system kontroli klimatu w szklarni

Mar 05, 2023

Zostaw wiadomość

Instalowanie różnych urządzeń do kontroli środowiska wewnątrz szklarni i stosowanie automatycznego systemu sterowania do regulacji mikroklimatu wewnętrznego stało się podstawowym konsensusem wśród osób zajmujących się uprawami szklarniowymi. Postęp technologii nie ma końca. Innowacje i doskonalenie technologii kontroli środowiska są ściśle związane z aktualizacją i postępem innych technologii.

1. System wykrywania

(1) Czujniki Systemy czujników stosowane w uprawach szklarniowych obejmują:

A. Środowisko gazowe: temperatura, wilgotność względna, światło słoneczne, prędkość wiatru, ciśnienie wiatru, stężenie dwutlenku węgla itp.

B. Środowisko korzeniowe: temperatura podłoża, wartość pH, wartość EC, stężenie każdego pojedynczego jonu, wilgotność podłoża itp.

C. Fizjologiczny stan upraw: temperatura liści, powierzchnia liści, kąt liści, zawartość chlorofilu, zawartość cukru, stężenie N, otwarcie aparatów szparkowych, gęstość patogenów itp.

(2) Wymogi dotyczące działania czujników Specjalne wymagania dotyczące działania czujników stosowanych w systemie kontroli środowiska w szklarni:

A. Zakres dokładności wynosi 25 procent wymaganego zakresu sterowania

B. Może wytrzymać wysoką temperaturę, wysoką wilgotność i zakurzone środowisko.

C. Wykrywanie działania czujnika nie utrudnia wzrostu upraw. Na przykład pomiar temperatury liścia powinien być wykonywany bezkontaktową technologią bliskiej podczerwieni, a przewody jezdne nie mogą być wprowadzane do korpusu skrzydła.

(3) Umiejscowienie czujnika

Umiejscowienie czujnika jest niezwykle ważne. Musi być reprezentatywny i przedstawiać rzeczywiste środowisko upraw wewnątrz szklarni. Na przykład, jeśli miernik wilgotności podłoża zostanie umieszczony w pojemniku na rośliny lub w grządce blisko przejścia, jego wartość pomiaru wilgotności będzie niska. Z drugiej strony umieszczenie czujnika nie powinno wpływać na dokładność pomiaru ze względu na obecność innych obiektów. Na przykład, jeśli na miernik nasłonecznienia ma wpływ cień wiązki, zmierzona wartość będzie niska. Termometr jest zamocowany na belce i kolumnie, a na zmierzoną wartość temperatury łatwo wpływa absorpcja ciepła i rozpraszanie ciepła przez materiał metaliczny.

(4) Konserwacja czujników

Czujnik temperatury i wilgotności powinien unikać bezpośredniego światła słonecznego. Nad światłomierzem musi znajdować się urządzenie pyłoszczelne, aby nie wpływać na długość fali światła słonecznego i kąt odchylenia światła słonecznego. pH, wilgotność i inne elektrody pomiarowe wewnątrz medium muszą być odporne na działanie kwasów i zasad. Cały system musi mieć urządzenie chroniące przed porażeniem prądem elektrycznym, które jest w stanie wytrzymać nagłe zmiany napięcia i zewnętrzną elektryczność statyczną.

(5) Kalibracja czujnika

Różne czujniki do sterowania środowiskiem szklarniowym wyjściowe sygnały prądowe lub napięciowe do łatwego połączenia z przemysłowymi systemami sterowania. Jednak na wydajność pomiarową czujników opracowanych w oparciu o zasady elektryczne wpływa nieliniowość, efekty histerezy, zjawiska starzenia itp., a ich dokładność i powtarzalność zmieniają się wraz ze środowiskiem i czasem użytkowania. Dlatego wymagana jest regularna kalibracja, aby zapewnić dokładność czujnika. Zmierzona wydajność jest prawidłowo dostępna. Z drugiej strony należy rozważyć, czy wbudowana formuła czujnika ma zastosowanie.

Dokładność czujnika bezpośrednio wpływa na powodzenie lub niepowodzenie operacji kontrolnej, ale operacja kalibracji czujnika określa jego wydajność pomiarową. Operacje kalibracji wymagają użycia substancji wzorcowych lub ustanowienia środowiska wzorcowego. Ta praca nad ustanowieniem standardu kalibracji stworzyła system w branży pomiarowej, który można wprowadzić do kalibracji wydajności czujników kontroli środowiska.

2. Kontroluj system operacyjny

System sterowania składa się z trzech elementów: sprzętu do kontroli środowiska, systemu wykrywania i strategii sterowania. Urządzenia do kontroli środowiska, takie jak wentylatory podciśnieniowe, wentylatory cyrkulacji wewnętrznej, ściany wodne, maszyny grzewcze, narzędzia do zamgławiania itp. Jeśli wydajność urządzeń mechanicznych jest słaba lub zawiedzie, funkcja regulacji środowiska nie będzie mogła działać. Dlatego podstawową pracą kontrolowania środowiska szklarniowego jest regularna konserwacja sprzętu. Prace, które należy wykonać, obejmują sprawdzenie stopnia zablokowania dyszy mgiełki, sprawdzenie napięcia paska wentylatora i konserwację różnych czujników.
2. Kontroluj system operacyjny

(2) Kontrola procesu

Cechą tej strategii sterowania jest porównanie jednego sygnału pomiarowego z wieloma wartościami ustawień, a następnie oddzielne sterowanie różnymi urządzeniami. Na przykład temperatura wewnątrz szklarni jest porównywana z ustawioną temperaturą zestawu do sterowania maszyną grzewczą, wewnętrznym wentylatorem obiegowym, zewnętrznym wentylatorem podciśnieniowym, ścianą wodną i mgłą w sekwencji.

Zakres błędu sterowania jest powiązany z wydajnością regulatora.

(3) Sterowanie mikrokomputerem

Wykorzystując moc obliczeniową mikrokomputera, można jednocześnie kontrolować mikroklimat wielu sekcji lub wielu szklarni. Inną cechą korzystania z mikrokomputera jest to, że może on rejestrować i przechowywać wartość wyczuwalną mikroklimatu wewnątrz i na zewnątrz szklarni oraz czas działania różnych urządzeń do kontroli środowiska, dzięki czemu menedżerowie mogą śledzić przeszły proces uprawy. Ponieważ tego typu sprzęt jest zestandaryzowany, transmisja danych może być łatwo przeprowadzona.

(4) Zintegrowane sterowanie

Ten rodzaj technologii sterowania wykorzystuje moc obliczeniową, pojemność danych i przechowywania danych mikrokomputera i współpracuje z utworzeniem bazy danych marketingu upraw w celu ustanowienia systemu komputerowego wewnątrz systemu sterowania. W oparciu o ten system dane są analizowane, a ocena i synteza dokonywana na podstawie wcześniejszych danych uprawowych, co staje się optymalną strategią kontroli. Stosując tę strategię, parametry kontrolne mikroklimatu w szklarni nie są ustalane jako wartości stałe, lecz wartości zmienne. Sposób działania takich systemów sterowania ma różne poziomy:
A. Dąż do najlepszego środowiska dla wzrostu roślin: aby rośliny rosły szybciej i miały najlepszą jakość.

B. Docelowe koszty wzrostu upraw: Na przykład podniesienie temperatury może sprawić, że uprawy będą rosły szybciej i zostaną sprzedane wcześniej. Jednak dodaje się więcej kosztów energii, więc zastosowanie zintegrowanego sterowania trybem może ocenić najbardziej odpowiednie parametry kontroli środowiskowej w oparciu o warunki kosztowe i ceny produktów rynkowych, koncentrując się na najlepszym zysku.

(5) Kontrola systemu wiedzy

Ten system sterowania zawiera system wiedzy do „inteligentnej” oceny, a wynik tej intelektualnej oceny jest wykorzystywany jako decyzja kontrolna do sformułowania parametrów kontrolnych (takich jak temperatura, wilgotność, światło słoneczne, wilgotność podłoża itp.), a następnie wydaje polecenie sprzęt do kontroli środowiska. Ponieważ system wiedzy może obejmować dane operacji zarządzania, może być również używany do dowodzenia i zarządzania sprzętem. Dzięki temu system sterowania może być wykorzystywany zarówno do kontroli środowiska szklarniowego, jak i kontroli operacyjnej zarządzania produkcją.

System wiedzy obejmuje modele fizjologiczne wyrażone wzorami matematycznymi oraz profesjonalne dane przetwarzane przez programy logiczne. System wiedzy składa się z szeregu baz danych i modeli matematycznych. Przykłady jego zastosowania są następujące:
1. Kontrola środowiska szklarniowego

Użytkownik wprowadza nazwę uprawy i odmiany uprawianej w szklarni, a warunki uprawy tej odmiany (temperatura dzienna i nocna, wilgotność względna, ilość światła, fotoperiod, średnia wilgotność, przewodność elektryczna itp.) w bazie danych upraw systemu wiedzy. To jest środowisko Kontroluje domyślną wartość systemu. Jeśli wartość domyślna różni się od wartości pomiaru mikroklimatu wewnątrz szklarni, a wartość różnicy jest wyższa niż wartość odchylenia tolerancji kontroli, system wiedzy wykorzystuje obliczenie modelu mikroklimatu szklarni do kontrolowania ilości regulacji i kolejności regulacji sprzętu do kontroli środowiska. Z drugiej strony, jeśli wewnętrzne warunki środowiskowe są bliskie wartości domyślnej, ale zmierzona wartość środowiska atmosferycznego i obliczenie modelu mikroklimatu wskazują, że środowisko zewnętrzne wkrótce wpłynie na mikroklimat wewnętrzny, system wiedzy może aktywować sprzęt do kontroli środowiska z wyprzedzeniem, aby zareagować z wyprzedzeniem i przeprowadzić takie wstępne operacje kontroli środowiska.
Wykrywanie danych ze środowiska mediów lub monitorowanie szkodników upraw może określić, czy uprawy wymagają nawadniania, nawożenia i stosowania pestycydów. Podczas wykonywania tych czynności zarządzania system kontroli środowiska może również dokonywać odpowiednich korekt, takich jak utrzymywanie wentylacji i przyspieszanie parowania wody znad liści.

System wiedzy może być wykorzystany do przeliczenia kosztów eksploatacji w przypadku zmiany warunków kosztowych eksploatacji w szklarni (np. zmiany kosztów energii). Pod warunkiem, że nie wpłynie to na harmonogram dostaw rynkowych, parametry ustawień kontroli środowiska szklarniowego mogą być dalej dostosowywane.
Ze względu na zmiany informacji rynkowych, takie jak wyprzedzenie lub opóźnienie wymagań terminowych dostaw, system wiedzy może być kalkulowany za pomocą modeli fizjologicznych w celu określenia warunków kontroli środowiska szklarniowego lub operacji nawożenia i zaopatrzenia w wodę pod wymaganiami dostosowania harmonogramu produkcji . zmian, które są następnie wykorzystywane do ponownej oceny kosztów produkcji.

Stan produkcji roślinnej nie osiąga punktu zarządzania jakością produkcji lub pojawiają się symptomy. System wiedzy może wykorzystywać przeszłe dane dotyczące mikroklimatu szklarni i aktualny stan fizjologiczny upraw, aby zidentyfikować przyczynę i poradzić sobie z nią. Na przykład przyczyny słabego wzrostu upraw można podzielić na osobne kategorie

1. Środowisko wzrostu (powietrzne lub podziemne) nie jest odpowiednie dla tej odmiany,

2. Niewłaściwy sposób gospodarowania (za dużo lub za mało wody i nawozu),

3. Inwazja chorób i szkodników owadzich lub wpływ wirusów.
3. Stacja przekaźnikowa

W powyższych operacjach kontrolnych wewnętrzny system czujników szklarni, system wiedzy i sterownik razem tworzą stację przekaźnikową dla operacji kontroli środowiska szklarni. Dane odbierane przez tę stację przekaźnikową obejmują dane dotyczące środowiska atmosferycznego przesyłane przez centralny system zarządzania, wartość ustawienia regulacji mikroklimatu szklarni oraz parametry wprowadzane przez sterownik. Te dane zewnętrzne są porównywane z danymi dotyczącymi mikroklimatu szklarni i danymi z czujników warunków fizjologicznych upraw, a następnie oceniane i porównywane przez system wiedzy w sterowniku w celu sterowania sprzętem do kontroli środowiska.
Cechą charakterystyczną tego typu stacji przekaźnikowej jest to, że jedna stacja przekaźnikowa steruje jedną lub kilkoma jednostkami szklarniowymi. Stacja przekaźnikowa może odbierać dane z centralnego systemu zarządzania, a także przesyłać dane z czujników i działania kontrolne każdego urządzenia do centralnego systemu zarządzania, ale nie akceptuje sygnału poleceń z centralnego systemu zarządzania. Ten rodzaj funkcji sterowania polega na tym, że tylko operatorzy na miejscu mogą wprowadzać polecenia, a personel zdalny nie może bezpośrednio angażować się w operacje zdalne.

System ostrzegania o nieprawidłowym sygnale może być używany w połączeniu z tym systemem stacji przekaźnikowej. A odpowiedzialny personel może zostać powiadomiony za pomocą komunikacji przewodowej lub bezprzewodowej

4. Transmisja sygnału i danych

Transmisja danych ze stacji przekaźnikowej do centralnego systemu zarządzania może odbywać się drogą przewodową lub bezprzewodową. Ponieważ transmisja danych i danych jest w przemyśle operacją znormalizowaną, może być bezpośrednio wykorzystana w systemie kontroli środowiska szklarniowego.
5. Centralny system zarządzania

Ten centralny system zarządzania ma następujące funkcje:

1. Zbierz zmierzone dane dotyczące środowiska atmosferycznego, zapisz je i wyślij do każdej stacji przekaźnikowej.

2. Zaakceptuj dane dotyczące mikroklimatu i informacje o działaniu sprzętu dla każdej szklarni przesłane przez każdą stację przekaźnikową.

3. Na podstawie zmian w warunkach kosztów operacyjnych lub harmonogramach operacyjnych wbudowany system wiedzy jest wykorzystywany do obliczeń i oceny, a wewnętrzne parametry mikroklimatu i warunki operacyjne zarządzania szklarnią są ponownie określane, a następnie przesyłane do stacji przekaźnikowej , a następnie przekazany personelowi zarządzającemu do wprowadzania i kontroli zgodnie z lokalnym systemem warunków.

4. Porównuj informacje o wzroście roślin zbierane w ustalonym czasie i stosuj technologię kontroli jakości, aby ocenić, czy odpowiada to z góry określonemu postępowi wzrostu. Jeśli występują różnice w cechach wzrostu i jakości (takie jak zawartość nawozów azotowych, długość łodygi itp.), oceniaj na podstawie istniejących informacji o procesie produkcyjnym i danych fizjologicznych upraw, jako punkt odniesienia dla dostosowania i zarządzania parametrami kontroli środowiskowej.

5. Wbudowana strona internetowa systemu zarządzania może zapewnić jednostkom administracyjnym firmy korzystanie z sieci w celu uzyskania odpowiednich informacji o produkcji w różnych regionach. Status wzrostu upraw można udostępniać dalszym klientom w celu przeglądania online za pośrednictwem sieci.