Partea generală (analiza problemei) [308123]

CUPRINS

Partea generală (analiza problemei)

1.1 [anonimizat] a activităților din cadrul unui proiect sau program. Acest proces presupune colectarea de rutină a informațiilor referitoare la toate aspectele unui proiect.

A monitoriza înseamnă a [anonimizat]. Aceasta presupune observarea sistematică a proceselor în desfășurare.

Monitorizarea presupune de asemenea informarea periodică a donatorilor, celor direct implicați precum și a beneficiarilor asupra desfășurării proiectului

Raportarea datelor culese permite luarea unor decizii ce duc la îmbunătățirea performanțelor proiectului.

Sistem – Ansamblu de elemente (principii, reguli, forțe etc.) [anonimizat]-[anonimizat]-un domeniu de științe ale naturii sau face ca o activitate practică să funcționeze potrivit scopului urmărit.

Parametru –  Orice mărime care poate defini starea unui sistem de corpuri (timp, presiune, volum etc.).

Senzor – [anonimizat].

[anonimizat], [anonimizat].

1.2 Importanta retelelor de senzori

Rețelele de senzori vor constitui o parte integrantă a vieții noastre în viitorul apropiat. Se pot dezvolta o [anonimizat] a [anonimizat] a le procesa și de a le utiliza. [anonimizat]. [anonimizat] a [anonimizat], memoria ș.a.m.d. [anonimizat], datorită constrângerilor severe și rar întâlnite care trebuie luate în considerare. Este, [anonimizat], [anonimizat], pot fi identificate în procesul de proiectare. [anonimizat] a oferi soluții eficiente sunt necesare atât o vasta abordare interdisciplinară, o [anonimizat] o punere în practică a ideilor și o testare riguroasă a acestora.

Într-o [anonimizat] a [anonimizat] o trecere în revistă a tot ce se întâmplă în această arie a științei pentru cei ce activează deja pe această direcție.

[anonimizat]e cum ar fi monitorizarea mediului și factorilor înconjurători (trafic,securitate),detecția și diagnosticarea în domeniul industrial (fabrici, instalații), monitorizarea infrastructurilor (rețele de putere, distribuția apei, deozitare de deșeuri) și culegerea datelor de pe teatrele de operațiuni.

Vom infatisa un exemplu de retea de senzori in termeni militari pentru a arata cum coopereaza si cum strang si propaga senzorii, informatia in retea. Arhitectura retelei de senzori corespunzand unei tactici militare este prezentata in Fig. 1.2 si consta din grupuri de unitati(clustere) coordonate de comandanti(nodurile parinte).

Figura . 1.2 Retea de senzori ierarhica

Nodurile parinte primesc ordine direct de la cartierul general(noduri sink, de intrare/iesire in/din retea) si in schimb trimit cartierului general rapoartele lor. Astfel comandantii(nodurile parinte) trimit ordinele primite de la cartierul general generalilor lor (conducatorilor grupurilor). Fiecare conducator de grup este responsabil pentru un grup de soldati (nodurile fiu). Soldatii comunica doar local in cadrul unui grup cu ceilalti soldati sau cu conducatorul grupului. Soldatii dintr-un grup nu pot comunica cu conducatorii altor grupuri in timp ce conducatorii grupurilor pot comunica intre ei. Dupa ce primesc informatiile de la soldatii pe care ii au in subordine, conducatorii de grup transmit observatiile lor comandantilor( nodurilor parinte).

Intr-o lupta, soldatii ce apartin unui grup il contacteaza pe conducatorul grupului si ii comunica informatiile colectate de grup.

Generalul poate astfel da un ordin soldatilor sai pentru a actiona sau poate sa-l contacteze pe comandant pentru a-i cere parerea. In cazul unei actiuni decisive, precum o comanda de atac, numai cartierul general poate da o comanda decisiva bazata pe informatiile comandantilor.

O altă reprezentare a rețelelor de senzori fără fir , este afișată în fig. 1.3 , unde este reprezentată rețeaua de senzori conectată la internet prin intermediul wifi.

Figura 1.3 Rețea de senzori conectata prin wifi

Domeniul rețeleor de senzori deschide de fapt noi direcții de cercetare care includ: controlul senzorilor, funcțiile acestora, urmărirea și localizarea, fuziunea datelor manipulate, baze de date distribuite, protocoale de comunicație, date despre zona de acoperire, conectivitatea rețelei, resursele energetice critice, capacitatea și timpul de viață a rețelei, arhitectura și metodologia de proiectare hardware și software. Mai mult, trebuie luate în considerare eficiența, costul, robustețea, autoconfigurarea, toleranța la avarii, oportunitatea utilizării, durata de exploatare a rețelei.

Cum foarte multe cercetări au avut ca obiect de studiu aceste subdomenii, este binevenită o abordare a acestui subiect și o prezentare a rezultatelor obținute în cercetarea pe aceste direcții.

Cercetările inițiale în domeniul rețelelor de senzori au fost motivate, în principal de aplicații militare. Mai recent au fost identificate aplicații civile numeroase care pot beneficia de acestea: monitorizarea mediului înconjurător, agricultura, producția și livrarea, sănătatea. Rețelele pot fi construite și din noduri eterogene și mobile; topologia poate fi la fel de simplă, asemeni topologiei stea; rețelele pot folosi infrastrcturi de comunicație deja existente. După cum am menționat, rețelele de senzori au o foarte mare importanță în orice domeniu, iar pentru un studiu mai amănunțit, am ales domeniul agriculturii.

1.3 Domeniile de utilizare a rețelelor de senzori

Pentru mulți parametri fizici există tehnologie de achiziție ce se poate adapta și integra într-un nod al unei rețele de senzori wireless. Unele din cele mai populare traductoare sunt cele de temperatură, umiditate, lumină din spectrul vizibil sau infraroșu, acustice, de vibrație (de exemplu pentru detectarea perturbațiilor seismice), presiune, senzori pentru diverși compuși chimici (gaze sau chiar solide – compoziția solului), pentru tensiunile mecanice, traductoare de camp magnetic (pentru detecția vehiculelor), potențial chiar și radar. Toate aceste traductoare, în cadrul unor rețele bine elaborate, pot oferi posibilități enorme de prevenire a pericolelor, colectare de informații exacte și analiza diferitor stări ale mediului.

Cele mai folosite aplicații ale rețelelor de senzori sunt:

Reacție la dezastre: este una din cele mai menționate aplicații ale rețelelor wireless de senzori.

Un scenariu tipic este detecția incendiilor din medii extraurbane: nodurile echipate cu senzori de temperatură și cu software adecvat care le permite sa poată determina poziția proprie (fie în relație cu vecinii sau în coordonate absolute). Aceștia sunt răspândiți într-un perimetru extraurban (de exemplu o pădure), fie preventiv, fie din aeronave specializate, în momentul izbucnirii unui incendiu. Din datele centralizate se formează o hartă termică a regiunii, pe care se poate determina zonele de temperatura ridicată care sunt accesibile terestru (de către pompieri echipați cu PDA-uri). Scenarii similare se pot imagina pentru controlul accidentelor în uzine chimice.

Unele din aplicațiile de monitorizare a incidentelor au puncte comune cu aplicații de tip militar, senzorii din componența nodurilor fiind proiectați să detecteze mișcările de trupe (în loc de incendii). Într-o astfel de aplicație, senzorii trebuie sa fie proiectați pentru un cost minim, putând fi considerați de unică folosință (numărul lor este mare, deci prețul trebuie să fie redus pentru a face sistemul fezabil). În aceste condiții, cerințele de proiectare privind durata de viață a acumulatorului nu sunt foarte dure.

Clădiri Inteligente:

Clădirile risipesc cantități foarte mari de energie prin utilizarea ineficientă a surselor de aer condiționat, ventilație și controlul umidității (HVAC).

Un sistem de înaltă rezoluție, în timp real pentru monitorizarea temperaturii, fluxului de aer, umidității și alți parametri ai unei clădiri prin intermediul unei rețele de senzori wireless pot crește semnificativ confortul și scădea consumul de energie (unele studii plasează această scadere la până la 2.000.000 TBTU numai pe teritoriul S.U.A.).

Îmbunătățirea eficienței energetice și creșterea simplității în utilizare sunt unele din motivele pentru care aplicațiile tip “clădire inteligentă” sunt studiate cu interes. Aplicații dedicate controlului acestor parametri sunt deja disponibile în formatul de rețea cu fir (BACnet, LonWorks, KNX). Standardele dezvoltate includ și dezvoltarea de componente wireless sau au incorporate astfel de componente.

Suplimentar, astfel de noduri cu senzori pot fi utilizați în monitorizarea stresului mecanic la care sunt supuse clădirile în zonele active seismic. Prin măsurarea parametrilor mecanici, cum ar fi încărcarea la încovoiere a grinzilor, este posibil să se afle cu ajutorul rețelelor de senzori dacă o clădire mai constituie un obiectiv sigur după un cutremur sau dacă este în pragul colapsului (acest lucru este de ajutor personalului de salvare implicat), în rețea putând participa și tipuri de senzori dedicate detecției formelor de viața prinse în cladirile prăbușite. Sisteme similare de detecție a stresului mecanic pot fi utilizate pe poduri.

Avantajul rețelelor într-o astfel de aplicație îl reprezintă maparea spațială a parametrilor fizici. În funcție de tipul de aplicație, nodurile de senzori pot fi instalate în cladiri deja construite (pentru aplicații de monitorizare a umiditații/ventilației/aerului condiționat) sau incorporați în cladiri aflate în construcție.

Dacă senzorii nu dispun de alimentare de la rețea, costul acestora crește mult, deoarece cerințele legate de durata de viață sunt foarte dure (în general câteva zeci de ani). Totuși, numărul de noduri necesare este relativ redus, și deci costul total va fi modest având in vedere bugetul necesar pentru construcția unei cladiri.

Managementul locațiilor:

În managementul unor amplasamente ce cuprind mai multe clădiri, rețelele de senzori wireless au o largă gamă de aplicații

Exemple simple includ sisteme de identificare/acces fără fir, personalul autorizat purtând cartele ce permit identificarea de către rețea (de cele mai multe ori prin verificarea unei baze de date centrale). Acest exemplu se poate extinde la detecția intrușilor: o rețea de senzori pe o arie extinsă poate detecta și localiza poziția unui potențial intrus și transmite poziția acestuia personalului specializat (această aplicație are multe în comun cu aplicațiile militare de urmărire). Un alt exemplu îl reprezintă folosirea unei rețele de senzori într-o fabrică chimică, pentru a sesiza eventuale scurgeri potențial periculoase.

Aceste aplicații oferă o provocare proiectanților, deoarece numărul de noduri necesar este mare, aceștia trebuie să colaboreze – în special în urmărirea de ținte (nevoia de protocoale de colaborare adecvate), și trebuie să fie capabile să funcționeze un timp îndelungat cu acumulatorii proprii.

Supravegherea mașinilor și mentenanță preventivă:

Există mai multe direcții investigate: Fixarea de noduri cu senzori în zone dificil de investigat ale angrenajelor (de exemplu pe osiile trenurilor sau diferite sisteme robotizate), senzori ce pot detecta modele de vibrație care indică necesitatea unor reparații. Se pot imagina ușor și alte aplicații asemănătoare.

Avantajul principal al unei rețele de senzori wireless într-o astfel de aplicație este funcționarea fără cabluri de transport date, evitându-se astfel o problemă de mentenanță suplimentară. În plus, în general instalarea e simplă, și poate fi efectuată post fabricare. O sursă de alimentare prin cablu poate fi sau nu disponibilă, depinzând de scenariu.

Dacă nodurile trebuie să se bazeze pe alimentare proprie, se impun condiții dure la alegerea acumulatorilor și la metodele de conservare a energiei, deoarece schimbarea acestora este de obicei impractică și costisitoare.

Pe de altă parte, de cele mai multe ori dimensiunea nodului și prețul acestuia nu constituie un factor critic și restricțiile nu sunt dure.

Medicină:

În mod similar se pot utiliza rețele de senzori wireless în medicină. Exemple de aplicații se pot da de la monitorizarea pacienților în unitățile de terapie intensivă, senzorii fiind direct atașați de pacient (lipsa firelor fiind un avantaj considerabil), până la supravegherea pe termen lung a pacienților și administrarea automată de medicamente, sisteme de urmărire a cadrelor medicale și a pacienților în spitale etc.

Controlul mediului și evaluarea biodiversității:

Rețelele wireless de senzori pot fi utilizate în controlul calității mediului. Un exemplu legat de poluanții chimici este monitorizarea unei rampe de gunoi. Se poate da și exemplul monitorizării platoului marin (înțelegerea fenomenelor de eroziune a acestuia sunt importante pentru construcția de ferme eoliene maritime).

Principalele avantaje ale utilizării rețelelor de senzori wireless în astfel de aplicații sunt legate de funcționarea pe o durată cât mai lungă a senzorilor in maximă proximitate cu subiecții de interes (pentru o culegere de date cât mai eficientă). Deoarece senzorii pot fi făcuți suficient de mici ca sa nu perturbe habitatul în care sunt amplasați, având deci un impact minim asupra observațiilor.

De cele mai multe ori este necesar un număr mare de senzori pentru astfel de aplicații, iar restricțiile relativ la consumul de energie sunt dure (se dorește o durata de viață cât mai mare).

Agricultura de precizie:

Utilizarea rețelelor wireless de senzori în agricultură permite irigarea și fertilizarea precisă a culturilor prin plasarea de senzori de umiditate și compoziție a solului în lanuri. Se consideră că este în general nevoie de un număr scăzut de senzori (în jur de 1 la 100 m2).

În mod similar se pot utiliza pentru controlarea dăunătorilor sau pentru monitorizarea sănătății animalelor domestice.

1.4 Descrierea motivului alegerii acestui proiect

Dat fiind că creșterea populației și schimbările climatice continuă să perturbe sectorul agricol, adoptarea de tehnologii noi și de noi metode agricole este inevitabilă. Practicile agricole automatizate economisesc atât timp cât și bani, făcându-le o opțiune fezabilă pentru agricultori.

Automatizarea agriculturii nu este un domeniu nou, fiind deja cunoscute multe metode deja aplicate, care aduc rezultate foarte bune, însa ele pot fi extrem de costisitoare, comparînd cu starea financiară a multor din agricultorii din R. Moldova.

Acesta este și motivul pentru care am hotărît să aleg această temă pentru proiect.

Acest proiect are ca scop determinarea modalităților de automatizare a proceselor din agricultură, studierea soluțiilor deja existente și oferirea unor alternative mai ieftine și accesibile pentru toti, care pot aduce aceleași rezultate.

Agricultura automatizata – Exemple

Hands Free Hectare: bun venit în fermă fără fermieri

Un succes în domeniul automatizării fermelor provine de la cercetătorii de la Universitatea Harper Adams, care au colaborat cu Decizia de precizie, o companie agricolă din Marea Britanie specializată în soluții de agricultură de precizie. Cu ajutorul proiectului lor "Hands Free Hectare", cercetătorii au dorit să automatizeze fiecare etapă a producției de plante, de la plantare până la monitorizare și recoltare. Ca urmare a cercetării lor, a fost produs un hectar de orz fără a fi nevoie de lucrători umani.

Pentru a face acest lucru, au folosit mașinile deja disponibile și l-au modificat, adăugând noi caracteristici cum ar fi un sistem GPS și camere de luat vederi. Pentru pulverizare și plantare, echipa a folosit un tractor dezvoltat de un producător de echipamente agricole din Tokyo. Tractorul este mai mic decât echipamentul obișnuit, obișnuit, folosit pe terenuri, care adesea compactează solul și afectează sănătatea generală a plantelor. Din acest motiv, cercetătorii consideră că viitorul agriculturii eficiente poate fi găsit în flotele vehiculelor autonome mici. Echipa a folosit și drone pentru a colecta probe de sol, permițându-le să-și monitorizeze câmpul de la distanță. Cu toate acestea, proiectul a întâmpinat câteva provocări. De exemplu, în timpul etapei de plantare, tractorul autodistructiv nu și-a urmat cursul în anumite părți ale câmpului și, prin urmare, culturile nu au fost plantate într-o linie obișnuită. Ei plănuiesc să repete acest proiect cu o recoltă de iarnă, sperând să depășească aceste obstacole și să-și ia agricultura fără mâini la nivelul următor.

Recoltarea automata – Taylor Farms

Exemplul perfect al modului în care ar putea funcționa viitoarele ferme este oferit de Taylor Farms, unul dintre cei mai mari producători de fructe și legume proaspăt preluate din America de Nord. Fermele Taylor recoltează în fiecare zi aproximativ 680.000 de kilograme de salată în Valea Salinas, o regiune agricolă din California.

Pentru a face întregul proces rapid și eficient, acesta se bazează pe echipamente autonome. De exemplu, combinația sa automatizată elimină necesitatea lucrătorilor umani, care petreceau 8 ore sau mai multe ore pe zi, recoltând salatele.

Aparatul utilizează viziunea computerului pentru a recunoaște salata verde înainte de al tăia cu un sistem cu jet de apă. Produsul este apoi ridicat în partea de sus a platformei de recoltare, unde muncitorii îl pot sorta. Mai târziu, în instalația de ambalare, un braț robotic împachetează între 60 și 80 salate pe minut. Utilizarea mașinilor robotizate în etapa de ambalare este deosebit de importantă pentru siguranța alimentară, deoarece, spre deosebire de lucrătorii umani, brațele robotice sunt mai puțin probabil să transfere bacteriile în alimente.

Până în prezent, Taylor Farms a folosit acest sistem automat numai pentru recoltarea salatei romaine, dar intenționează să o încerce și pe salată de aisberg – o provocare mai mare, deoarece este mai delicată.

Spread – Salată automată

O companie din Japonia construiește o fermă de salată de interior care va fi complet ținută de roboți și calculatoare. Compania, numită Spread, se așteaptă ca fabrica să se deschidă în 2017, iar procesul de agricultură complet automatizat ar putea face salata mai ieftină și mai bună pentru mediu.

Răspândirea are deja tendința unor ferme mari de interior, care au o multitudine de beneficii ecologice. Plantele pot fi cultivate în mod hidroponic fără a epuiza resursele solului. Până la 98% din apa Spread va fi reciclată, iar fabrica nu va trebui să pulverizeze pesticide, deoarece dăunătorii sunt în aer liber. Iluminatul artificial înseamnă că alimentarea cu alimente nu se va baza pe variabilele meteorologice, iar iluminatul poate fi alimentat prin energie regenerabilă.

În prezent, Spread crește cu aproximativ 7,7 milioane de capete de salată pe an și le vinde la aproximativ același preț ca și salata verde.

Se pare că compania speră să își mărească producția și să-și reducă prețurile, făcând procesul lor de creștere și mai automatizat.

În prezent, este destul de comun pentru fermele de interior să aibă temperatură, umiditate, lumină și CO2 controlate automat de un computer. Spread speră să aibă întregul proces condus de roboți, de la însămânțare până la recoltare. Deocamdată, Wall Street Journal raportează că firma încă lucrează la o mașină care poate să planteze semințele, iar procesul lor necesită în continuare ochii omului pentru a determina dacă a răsadit un răsad.

Rapid Company raportează că noua fabrică Spread, care începe construcția anul viitor, ar trebui să reducă costurile cu peste 50%, ceea ce se traduce în economii pentru consumatori.

Partea specială I (descrierea componentelor)

2.1 Caracterizarea senzorilor

Creșterea deosebită a automatizării sistemelor de producție necesită folosirea unor componente care să fie capabile să primească și să transmită informații referitoare la procesul de producție. Sensorii indelpinesc aceste funcții și importanța lor a crescut în ultimii ani în procesul de măsurare și de control al proceselor tehnologice.sensorul furnizează informațiile unui controler sub forma unor variabile d eproces. Prin variabile de proces se ințeleg mărimi fizice care caracterizează procesul tehnologic respectiv:temperatură, presiune, forță, lungime, unghi de rotație, nivel, debit, etc.

Există sensori pentru majoritatea mărimilor fizice care reacționează la una din aceste mărimi și transmit semnale relevante.

Caracteristicile sensorilor:

Un sensor este un convertor care transformă o mărime fizică ( de exemplu temperatu- ră, distanță, presiune) intr-o altă mărime mai ușor de evaluat – în mod uzual, o mărime electrică.

Un sensor nu trebuie să genereze întotdeauna un semnal electric. De exemplu o valvă pneumatică generează un semnal pneumatic la ieșir sub forma unei schimbări de presi- une.

Sensorii sunt dispozitive care pot să opereze atât cu ajutorul unui contact, de exemplu un comutator, un sensor de forță, sau, fără contact, de exemplu barieră de lumină, bari- eră de aer, sensor magnetic.

Un simplu comutator poate fi un sensor.

Sensorul este un dispozitiv care poate monitoriza un proces prin semnalizarea erorilor analizarea acestora și transmiterea informațiilor către alte componente.

Alți termeni utilizați.

– Sensor component – prin sensor component se înțelege acea parte a sensorului care primeș- te mărimea măsurată dar nu permite o utilizare independentă a acesteia deoarece este necesa- ră o procesare a semnalului.

– Sistem de sensori – un sistem de sensori constă din componente diferite de măsurare și eva- luare al căror număr depinde de funcția semnalelor din procesul respectiv.Componentele sunt adesea realizate modular.

– Sistem multisensor – un sistem de sensori alcătuit din sensori de același tip sau de tipuri diferite.

Exemple:

Un sensor de temperatură și umiditate sau de prsiune și temperatură, fiecare făcând parte din acelați dispozitiv.

O combinație de câțiva sensori de proximitate care sesizează mărimea și materialul pieselor de prlucrat.

O combinație de mai mulți sensori chimici pentru gaze prin care sensorii au un răspuns treaptă și prin intermediul unei evaluări inteligente furnizează mai multe informații ca întreg decît ca un sensor individual.

Exemple de sensori:

Sensori pentru lungime, distanță, de deplasare,

Sensori de forță,

Sensori de greutate,

Sensori de presiune,

Sensori de debit

Sensori de nivel,

Sensori de temperatură

Sensori de lumină,

Sensori de umiditate

Senzorii cei mai des întîlniți în aplicații agricole sunt :

Sensori de lumină,

Sensori de temperatură

Sensori de presiune,

Senzori de umiditate (aer/sol)

2.2 Prezentarea structurii unei sere automatizate

O seră este o construcție specială cu acoperiș (și cu pereți) din sticlă sau din material plastic pentru adăpostirea și cultivarea plantelor care nu suportă frigul în perioada rece a anului.

Încălzirea serelor se realizează în diferite moduri: cu apă caldă, vapori de apă, energie electrică etc.

După temperatura obținută în funcție de cerințele plantelor, se disting

sere reci, cu temperatura între 8 – 10°;

sere temperate, cu temperatura între 18 – 20°;

sere calde, cu temperatura între 25 – 30°.

Tipul serei se determină după tipul plantelor care vor fi plantate ulterior.

O seră automatizată, este o sera care conține toate sistemele necesare, pentru a întreține parțial sau chiar în totalitate, creșterea plantelor.

Aceste sisteme sunt:

Sisteme de irigație

Sisteme de încălzire

Sisteme de ventilație

În figura 2.1 este reprezentată o imagine a unei sere cu stistemele respective incluse

Figura 2.1 Exemplu de seră automatizată

2.3 Prezentarea sistemelor unei sere

2.3.1 Sistemul de irigație

Sistemele de irigație pot avea multe forme, devieri și componente, însă la baza stau 4 componente principale, care completează acest sistem.

In fig. 2.2 sunt prezentate componentele ce alcătuie sistemul de irigație

Figura 2.2: Componentele de baza a unui Sistem de irigare

Senzorii de umiditate a solului au rolul de a prelua datele respective din solul in care se află, la o perioadă stabilită. Informația este prelucrată de către un controler, care în dependență de informația prelucrată decide cînd trebuie pornită irigația.

2.3.2 Sistemul de încălzire

Sistemele de încălzire variază din ce în ce mai mult, dat fiind faptul că ele pot fi sursa cea mai costisitoare în sera, iar costurile pe parcursul folosirii pot fi destul de mari.

Încălzirea cu apă caldă este metoda cea mai des folosită de către agricultori, fiind accesibila. Mulți agricultori folosesc sobe de lemne sau carbune, cu sistem de încălzire prin țevi. Deasemenea aceasta se poate realiza și cu un sistem de încălzire a apei cu gaz. În figura 2.3 este prezentat un astfel de sistem, bazat pe apă caldă.

Figura 2.3 Sistem de încălzire cu apă caldă

Pe lîngă faptul că acestea pot fi foarte scumpe și greu de întreținut, pericolul unui accident sau dezastru este foarte mare din pricina mai multor factori :

Presiune înalta în țevile sistemului

Prezența unei surse de foc

Prezența gazului

Prezența altui tip de compustibil

Instalația complicată ce se poate defecta rapid

Toți acesti factori m-au determinat sa caut o altă soluție pentru a îmi încălzi sera, care este si de dimensiuni puțin mai mici, iar instalarea unui sistem pe aburi sau apă nu este deloc rentabil.

Soluția sunt sistemele de încalzire electrică în infra roșu.

Pe langa faptul ca sistemele acestea merg pe acelasi principiu de generare a caldurii de catre soare (deci e benefic pentru plante) veti mai avea si urmatoarele avantaje:

Instalare foarte usoara (cabluri, aparate de control pentru legarea in serie)

Caldura nu se pierde deoarece plantele, pamantul etc devin mici surse de caldura

Consum mai mic de energie decat in cazul incalzirii cu gaz si centrale/tevi apa calda unde in mod natural caldura se duce odata cu aerul cald.

Siguranță și securitate mai mare

Dimensiuni reduse

În figura 2.4 este prezentat un încălzitor electric cu rezistență infraroșu

Figura 2.4 Încălzitor electric cu rezistență infraroșu

2.3.3 Sistemul de ventilație

Aerisirea eficienta a unui solar sau sera are un rol major in creșterea optima a plantelor si ca rezultat final o producție mai mare. Ventilarea este importanta reieșind din beneficiile pe care le oferă: menținerea condițiilor de mediu care facilitează procesul de fotosinteza, capacitatea de a asimila microelementele din sol cat si facilitarea polenizării. În figura 2.5 este prezentată metoda tradițională de ventilare, prin descoperirea serei.

Figura 2.5 Ventilarea tradițională

Printre funcțiile importante ale ventilației putem enumera: controlul umidității, menținerea temperaturii optime, recircularea si destratificarea aerului, schimbul de oxigen si a dioxidului de carbon

Foliile profesionale conțin in component lor si aditivul IR(Infrared Radiation) care reflecta radiația provenita de la solul încins in interiorul solarului, astfel are loc efectul de sera. Daca temperatura este mai mare decât cea indicata apar condiții nedorite de mediu care împiedica creșterea plantelor.  Ventilatorul, care reprezintă o aerisire mecanico-electrica are funcția de a elimina căldura excesiva sin sera sau solar.

Deși majoritatea plantelor prefera concentrațiile mare de vapori din solar, creșterea celor din urma este împiedicata de patogeni sau mucegai care se dezvolta in mediile cu umiditate ridicata, care se formează datorita transpirației naturale a culturii si condensului creat in orele dimineții. De aceea folosirea ventilatorului are o importanta mare in evacuarea aerului umed si înlocuirea lui cu aer proaspăt si uscat.

Într-un solar neaerisit plantele primesc dioxid de carbon ,pe timpul zilei, si oxigen, pe timp de noapte, in cantități diferite, datorita acumulării neuniforme a gazelor in solar. Prin folosirea ventilatorului pe timpul zilei, aduce curenți de aer bogați in dioxid de carbon, esențiale pentru desfășurarea optima a procesului de fotosinteza. De asemenea se formează curenți de aer care întăresc tulpina plantei prin modificarea peretelui celular.

Astfel planta este mai rezistenta la acțiuni mecanice, are o tulpina mai groasa iar seva circula mai bine, ajungând pana la extremitatea plantei, asigurând fluxul de substanțe nutritive frunzelor cat si a fructelor. Plantele „respira” CO2, de aceea deseori trebuie reaprovizionata sera/solarul cu el, mai ales daca nu este suplimentat artificial. Aerul curat aspirat in sera/solar aduce cu el doua gaze importante necesare plantelor pentru a-si finaliza cele mai de baza funcții. In timpul fotosintezei plantele folosesc CO2-ul pe care il primesc din aer. Când nivelele acestuia scad, rata fotosintezei si toate funcțiile plantei legate de aceasta încetinesc proporțional.

Multe plante precum roșiile se polenizează prin mișcarea aerului, factor esențial in polenizare si in încheiere a ciclului reproductiv.

In urma celor relatate mai sus, am putea face o sinteza a beneficiilor aerisirii:

Elimină aerul umed din solar înlocuind-ul cu aer uscat

Schimbul de dioxid de carbon si oxigen

Controlul temperaturii in solar

Controlul umidității

Ajuta la polenizarea plantelor prin răspândirea polenului

Omogenizarea straturilor de aer cald pe timp de primăvara sau toamna târziu

Are un efect decisive in producția finala.

Zgomot redus pentru a nu polua fonic cultura

În cadrul serei noastre de dimensiuni reduse (10×6 m ), ventilarea poate fi efectuata de unul sau mai multe ventilatoare mici (fig 2.6), care pot ventila sera fara nici o problema, iar consumul fiind unul foarte mic.

Figura 2.6 Ventilator electric

2.4 Reprezentarea 3D a construcției serei

2.4.1 Dimensiunile

Dimensiunile serei conteaza la fel de mult ca și celelalte aspecte importante, atunci cînd planificăm să construim o seră.

Costurile intreținerii și cheltuielilor pentru o seră crește direct proporțional cu dimensiunile ei, deaceea am ales ca dimensiunile serei să fie mai mici (fig. 2.7), dar în același timp să fie destul spațiu pentru plante și sistemele necesare :

Lungimea = 17 m

Lățimea = 7 m

Înălțimea = 3,4 m

Figura 2.7 Dimensiunile serei

2.4.2 Solul și compartimentele pentru plante

Sera va conține 3 compartimente mari,din lemn, cu dimensiunile :

Lungimea = 6 m

Lățimea = 3 m

Înălțimea = 0,65 m

Aceste compartimente vor fi pe post de ”ghiveci” pentru plante, în care se va adauga sol special fertilizat, cu pardoseala (partea de jos a compartimentului) găurită.

Motivul pentru găurile din pardoseala este de a permite surplusului de apa să fie eliberat din compartiment, pentru a evita eventualele probleme care pot apărea atunci cînd plantele sunt irigate în exces.

În sera noastră se vor afla 3 astfel de compartimente (fig 2.8), amplasate la 2 metri distanță între ele.

.

Figura 2.8 Structura unui compartiment

Iar în figura 2.9 este reprezentat modul în care compartimentele vor fi amplasate în seră

Figura 2.9 Amplasarea compartimentelor în seră

2.4.3 Sistemul de irigare

Sistemul de irigare are în componența sa conductele, pompa pentru apa și 3 supape care pot fi închise și deschise, atît manual, cît și automat, sub controlul unui microcontroler și cite un releu respectiv pentru fiecare supapă.

Pompa poate fi conectată la orice sursă de apă disponibila.

Țevile folosite sunt din PVC, grosimea fiind în dependență de întrebuințare.

Țevile care sunt amplasate în interiorul compartimentelor sunt găurite, pentru a permite apei să pătrundă în solul acestora.

În figura 2.10 și 2.11 este reprezentată structura unei porțiuni din sistemul de irigație, împreuna cu compartimentul cu nr. 2.

Figura 2.10 Structura unei porțiuni a sistemului de irigare

Figura 2.11 Structura unei porțiuni a sistemului de irigare

În figura 2.12 este reprezentată structura întregului sistem de irigare împreună cu cele 3 compartimente.

Fig. 2.12 Structura întregului sistem de irigare

2.4.4 Senzorii de umiditate

Senzorii de umiditate sunt o parte componenta foarte importantă în sistemul de irigare, fără de care nu ar putea fi posibilă monitorizarea corectă a umidității solului din compartimentele cu plante.

Fiecare din cele 3 compartimente conține cîte un senzor de umiditate amplasat în sol (fig 2.13).

Figura 2.13 Exemplu de Microcontroler (ARDUINO)

Acesti senzori permit monitorizarea umidității din solul compartimentului , pentru a putea determina momentul în care este nevoie de a iniția procesul de irigare.

Senzorii, amplasați în mijlocul compartimentelor, sunt contectați la un microcontroler (fig 2.14 ), care este programat special ,și care controlează releele răspunzatoare de supapele fiecărui din compartimente .

Figura 2.14 Exemplu de Microcontroler (ARDUINO)

2.4.5 Senzorii de încălzire

Sistemul de încălzire în seră este alcătuit din 3 încălzitoare electrice cu infraroșu, un ventilator electric și un senzor de temperatură și umiditate.

Aceste componente sunt deasemenea conectate la același microcontroler, ca și sistemul de irigare.

Fiecărui compartiment îi revine cîte un încalzitor, aplasat in apropiere de acesta, astfel căldura emisa de încălzitor va un efect asupra plantelor asemănător cu cel al soarelui. (fig 2.15)

Figura 2.15 Amplasarea încălzitoarelor în seră

Cele 3 încălzitoare ,ventilatorul inclusiv, sunt controlate de cîte un releu, care la rîndul său este controlat de către microcontroler.

Senzorul de temperatură este atîrnat de tavanul serei (fig 2.16), fiind poziționat aproximativ în mijlocul ei, astfel obținînd date mai exacte de temperatură și umiditate a aerului.

Figura 2.16 Amplasarea senzorului de umiditate și temperatură în interiorul serei

2.5 Componente necesare

Tabelul 2.5.1 Componentele necesare

Partea specială II (calcule ,scheme)

3.1 Microcontrolerul si funcțiile îndeplinite

Functiile principale ale microcontrolerului sunt:

monitorizarea temperaturii si umiditatii in aer

monitorizarea umiditatii in sol pentru fiecare compartiment

irigarea solului cand sistemul detecteaza o scadere a umiditatii sub o valoare prestabilita

încalzirea serei cînd sistemul detecteaza o scadere a temperaturii sub o valoare prestabilita

Conceptul care sta la baza acestui proiect este studiul la o scara mica a posibilitatii folosirii automatizarilor in agricultura.

Utilizarea sistemelor automate in cultivarea si intretinerea plantelor este mai eficienta si precisa decat procesul de ingrijire traditional, consuma mai putin timp si resurse din partea utilizatorului, iar folosirea la o scara industriala elimina instabilitatea factorului natural.

Microcontrolerul pe baza cărui se va îndeplini acest proiect este ATMEGA 324P.

ATmega328 este un cip microcontroler creat de către Atmel și face parte din seria de megaAVR. Atmega328 AVR 8-bit este un circuit integrat de înaltă performanță ce se bazează pe un microcontroler RISC, combinând 32 KB ISP flash o memorie cu capacitatea de a citi-în-timp-ce-scrie, 1 KB de memorie EEPROM, 2 KB de SRAM, 23 linii E/S de uz general, 32 Înregistrari procese generale, trei cronometre flexibile/contoare în comparație cu, întreruperi internă și externă, programator de tip USART, orientate interfață serială byte de 2 cabluri, SPI port serial, 6-canale 10-bit Converter A/D (8-chanale în TQFP și QFN/MLF packages), "watchdog timer" programabil cu oscilator intern, și cinci moduri de software-ul intern de economisire a energiei selectabil. Dispozitivul funcționează 1,8-5,5 volți.

Prin executarea instrucțiuni puternice într-un singur ciclu de ceas, aparatul realizează un răspuns de 1 MIPS

Tabelul 3.1 Parametrii microcontrolerului

Motivul pentru care a fost ales acest microcontroler este domeniul de aplicabilitate al lui, performanțele mari în raport cu costul său.

Azi, ATmega328 este frecvent utilizat în mai multe proiecte și sisteme autonome unde un microprocesor simplu, de consum redus, cost scăzut. Poate cea mai comună implementare acest chip este populara platforma pentru Arduino, pentru modelele Uno și Nano.

3.2 Caracteristici și principii de funcționare a senzorilor de temperatură

3.2.1 Funcționarea senzorilor de temperatură

Temperatura este mărimea neelectrică cea mai des măsurată. Senzorii de temperatură folosiți au o mare varietate, datorită gamei largi de temperaturi care se măsoară, precum și preciziei cu care se măsoară într-un anumit domeniu. Eroarea de măsurare se datorează în primul rând efectelor de schimb de căldură dintre senzor și mediu.

Evaluarea erorii de măsurare se face prin calculul răspunsului senzorului, această eroare fiind cu atât mai mică cu cât conducția termică senzor – corp este mai mare. O altă sursă de eroare poate fi încălzirea senzorului datorită curentului propriu care trece prin senzor. Marea varietate a senzorilor se datorează și caracteristicilor constructive sau a mediilor în care trebuie utilizate.

Fenomenele care stau la baza funcționării senzorilor de temperatură prezintă o mare diversitate, spre exemplu conversia temperatură – mărime electrică, făcută de senzor, se realizează pe baza efectelor produse de câmpul termic asupra diferitelor materiale sau semiconductoare. Efectele produse de temperatură asupra diferitelor corpuri cu care vin în contact direct sau indirect sunt: dilatarea, variația conductivității electrice, modificarea proprietăților magnetice, variația unei tensiuni electromotoare, variația intensității și a spectrului radiației emise de corp, precum și modificarea frecvenței de rezonanță a materialului.

Senzorii de temperatură trebuie să aibă și alte proprietăți, cum sunt: sensibilitate, reproductibilitate, timp de răspuns mic, liniaritate pe un domeniu cât mai mare, montare și interschimbare ușoară. Senzorii trebuie să fie protejați împotriva unor eventuale acțiuni chimice sau fizice. Aceste protecții care se adaugă în timpul realizării senzorilor, duc la scăderea performanțelor acestora.

Pentru a face o alegere corectă a senzorului de temperatură, întâi trebuie analizate cerințele legate de intervalul de temperatură în care trebuie să funcționeze, timpul de răspuns, sensibilitatea, temperatura maximă la care va fi supus senzorul, timpul de utilizare, costurile.

3.2.2 Clasificarea senzorilor după principiul de funcționare

Senzori de temperatură cu termorezistoare

Termorezistoarele (RTD – resistance temperature detector) funcționează pe baza creșterii rezistivității la creșterea temperaturii. Variația rezistenței conductoarelor metalice crește proportional cu temperatura mediului.

Senzori de temperatură cu termocupluri

Termocuplurile sunt realizate din două fire de metale sau aliaje diferite, sudate împreună la unul din capete, formând astfel joncțiunea de măsurare. Celelalte două capete formează joncțiunea de referință.

Senzori de temperatură cu termistoare

Termistoarele sunt rezistoare dependente de temperature, realizate din oxizi metalici sau din materiale semiconductoare.

Senzori integrați de temperatură

Spre exemplu termistoarele integrate cu peliculă subțire, termocupluri integrate, tranzistoare integrate, traductoare integrate cu ieșire proportional cu temperature absolută sau traductoare integrate de temperatură cu ultrasunete.

Senzori de temperatură cu infraroșu

Senzorii cu infraroșu măsoară temperature fără contact cu obiectul măsurat, cu un timp de răspuns de ordinul ms.

Pirometre

Pirometrele se folosesc la măsurarea temperaturilor mari, peste 1000ᵒC, pe baza radiațiilor totale, parțiale sau monocromatice emise de corpurile măsurate.

Senzori de temperatură cu fibre optice

Senzori de temperatură cu fibre optice permit măsurarea fără contact a temperaturilor mari, de până la 1800ᵒC. Există două variante de senzori de temperature cu fibră optică:

cu sensor tip sondă din fibră optică: au timp de răspuns de ordinul 0,5 s și acuratețea de ± 0,5%.

cu fibră optică dispusă în buclă, în tot spațiul măsurat: pot detecta variații de 1ᵒC și au lungimi de zeci de km (în clădiri mari, tunele, etc.).

3.2.3 Amplasarea și poziționarea senzorilor de temperatură

Senzorii de temperatură au rolul de a indica exact temperatura curentă a aerului sau a mediului în care este poziționat, în momentul colectării datelor.

O analiză corecta se face doar cu date exacte, iar aceste date pot fi exacte doar atunci cînd senzorii se află în imediata apropiere sau chiar în centrul mediului spre analizare.

În dependență de exactitatea cu care dorim să evaluam temperatura, se poate folosi un senzor ,sau chiar mai mulți senzori de temperatură, poziționați strategic în spațiu.

Spre exemplu, în cazul în care avem o seră de dimensiuni Mari, este nevoie de amplasat 3 sau chiar 4 senzori, egal depărtați și poziționați, ca și în fig 3.1 , pentru a acoperi o arie cît mai mare a mediului, obținînduse o medie a temperaturilor.

Figura 3.1 Amplasarea strategică a senzorilor

Poziționarea senzorilor se poate face și în dependență de tipul plantelor sau altor factori.

În cazul anumitor plante de ghiveci,sau plante mai capricioase la temperatură, se necesită monitorizarea temperaturii fără nici o eroare cît de mică. Astfel , senzorul este poziționat direct în vazonul acesteia (fig. 3.2), obținînd date exacte.

Figura 3.2 Amplasarea senzorului de Temperatura direct în ghiveciul plantelor

Senzorii deasemenea se pot poziționa și teritorial, acoperind o parte mai mare din teritoriul vizat, cum este reprezentat și în fig. 3.3, reușind să se facă o estimare a temperaturii doar cu ajutorul unui singur senzor, în cazul în care se pot admite erori de 1-2 grade.

Figura 3.3 Amplasarea teritorială a senzorilor

3.3 Schema bloc a componentelor în sistem

În figura 3.4 este reprezentată schema bloc a componentelor din cadrul serei

Figura 3.4 Schema bloc a componentelor din sistem

Descrierea rolului componentelor:

» Senzorii de umiditate in sol vor transmite date catre microcontroller; functioneaza la o tensiune de 3.3-5V si au o dimensiune de 6 x 2cm.

» Senzorul de umiditate si temperatura in aer va transmite date catre microcontroller. Acesta functioneaza la o tensiune de 3.3-5V si foloseste un singur fir legat la un pin digital pentru transmiterea datelor.

» Sistemul de încălzire cu infraroșu conține 3 încălzitoare electrice cu infraroșu .Toate încălzitoarele vor fi aprinse timp de 30 min. cand valoarea citita de senzorul de temperatura va fi mai mica decat valoare predefinită în program

( de ex: 15°C ).

» Pompa de apa va fi activata pentru a pompa apa din rezervor in conductele de picurare cand media valorilor citite de senzorii de umiditate din sol va fi mai mica de valoarea predefinită în program ( de ex: 50% ).

» LCD-ul va fi folosit atat pentru a afisa date de la senzori.

3.4 Etapele de monitorizare și evaluare a parametrilor din seră

Evaluarea temperaturii în seră

Etapa 1: Colectarea datelor de către senzorul de temperatura.

Microcontrolerul va avea o constantă de timp , la care va ”cere” datele de la senzorul de temperatura.

Etapa 2: Acesta trebuie să analizeze temperatura, comparînd-o cu valoarea predefinită în programul preinstalat, urmînd să se decidă ce sarcină să fie efectuată.

3.4.1 Asocierea temperaturii cu un scenariu de acțiune și efectuarea lui

Scenariul 1:

Temperatura colectata este mai mică decît cea prestabilită.

Acțiuni:

Microcontrolerul va inițializa etapa de încălzire a serei, conectînd releele ce controlează starea încălzitoarelor. Acestea vor rămîne conectate pe perioada de timp predefinită.

Perioada de încălzire a expirat. Se deconectează releele încalzitoarelor, respectiv deconectînd încălzitoarele.

Preluarea repetată a datelor de la senzorul de temperatură.
În cazul în care condiția stabilită nu este satisfăcută, se inițializează din nou etapa de încălzire .

Scenariul 2:

Temperatura colectata este mai mare decît cea prestabilita

Acțiuni:

Microcontrolerul va inițializa etapa de răcire a serei, conectînd releul ce controlează starea ventilatorului.

Ventilatorul rămîne conectat pe toată perioada predefinită

Perioada de răcire a expirat. Se deconectează releul ventilatorului, respectiv deconectînd ventilatorul.

Preluarea repetată a datelor de la senzorul de temperatură.
În cazul în care condiția stabilită nu este satisfăctă, se inițializează din nou etapa de ventilare.

Scurtă analiza a energiei necesare pentru un ciclu de încălzire.

Se dă:

Lungimea serei = 17 m

Lățimea serei = 7 m

Înălțimea = 3,4

Aria Serei = 120 m2

Volumul total al serei = 408 m3

Puterea încălzitorului = 2500 (W)

Un încălzitor electric cu infraroșu de tipul Hausberg HB 8650, are o suprafață de încălzire medie de 36 m2. Luînd în considerare că este destinat pentru încăperi standarde cu dimensiuni normale, asemănătoare locuințelor , vom estima că înalțimea locuințelor este de aproximativ 3 m.

Din acestea rezultă , ca un încălzitor cu infraroșu folosit în sera noastra va acoperi aproximativ un volum de aer de 6x6x3 = 108 m3

Pentru un volum de 108 m3 , timp de o ora, un încălzitor va consuma 2,50 kWh.

Vaer = Vtotal – Vcomp , (3.1)

unde Vcomp este volumul total ocupat de compartimente

Vcomp = 3 * ( L * l * h ) = 3 * (6 m * 3 m * 0,65 m ) = 35 m3

Vaer = 408 m3 – 35 m3 = 373 m3

Fiecărui încălzitor îi revine 124 m3 din volumul de aer din seră, rezultînd astfel că încălzitoarele vor lucra la o capacitate normală, iar consumul de energie electrică va fi constant 2,50 kWh .

Respectiv energia electrică totală consumată în decursul unei ore este de 7,50 kWh.

Energia electrică necesară pentru un ciclu al etapei de încălzire se poate calcula în urma obținerii timpului unui ciclu de încălzire, raportat la 7,50 kWh.

3.4.3 Evaluarea umidității în fiecare compartiment

Etapa 1: Colectarea datelor de cătresenzorii de umiditate amplazați în solul fiecărui compartiment

Microcontrolerul va avea o constantă de timp , la care va ”cere” datele de la acești senzori

Etapa 2: Acesta trebuie să analizeze umiditatea pentru fiecare compartiment aparte, comparînd-o cu valoarea predefinită în programul preinstalat, urmînd să se decidă ce sarcină să fie efectuată.

Analizarea datelor se va face într-un regim ciclic. Toate compartimentele vor fi analizate pe rînd, efectuînd cîte o sarcină pentru fiecare aparte.

3.4.2 Determinarea actiunilor necesare

Scenariul 1:

Umiditatea compartimentului este sub nivelul prestabilit

Acțiuni:

Microcontrolerul va inițializa etapa de irigare a compartimentului, conectînd releul ce controlează starea supapei (valvei) ce corespunde cu acel compartiment.
Pompa de apă este conectată, initiînd procesul de irigare.

Perioada de irigare a expirat. Microcontrolerul deconecteaza pompa de apă, și tocami după aceea , schimbă starea supapei(valvei), ce corespunde compartimentului.

Indiferent de nivelul de umiditate a compartimentului , microcontrolerul începe analiza umidității din următorul compartiment.

Dupa ce toate cele 3 compartimente au fost irigate,microcontrolerul verifică și deconectează pompa de apă, și închide toate supapele(valvele), pentru a elimina cazurile de eroare , apoi , se începe din nou analizarea umidității , repetînd ciclul respectiv atît timp, pînă cînd nivelul umiditîții este cel dorit.

Scenariul 2:

Umiditatea compartimentului este la un nivel mai mare decît cel prestabilit.

Microcontrolerul verifică dacă mai sunt compartimentede verificat. Dacă da, continuă, dacă nu, întrerupe ciclul de irigare complet, pîna la următoarea analiză prestabilită.

Partea economică

4.1 Argumentarea economică

Agricultura constituie din cele mai vechi timpuri și continuă să rămână și azi un domeniu vital de activitate a omului. Rămâne unica sursă de hrană, un furnizor important de materie primă pentru industrie și totodată o însemnată piață de desfacere pentru producția acesteia.

Automatizarea agriculturii este o soluție la care mulți agricultori apelează, pentru a mări randamentul muncii lor și pentru a obține produse de calitate cît mai înaltă.

Sunt multe soluții deja testate și aplicate, care aduc rezultate foarte bune, însa ele pot fi extrem de costisitoare, mai ales pentru agricultorii din țara noastră, care nu dispun de resurse financiare foarte mari. Acesta este și motivul studierii implementării unui astfel de proiect.

În aest copitol este prezentat calculul cheltuelilor necesare pentru elaborarea unei sere automatizate, cu senzori și sisteme autonome de irigare și controlul temperaturii.

Scopul: De a calcula toate cheltuielile necesare implementarii acestui proiect in viața reală.

Obiectivele: Calcularea investiției, cheltuielilor de transport , cheltuieli de montare, cheltuieli de retribuții de salarii, costul unitar, argumentarea eficienței economice.

4.2 Calculul mărimii investiției (I).

Investițiile includ totalitatea de cheltuieli efectuate pentru procurarea capitalului fix, anume: echipament (centrala), dispozitive, utilaje, inventar, cablul optic; etc.

Calculul se va efectua într-un tabel de forma:

Tabelul 4.1 Calculul investiției (I)

4.3 Calculul cheltuielilor de transport

Cheltuieli suportate de întreprindere pentru transportul echipamentului din străinătate, se calculează:

În mărime de 5% – 10 % din mărimea investiției (X), se notează Ch.trans. ;

4.4 Mărimea cheltuielilor de montare

(Ch. montare), în mărime de 5%-10% din costul echipamentului;

4.5 Determinarea mărimii investiției totale (It) – utilizăm relația:

4.6 Cheltuieli directe:

Tabelul 4.2 Cheltuieli directe :

Venitul annual al întreprinderii SA Moldtelecom din plata de abonament va fi:

180 lei * 12 luni = 2160 lei

Amortizarea: ;

4.7 Calculul cheltuielilor pentru retribuții (salarii)

Se includ cheltuielile pentru salarii de bază, salarii suplimentare, primele, respectiv contribuții pentru asigurări sociale.Se vor urma două etape:

Calculul salariului de bază, în acest scop se va completa următorul tabel:

Tabelul 4.3 Salariul tarifar de bază

Concluzie : În urma calculului efectuat privind salariului de bază, am ajuns la concluzia că un administratorul v-a avea un salariu în sumă de 4724,1 lei a cite 8 ore pe zi . Salariul total lunar, achitat celor 2 lucrători este de 9448,2 lei.

Calculul cheltuielilor pentru retribuirea muncii se efectuiază în următorul tabel:

Tabelul 4.4 Cheltuieli privind retribuirea muncii

Concluzie: În urma calculului efectuat am ajuns la concluzia privind retribuirea muncii administratorului va fi 5716,16 lei cu contribuții la asigurări sociale și CAM 1543,36 lei .

Calculul cheltuielelor de salarii ( inclusiv Contribuții la asigurări sociale și CAM) pentru un an :

4.8 Costul total de regie :

4.9 Costul total al proiectului

Calculele se efectuiază în următorul tabel:

Tabelul 4.8 Costul total

4.10 Determinarea costului unitar

Totalitatea cheltuielilor necesare de suportat pentru realizarea unei sere de acest fel se calculeaza conform urmatoarei formule.

4.11 Eficiența economică

Referitor la argumentarea economică a unei sere automatizate este necesar de calculat costul total al echipamentelor folosite și a eficienței serei în sine.

Sera automatizată este realizată pe baza unei rețele de senzori (de temperatură și umiditate aer, de temperatură și umiditate sol ), microcontroler, și un calculator conectat prin wifi.

Cu toate că o astfel de seră automatizată poate fi o investiție puțin costisitoare la început, ea își acoperă cheltuielile în scurt timp, doarece elimină pierderile care pot apărea, iar întreținerea ei nu este deloc costisitoare.

Avantajele unei sere automatizate sunt foarte numeroase , punctul forte fiind fiabilitatea și flexibilitatea ei. Toate echipamentele pot fi reamplasate, și reutilizate la dorință. Sera poate fi transformată sub diferite forme, ceea ce permite plantarea și cresterea de numeroase specii de plante.

Aceasta seră elimină factorii de pericol a culturilor de plante, cum ar fi înghețuri, ploi acide sau temperaturi prea ridicate, ce pot afecta culturile.

Agricultorul poate controla oricînd parametrii de mediu din sera automatizată, ceea ce îi permite sa monitorizeze și să acționeze conform analizei parametrilor, obținînd cea mai bună recoltă de fiecare dată.

Securitatea protecției muncii

5.1 Echipamente de protecției a muncii

În funcție de zona protejată

Pentru protecția capului: casca care poate fi cu vizor, pe șantiere de construcții și în unele fabrici;

Pentru protecția ochilor: ochelari de sudură sau mască împotriva radiațiilor ori fragmentelor care pot produce leziuni traumatice

Pentru protecția piciorului:se poartă încălțăminte de protecție pe șantierele de construcții și în unele ramuri industrie, genunchiere,;

Pentru protecție corpului: îmbrăcăminte profesională generică și specifică (șalopetă, pantaloni lungi, mănuși, bocanci, șepci, …) în funcție de temperatură (cald, rece) și de vreme, securitatea la incendiu, activitate (sudură, substanțele chimice implicate, îmbrăcăminte de mare vizibilitate);

Măști respiratorii: măști de protecție, filtre;

Protecție auditiva împotriva zgomotului (scoici pasive, șepci active);

5.1.2 În funcție de tipul de activitate la care este folosit

Împotriva stropilor de produse chimice sau biologice,

Împotriva căldurii și a riscului de incendiu

Împotriva riscului traumatic (tăieturi, abraziune, veste antiglonț)

Contra căderilor de la înălțime: ham, bobine, cârlige, frânghii (coardă dispozitive contră);

Pentru protecție împotriva riscului de electrocutare sau electricitate statică: scaune și covoare izolante, mănuși electricieni, dispozitive de împământare, etc.

5.1.3 Pentru activități specializate

Îmbrăcăminte de protecție specifică pentru grupuri specializate: alpinism, scufundare (costum de scafandru), de vizibilitate mare (pentru a nu fi lovit de vehicul sau pentru manevrare, etc.;

Pentru protecții specifice: detectoare de gaz, costume de scafandru, aparatul de respirat cu aer comprimat, etc.

Pentru fiecare tip de activitate angajatorul trebuie să asigure siguranța și protecția salariatului pe care îl are sub autoritatea sa. Pentru aceasta din punct de vedere legal conducătorul unității, administratorul după caz, trebuie să facă evaluarea riscurilor.

5.1.4 Norme de protecție a muncii

Agricultura reprezintă unul dintre sectoarele economiei cu risc maxim privind accidentele la locul de muncă. Lucrătorii din sectorul agricol sunt expuși dublu la acidente de muncă fără deces și triplu la accidente mortale față de media accidentelor de muncă în general. Caracterul independent al activităților din agricultură și faptul că agricultura este, de multe ori, o afacere de familie, face ca respectarea regulilor SSM să fie de multe ori ignorată, fie din necunoaștere, fie din comoditate.

Prezentele instrucțiuni se aplica in departamentele unde se efectuează activități de birou ce  presupun lucrul cu echipamente electronice pentru prelucrarea automata a datelor , inclusiv a activităților desfășurate la videoterminale.

Dotarea cu echipament individual de protecție se va realiza in funcție de riscurile specifice, potrivit prevederilor Normativului intern de acordare si utilizare a echipamentului individual de protecție .

Lucratorii care urmează sa desfășoare activități la echipamente de calcul, vor fi încadrați si repartizați la posturile de lucru numai dupa efectuarea examenelor medicale obligatorii prevăzute de reglementările in vigoare, inclusiv a examenului medical oftalmologie.

Examenul medical se va realiza periodic si ori de cate ori este necesar daca lucratorii acuza simptome determinate de exercitarea profesiei.

In cazul in care, la controlul medical oftalmologie se constata ca nu pot fi utilizați ochelari de corecție obișnuiți, lucratorii vor fi dotați cu mijloace de corecție speciale, adecvate sarcinii de munca.

Lucratorii vor fi instruiți in legătura cu utilizarea echipamentului de calcul inainte de inceperea activității si ori de cate ori se modifica organizarea sau dotarea locurilor de munca.

Lucratorii vor fi instruiți special asupra necesitații amenajării ergonomice a locului de munca si asupra pozițiilor corecte pe care trebuie sa le adopte in timpul lucrului.

Posturile de munca trebuie concepute si amenajate astfel incat sa permită mai multor persoane sa realizeze o gama diversa de sarcini, intr-un mod confortabil si eficace, la nivelul de performante cerut.

Videoterminalele vor fi amplasate astfel incat direcția privirii sa fie paralela cu sursele de lumina (naturala si artificiala).

Punerea sub tensiune a tablourilor de distribuție va fi efectuata numai de către personalul autorizat in acest scop.

Personalul care utilizează echipamentele de calcul nu are voie sa intervină la tablouri electrice, prize, stechere, cordoane de alimentare, grupuri

stabilizatoare, instalații de climatizare sau orice instalații auxiliare specifice.

Utilizatorii echipamentelor de calcul prevăzute cu videoterminale trebuie sa cunoască necesitatea si posibilitățile de reglare a echipamentului si mobilierului de lucru.

Este interzisă efectuarea oricărei intervenții in timpul funcționarii echipamentului de calcul. Remedierea defecțiunilor se va realiza numai de către personalul de întreținere autorizat.

Este interzis fumatul in toate spatiile societății.

Echipamentele tehnice din incaperile de lucru vor fi fixate si vor fi dotate cu dispozitive de protecție in stare buna. De asemenea, ele vor avea afișate instrucțiunile tehnice de exploatare si de Securitatea si Sănătatea in Munca.

In sălile cu echipamente de telecomunicații, locurile de trecere si spatiile din jurul echipamentelor vor fi complet libere; este interzisa ocuparea lor cu materiale sau cu aparataj inutil, iar locurile de munca vor fi menținute in perfecta stare de curățenie.

Instalatiile de ventilare si climatizare vor fi menținute in buna stare, urmarindu-se funcționarea lor la parametrii proiectați. La toate locurile de munca permanente din spatii inchise, unde exista riscuri de incendii, explozii, intoxicații si surse de zgomot sau vibrații, se vor efectua măsurători in vederea depistării concentrațiilor / nivelurilor maxime admisibile si a anihilării surselor acestora.

Iluminatul natural si artificial se va realiza astfel incat sa asigure o buna vizibilitate a locurile de munca.

Corpurile de iluminat trebuie curățate periodic.

Fiecare incapere in care exista echipamente de telecomunicații va fi dotata cu extinctoare cu bioxid de carbon. In cazul producerii incendiilor la tablourile electrice sau la instalațiile de forța nu se admite folosirea extinctoarelor cu spuma, ci numai a celor cu bioxid de carbon.

In caz de incendiu se va întrerupe imediat alimentarea cu energie electrica a sectoarelor incendiate si a celor amenințate de incendiu

5.1.5 Exploatarea echipamentelor de calcul.

Se interzice lucratorilor sa utilizeze echipamentele de calcul pe care nu le cunosc si pentru care nu au instruirea necesara.

Punerea in funcțiune a unui echipament dupa revizii sau reparații se va face numai dupa ce personalul autorizat sa efectueze revizia sau reparația confirma in scris ca echipamentul respectiv este in buna stare de funcționare.

Este interzisa indepartarea dispozitivelor de protecție ale echipamentelor de calcul.

Este interzisa efectuarea oricărei intervenții in timpul funcționarii echipamentului de calcul.

Daca in timpul funcționarii echipamentului de calcul se aud zgomote deosebite, acesta va fi oprit si se va anunța personalul de intretinere pentru control si remediere.

Este interzisa conectarea echipamentelor la prize defecte sau fara împamantare.

Inlocuirea siguranțelor la instalațiile electrice se va face numai de către personalul autorizat in acest scop.

Utilizarea calculatorului

In cazul in care alternarea activităților nu este posibila, iar sarcina de munca impune utilizarea ecranelor in cea mai mare parte a timpului, se vor acorda pauze suplimentare fata de cele obișnuite.

Durata si periodicitatea pauzelor suplimentare se vor reglementa prin instrucțiuni proprii, in urma consultării unor instituții specializate sau specialiști in protecția muncii (complexitate, ritm, durata, repetivitate) si vor fi incluse in timpul de lucru.

Videoterminalele vor fi amplasate astfel incat direcția de privire sa fie

paralela cu sursele de lumina (naturala si artificiala).

Ecranul, suportul de documente si tastatura trebuie amplasate la distante aproximativ egale fata de ochii utilizatorului, respectiv 60-150 mm.

Inălțimea tastaturii trebuie sa asigure in timpul utilizării un unghi de minim 90° intre brat si antebraț.

Videoterminalele trebuie amplasate la distanta fata de ferestre.

In cazul in care videoterminalele sunt amplasate in incaperi in care se desfășoară si alte activități, in apropierea ferestrelor vor fi amplasate posturile de lucru ce nu necesita activitate la ecran.

Pentru asigurarea cerințelor de securitate la locul de munca trebuie:

§         sa se reducă la minimum vibrațiile inerente sau transmise;

§         sa se elimine posibilitatea basculării planului de lucru;

§         sa se regleze inaltimea mesei fara risc de coborâre brusca si deci de rănire;

§         sa nu se utilizeze obiecte improvizate pentru fixarea echipamentului de calcul.

La punerea sub tensiune a calculatoarelor electronice se vor respecta, in ordine, următoarele prevederi:

verificarea temperaturii si umidității din sala;

punerea sub tensiune a unității centrale, prin acționarea butonului corespunzător de pe panoul unității centrale;

punerea sub tensiune a echipamentelor periferice prin acționarea butoanelor corespunzătoare de pe panourile de comanda, in succesiunea indicata in documentația tehnica a calculatorului.

Scoaterea de sub tensiune a calculatoarelor electronice se va realiza in succesiunea inversa celei prevăzute la punerea sub tensiune.

Este interzisa indepartarea dispozitivelor de protecție ale echipamentelor de calcul.

Este interzisa efectuarea oricărei intervenții in timpul funcționarii echipamentului de calcul.

Remedierile defecțiunilor se vor realiza numai de către personalul de intretinere autorizat.

La utilizarea imprimantelor se va evita atingerea pârtilor fierbinți.

In timpul lucrului la videoterminale se va evita purtarea ochelarilor colorați.

Utilizatorii echipamentelor de calcul prevăzute cu ecran de vizualizare trebuie sa cunoască necesitatea si posibilitățile de reglare a echipamentului si mobilierului de lucru.

5.2 Măsuri de protecție a muncii la utilizarea instalațiilor și echipamentelor electrice

Pentru evitarea accidentelor prin electrocutare, este necesara eliminarea posibilitatii de trecere a unui curent periculos prin corpul omului.

Masurile, amenajarile si mijloacele de protectie trebuie sa fie cunoscute de catre tot personalul muncitor din toate domeniile de activitate.

Principalele masuri de prevenire a electrocutarii la locurile de munca sunt:

Asigurarea inaccesibilitatii elementelor care fac parte din circuitele electrice si care se realizeaza prin:

O amplasarea conductelor electrice, chiar izolate, precum si a unor echipamente electrice, la o inaltime inaccesibila pentru om. Astfel, normele prevad ca inaltimea minima la care se pozeaza orice fel de conducto electric sa fie de 4M, la traversarea partilor carosabile de 6M, iar acolo unde se manipuleaza materiale sau piese cu un gabarit mai mare, aceasta inaltime se depaseasca cu 2.25m gabaritele respective.

Izolarea electrica a conductoarelor;

Folosirea carcaselor de protectie legate la pamant;

Ingradirea cu plase metalice sau cu tablii perforate, respectandu-se distanta impusa pana la elementele sub tensiune.

Folosirea tensiunilor reduse (de 12, 24, 36V) pentru lampile si sculele electrice portative. Sculele si lampile portative care functioneaza la tensiune redusa se alimenteaza la un transformator coborator.

Deoarece exista pericolul inversarii bornelor este bine ca atat distanta picioruselor fiselor de 12, 24 si 36V, cat si grosimea acestor picioruse, sa fie mai mari decat cele ale fiselor obisnuite de 120, 220 si 380 V, pentru a evita posibilitatea inversarii lor.

La utilizarea uneltelor si lampilor portative alimentate electric, sunt obligatorii:

varificarea atenta a uneltei, a izolatii ai a fixarii sculei inainte de incperea lucrului;

evitarea rasucirii sau a incolacirii cablului de alimentare in timpul lucrului si a deplasarii muncitorului, pentru mentinerea bunei stari a izolatiei;

menajarea cablului de legatura in timpul mutarii uneltei dint-un loc de munca in altul, pentru a fi solicitat prin intindere sau rasucire; unealta nu va fi purtata tinandu-se de acest cablu;

evitarea trecerii cablului de alimentare peste drumurile de acces si in locurile de depozitare a materialelor; daca acest lucru nu poate fi evitat, cablul va fi protejat prin ingropare, acoperire, cu scanduri sau suspendate;

interzicerea repararii sau remedierii defectelor in timpul functionarii motorului sau lasarea  fara supraveghere a uneltei conectate la reteua electrica.

Folosirea mijloacelor individuale de protectie si mijloacelor de avertizare. Mijloacele de protectie individuala se intrebuinteaza de catre electricieni pentru prevenirea electrocutarii prin atingere directa si pot fi impartite in doua categorii: principale si auxiliare.

Mijloacele principale de protectie constau din: tije electroizolante, clesti izolanti si scule cu manere izolante. Izolatia acestor mijloace suporta tensiunea de regim a instalatiei in conditii sigure; cu ajutorul lor este permisa atingerea partilor conductoare de curent aflate sub tensiune.

Mijloacele auxiliare de protectie constau din: echipament de protectie (manusi, cizme, galosi electroizolanti), covorase de cauciuc, platforme si gratare cu picioruse electroizolante din portelan etc. Aceste mijloace nu pot realiza  insa singure securitatea impotriva electrocutarilor.

Intotdeauna este necesara folosirea simultana cel putin a unui mijloc principal si a unuia auxiliar.

Mijloacele de avertizare constau din placi avertizoare, indicatoare de seuritate (stabilita prin standarde si care contin indicatii de atentionare), ingradiri provizorii prevazute si cu placute etc. Acestea nu izoleaza, ci folosesc numai pentru avertizarea muncitorilor sau a persoanelor care se apropie de punctele de lucru periculoase.

Deconectarea automata in cazul aparitiei unei tensiuni de atingere periculoase sau a unor scurgeri de curent periculoase. Se aplica mai ales la instalatiile electrice care functioneaza cu punctul neutru al sursei de alimentare izolat fata de pamant.

Mentionand faptul ca un curent de defect 300-500A poate deveni in anumite conditii, un factor provocator de incendii, aparatul prezentat asigura protectia si impotriva acestui pericol.

Intreruptorul este prevazut cu carcase izolante, si este echipat cu declansatoare termice, electromagnetice si releu de protectie la curenti de defect.

Separarea de protectie se realizeaza cu ajutorul unui transformator de separatie. Prin acesta, se urmareste crearea unui circuit izolat fata de pamant, pentru alimentarea echipamentelor electrice, la care trebuie inlaturat pericolul de electrocutare.

Conditiile principale care trebuie indeplinite de o protectie prin separare sunt:

la un transformator de separatie sa nu se poata conecta dacat un singur utilaj;

izolatia conductorului de alimentare sa fie intotdeuna in stare buna, pentru a fi exclusa posibilitatea aparitii unui curent de punere la pamant de valoare mare.

Izolarea suplimentara de protectie consta in executarea unei izolari suplimentare fata de izolarea obtinuta de lucru, dar care nu trebuie sa reduca calitatile mecanice si electrice impuse izolarii de lucru.

Izolarea suplimentara de protectie se poate realiza prin:

aplicarea unei izolari suplimentare intre izolatia obisnuita de lucru si elementele bune conducatoare de electricitate ale utilajului;

aplicarea unei izolatii exterioare pe carcasa utilajului electric;

izolarea amplasamentului muncitorului fata de pamant.

Protectia prin legarea la pamant este folosita pentru asigurarea personalului contra electrocutarii prin atingerea echipamentelor si instalatiilor care nu fac parte din circuitele de lucru, dar care pot intra accidental sub tensiune, din cauza unui defect de izolatie.

Elementele care se leaga la pamant sut urmatoarele: carcasele si postamentele utilajelor, masinilor si ale apartelor electrice, scheletele metalicecare sustin instaltiile electrice de distributie, carcasele tablourilor de distributie si ale tablourilor de comanda,corpurile mansoanelor de calibru si mantalele electrice ale cablurilor, conductoarele de protectie ale liniilor electrice de transport etc.

Instalatia de legare la pamant consta din conductoarele de legare la pamant si priza de pamant, formata din electrozi. Prizele de pamant verticale sau orizontale se realizeaza astfel incat diferenta de potential la care ar putea fi expus muncitorul prin atingere directa sa nu fie mai mare de 40V.

5.3 Prevenirea și stingerea incendiilor

Una dintre cele mai eficiente soluții în lupta cu începuturile de incendii presupune utilizarea stingătoarelor de incendii. Acestea fi folosite simplu si eficient de o categorie larga de persoane.

Fiecare tip de stingător este specializat pentru stingerea eficientă doar în cazul anumitor substanțe care ard, din acest motiv alegerea stingătorului potrivit este un element important.

De asemenea, așa cum am menționat în articolul anterior service-ul extinctorului cât si mentenanța acestuia este o parte esențială a oricărui sistem de protecție împotriva incendiilor. Este responsabilitatea administratorului sau a persoanei desemnate pentru a contracta o societate autorizată care să execute service-ul periodic al stingătoarelor.

5.4 Clasele de incendiu:

• Incendii produse de arderea materialelor solide: lemn, hartie, textile, cauciuc, mase plastic etc.

• Incendii produse de arderea lichidelor sau solidelor lichefiabile: benzina, petrol, alcooli, vopseluri, uleiuri, ceara, parafina etc.

• Incendii produse de arderea gazelor: metan, butan, acetilena, etc.

• Incendii produse de arderea substantelor utilizate pentru gatit: uleiuri si grasimi vegetale/animale.

• Incendii care implica echipamente si instalatii electrice: tablouri electrice, transformatoare, calculatoare, servere etc.

Care sunt cele mai utilizate tipuri de stingătoare?

• Stingătoare cu pulbere

• Stingătoare cu spumă mecanică

• Stingătoare cu CO2

5.4.1 Stingătoare cu pulbere

În funcție de greutatea încărcăturii, există următoarele tipuri de stingătoare cu pulbere:

• P1, P2

• P3, P4

• P6, P9

• P50, P100

Acestea sunt utilizate la stingerea începuturilor de incendii din clasele A,B,C si E, atât în spații închise (magazii, blocuri de locuit, depozite, metrou, tramvaie, magazine, clădiri, hoteluri, instituții, autoturisme, camioane, muzee, scoli, licee, mall-uri) cât și în spații deschise (statii PECO, santiere, organizari evenimente).

Eficiența maximă pentru stingatoarele transportabile tip P50 si P100 este obținută

în zonele cu risc mare la incendiu și pe suprafete și zone cu arii intinse.

5.4.2 Stingătoare cu spumă mecanică:

În funcție de capacitatea acestora, există stingătoare cu spumă de tip:

SM6, SM9

SM50, SM10

Sunt utilizate la stingerea inceputurilor de incendii din clasele A si B, atât în spații închise (magazii, blocuri de locuit, depozite, metrou, tramvaie, magazine, clădiri, hoteluri, instituții, autoturisme, camioane, muzee, școli, licee, mall-uri) cât și în spații deschise (stații PECO, șantiere, organizări evenimente). Eficiența maximă este obținută in zonele cu risc mare la incendiu și pe suprafețe și zone cu arii întinse.

5.4.3 Stingatoare cu CO2:

Din această categorie regăsim stingătoare de tip:

G2

G5

Sunt utilizate la stingerea inceputurilor de incendii din clasele B și C, fiind recomandate pentru incendiile de natură electrică, clasa E, (echipamente electrice cu tensiuni de până la 1000 V ): computere, centrale telefonice, încăperi cu aparatură electrică și electronică, transformatoare, panouri electrice etc.

Eficiența maximă este obținută în zonele cu risc mare la incendiu și pe suprafețe și zone cu arii întinse.