Автоматика вертикальной фермы (детальнее)

Вертикальная ферма отличается от классической автоматики теплицы полным замещением естественного света искусственным и организацией процесса в многоярусных стеллажах высотой 6-12 метров. Это требует существенно более сложной автоматики.

Отличия от теплицы

Классическая теплица использует солнце и регулирует только досветку в тёмное время. Вертикальная ферма полностью зависит от LED-освещения и работает 365 дней без оглядки на сезон. Плотность растений на единицу площади здания в 50-200 раз выше, поэтому отказ автоматики приводит к быстрой гибели всей посадки.

Контуры автоматизации

Освещение построено на программируемых LED-панелях с раздельным управлением спектрами (синий, красный, дальний красный, белый). Контроллер хранит рецепты для каждой культуры и каждой фазы роста — всходы, вегетация, плодоношение. Интенсивность и фотопериод меняются по расписанию, типовые значения — PPFD 150-400 мкмоль/м²/с при фотопериоде 16-20 часов.

Микроклимат регулируется прецизионно. Температура воздуха 18-24°C днём и 16-20°C ночью, влажность 60-75%, концентрация CO₂ 800-1200 ppm. При такой плотности растений без непрерывной подачи CO₂ фотосинтез быстро упирается в дефицит, поэтому стоят датчики на каждом ярусе и клапаны подачи из баллонов или генератора.

Гидропоника управляет циркуляцией питательного раствора. Датчики EC (электропроводность, показатель концентрации солей) и pH подключены к контроллеру, который дозирует концентрат и кислоту/щёлочь. Уровень в баке контролируется, подпитка автоматическая. Для NFT и DWC — отдельные насосы с резервированием, при остановке потока растения погибают за 2-4 часа.

Логистика автоматизирована конвейерами и роботами. Стеллажи перемещаются к зоне обслуживания по программе, лотки с рассадой переставляются манипуляторами, собранная продукция упаковывается автоматически.

Контроллеры

Для малых ферм до 500 м² — Siemens S7-1200 или ОВЕН ПЛК с расширениями ввода-вывода. Для крупных промышленных вертикальных ферм — Siemens S7-1500 или специализированные решения Priva, Hoogendoorn с готовой агротехнологической библиотекой.

Диспетчеризация

SCADA с планом помещения и визуализацией каждого яруса. Протокол Modbus TCP для датчиков и приводов, OPC UA для интеграции с MES верхнего уровня. Применяется digital twin для моделирования роста и прогнозирования урожая.

Применение

Городские фермы в составе торговых центров, супермаркетов, ресторанов. Корпоративные фермы при научных центрах и фармацевтических предприятиях (выращивание сырья для БАД). Фермы в Арктике и Антарктиде для снабжения научных станций и вахтовых посёлков свежей зеленью круглый год.

РУБИКОН проектирует АСУ ТП вертикальных ферм как единую систему с резервированием критичных контуров и мониторингом из облака.