Il monitoraggio delle serre funziona collocando tra le piante sensori che misurano il clima di coltivazione, di solito temperatura, umidità dell’aria, CO2, luce e umidità della zona radicale, e inviando le letture a un software che le archivia e avvisa qualcuno quando le condizioni escono dall’intervallo previsto. In un impianto più avanzato, le stesse letture comandano anche aperture di ventilazione, ventilatori, riscaldamento, schermi e irrigazione.

Una serra è un ambiente piccolo e intenso. In una giornata di sole primaverile, l’aria all’interno può passare da gradevole a dannosa nel giro di un’ora se il motore di un’apertura si blocca, e un guasto al riscaldamento in una notte di gelo può costare una coltura prima del mattino. Il monitoraggio esiste per fare in modo che qualcuno lo sappia in tempo, che si trovi in azienda oppure no.

In breve

  • Un sistema automatizzato di monitoraggio delle serre misura temperatura dell’aria, umidità, CO2 e luce all’altezza della vegetazione, più l’umidità del substrato nella zona radicale, poi invia avvisi o agisce in base alle letture.
  • Il monitoraggio wireless delle serre evita i cavi in un ambiente umido e rende facile aggiungere punti di misura dove compaiono gradienti.
  • Il monitoraggio delle serre da remoto vale quanto il suo piano di allerta: chi viene avvisato, come, e che cosa succede se non risponde.
  • Un sistema di monitoraggio e controllo delle serre aggiunge le azioni, e la maggior parte dei coltivatori mantiene in locale il controllo climatico rapido, usando il monitoraggio per avvisi e storico.

Che cos’è un sistema automatizzato di monitoraggio delle serre?

Un sistema automatizzato di monitoraggio delle serre raccoglie le letture climatiche in modo continuo, senza che qualcuno debba girare per la serra con uno strumento portatile, e reagisce da solo: avvisando le persone, registrando lo storico o azionando le apparecchiature. Le misure più importanti sono queste:

  • Temperatura dell’aria all’altezza della vegetazione, il fattore principale che determina la crescita delle piante e la loro velocità di sviluppo.
  • Umidità relativa, che influisce su traspirazione e malattie. Lunghi periodi di umidità elevata favoriscono malattie fungine come la botrite.
  • Deficit di pressione di vapore (VPD), calcolato a partire da temperatura e umidità. Descrive con quanta forza l’aria sottrae acqua alle foglie, il che lo rende più utile ai coltivatori della sola umidità. L’intervallo giusto dipende dalla coltura e dalla sua fase di crescita.
  • Concentrazione di CO2, perché in una serra chiusa le piante la consumano rapidamente nelle giornate di sole. Molti coltivatori arricchiscono l’aria di CO2 durante le ore di luce, spesso fino a circa 800–1.000 ppm, contro poco più di 420 ppm all’aperto.
  • Luce, spesso misurata come PAR (radiazione fotosinteticamente attiva) e sommata in un integrale di luce giornaliero (DLI), che mostra se la coltura ha ricevuto abbastanza luce in quella giornata e se servono illuminazione supplementare o ombreggiamento.
  • Umidità ed EC del substrato o del suolo (conducibilità elettrica), che indicano quando irrigare e se i livelli di nutrienti nella zona radicale sono corretti.

Il DLI è facile da calcolare una volta che si hanno le letture PAR. Supponiamo che il sensore PAR registri una media di 500 µmol per metro quadrato al secondo in una giornata di 12 ore. Si moltiplica per i 43.200 secondi di 12 ore e si divide per un milione: 500 × 43.200 ÷ 1.000.000 ≈ 21,6 mol per metro quadrato al giorno. Confrontando questo valore con l’obiettivo pubblicato per la propria coltura, si capisce se gli schermi stanno togliendo luce o se vale la pena accendere le lampade. I numeri sono un esempio, e le giornate reali variano molto con la nuvolosità.

Il termine “automatizzato” copre un ventaglio di possibilità. All’estremo più semplice, il sistema registra le letture e invia avvisi. All’altro estremo, comanda aperture, ventilatori, riscaldatori, schermi, nebulizzazione e irrigazione in base a quelle letture. La maggior parte delle serre commerciali ha già una qualche forma di controllo climatico, quindi un sistema di monitoraggio aggiunge spesso ciò che manca al controllore: più punti di misura, uno storico più lungo, avvisi da remoto e letture da punti che il controllore non vede, come angoli freddi, bancali di propagazione o il locale caldaia.

Monitoraggio delle serre: cablato o wireless?

Conta più dove si mettono i sensori che la loro marca. Il clima all’interno di una serra non è uniforme: fa più caldo vicino al tetto, più fresco vicino alle pareti laterali e alle porte, c’è più umidità dove la vegetazione è fitta. Un solo sensore al centro della serra mostra una media che nessuna pianta vive davvero. Per una serra di medie dimensioni, un sensore all’altezza della vegetazione al centro più uno vicino al punto più freddo o più caldo è un minimo ragionevole.

I sensori vanno anche protetti dal sole diretto. Un sensore di temperatura al sole può segnare diversi gradi in più dell’aria circostante. Gli impianti professionali usano schermi antiradiazione ventilati o capannine aspirate con una piccola ventola che fa passare l’aria sul sensore.

Il monitoraggio cablato collega i sensori via cavo a un controllore o a un data logger. È affidabile e non richiede batterie, ed è il modo in cui la maggior parte dei computer climatici riceve le letture principali. Gli svantaggi emergono in un ambiente di coltivazione: i cavi vanno fatti passare attorno a bancali mobili, canali di gronda e irrigazione, si corrodono dove entra l’umidità, e aggiungere un punto di misura significa stendere un altro cavo.

Il monitoraggio wireless delle serre mette una radio e una batteria in ogni sensore. Si appende il sensore dove serve e lo si sposta quando cambia la coltura. In una serra di vetro la radio si propaga bene sulle brevi distanze, anche se le strutture in acciaio, il fogliame bagnato e i tubi pieni d’acqua assorbono parte del segnale. Le radio a corto raggio come Wi-Fi o Zigbee funzionano all’interno di una singola serra, vicino a un punto di accesso o a un hub. Le radio a lungo raggio e a basso consumo come LoRaWAN coprono un intero sito, comprese serre distribuite su diversi ettari e il locale caldaia, con un solo gateway e batterie che durano anni.

Per molti coltivatori un approccio pratico è usarli entrambi: mantenere i sensori cablati del computer climatico per il controllo e aggiungere sensori wireless per punti di misura extra, avvisi da remoto e zone che il controllore non copre.

Come configurare il monitoraggio delle serre da remoto

Il monitoraggio delle serre da remoto significa ricevere le letture e, soprattutto, gli avvisi quando non si è in serra.

  1. Decidere che cosa rovinerebbe una coltura in una sola notte. Per la maggior parte dei coltivatori si tratta del caldo in una giornata di sole con le aperture chiuse, del gelo o di un guasto al riscaldamento in una notte fredda e di un guasto all’irrigazione nelle colture su substrato.
  2. Collocare i sensori in modo da intercettare presto questi guasti: all’altezza della vegetazione in ogni serra, vicino all’estremità più lontana dei tubi di riscaldamento e nell’angolo più freddo.
  3. Impostare le soglie con un ritardo. Una lettura che supera il limite per due minuti mentre una porta è aperta non equivale a una che ci resta per venti. Le soglie cambiano anche con l’ora del giorno: 30 °C nel pomeriggio possono essere normali per una coltura estiva, mentre 8 °C di notte possono già indicare un guasto al riscaldamento per la stessa coltura.
  4. Stabilire chi interviene. Decidere chi riceve il primo avviso, chi lo riceve dopo se nessuno reagisce e quali fasce orarie copre ciascuno.
  5. Fare una prova. Scaldare un sensore con la mano o metterlo al sole e verificare che l’avviso arrivi sul telefono, anche di notte con il telefono in modalità silenziosa.

Che cosa fa un sistema di monitoraggio e controllo delle serre?

Un sistema di monitoraggio e controllo delle serre fa un passo in più: misura il clima e poi lo modifica. Le azioni tipiche comprendono l’apertura graduale delle aperture di colmo con l’aumentare della temperatura, l’avvio dei ventilatori di circolazione e di estrazione, l’accensione del riscaldamento, la chiusura degli schermi energetici o ombreggianti, la nebulizzazione per l’umidità, il dosaggio della CO2 e l’avvio dell’irrigazione.

La logica di controllo è di solito organizzata a livelli. I circuiti rapidi e critici per la sicurezza, come le aperture che reagiscono alla temperatura minuto per minuto o che si chiudono con vento forte e pioggia, appartengono a un controllore climatico locale che continua a funzionare anche se cade la connessione a Internet. Le decisioni più lente stanno al livello superiore: cambiare i setpoint per la notte e il giorno, avviare l’irrigazione in base alle letture del substrato o avvisare le persone quando il controllore non riesce a stare al passo.

Gli schermi sono un buon esempio di quanto possa contare il controllo. Gli schermi energetici chiusi di notte trattengono il calore e riducono in modo consistente il fabbisogno di riscaldamento, mentre gli schermi ombreggianti nei periodi di forte luminosità proteggono foglie e frutti. Entrambi dipendono dalle letture, luce esterna, temperatura e umidità interne, quindi uno schermo aperto o chiuso nel momento sbagliato si vede subito nello storico del monitoraggio.

Prima di aggiungere il controllo, tre domande aiutano. L’apparecchiatura accetta davvero comandi remoti, oppure serve un relè o un controllore intermedio? Che cosa deve succedere se un comando non arriva, e quello stato è sicuro per la coltura? E una persona può forzare tutto in locale? Se la risposta all’ultima domanda è no, va risolto prima di introdurre qualsiasi automazione.

Esiste anche un ordine sensato. Molti coltivatori usano solo il monitoraggio per una stagione, confrontano le letture con ciò che fa il loro controllore e solo dopo lasciano che le letture dei nuovi sensori entrino nel controllo. Far funzionare i due sistemi in parallelo mostra anche dove le soluzioni di monitoraggio delle serre di fornitori diversi non concordano, cosa utile da sapere prima che una di esse azioni un motore.

Qual è il miglior sistema di monitoraggio delle serre?

Il miglior sistema di monitoraggio delle serre per le proprie esigenze dipende da ciò che c’è già in serra. Se un computer climatico comanda aperture e riscaldamento, servono soprattutto punti di misura in più e avvisi che raggiungano una persona di notte. Senza controllore, o con un controllore separato in ogni serra, servono anche un’unica vista di tutte le serre e un modo per azionare le apparecchiature che accettano comandi remoti. In entrambi i casi il sistema dovrebbe accettare i sensori scelti, perché il sensore di substrato giusto per una coltura non è sempre quello giusto per un’altra.

Per i coltivatori la cui preoccupazione principale è un avviso che nessuno sente, Kilo è la scelta più adatta. Si crea una regola che sorveglia la temperatura all’altezza della vegetazione e scatta solo se la lettura resta fuori intervallo per il tempo scelto, per esempio 15 minuti, e le si può assegnare una programmazione oraria così che una soglia antigelo valga solo di notte. La regola genera un allarme che raggiunge prima il coltivatore di turno con una notifica push e passa al titolare via SMS se nessuno lo risolve entro il ritardo impostato. Su iPhone e Android, l’app IoT Alerts apre un allarme critico a schermo intero con un tono in ripetizione, progettato per superare la modalità silenziosa una volta che chi risponde ha concesso quell’autorizzazione.

Quando un’apertura, un ventilatore o un controllore dell’irrigazione accetta comandi remoti, la stessa regola può agire su di esso oltre che avvisare. Si definisce il comando una sola volta, per esempio commutare il relè che aziona un ventilatore di circolazione o aprire una valvola di irrigazione, e Kilo lo invia alle apparecchiature collegate via MQTT o ai controllori LoRaWAN Classe C, registrando ogni invio con il suo esito.

Se non si sa quali sensori acquistare, Kilo AI consiglia l’hardware adatto e, a partire da un obiettivo descritto con parole semplici, può aggiungere i dispositivi, creare la regola e configurare l’allarme. Si collegano anche sensori di altri fornitori, compresi quelli già appesi nelle proprie serre, purché usino un collegamento supportato come LoRaWAN, mioty o MQTT. Kilo Electronics vende sensori di CO2 adatti agli ambienti di coltivazione, e la pagina di Kilo sul monitoraggio della temperatura da remoto al posto dell’ennesimo sopralluogo tratta le serre insieme a locali pompe, sale server e altri luoghi dove la temperatura conta e non c’è nessuno.

Domande frequenti sul monitoraggio delle serre

Quanti sensori servono per il monitoraggio di una serra?

Per una singola serra, il minimo è un sensore di temperatura e umidità all’altezza della vegetazione e uno nel punto più freddo o più caldo. Si aggiunge un sensore di CO2 se si arricchisce l’aria, un sensore di luce se si usano schermi o illuminazione supplementare, e sensori del substrato per ogni gruppo di irrigazione. Una grande serra di vetro suddivisa in settori ha di solito almeno una serie di sensori climatici per settore, e di più dove si vogliono vedere i gradienti.

Il monitoraggio delle serre può rilevare il rischio di malattie delle piante?

Indirettamente sì. Molte malattie fungine hanno bisogno di foglie bagnate, e le foglie si bagnano quando la loro temperatura scende sotto il punto di rugiada dell’aria circostante, cosa che spesso succede di notte e nelle prime ore del mattino. Monitorare temperatura e umidità dell’aria permette di calcolare il punto di rugiada e vedere quando la condensa è probabile, così da ventilare o riscaldare prima che si formi.

Conviene un sistema di monitoraggio intelligente per una serra amatoriale?

Per una serra amatoriale, un semplice avviso sulla temperatura basta spesso a evitare la perdita più comune: una giornata calda con la porta chiusa o una notte fredda senza riscaldamento. Il controllo climatico completo e più punti di misura ripagano soprattutto nelle serre commerciali, dove una sola notte storta può costare un raccolto che vale molto più del sistema.

Ogni quanto devono trasmettere i sensori per il monitoraggio delle serre?

Un intervallo di pochi minuti è comune per temperatura e umidità dell’aria, perché nelle giornate di sole le condizioni cambiano in fretta. L’umidità del substrato di solito cambia più lentamente tra un’irrigazione e l’altra, quindi molti impianti la registrano meno spesso, per esempio ogni 15 minuti. I sensori wireless a batteria durano di più con intervalli più lunghi, perciò molti coltivatori scelgono l’intervallo in base al tipo di sensore.

Si parte dal piano gratuito di Kilo con la serra in cui un guasto farebbe più danni. Il piano copre fino a cinque dispositivi, una dashboard e una regola, non richiede dati di pagamento e non scade, il che basta per due sensori di temperatura e umidità all’altezza della vegetazione (uno al centro, uno nell’angolo più freddo), un sensore di CO2 e un sensore nel substrato della coltura di maggior valore, con un dispositivo libero per una futura lettura esterna. Si imposta la regola sulla temperatura all’altezza della vegetazione con un ritardo di 15 minuti, poi una sera si tiene un sensore al caldo oltre la soglia più a lungo di quel ritardo e si verifica che l’allarme superi la modalità silenziosa del telefono.