система клімат-контролю теплиці

Встановлення різноманітного обладнання для контролю навколишнього середовища всередині теплиці та використання автоматичної системи контролю для регулювання внутрішнього мікроклімату стало основним консенсусом серед тих, хто займається тепличним вирощуванням. Розвиток технологій нескінченний. Інновації та вдосконалення технологій екологічного контролю тісно пов’язані з оновленням і прогресом інших технологій.

1. Сенсорна система

(1) Датчики Системи датчиків, що використовуються в тепличному вирощуванні, включають:

А. Газове середовище: температура, відносна вологість, сонячне світло, швидкість вітру, тиск вітру, концентрація вуглекислого газу тощо.

B. Кореневе середовище: температура субстрату, значення pH, значення EC, концентрація кожного окремого іона, вміст вологи в субстраті тощо.

C. Фізіологічний стан культур: температура листя, площа листя, кут листя, вміст хлорофілу, вміст цукру, концентрація N, розкриття продихів, щільність патогенів тощо.

(2) Вимоги до продуктивності датчиків Спеціальні вимоги до продуктивності датчиків, що використовуються в системі керування тепличним середовищем:

A. Діапазон точності становить 25 відсотків діапазону вимог контролю

B. Може протистояти високій температурі, високій вологості та запиленому середовищі.

C. Робота датчика не перешкоджає росту культур. Наприклад, вимірювання температури листя повинно проводитися безконтактною технологією ближнього інфрачервоного діапазону, а контактні дроти не можна вставляти в тіло листка.

(3) Розташування датчика

Розташування датчика надзвичайно важливо. Воно має бути репрезентативним і відображати реальне середовище культур у теплиці. Наприклад, якщо вологомір субстрату розміщено в контейнері для рослин або на грядці для росту рослин поблизу проходу, його вимірюване значення вологості буде низьким. З іншого боку, розташування датчика не повинно впливати на точність вимірювання через інші об'єкти. Наприклад, якщо на вимірювач сонячного світла впливає тінь від променя, виміряне значення буде низьким. Термометр закріплений на балці та колоні, і на виміряне значення температури легко впливає теплопоглинання та тепловіддача металевого матеріалу.

(4) Обслуговування датчиків

Датчик температури та вологості не повинен потрапляти під прямі сонячні промені. Над вимірювачем сонця має бути пилозахисний пристрій, щоб не впливати на довжину хвилі сонячного світла та кут відхилення сонячного світла. Електроди для вимірювання pH, вологи та інші вимірювальні електроди в середовищі повинні бути стійкими до кислот і лугів. Загальна система повинна мати пристрій захисту від ураження електричним струмом, який може протистояти різким змінам напруги та зовнішній статичній електриці.

(5) Калібрування датчика

Різноманітні датчики для тепличного середовища контролюють вихідний струм або сигнали напруги для легкого підключення до промислових систем управління. Однак на ефективність вимірювань датчиків, розроблених на основі електричних принципів, впливають нелінійність, ефекти гістерезису, явища старіння тощо, а їх точність і відтворюваність змінюються залежно від середовища та часу використання. Тому для забезпечення точності датчика необхідне регулярне калібрування. Виміряна продуктивність доступна правильно. З іншого боку, необхідно враховувати, чи застосовна вбудована формула датчика.

Точність датчика безпосередньо впливає на успіх або невдачу операції контролю, але операція калібрування датчика визначає його ефективність вимірювання. Операції калібрування вимагають використання стандартних речовин або встановлення стандартного середовища. Ця робота зі встановлення стандарту калібрування створила систему в вимірювальній промисловості, яку можна запровадити для калібрування продуктивності датчиків контролю навколишнього середовища.

2. Контроль операційної системи

Система контролю складається з трьох елементів: обладнання для контролю навколишнього середовища, системи вимірювання та стратегії керування. Обладнання контролю навколишнього середовища, таке як вентилятори негативного тиску, вентилятори з внутрішньою циркуляцією, водяні стіни, нагрівальні машини, інструменти для запотівання тощо. Якщо механічне обладнання працює погано або виходить з ладу, функція регулювання навколишнього середовища не працюватиме. Тому основною роботою з контролю тепличного середовища є регулярне обслуговування обладнання. Робота, яку необхідно виконати, включає перевірку ступеня блокування сопла туману, перевірку натягу ременя вентилятора та обслуговування різних датчиків.
2. Контроль операційної системи

Система контролю складається з трьох елементів: обладнання для контролю навколишнього середовища, системи вимірювання та стратегії керування. Обладнання контролю навколишнього середовища, таке як вентилятори негативного тиску, вентилятори з внутрішньою циркуляцією, водяні стіни, нагрівальні машини, інструменти для запотівання тощо. Якщо механічне обладнання працює погано або виходить з ладу, функція регулювання навколишнього середовища не працюватиме. Тому основною роботою з контролю тепличного середовища є регулярне обслуговування обладнання. Робота, яку необхідно виконати, включає перевірку ступеня блокування сопла туману, перевірку натягу ременя вентилятора та обслуговування різних датчиків.

(2) Контроль процесу

Особливістю цієї стратегії керування є порівняння одного сигналу датчика з кількома значеннями налаштування, а потім керування різними пристроями окремо. Наприклад, температура всередині теплиці порівнюється із заданою температурою масиву для керування нагрівальною машиною, вентилятором внутрішньої циркуляції, вентилятором негативного тиску зовнішнього повітря, водяною стінкою та туманом послідовно.

Діапазон помилок керування пов’язаний з продуктивністю контролера.

(3) Мікрокомп'ютерне керування

Використовуючи обчислювальну потужність мікрокомп’ютера, можна одночасно контролювати мікроклімат кількох секцій або кількох теплиць. Ще одна особливість використання мікрокомп’ютера полягає в тому, що він може записувати та зберігати значення мікроклімату всередині та поза теплицею, а також час дії різного обладнання контролю навколишнього середовища, щоб менеджери могли відстежувати минулий процес вирощування. Оскільки цей тип обладнання є стандартизованим, передача даних може здійснюватися легко.

(4) Інтегрований контроль

Ця технологія керування використовує обчислювальну потужність, дані та ємність зберігання даних мікрокомп’ютера та співпрацює зі створенням бази даних маркетингу сільськогосподарських культур для створення обчислювальної системи всередині системи керування. На основі цієї системи дані аналізуються, а судження та синтез робляться на основі попередніх даних культивування, що стає оптимальною стратегією контролю. За допомогою цієї стратегії контрольні параметри мікроклімату в теплиці встановлюються не як постійні, а як змінні значення. Принцип дії таких систем управління має різні рівні:
A. Прагніть до найкращого середовища для росту врожаю: щоб урожай ріс швидше та з найкращою якістю.

B. Цільові витрати на зростання врожаю: наприклад, підвищення температури може призвести до того, що врожай буде рости швидше та бути проданим раніше. Однак додається більше витрат на енергію, тому використання інтегрованого керування режимом може оцінити найбільш прийнятні параметри контролю навколишнього середовища на основі умов витрат і ринкових цін на продукцію, зосереджуючись на найкращому прибутку.

(5) Контроль системи знань

Ця система керування містить систему знань для «інтелектуального» судження, і результат цього інтелектуального судження використовується як керуюче рішення для формулювання контрольних параметрів (таких як температура, вологість, сонячне світло, вологість субстрату тощо), а потім команди обладнання для контролю навколишнього середовища. Оскільки система знань може охоплювати дані операції керування, її також можна використовувати для командування та керування обладнанням. Таким чином, система управління може бути використана як для контролю тепличного середовища, так і для управління виробництвом.

Система знань включає фізіологічні моделі, виражені математичними формулами, і професійні дані, оброблені логічними програмами. Система знань складається з серії баз даних і математичних моделей. Приклади його застосування такі:
1. Контроль тепличного середовища

Користувач вводить назву культури та сорту, висадженого в теплиці, і попередньо зберігає умови вирощування цього сорту (денна та нічна температура, відносна вологість, кількість світла, фотоперіод, середня вологість, електропровідність тощо). в базі даних вирощування системи знань. Це середовище Контролює значення системи за замовчуванням. Якщо значення за замовчуванням відрізняється від значення вимірювання мікроклімату всередині теплиці, а значення різниці вище, ніж значення відхилення допуску контролю, система знань використовує розрахунок моделі мікроклімату теплиці для контролю величини коригування та послідовності коригування обладнання для контролю середовища. З іншого боку, якщо умови внутрішнього середовища близькі до значення за замовчуванням, але виміряне значення атмосферного середовища та розрахунок моделі мікроклімату показують, що зовнішнє середовище незабаром вплине на внутрішній мікроклімат, система знань може активувати обладнання для контролю навколишнього середовища заздалегідь, щоб заздалегідь реагувати та виконувати такі попередні операції з контролю навколишнього середовища.
Дані зондування з медіа-середовища або моніторинг шкідників сільськогосподарських культур можуть визначити, чи потрібно сільськогосподарські культури зрошувати, удобрювати та застосовувати пестициди. Виконуючи ці операції управління, система контролю навколишнього середовища також може вносити відповідні коригування, наприклад підтримувати вентиляцію та прискорювати випаровування води над листям.

Система знань може бути використана для перерахунку вартості операцій у разі зміни умов експлуатації теплиці (наприклад, зміни витрат на енергію). За умови, що це не впливає на графік поставок на ринок, параметри налаштування тепличного середовища можуть бути додатково скориговані.
У зв’язку зі змінами в ринковій інформації, як-от завчасні або затримкові вимоги до термінів доставки, систему знань можна розрахувати за допомогою фізіологічних моделей для визначення умов контролю тепличного середовища або операцій з удобрення та водопостачання відповідно до вимог коригування графіка виробництва. . зміни, які потім використовуються для переоцінки виробничих витрат.

Статус виробництва сільськогосподарських культур не досягає точки управління якістю виробництва або з’являються симптоми. Система знань може використовувати минулі дані про мікроклімат теплиці та поточний фізіологічний стан рослин, щоб визначити причину та впоратися з нею. Наприклад, причини поганого росту врожаю можна розділити на окремі категорії

1. Середовище зростання (повітряне або підземне) не підходить для цього сорту,

2. Метод управління не підходить (забагато або замало води та добрив),

3. Інвазія хвороб і комах-шкідників або вплив вірусів.
3. Релейна станція

У наведених вище операціях контролю внутрішня система датчиків теплиці, система знань і контролер разом утворюють ретрансляційну станцію для операцій контролю середовища теплиці. Дані, отримані цією ретрансляційною станцією, включають дані про атмосферне середовище, передані центральною системою керування, значення налаштування мікроклімату теплиці та параметри, введені контролером. Ці зовнішні дані порівнюються з даними тепличного мікроклімату та даними датчиків фізіологічного стану рослин, а потім оцінюються та порівнюються системою знань у контролері для керування обладнанням контролю середовища.
Характерною рисою релейної станції цього типу є те, що одна релейна станція керує одним або декількома тепличними установками. Релейна станція може отримувати дані від центральної системи керування, а також передавати дані датчиків і керуючі дії кожного пристрою до центральної системи керування, але вона не приймає командний сигнал від центральної системи керування. Ця функція керування полягає в тому, що лише оператори на місці можуть вводити команди, а віддалений персонал не може безпосередньо брати участь у віддалених операціях.

Систему попередження про ненормальний сигнал можна використовувати в поєднанні з цією системою релейної станції. А відповідальний персонал може бути сповіщений дротовим або бездротовим зв'язком

4. Передача сигналу та даних

Передача даних від релейної станції до центральної системи керування може передаватися дротовим або бездротовим способом. Оскільки передача даних і даних є стандартизованою операцією в промисловості, її можна безпосередньо використовувати в системі контролю тепличного середовища.
5. Центральна система управління

Ця центральна система управління виконує такі функції:

1. Зберіть дані вимірювань атмосферного середовища, запишіть їх і надішліть на кожну ретрансляційну станцію.

2. Прийняти дані мікроклімату та інформацію про роботу обладнання кожної теплиці, передану кожною ретрансляційною станцією.

3. На основі змін в умовах експлуатаційних витрат або робочих графіків вбудована система знань використовується для розрахунку та оцінки, а параметри внутрішнього мікроклімату та умови керування теплицею повторно визначаються, а потім надсилаються на ретрансляційну станцію. , а потім передано керівному персоналу для введення та контролю відповідно до системи місцевих умов.

4. Порівнюйте інформацію про ріст культур, зібрану щоразу, і використовуйте технологію контролю якості, щоб оцінити, чи відповідає вона заздалегідь визначеному прогресу росту. Якщо є відмінності в ознаках росту та якості (таких як вміст азотних добрив, довжина стебла тощо), судіть на основі наявної інформації про виробничий процес та фізіологічних даних культури, як довідки для коригування та управління параметрами контролю навколишнього середовища.

5. Вбудований веб-сайт системи управління може надати адміністративним підрозділам компанії можливість використовувати мережу для отримання актуальної виробничої інформації в різних регіонах. Статус росту сільськогосподарських культур можна надати клієнтам, які знаходяться нижче за течією, для онлайн-перегляду через мережу.