система не просто включает подачу по таймеру — она постоянно следит за ситуацией и корректирует свои действия в реальном времени.

Шаг 1: Измерение уровня CO₂

• Датчик CO₂ (подключённый через Modul X или на протоколе ZigBee) замеряет концентрацию углекислого газа в воздухе теплицы.

• Показания передаются в блок управления Gros.farm.

Шаг 2: Сравнение с заданным диапазоном

• Блок управления сравнивает текущий уровень CO₂ с целевыми параметрами, заданными в техкарте культуры (например, 600–900 ppm).

• Если уровень ниже нормы — система готовится к подаче газа. Учитывается гистерезис.

Шаг 3: Проверка состояния форточек и вентиляции

• Система анализирует состояние форточек:

  • Если форточки или вентиляция открыты — подача CO₂ блокируется (чтобы не тратить газ впустую).

  • Если теплица закрыта — система даёт команду на подачу.

Шаг 4: Включение подачи CO₂

• Блок управления активирует ZigBee-реле, которое включает электроклапан подачи CO₂.

• Газ поступает в магистраль и равномерно распределяется по теплице.

Шаг 5: Контроль и отключение подачи

• Система продолжает отслеживать уровень CO₂ в реальном времени.

• Как только концентрация достигает верхней границы нормы — подача автоматически отключается.

• Если в процессе подачи открылись форточки — система мгновенно перекрывает клапан.

Шаг 6: Переход в режим ожидания

• После отключения подачи система переходит в режим контроля.

• Как только уровень CO₂ снова начинает снижаться — цикл повторяется.

Важно:

• Вся логика работы системы находится в облаке Gros.farm, но даже при обрыве связи блок управления продолжит работать по последним загруженным сценариям.

• При необходимости можно настроить расписание принудительной подачи CO₂, например, утром перед открытием форточек.

Уровни автоматизации подачи CO₂ - как система развивается шаг за шагом

Схема подачи CO₂ в Gros.farm построена так, чтобы фермер мог начать с простого решения, а со временем — усиливать систему, добавляя новые уровни автоматизации. Это как "лестница роста", где каждый шаг даёт реальный эффект: экономит газ, повышает урожайность и снижает потери.

Уровень 0 — Таймер (ручное расписание подачи)

• Подача CO₂ по простому расписанию (например, каждый день с 7:00 до 9:00).

• Нет контроля текущего уровня CO₂.

• Возможны перерасходы газа, особенно при открытых форточках.

Для кого: минимальный старт, когда нет датчиков, но нужно хоть какое-то управление.

Уровень 1 — Управление по датчику CO₂

• Датчик CO₂ замеряет концентрацию в реальном времени.

• Подача включается только при падении уровня ниже нормы.

• Отключается при достижении заданного диапазона.

• Форточки пока не учитываются.

Эффект: экономия газа до 20–30% по сравнению с расписанием.

Уровень 2 — Учет состояния форточек и вентиляции

• Система блокирует подачу CO₂, если открыты форточки или включена активная вентиляция.

• Автоматическое возобновление подачи при закрытии теплицы.

• Появляется "сценарный подход" к подаче.

Эффект: ещё +10–15% экономии газа, повышение концентрации CO₂ в нужный момент.

Уровень 3 — Прогнозная подача CO₂ 

• Система учитывает освещённость (радиацию), фазы роста культуры, расписание работы теплицы.

• Подача CO₂ корректируется в зависимости от интенсивности фотосинтеза.

• Включается предварительная подача перед закрытием форточек, чтобы подготовить микроклимат.

Эффект: максимальное использование CO₂ в периоды активного фотосинтеза, полное отсутствие перерасхода.

Уровень 4 — Интеграция с климатическими сценариями 

• Система управляет подачей CO₂ в связке с освещением, поливом, шторками и отоплением.

• Формируются сценарии "максимальный прирост" или "экономия ресурсов".

• Появляется адаптация к погодным условиям и состоянию растений.

Эффект: до +10% прироста урожайности за счёт оптимизации всех факторов среды.

Итог: вы можете начать с минимальной схемы за 20–30 тыс. ₽ и постепенно перейти к уровню профессиональных агрохолдингов, не меняя платформу и не переделывая систему.

Преимущества и окупаемость схемы подачи CO₂ в системе Gros.farm

Ключевые выгоды схемы Smart Start:

1. Экономия газа до 30–50%
   За счёт автоматического отключения подачи при достижении нормы и блокировки подачи при открытых форточках.

2. Прирост урожайности до 10–20%
   Поддержание стабильного уровня CO₂ ускоряет фотосинтез и рост растений. Особенно критично для культур с высокой отдачей от CO₂ (огурцы, томаты, цветочные культуры).

3. Минимальная стоимость входа
   Базовая схема (датчик CO₂ + реле + электроклапан + блок управления) стоит от 25 000–30 000 ₽. Это решение подходит даже для теплиц площадью 50–100 м². На больших объемах рост расходов не пропорционально.

4. Масштабируемость без переделок
   Вы можете добавлять форточки, промышленные датчики, интеграцию с климатическими сценариями — без замены существующих модулей и оборудования.

5. Простота обслуживания
   Нет сложной инженерной системы — все компоненты легко заменяемы и подключаются через интерфейс Gros.farm.

Окупаемость решения (пример расчёта для теплицы 100 м²):

Расчеты примерны, есть много частных случаев.

• Расход CO₂ при ручной подаче: ~5 кг/день × 180 ₽ = 900 ₽/день.

• Потери из-за неэффективного расхода (утечки через форточки, перерасход): до 30% = ~270 ₽/день.

• Установка схемы Smart Start позволит сократить эти потери.

Ежемесячная экономия газа:

270 ₽/день × 30 дней = 8 100 ₽/месяц.

Стоимость базовой системы:

~30 000 ₽.

Окупаемость:

30 000 ₽ ÷ 8 100 ₽ ≈ 3,7 месяца.

После этого система начинает приносить чистую экономию, а при росте хозяйства (увеличение площади, подключение дополнительных зон) эффект усиливается.

Ключевой вывод:

Подача CO₂ — это один из самых быстрых и доступных шагов к профессиональной теплице.
Система Smart Start от Gros.farm позволяет получить эффект уже на старте, а затем — наращивать уровень автоматизации без переделок и лишних затрат.