Sera Otomatik Kontrol Sistemleri

Sera otomatik kontrol sistemleri

Sera otomatik kontrol sistemleri?

Konvansiyonel seralarda üretim teknikleri gittikçe ağırlaşan pazar ve talep şartları doğrultusunda gelişmek zorundadır. Bunun için insan gücüne yardımcı olmak ve işleri hassaslaştırmak ve hızlandırmak amacıyla otomatik kontrol ve bilgisayar sistemleri kullanılmaya başlanmıştır.

Giriş:

Konvansiyonel seralarda üretim teknikleri gittikçe ağırlaşan pazar ve talep şartları doğrultusunda gelişmek zorundadır. Bunun için insan gücüne yardımcı olmak ve işleri hassaslaştırmak ve hızlandırmak amacıyla otomatik kontrol ve bilgisayar sistemleri kullanılmaya başlanmıştır.

Otomatik Kontrol Nedir?

Basit bir örnek bizi aydınlatacaktır:
Rezervuara küçük bir kap vasıtasıyla su doldurulabilir. Diyelim ki 10 – 15 kez doldurmadan sonra rezervuar dolu hale gelmektedir. Tüm suyu kullanabiliriz. Boşaldığında kullanım için tekrar elle doldurmamız gerekecektir.

Basit bir kontrol sistemi ile suyun seviyesi hakkında geri bildirim alabilir, suyu bir vanadan geçirerek sürekli doldurabiliriz. Geri bildirimde rezervuarın dolu olması durumunda vana kapanabilir. Bu durumda hazır halde bekleyen rezervuar, boşaldığında geri bildirimini alacak ve vanayı açacaktır.
Hepimizin tuvaletinde bulunan bu basit şamandıra sistemi, otomatik kontrol için temel örneklerden biridir. Burada önemli olan:

  • Doldurma için insan gücü kullanılmamaktadır (iş gücünden tasarruf).
  • Doldurma insan dalgınlığı ile unutulmamakta, rezervuar her zaman aynı seviyede dolu tutulmaktadır (hassasiyet).

Nihayet sürekli olarak çalışmada şamandıra ve vananın yorulması, hata yapması söz konusu değildir; insan gücüne göre daha güvenilir olmaktadır (güvenilirlik).

Otomatik Kontrol Sistemleri – Hangi İşler İçin?

Temel prensip olarak sürekli tekrarlanan, fiziksel olarak tanımı kolay olan, “rutin” tabir edeceğimiz her türlü iş için otomatik kontrol sistemlerine müracaat edebiliriz. Buradaki en problemli nokta karar mekanizmasının devreye girmesidir. Bunu yine basit ve gündelik örneklerle açıklamaya çalışacağız:
Uzman kararı gerektirmeyen işlere basit örnekler:
Rezervuarın her zaman dolu ve kullanıma hazır tutulması (yukarıdaki örnek);
Bitki sulaması yapılırken önceden belirlenmiş miktarda gübrenin sürekli olarak aynı şekilde sulama suyuna katılması;vanaların otomatik olarak açılması (tarım);
Sera içinin istenen sıcaklıkta tutulması (ısıtma ve havalandırma otomasyonu).

Uzman kararı gerektiren işlere örnekler:

Rezervuarın bakım zamanında boşaltılıp temizlenmesi (yukarıdaki örnek);
Bitki sulamasında gübre miktarına, başlama zamanına ve sulama miktarına karar verilmesi (tarım);
Sera içinin gün içinde hangi sıcaklıklarda tutulması gerektiğinin kararı (ısıtma ve havalandırma otomasyonu).
idas olarak sera otomatik kontrol sistemlerinden faydalanabileceğimiz işlemler rutin, tekrar eden ve hassasiyet gerektiren işler olabilir. Diğer taraftan sulamaya ne zaman başlanacağının kararını çiftçi, serasında bitkilere bakarak, bir anlamda “havayı koklayarak” verecektir.
Otomatik kontrol sistemlerinde teknolojik gelişmelere paralel olarak duyargalar, aktüatörler ve nihayet kontrol yazılımları geliştikçe rutin işlerin yanı sıra gittikçe uzman kararına yaklaşan kararlar da verilebilmektedir. Yine yukarıdaki örneklerden hareketle:

  • Belirli yazılım ve donanım yardımıyla rezervuarın otomatik olarak boşaltılarak temizliğe hazır hale getirilmesi, hatta temizliğinin bile yapılması imkanı mevcut olabilmektedir.
  • Özellikle topraksız üretimde, sulamaya ne zaman başlanabileceğinin kararı için bir çok programlar, donanımlar geliştirilmiştir. Bunlar her ne kadar sistemlerin kullanımı karmaşıklaştırsa da, doğru ayarların tutturulmasıyla uzman kararını kısmen de olsa taklit edebilmektedirler.
  • Seranın içinin gün boyu hangi sıcaklıklarda tutulacağının kararını verecek olan mühendise yardımcı olabilecek bir çok program yazılmaktadır. Bu programlarla mühendis daha çok parametre ile oynayarak, kontrolü daha kolay sağlayabilmektedir. Ancak yine de son karar mühendisindir.

Sera Otomatik Kontrol Sistemleri:

Gerek açık alan üretimi, gerek serada yapılan fide üretimi, sebze üretimi, çiçek üretimi ve hatta kapalı alanlarda yapılan mantar üretimi gibi konularında otomatik kontrol ile yapılabilecek işlemleri aşağıdaki gibi gruplayabiliriz:

  • Sera iklim kontrol sistemleri (genellikle “otomasyon” sözcüğü kullanılarak belirtilmekteyse de otomasyon çok genel kapsamlı bir kavramdır).
  • Sulama gübreleme sistemleri.
  • Enerji yönetim sistemleri.
  • Tohum ekme makineleri, sulama aparatları, ilaçlama aparatları.
  • Boylama ve sınıflandırma sistemleri; paketleme sistemleri.

Bu sistemleri tek tek biraz daha ayrıntılı olarak incelemekte yarar vardır.

İklim Kontrol Otomasyonu:

Seraların temel prensibi, bitkilerin büyüyeceği ortamın şartlarını tamamen kontrol altında tutabilmek, dış etkenlerden mümkün olduğu kadar bağımsız bir yetiştirme ortamı elde edebilmektir.
İlk olarak üretimin örtü altına alınmasında seranın bizatihi kendisi söz konusudur. Ancak sadece örtü altına almak, içeride istediğimiz iklimin yaratılacağı anlamına gelmemektedir. Örneğin güneşli bir günde içerisi istenenden fazla ısınabilir, berrak ve rüzgarsız gecelerde içerisi istenenden fazla soğuyabilir.
Doğru bir iklim kontrolü için en azından aşağıdaki ögeler söz konusu olabilir:

  • Sera iç hacminin mümkün olduğunca büyük tutulmasıyla bitkilerin kendilerini “açık alanda gibi” hissetmesini sağlamak, sağlıklı bir iklim kontrolünü kolaylaştıracaktır.
  • Yükselen sıcaklıkları dengelemek için doğru ve otomatik havalandırma yapılması.
  • Düşen sıcaklıkları veya yükselen nem oranlarını dengelemek için doğru bir ısıtma yapılması.
  • Soğuk havalarda enerji tasarrufu için otomatik perdeleme sisteminin kontrol edilmesi.
  • Radyasyon seviyesinin istenmeyen düzeylere çıkıp serayı aşırı ısıtmasına engel olabilmek için otomatik olarak gölgeleme perdesi kontrolü yapılması.
  • Soğutma amaçlı olarak yağmurlama, sisleme, petekli soğutma sistemlerini sayabiliriz. Bunların kontrolü yine otomatik olarak yapılmalıdır ve diğer faktörlerle etkileşmelidir.
  • CO2 dozlaması yapılarak bitkilerin daha iyi fotosentez yaparak verimin yükseltilmesi otomatik olarak yapılabilir. CO2 kaynağı olarak dökme CO2 kullanılabileceği gibi ısıtma kazanlarının baca gazları kullanılabilmektedir. Bu şekilde hem bedava CO2 sağlanmış olacak, hem de çevre açısından işletmenin CO2 ayakizi daha küçük olacaktır.
  • Suni ışıklandırma ve asimilasyon sistemleri, karartma perdeleri ve benzeri diğer otomatik kontrol ögeleri listesi uzayıp gitmektedir.

Sulama ve Gübreleme Otomasyonu:

  • Sulama suyuna bilgisayar kontrolü ile hassas ve doğru biçimde gübre katılması; gerekli asit dozlamasının da yapılıp pH dengesinin kontrol altında ve optimal değerlerde tutulabilmesi sağlanmaktadır.
  • Sulamaya başlama için uzman kararına yakın algoritmaların kullanılıp doğru üretim şekilleri uygulanması (elle başlatma, zaman aralığı ile başlatma, drenaj neticelerine göre başlatma, radyasyon birikimine göre başlatma vs.) sağlanmaktadır. Bu amaçla her geçen gün değişik programlar yazılmakta ve bunların uygulamaya konulmasıyla daha sağlıklı üretim kabil olmaktadır.
  • Parsellerin sulanmasında vanaların otomatik olarak açılıp kapanmasını sağlamak, istenen miktarda sulama suyunun otomatik olarak verilebilmesi sağlanmaktadır.
  • Drenaj neticelerine göre bir sonraki sulama suyunun miktar ve gübre yoğunluğu (EC) değerleri otomatik olarak kontrol edilebilmektedir.

Enerji Yönetim Sistemleri:

Yurdumuzda çok yaygın olarak kullanılmayan bu başlık altında şu maddeleri sıralayabiliriz:

  • Elektrik enerjisi üretilmesi; jeneratör soğutma suyunun ısıtmada kullanılabilmesi.
  • Üretilen elektrik enerjisi ile seranın elektrik ihtiyacının karşılanması; fazlasının veya fiyatın uygun olduğu anların yakalanmasında otomatik olarak şebekeye satılması. Bunun bilgisayar tarafından takip edilerek optimal bir işletme stratejisinin sağlanması.
  • Isıtma sistemlerinde CO2 üretimi günün aydınlık saatlerinde yapılırken kazandan çıkan enerjinin depolanması. Sıcak su kulelerinde depolanan bu enerjinin gece ısıtma için kullanılması. Bunların saptanmış parametreleri ışığında sistemin otomatik olarak bilgisayar tarafından yönetilmesi.

Diğer Otomatik Kontrollu Sistemler:

Yukarıda temel öğe olarak bahsedilenlerin yanı sıra artık gerek açık alanlarda, depolarda, gerek seralarda bir çok otomatik kontrollü sistem kullanılmaktadır.

  • Bilgisayar kontrollü tohum ekme sistemleri özellikle hazır fide tesislerinde kullanılmaktadır. Çok pahalı olan tohumun doğru kullanımını, yüksek hassasiyeti ve sürati sağlayan bu makineler, fide işletmelerinin kalbi sayılmaktadırlar.
  • Bilgisayar kontrollü fide sulama sistemleri: “bum (boom)”, “rampa” veya “sulama arabası” denilen bu araçlar, fide sulamalarını otomatik olarak yaparak işçilikten tasarrufu sağlamaktadırlar.
  • Ortam şartlandırma otomatik kontrol sistemleri: Örnek olarak sıcaklığı ve rutubeti sabit değerlerde tutulması gereken çimlenme odaları; mantar yetiştirme ortamları; meyve saklama soğuk hava depoları vs. verilebilir.
  • Bilgisayar kontrollü ilaçlama sistemleri, özellikle insan sağlığına uygulama sırasında zararlı olabilecek kimyasalların makineler tarafından otomatik ve insansız olarak uygulanmasını sağlamaktadırlar.
  • Boylama ve paketleme sistemleri ile meyveler, sebzeler, kısacası hemen her türlü ürün, boylarına, ağırlıklarına, renklerine, yumuşaklıklarına göre sınıflandırılabilmekte; ayrılan gruplar ayrı ayrı paketlenerek ambalajlanmaktadır. Bu konu çok geniştir ve sera otomasyon konusunun dışına taşmaktadır.

Ülkemizdeki Durum ve Problemler:

Yukarıda kısaca ayrıntılarına değinmeye çalıştığımız bilgisayar kontrollü sistemler, yurdumuzda 80’li yıllardan beri kullanılmaktadır. Bilgisayar kontrollü ve tam otomasyonlu seralar öncelikle Tarım Araştırma Enstitülerinde kullanılmaya başlanmış; yine bunlara paralel olarak Orman Fidanlıklarının bir ikisinde benzeri sistemlerin uygulaması yapılmıştır. Ancak ticari anlamda ve daha büyük örtülü alanlarda kullanım 1995 yılından sonra bazı firmaların tarımsal yatırımlarıyla gerçekleşmeye başlamıştır.
Sera otomasyon sistemleri, her ne kadar tarımsal uygulamaları otomatik hale getirip daha ucuz, daha kolay ve verimli kılmakta ise de, bu sistemleri kullanması kaçınılmaz olan tesisler daha çok topraksız ortamda üretim yapanlardır (topraksız üretim ve hazır fide tesisleri). Hazır fideciliğin başlaması ve yaygınlaşmasıyla, bir yandan topraksız üretim tesislerinin çoğalmasıyla ivme kazanan sera otomasyonu, özellikle 2000 yılından sonra yaygınlaşmış, ciddi anlamda bir pazar payı oluşmaya başlamıştır.
Ancak her ne kadar kurulu sistem parkı büyümekte ise de, bunların tümünün doğru olarak ve tam hakkıyla kullanıldığını söylemek zordur. Burada aşılması en zor engel, çok yeni olan bu sektördeki son kullanıcının konuya hakim olup bilinçlenmesidir.

  • Özellikle rutin işlerin yanı sıra uzman kararı gereken işlerin de otomatik kontrolü yapılmaya çalışıldığında, teknik parametreler çoğalmakta, bunların kullanılması ve idaresi gittikçe zor bir hale gelmektedir. Bu da kullanıcının iyi eğitimli, konuya hakim olmasını gerektirmektedir.
  • Yine engellerden biri kullanıcıların her zaman ileri teknik düzeyde yabancı dil bilmemesi, bu konuda sistemlerin dışarıdan ithal edilmesi neticesinde kullanımın iyice zorlaşmasıdır. Son yıllarda yerli girişimcilerimizin ürettikleri sistemler; ithal edilse de Türkçeye çevrilmiş programlar bu konuda bir nebze yüz güldürmeye başlamıştır.
  • Çok yeni ve genç olan bu pazara giren yabancı firmalar, başlarda ne yazık ki çoğunlukla sadece malzeme satıp çekilme yolunu seçtiler. Satışın en önemli kısmı olan kurulumdan sonraki ilk sezon boyunca sürekli eğitim desteği, yedek parça stoku ve acil teknik servis olanaklarını yüksek maliyetleri sebebiyle vermediler. Son kullanıcılar da ilk zamanlardaki bilinçsizlikle bunun zararlarını kestiremediler.
  • Örtü altındaki bitki veya ürünler yüksek değerleri nedeniyle en küçük bir riske bile atılmadan yetiştirilmek istenir. Sistemin tam ve düzgün kullanımının şu veya bu nedenlerle garantilenmediği durumlarda mühendis her zaman için “daha çok güvendiği” elle çalıştırma yöntemini seçecektir.

Bunun sonucu olarak teknolojik seraların bir çoğunda kumandalar elle yapılmaya çalışıldı; bilgisayarlar otomatik kontrol sistemi olarak çalışacaklarına birer pahalı termometre olarak kullanılmaya başlandı.

Bu tablonun yavaş yavaş düzeldiğini görüyoruz; bu düzelme yeterli hızda olmasa da önümüzdeki zaman içinde kullanıcıların ve uygulamaların çok daha iyi seviyelere geleceğine inancımız sonsuzdur.

Yapılması Gerekenler:

Sera otomasyon sistemlerinin doğru ve verimli olarak kullanılabilmesi için yatırımcının şu noktalara dikkat etmesinde yarar görüyoruz:

  • Temin edilecek otomatik kontrol sistemlerinin üretim şekline ve seraya uygunluğuna göre seçilmesi gerekmektedir. “Olmuşken en kapsamlısı olsun” mantığı zaman zaman hatalı sonuçlar doğurabilmektedir.
  • Temin edilecek olan otomatik kontrol malzeme ve yazılımlarının öncelikle yerli firmalardan temini; bu olamıyorsa Türkiye’de teknik servisi ve her zaman hazır yedek parça stoku olan firmalardan temini esas olmalıdır. Özellikle topraksız üretim tesislerinde sistemlerin çalışmaması üç saatten fazla bir beklemeye yol açtığında, duruma göre bütün ürünlerin heba olmasıyla neticelenebilmektedir.
  • Kullanıcıların eğitimli, sistemi severek, merakla, araştırmacı bir yaklaşımla ve kendini vererek kullanmalarını temin için gerekli eleman seçimi ve eleman idaresi çok önemlidir.
  • Komple bir sera yatırımı içinde otomasyon sistemlerinin maliyeti cüz’idir (en fazla %5 civarında). Diğer taraftan gördüğü iş nedeniyle işletmenin kalbi sayılabilecek olan bu sistemlerin seçiminde, temininde ve montajında kaliteden ödün verilmemeli, maliyet hesapları doğru olarak yapılmalıdır.
  • Kurulacak olan sistemlerin sağlıklı çalışabilmeleri için sağlıklı alt yapı şarttır. Bu ülkemizde her zaman mümkün olmadığı için montajların özel tedbirler alınarak yapılmasında büyük yarar görmekteyiz:

– Su alt yapısının zayıf olduğu tesislerde sağlıklı ve yeterli depolamaya ve arıtmaya önem verilmelidir.

– Elektrik tesisatı her ne kadar doğru yapılsa da ülkemizde elektrik enerjisinin kalitesi düşünülerek zayıf akımlı bilgisayar kontrol sistemlerinin tümü şebekeden bağımsız, temiz bir enerjiyle ve sürekli olarak beslenmelidir.

– Geniş alana yayılmış tesislerde, özellikle zemin su tutma özelliği zayıfsa muhakkak eşgerilimli topraklama uygulanmalıdır. Baştan pahalı gibi gözükse de bu sistemlerin önleyeceği zararların boyutu büyüktür.

Buna ters örnek olarak ilginç bir gözlemimi paylaşarak yazımızı bitirmek istiyorum: Balçık çamurdan geçilmeyen, günlerce yağmur yağmasa da bir türlü kurumayan “berbat” zeminli tesislerde topraklama ile ilgili problemlerin daha az görüldüğü tespit edilmiştir.

Sonuç:

Ülkemizde çok yeni bir alan olan sera otomasyon sistemleri konusu, 2000’li yıllarda hızla ivme kazanmaya başlamış, yaygın olarak kullanımı benimsenmiştir. Yatırımcılar gittikçe bilinçlenmekte, son kullanıcılar artık ne istediklerini daha iyi bilmektedirler.
Bu sevinç verici tablonun daha da iyiye giderek çok kısa bir zaman içinde yurdumuzun önde gelen bir “tarım teknolojisi” cenneti olacağına inanıyoruz.

elektrikelektronikenerjifabrikaHMIOperatör panelotomasyonplcscadasiemensyazılım

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir