מערכת בקרת אקלים בחממה

התקנת ציוד בקרה סביבתי שונים בתוך החממה ושימוש במערכת בקרה אוטומטית להתאמת המיקרו אקלים הפנימי הפכו לקונצנזוס הבסיסי בקרב העוסקים בגידול חממה. התקדמות הטכנולוגיה היא אינסופית. החדשנות והשיפור של טכנולוגיית בקרת הסביבה קשורה קשר הדוק לעדכון והתקדמות של טכנולוגיות אחרות.

1. מערכת חישה

(1) מערכות חישה של חיישנים המשמשות בגידול חממה כוללות:

א.סביבת גז: טמפרטורה, לחות יחסית, אור שמש, מהירות רוח, לחץ רוח, ריכוז פחמן דו חמצני וכו'.

ב.סביבת שורש: טמפרטורת המצע, ערך pH, ערך EC, ריכוז יון בודד, תכולת לחות המצע וכו'.

ג.מצב פיזיולוגי של גידולים: טמפרטורת העלים, שטח העלים, זווית העלים, תכולת כלורופיל, תכולת סוכר, ריכוז N, פתח סטמטאלי, צפיפות פתוגנים וכו'.

(2) דרישות ביצועים של חיישנים דרישות הביצוע המיוחדות של החיישנים המשמשים במערכת בקרת סביבת החממה:

א. טווח הדיוק הוא 25 אחוז מטווח דרישת הבקרה

B. יכול להתנגד לטמפרטורה גבוהה, לחות גבוהה וסביבה מאובקת.

ג. פעולת החישה של החיישן אינה מעכבת את צמיחת היבולים. לדוגמה, מדידת טמפרטורת העלים צריכה להתבצע על ידי טכנולוגיה ללא מגע כמעט אינפרא אדום, ולא ניתן להחדיר חוטי מגע לגוף העלה.

(3) מיקום החיישן

מיקום החיישן חשוב ביותר. זה חייב להיות מייצג ולייצג את הסביבה האמיתית של הגידולים בתוך החממה. לדוגמה, אם מד לחות המצע מונח במיכל צמחים או ערוגת גידול צמחים קרוב למעבר, ערך מדידת הלחות שלו יהיה נמוך. מצד שני, מיקום החיישן לא אמור להשפיע על דיוק המדידה עקב חפצים אחרים. לדוגמה, אם מד השמש מושפע מהצל של האלומה, הערך הנמדד יהיה נמוך. המדחום קבוע על הקורה והעמוד, וערך הטמפרטורה הנמדד מושפע בקלות מספיגת החום ופיזור החום של חומר המתכת.

(4) תחזוקת חיישנים

חיישן הטמפרטורה והלחות צריכים להימנע מאור שמש ישיר. חייב להיות מכשיר חסין אבק מעל מד השמש כדי לא להשפיע על אורך הגל של אור השמש ועל זווית סטיית אור השמש. ה-pH, הלחות ואלקטרודות מדידה אחרות בתוך המדיום חייבות להיות עמידות בפני חומצה ואלקלי. למערכת הכוללת צריך להיות התקן הגנה מפני התחשמלות, שיכול לעמוד בשינויי מתח פתאומיים ובחשמל סטטי חיצוני.

(5) כיול של החיישן

חיישנים שונים לסביבת חממה שולטים בפלט זרם או אותות מתח לחיבור קל עם מערכות בקרה תעשייתיות. עם זאת, ביצועי המדידה של חיישנים שפותחו על בסיס עקרונות חשמליים מושפעים מאי-לינאריות, השפעות היסטרזה, תופעות הזדקנות וכו', והדיוק והשחזור שלהם משתנים עם הסביבה וזמן השימוש. לכן, נדרש כיול קבוע כדי להבטיח את דיוק החיישן. הביצועים הנמדדים זמינים בצורה נכונה. מצד שני, יש לשקול האם הנוסחה המובנית של החיישן ישימה.

הדיוק של החיישן משפיע ישירות על ההצלחה או הכישלון של פעולת הבקרה, אך פעולת הכיול של החיישן קובעת את ביצועי המדידה שלו. פעולות כיול דורשות שימוש בחומרים סטנדרטיים או הקמת סביבה סטנדרטית. עבודת הקמת תקן כיול זו הקימה מערכת בתעשיית המדידה, אותה ניתן להכניס לכיול ביצועים של חיישני בקרת סביבה.

2. שליטה במערכת ההפעלה

מערכת הבקרה מורכבת משלושה אלמנטים: ציוד בקרת סביבה, מערכת חישה ואסטרטגיית בקרה. ציוד בקרת סביבה כגון מאווררי לחץ שלילי, מאווררי זרימה פנימית, קירות מים, מכונות חימום, כלי ערפול וכו'. אם הביצועים של ציוד מכני גרועים או נכשלים, הפונקציה של ויסות הסביבה לא תוכל לשחק. לכן, העבודה הבסיסית של שליטה בסביבת החממה היא תחזוקה שוטפת של הציוד. העבודה שיש לבצע כוללת בדיקת מידת החסימה של פיית הערפל, בדיקת אטימות רצועת המאוורר ושמירה על חיישנים שונים.
2. שליטה במערכת ההפעלה

מערכת הבקרה מורכבת משלושה אלמנטים: ציוד בקרת סביבה, מערכת חישה ואסטרטגיית בקרה. ציוד בקרת סביבה כגון מאווררי לחץ שלילי, מאווררי זרימה פנימית, קירות מים, מכונות חימום, כלי ערפול וכו'. אם הביצועים של ציוד מכני גרועים או נכשלים, הפונקציה של ויסות הסביבה לא תוכל לשחק. לכן, העבודה הבסיסית של שליטה בסביבת החממה היא תחזוקה שוטפת של הציוד. העבודה שיש לבצע כוללת בדיקת מידת החסימה של פיית הערפל, בדיקת אטימות רצועת המאוורר ושמירה על חיישנים שונים.

(2) בקרת תהליכים

התכונה של אסטרטגיית בקרה זו היא להשוות אות חישה אחד עם ערכי הגדרות מרובים, ולאחר מכן לשלוט בהתקנים שונים בנפרד. לדוגמה, הטמפרטורה בתוך החממה מושווה לטמפרטורה שנקבעה של המערך כדי לשלוט על מכונת החימום, מאוורר הסחרור הפנימי, מאוורר הלחץ שלילי האוויר החיצוני, קיר המים והערפל ברצף.

טווח השגיאות של הבקרה קשור לביצועי הבקר.

(3) בקרת מיקרו-מחשב

באמצעות כוח המחשוב של המיקרו-מחשב, ניתן לשלוט במיקרו-אקלים של מספר מקטעים או חממות מרובות בו-זמנית. תכונה נוספת של שימוש במיקרו-מחשב היא שהוא יכול לתעד ולאחסן את ערך החישה של המיקרו-אקלים בתוך החממה ומחוצה לה ואת זמן הפעולה של ציוד בקרה סביבתי שונים, כך שמנהלים יכולים לעקוב אחר תהליך הגידול שעבר. מכיוון שציוד מסוג זה הוא סטנדרטי, ניתן לבצע העברת נתונים בקלות.

(4) בקרה משולבת

סוג זה של טכנולוגיית בקרה משתמשת בכוח המחשוב, בנתונים ובקיבולת אחסון הנתונים של המיקרו-מחשב ומשתפת פעולה עם הקמת מסד הנתונים של שיווק היבול להקמת מערכת מחשוב בתוך מערכת הבקרה. על בסיס מערכת זו, הנתונים מנותחים, השיפוט והסינתזה נעשים על סמך נתוני הטיפוח הקודמים, אשר הופכים לאסטרטגיית הבקרה האופטימלית. באמצעות אסטרטגיה זו, פרמטרי הבקרה של המיקרו אקלים בחממה אינם מוגדרים כערכים קבועים, אלא כערכים משתנים. לאופן הפעולה של מערכות בקרה כאלה יש רמות שונות:
א.שאפו לסביבה הטובה ביותר לצמיחת יבול: לגרום לגידולים לגדול מהר יותר ובאיכות הטובה ביותר.

ב. עלויות יעד לגידול יבול: לדוגמה, העלאת הטמפרטורה יכולה לגרום ליבולים לצמוח מהר יותר ולהימכר מוקדם יותר. עם זאת, מתווספות עלויות אנרגיה נוספות, כך שהשימוש בבקרת מצב משולבת יכול להעריך את פרמטרי הבקרה הסביבתית המתאימים ביותר בהתבסס על תנאי העלות ומחירי המוצרים בשוק, תוך התמקדות ברווח הטוב ביותר.

(5) שליטה במערכת הידע

מערכת בקרה זו מכילה מערכת ידע לשיפוט "מודיעיני", והתוצאה של שיקול דעת אינטלקטואלי זה משמשת כהחלטת בקרה לגיבוש פרמטרי בקרה (כגון טמפרטורה, לחות, אור שמש, לחות מצע וכו'), ולאחר מכן פקודה על ציוד בקרת סביבה. מאחר ומערכת הידע יכולה לכסות את נתוני פעולת הניהול, ניתן להשתמש בה גם לפיקוח וניהול הציוד. לכן, מערכת הבקרה יכולה לשמש הן עבור בקרת סביבת חממה והן עבור בקרת תפעול ניהול הייצור.

מערכת הידע כוללת מודלים פיזיולוגיים המובעים על ידי נוסחאות מתמטיות ונתונים מקצועיים המעובדים על ידי תוכניות לוגיקה. מערכת הידע מורכבת מסדרה של מאגרי מידע ומודלים מתמטיים. דוגמאות ליישומו הן כדלקמן:
1. בקרת סביבה חממה

המשתמש מזין את שם היבול והזן הנטועים בחממה, ותנאי הגידול של זן זה (טמפרטורת יום ולילה, לחות יחסית, כמות אור, photoperiod, לחות בינונית, מוליכות חשמלית וכו') אוחסנו מראש. במאגר הטיפוח של מערכת הידע. זוהי הסביבה שולטת בערך ברירת המחדל של המערכת. אם ערך ברירת המחדל שונה מערך מדידת מיקרו אקלים בתוך החממה, וערך ההפרש גבוה מערך סטיית סובלנות הבקרה, מערכת הידע משתמשת בחישוב מודל מיקרו אקלים החממה כדי לשלוט בכמות ההתאמה ורצף ההתאמה של ציוד הבקרה הסביבתי. מצד שני, אם תנאי הסביבה הפנימיים קרובים לערך ברירת המחדל, אך הערך הנמדד של הסביבה האטמוספרית וחישוב מודל המיקרו אקלים מראים שהסביבה החיצונית תשפיע בקרוב על המיקרו אקלים הפנימי, מערכת הידע יכולה להפעיל את ציוד בקרת איכות הסביבה מראש כדי להגיב מראש, ולבצע כזה מקדים לימד פעולות בקרת סביבה.
חישת נתונים מסביבת התקשורת או ניטור מזיקים של יבולים יכולים לקבוע אם יש להשקות יבולים, לדשן ולהחיל חומרי הדברה. בזמן ביצוע פעולות ניהול אלה, מערכת בקרת הסביבה יכולה גם לבצע התאמות מתאימות, כגון שמירה על אוורור ומאיץ אידוי מים מעל העלים.

מערכת הידע יכולה לשמש לחישוב מחדש של עלות התפעול במקרה של שינוי תנאי עלות תפעול בחממה (למשל שינויים בעלויות האנרגיה). בתנאי שלא ישפיע על לוח הזמנים של אספקת השוק, ניתן להתאים עוד יותר את הפרמטרים ההגדרתיים של בקרת סביבת החממה.
עקב שינויים במידע השוק, כגון הקדמה או עיכוב בדרישות זמני אספקה, ניתן לחשב את מערכת הידע באמצעות מודלים פיזיולוגיים לקביעת התנאים לשליטה בסביבת החממה או פעולות דישון ואספקת מים בהתאם לדרישות התאמת לוח הייצור. . שינויים, המשמשים לאחר מכן להערכת עלויות הייצור מחדש.

מצב ייצור היבול לא מצליח להגיע לנקודת ניהול איכות הייצור או שמופיעים תסמינים. מערכת הידע יכולה להשתמש בנתוני מיקרו אקלים העבר של החממה ובמצב הפיזיולוגי הנוכחי של היבול כדי לזהות את הסיבה ולטפל בה. לדוגמה, ניתן לסווג גורמים לגידול יבול לקוי בנפרד

1. סביבת הגידול (אוויר או מתחת לאדמה) אינה מתאימה לזן זה,

2. שיטת הניהול אינה מתאימה (יותר מדי או מעט מדי מים ודשן),

3. פלישה למחלות ומזיקי חרקים או השפעת וירוסים.
3. תחנת ממסר

בפעולות הבקרה הנ"ל, מערכת החישה הפנימית של החממה, מערכת הידע והבקר יוצרים יחד תחנת ממסר לפעולות בקרת סביבת החממה. הנתונים המתקבלים על ידי תחנת ממסר זו כוללים את נתוני הסביבה האטמוספרית המשודרים על ידי מערכת הניהול המרכזית, ערך הגדרת התאמת המיקרו אקלים של החממה, והפרמטרים המוזנים על ידי הבקר. נתונים חיצוניים אלו מושווים לנתוני מיקרו אקלים בחממה ונתוני חישת מצב פיזיולוגי של היבול, ולאחר מכן מוערכים ומשווים על ידי מערכת הידע בבקר לשליטה בציוד בקרת הסביבה.
המאפיין של סוג זה של תחנת ממסר הוא שתחנת ממסר אחת שולטת ביחידת חממה אחת או כמה. תחנת הממסר יכולה לקבל את הנתונים ממערכת הניהול המרכזית, וגם להעביר את נתוני החישה ופעולות הבקרה של כל מכשיר למערכת הניהול המרכזית, אך היא אינה מקבלת את אות הפקודה ממערכת הניהול המרכזית. סוג זה של פונקציית בקרה טמונה בכך שרק מפעילים באתר יכולים להזין פקודות, ואנשי מרוחקים אינם יכולים לעסוק ישירות בפעולות מרוחקות.

ניתן להשתמש במערכת אזהרת האותות החריגות בשילוב עם מערכת תחנות ממסר זו. וניתן להודיע ​​לצוות האחראי באמצעות תקשורת קווית או אלחוטית

4. העברת אותות ונתונים

ניתן להעביר את העברת הנתונים מתחנת הממסר למערכת הניהול המרכזית באמצעים קוויים או אלחוטיים. מכיוון שהעברת נתונים ונתונים היא פעולה סטנדרטית בתעשייה, ניתן להשתמש בה ישירות במערכת בקרת סביבת החממה.
5. מערכת ניהול מרכזית

למערכת ניהול מרכזית זו יש את הפונקציות הבאות:

1. אספו את הנתונים הנמדדים של הסביבה האטמוספרית, רשמו אותם ושלחו לכל תחנת ממסר.

2. קבל את נתוני מיקרו האקלים ומידע על פעולת הציוד של כל חממה המועברת על ידי כל תחנת ממסר.

3. בהתבסס על שינויים בתנאי עלות התפעול או לוחות הזמנים התפעוליים, מערכת הידע המובנית משמשת לחישוב והערכה, ופרמטרי המיקרו אקלים הפנימיים ותנאי ההפעלה של החממה נקבעים מחדש, ולאחר מכן נשלחים לתחנת הממסר. , ולאחר מכן נמסר לאנשי ההנהלה לקלט ובקרה על פי מערכת התנאים המקומית.

4. השווה את מידע גידול היבול שנאסף בכל זמן קבוע, והשתמש בטכנולוגיית בקרת איכות כדי להעריך אם היא עומדת בהתקדמות הגידול שנקבעה מראש. אם יש הבדלים בתכונות ובאיכות הגידול (כגון תכולת דשן חנקן, אורך הגבעול וכו'), יש לשפוט בהתבסס על מידע תהליך הייצור הקיים ונתונים פיזיולוגיים של היבול, כהתייחסות להתאמה וניהול של פרמטרי בקרה סביבתיים.

5. האתר המובנה של מערכת הניהול יכול לספק ליחידות האדמיניסטרציה של החברה להשתמש ברשת לצורך קבלת מידע ייצור רלוונטי באזורים שונים. ניתן לספק את מצב הגידול של גידולים ללקוחות במורד הזרם לצפייה מקוונת דרך הרשת.