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La scatola di controllo integra un PLC o un controller di irrigazione dedicato, interruttori automatici, contattori della pompa o VFD, terminali di uscita della valvola, un trasformatore di controllo e protezione da sovratensione in un unico involucro con montaggio a parete o a pavimento. Accetta input da sensori di umidità del suolo, pluviometri, sensori di temperatura e umidità, misuratori di portata e trasmettitori di pressione, quindi esegue programmi di irrigazione programmati su zone configurabili - in genere da 4 a 120 elettrovalvole a seconda del modello - in sequenza o in gruppi sovrapposti. La logica di avvio della pompa garantisce che la pompa principale o la pompa booster si attivino prima dell'apertura di qualsiasi valvola e si spenga dopo la chiusura di tutte le valvole, evitando il funzionamento a secco e i picchi di pressione. Un modulo di comunicazione 4G/LoRa/Wi-Fi integrato trasmette i dati sul campo e lo stato operativo in tempo reale a una piattaforma cloud, dove i coltivatori possono visualizzare la cronologia dell'irrigazione, modificare i programmi e ricevere allarmi di guasto tramite app per smartphone o dashboard web. Come opzione è disponibile il controllo della fertirrigazione multicanale, che consente un dosaggio preciso di fertilizzante liquido o acido attraverso pompe di iniezione configurabili in base ai valori EC e pH target. La custodia è realizzata in acciaio zincato o inossidabile con verniciatura a polvere resistente alle intemperie, con grado di protezione IP55 o superiore per installazione esterna. La compatibilità dell'energia solare con batteria di backup è disponibile per i siti off-grid, mentre i modelli CA standard coprono alimentazioni monofase o trifase da 110 V a 415 V.
Dai piccoli tunnel orticoli alle vaste operazioni di frutteto, la scatola di controllo intelligente dell'irrigazione sostituisce l'irrigazione manuale e le congetture con una gestione dell'acqua automatizzata e guidata da sensori che risponde a ciò di cui il raccolto ha effettivamente bisogno.
Colture in campo, frutteti e vigneti su larga scala beneficiano dell’irrigazione automatizzata multizona che gestisce dozzine di elettrovalvole in tutta la proprietà. Il controller sequenzia le zone una alla volta per mantenere stabile la pressione del sistema erogando al tempo stesso l'acqua in base alle soglie di umidità del suolo, allo stadio di crescita delle colture e ai dati di evapotraspirazione locale. L'integrazione del flussometro fornisce la conferma in tempo reale che ciascun ciclo di irrigazione ha erogato il volume previsto, segnalando immediatamente eventuali blocchi o rotture dei tubi.
Gli ambienti di serra richiedono un controllo preciso dell'acqua e dei nutrienti in uno spazio di coltivazione ristretto. La scatola di controllo si integra con sensori ambientali (temperatura, umidità, intensità della luce e umidità del substrato) per attivare l'irrigazione in base alla domanda della pianta anziché a timer fissi. Gli iniettori per fertirrigazione multicanale dosano fertilizzante liquido e regolatori di pH sotto controllo EC/pH a circuito chiuso, garantendo che ogni coltura riceva l'esatta ricetta di nutrienti alla giusta concentrazione. L'accesso remoto consente ai coltivatori di monitorare più serre da un unico smartphone.
Parchi, campi sportivi, campi da golf e paesaggistica lungo le strade gestiti dalle autorità municipali richiedono un’irrigazione affidabile e programmabile in siti dispersi. La scatola di controllo gestisce più stazioni di elettrovalvole in base a un programma basato sul tempo o attivato da sensori, con l'ingresso del sensore pioggia che sospende automaticamente l'irrigazione in caso di pioggia per evitare sprechi d'acqua. La connettività 4G consente la gestione centralizzata da un centro operativo cittadino, riducendo la necessità che le squadre di manutenzione visitino ciascun sito.
Molti siti agricoli non dispongono di una rete elettrica affidabile. La scatola di controllo può essere configurata con un array di pannelli solari, un banco di batterie e uscite per elettrovalvole con blocco CC a bassa potenza per un funzionamento off-grid completamente autonomo. Il controller gestisce l'avvio della pompa (da un pozzo alimentato a energia solare o da un serbatoio di alimentazione), la sequenza delle valvole di zona e la trasmissione dei dati, il tutto alimentato dal sistema fotovoltaico in loco.
I vivai in container, gli allevamenti di piccoli frutti e le aziende di fiori recisi irrigano spesso piccole zone con diversi tipi di colture, ciascuna delle quali richiede regimi di irrigazione distinti. La scatola di controllo supporta programmi programmati per zona con orari di avvio, durate di funzionamento e ricette di fertirrigazione indipendenti. L'esclusione basata sull'umidità del suolo impedisce l'irrigazione eccessiva delle colture sensibili, mentre le sequenze di irrigatori antigelo possono essere attivate dalle soglie del sensore di temperatura.
Nelle regioni in cui l'acqua viene assegnata in base al volume o al tempo ai singoli coltivatori, la scatola di controllo supporta l'autenticazione dell'utente tramite scheda IC o RFID per la misurazione dell'acqua in agricoltura. Il consumo di ciascun utente viene registrato e caricato sulla piattaforma di gestione, consentendo l'allocazione dell'acqua a pagamento, limiti di prelievo annuali e lo spegnimento automatizzato della pompa quando vengono superate le quote.
La scatola di controllo intelligente dell'irrigazione combina sequenziamento basato su PLC, elaborazione di input multisensore e gestione dell'alimentazione di livello industriale in un unico involucro testato in fabbrica, offrendo un'automazione dell'irrigazione affidabile e non presidiata in diverse condizioni di campo.
La scatola di controllo è costruita attorno a un PLC industriale o a un controller di irrigazione dedicato con I/O configurabili. Il programmatore esegue programmi di irrigazione che definiscono quali zone attivarsi, in quale ordine, per quanto tempo e in quali condizioni di avvio. Le opzioni di pianificazione includono basata sul tempo (giorni e orari specifici), basata su sensori (soglia di umidità del suolo, rilevamento della pioggia) e basata su intervalli (ogni N ore o giorni). Il controller gestisce anche la logica di avvio della pompa: il relè della pompa principale si chiude prima che il primo solenoide della valvola si energizzi e rimane chiuso fino alla chiusura dell'ultima valvola più un periodo di funzionamento configurabile per lavare la linea principale. Questa sequenza impedisce l'apertura della valvola in caso di pompa a secco, elimina i colpi d'ariete dovuti ad avviamenti e arresti improvvisi e protegge la pompa dal funzionamento in condizioni di guasto. Per il funzionamento multizona, un ritardo interzona regolabile consente alla pressione del sistema di stabilizzarsi tra le transizioni della valvola.
La scatola di controllo accetta una gamma di ingressi di sensori di campo: segnali analogici da 4–20 mA o 0–10 V da sonde di umidità del suolo, trasmettitori di pressione e misuratori di portata; ingressi impulsi digitali da misuratori di portata e pluviometri; ingressi digitali on/off da galleggianti e pressostati; e dati RS485 Modbus RTU provenienti da sensori del suolo multiparametrici che misurano umidità, temperatura e conduttività elettrica. Il controller esegue la scansione continua di tutti gli ingressi, confrontando le letture con le soglie definite dall'utente. Se l'umidità del suolo scende al di sotto dell'obiettivo, viene attivata l'irrigazione. Se viene rilevata pioggia, l'irrigazione programmata viene sospesa. Se la portata si discosta dal range previsto viene generato un allarme di rottura tubo o di erogatore bloccato. Tutti i dati dei sensori sono contrassegnati da data e ora e registrati per l'analisi delle tendenze.
Le uscite delle valvole sono generalmente 24 V CA o 12 V CC, compatibili con le elettrovalvole per irrigazione standard. La configurazione dell'uscita supporta sia solenoidi bistabili CA (impulso momentaneo per aprire/chiudere) che solenoidi bistabili CC per applicazioni off-grid a bassa potenza. Le uscite della pompa sono contatti relè classificati per la bobina del contattore del motore della pompa o per il comando di avvio del VFD. Per i siti che utilizzano pompe a velocità variabile, un'uscita analogica da 4–20 mA o 0–10 V fornisce il riferimento di velocità a un VFD in base alla pressione del sistema o alla richiesta di flusso. Ciascuna uscita è dotata di fusibile individualmente e isolata otticamente dal controller per evitare che errori di cablaggio sul campo danneggino il processore.
La scatola di controllo include un modem cellulare 4G, un modulo LoRa, un'interfaccia Wi-Fi o una porta Ethernet a seconda dell'infrastruttura del sito. I dati vengono trasmessi a una piattaforma cloud utilizzando il protocollo MQTT o HTTP. La piattaforma fornisce un dashboard web e un'app per smartphone (iOS e Android) per il monitoraggio in tempo reale di tutti i sensori e gli output collegati, la regolazione della programmazione remota, l'azionamento manuale di singole valvole o pompe, la notifica degli allarmi tramite messaggio push o SMS e la creazione di grafici storici dei dati relativi all'umidità del suolo, al flusso, alla pressione e agli eventi di irrigazione. Per i siti con un sistema SCADA esistente, il controller supporta Modbus RTU su RS485 o Modbus TCP, esponendo tutti i punti I/O e i parametri di configurazione per l'integrazione diretta senza il livello cloud.
Quando è incluso il modulo di fertirrigazione opzionale, la scatola di controllo gestisce da uno a quattro canali di iniezione, ciascuno con una pompa dosatrice o un iniettore Venturi dedicato. Il controller monitora il flussometro della linea principale di irrigazione per calcolare la velocità di iniezione richiesta in base al rapporto target del fertilizzante, quindi modula la pompa dosatrice per mantenere il setpoint. Nelle configurazioni controllate da EC/pH, i sensori nella linea principale di irrigazione o nella linea di ritorno forniscono feedback e il controller regola i tassi di iniezione tramite il circuito PID per mantenere la concentrazione di nutrienti e il pH entro bande definite. Le uscite di controllo dell'agitatore mantengono miscelati i serbatoi di stoccaggio del fertilizzante.
La scatola di controllo standard funziona con alimentazione di rete monofase da 110–240 V CA o trifase da 380–415 V CA. Un trasformatore di controllo fornisce 24 V CA/CC per il controller e le uscite della valvola. Le configurazioni off-grid integrano un regolatore di carica solare MPPT, un array fotovoltaico (tipicamente da 300 W a 1.000 W) e un banco di batterie a ciclo profondo (12 V o 24 V). Il controller monitora lo stato di carica della batteria e può ridurre i carichi non critici o rinviare l'irrigazione programmata se la tensione della batteria scende al di sotto di una soglia di basso consumo definita dall'utente. Le elettrovalvole di bloccaggio CC, che consumano energia solo durante l'impulso momentaneo di apertura/chiusura, sono specificate per i siti solari per ridurre al minimo i requisiti di capacità della batteria.
L'involucro è realizzato in lamiera di acciaio zincato da 1,5–2,0 mm o in acciaio inossidabile di grado 304 con verniciatura a polvere resistente ai raggi UV. La classificazione IP55 standard è adatta al montaggio a parete esterna o al montaggio su palo sul bordo dell'area irrigata. Per ambienti soggetti a inondazioni o con elevata umidità, è disponibile IP65. Per le installazioni con luce solare diretta nei climi tropicali si consiglia un tettuccio parasole. L'ingresso dei cavi avviene tramite pressacavi con grado di protezione IP sulla base dell'involucro. La ventilazione interna è passiva, con scarichi di sfiato che equalizzano la pressione escludendo umidità e insetti. Tutti i circuiti interni sono rivestiti in modo conforme per prevenire la corrosione dovuta all'umidità e ai vapori chimici agricoli. I dispositivi di protezione da sovratensione sulle linee di alimentazione e comunicazione in ingresso proteggono dai transitori indotti dai fulmini. Un isolatore principale interbloccato con porta fornisce un accesso sicuro per la manutenzione. Il controller memorizza tutti i programmi, le pianificazioni e i dati registrati nella memoria non volatile, garantendo zero perdite di dati durante le interruzioni di corrente.
Q1: A quali tipi di sensori può connettersi la scatola di controllo?
La scatola di controllo accetta: sensori di umidità del suolo (tensiometrici, capacitivi o di tipo TDR con uscita 4–20 mA, 0–10 V o Modbus RS485), pluviometri (ingresso a impulsi), misuratori di portata (a impulsi o 4–20 mA), trasmettitori di pressione (4–20 mA), sensori di temperatura e umidità (4–20 mA o Modbus), interruttori a galleggiante e trasmettitori di livello per serbatoi e serbatoi e dati della stazione meteorologica (tramite Modbus da una stazione meteorologica esterna o API cloud). I nostri ingegneri confermeranno la compatibilità del sensore durante le specifiche del progetto.
Q2: Quante zone di irrigazione può gestire una scatola di controllo?
Le configurazioni standard supportano da 4 a 24 zone cablate. I moduli di espansione consentono la scalabilità fino a 48, 72 o più zone. Per implementazioni molto estese, le unità terminali remote wireless che comunicano tramite LoRa possono controllare gruppi di valvole aggiuntivi fino a diversi chilometri dalla scatola di controllo principale, consentendo la gestione centralizzata di centinaia di zone in una proprietà.
Q3: La scatola di controllo può funzionare senza alimentazione di rete?
SÌ. È disponibile una configurazione off-grid con regolatore di carica solare MPPT integrato, pannelli fotovoltaici e accumulo di batterie a ciclo profondo. Le elettrovalvole bistabili CC vengono utilizzate per ridurre al minimo il consumo energetico. Il controller monitora lo stato della batteria e rinvia le operazioni non critiche se la tensione scende a una soglia di basso consumo. Questa configurazione è ampiamente utilizzata nelle fattorie e nei pascoli remoti dove il funzionamento della rete elettrica è antieconomico.
Q4: Posso controllare il sistema di irrigazione dal mio smartphone?
SÌ. La scatola di controllo trasmette i dati a una piattaforma cloud tramite 4G, Wi-Fi o Ethernet. È possibile visualizzare l'umidità del suolo, i dati sul flusso e lo stato della valvola in tempo reale; avviare o interrompere l'irrigazione da remoto; adeguare orari e soglie; e ricevi notifiche di allarme tramite messaggio push o SMS, il tutto dall'app per smartphone o dal dashboard web.
D5: In che modo il controller gestisce la protezione della pompa?
Il controller sequenzia l'avvio della pompa prima dell'apertura di qualsiasi valvola e l'arresto della pompa dopo la chiusura di tutte le valvole, impedendo il funzionamento in condizioni di guasto. Se il flussometro non rileva alcun flusso nonostante la pompa sia in funzione, viene generato un allarme di funzionamento a secco e la pompa viene spenta. L'ingresso del sensore di pressione consente la protezione da intervento per alta e bassa pressione. L'uscita della pompa può interfacciarsi con un avviatore statico o VFD per motori più grandi.
D6: Cosa succede all'irrigazione se si perde la comunicazione?
Il controller memorizza tutti i programmi e le pianificazioni nella memoria locale non volatile. Se si perde la comunicazione con la piattaforma cloud, il controller continua a eseguire il programma programmato in modo autonomo utilizzando il proprio orologio in tempo reale interno. Anche le condizioni di avvio basate su sensori (umidità del suolo, pluviometro) continuano a funzionare. Quando la comunicazione viene ripristinata, i dati memorizzati nel buffer vengono sincronizzati sul cloud.
Q7: È possibile gestire sia l'irrigazione che la fertirrigazione con una sola centralina di controllo?
SÌ. Il modulo opzionale di fertirrigazione gestisce da uno a quattro canali di iniezione con pompa dedicata o controllo Venturi. Il dosaggio può essere basato sul tempo, sull'iniezione proporzionale al flusso o sul controllo EC/pH a circuito chiuso utilizzando il feedback dei sensori nella linea principale di irrigazione. Le uscite dell'agitatore mantengono in sospensione i serbatoi di stoccaggio del fertilizzante.
Q8: Che manutenzione richiede la scatola di controllo?
La manutenzione ordinaria è minima: ispezione visiva mensile dell'involucro e della guarnizione della porta, controllo trimestrale della tenuta delle terminazioni di alimentazione e test funzionale annuale di tutte le uscite delle valvole e degli ingressi dei sensori. Se è installato un sistema di energia solare, i terminali della batteria e i livelli dell'elettrolito (per le batterie allagate) devono essere ispezionati trimestralmente. Il controller stesso non ha parti mobili e non richiede sostituzioni programmate.
Un'azienda frutticola dell'Europa meridionale ha gestito 180 ettari di drupacee e agrumeti su un terreno ondulato. L'irrigazione veniva effettuata da diversi pozzi e da un serbatoio condiviso, distribuito attraverso una rete di condutture principali a circa 90 gruppi di elettrovalvole che servivano i singoli blocchi di frutteti. L'operazione prevedeva l'irrigazione secondo orari fissi gestiti manualmente dai lavoratori sul campo, che guidavano tra i blocchi per aprire e chiudere le valvole durante il giorno e la notte.
Il funzionamento della valvola manuale era laborioso ed impreciso. Gli irrigatori hanno applicato lo stesso tempo di irrigazione indipendentemente dalla variazione di umidità del suolo tra i blocchi, portando a un’irrigazione eccessiva nelle zone a predominanza argillosa e a una sottoirrigazione sui crinali sabbiosi. Durante l'alta estate, la squadra ha faticato a completare tutti i set programmati entro 24 ore. Gli avviamenti delle pompe erano spesso scoordinati con le posizioni delle valvole: le valvole venivano aperte prima che la pompa fosse in funzione, causando sacche d'aria e colpi d'ariete che danneggiavano i raccordi della linea principale. Le pompe trivellate dell'azienda agricola funzionavano anche contro le valvole chiuse alla fine dei turni, provocando sovraccarichi. L'iniezione del fertilizzante è stata gestita da un sistema Venturi manuale separato senza registrazione dei tassi di applicazione per blocco.
Il coltivatore desiderava un unico sistema di controllo integrato in grado di gestire tutte le valvole, le pompe e la fertirrigazione, essere monitorato da remoto e ridurre il lavoro di irrigazione a un ruolo di supervisione.
La disposizione a blocchi dell'azienda agricola suggeriva un'architettura centralizzata: una scatola di controllo principale presso il capannone delle pompe che gestiva tutti gli avviamenti delle pompe e la pressione della linea principale, con unità terminali remote wireless LoRa su ciascun gruppo di valvole satellitari che comunicavano con il controller principale. Ciò ha evitato di scavare cavi di controllo nel frutteto.
La scatola di controllo è stata configurata con sei canali di uscita della pompa (quattro pozzi, due pompe booster), un ingresso del trasmettitore di pressione sulla linea principale, ingressi del flussometro su ogni scarico della pompa per la protezione dal funzionamento a secco e il monitoraggio del flusso totalizzato e 90 uscite di valvole wireless attraverso le RTU satellitari. È stata implementata una rete di monitoraggio dell'umidità del suolo, composta da sei sonde capacitive multiprofondità in zone rappresentative del suolo, collegate al controller tramite Modbus RS485.
La fertirrigazione è stata integrata attraverso tre canali di dosaggio, ciascuno con una pompa di iniezione a velocità variabile controllata da una logica proporzionale al flusso. Il controller ha monitorato il flussometro della linea principale e ha regolato la velocità di iniezione per mantenere una concentrazione di fertilizzante target indipendentemente da quali blocchi stavano irrigando.
La programmazione è stata strutturata per blocco del frutteto, con soglie di umidità del suolo che determinavano se un ciclo di irrigazione programmata sarebbe proseguito per ciascun blocco. L'ingresso del pluviometro sospende automaticamente tutta l'irrigazione programmata per 24 ore dopo 5 mm di pioggia. Tutti i dati sono stati trasmessi alla piattaforma cloud tramite 4G, offrendo al gestore dell'azienda agricola un'unica dashboard per l'intera operazione.
Due scatole di controllo intelligenti dell'irrigazione primaria sono state installate nei due capannoni principali delle pompe, con 16 RTU wireless LoRa distribuite nel frutteto. Il sistema controllava sei pompe, 90 valvole di irrigazione e tre canali di fertirrigazione. L'elettricità veniva fornita dalla rete presso i capannoni delle pompe; Le RTU erano alimentate a energia solare con batterie interne. L'installazione e la messa in servizio sono state completate nell'arco di quattro settimane al di fuori del periodo di raccolta, mantenendo le elettrovalvole e i contattori delle pompe esistenti nell'azienda agricola.
● Il personale addetto all'irrigazione è stato ridotto da un team sul campo di quattro persone a un supervisore che monitora la dashboard cloud ed esegue ispezioni sul campo occasionali.
● Il consumo di acqua è diminuito di circa il 28% nella prima stagione completa, grazie alla programmazione a blocchi basata sull'umidità del suolo che ha eliminato l'irrigazione non necessaria sui terreni più pesanti.
● Le richieste di manutenzione relative alla pompa sono diminuite in modo significativo: i viaggi di funzionamento a secco sono stati eliminati grazie alla protezione basata sul flusso e i danni da colpo d'ariete ai raccordi della linea principale sono cessati grazie alla sequenza coordinata pompa-valvola.
● L'uso dei fertilizzanti è stato ridotto del 15% attraverso l'iniezione proporzionale al flusso, con i record delle applicazioni per blocco ora registrati automaticamente per la conformità e la revisione agronomica.
● Il direttore dell'azienda agricola ha riferito che la possibilità di visualizzare lo stato dell'intero sistema di irrigazione su uno smartphone, in particolare durante gli orari non lavorativi e nei fine settimana, ha rappresentato un vantaggio operativo significativo.
Indirizzo
N. 3788, Liujiang Road, città di Liushi, città di Yueqing, città di Wenzhou, provincia di Zhejiang, Cina
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