Комплект автоматизации теплицы “Умница”

Демьян Бондарь

Эксперт по предмету «Автоматизация технологических процессов»

преподавательский стаж — 5 лет

Задать вопрос автору статьи

Общее описание

Микроклимат теплицы: .Получение высоких результатов при выращивании овощей, цветов, рассады, салата в теплицах напрямую заваисит от качества обеспечения растений оптимальными условиями роста и развития. И одним из важнейших таких является четко сбалансированный микроклимат. Еще несколько лет назад управление микроклиматом могло осуществляться вручную оператором, но с появлением большого количества инженерных систем в теплице, а также с повышением требований к качеству поддержания микроклимата, на сегодняшний день, ни одна промышленная теплица не обходится без системы автоматического управления. Наша компания, имея за плечами 20 летний опыт работы в тепличной отрасли, предлагает решение по автоматизации микроклимата в теплице на базе собственно разработанных климат-компьютеров и специализированного программного обеспечения.

Климатический компьютер: Точное поддержание режима микроклимата в теплицах любого размераСистема управления микроклиматом теплиц серии FC – это оптимальное решение для любого вида теплиц как пленочных, так и стеклянных, как больших, так и маленьких. В понятие режим микроклимата классически включается четыре показателя: это температура воздуха, влажность, количество света и уровень углекислого газа. Для управления перечисленными параметрами теплицы оборудуются, так называемыми, исполнительными системами: системой отпления, вентиляции, досвечивания, системой подкормки СО2. Строгое поддержание основных параметров микроклимата – это залог высокой урожайности и отсутствия болезней растений. Но ничто не стоит на месте, в том числе и технология выращивания и на сегодняшний день передовые агрономы-технологи уделяют большое внимание расширенному набору показателей климата, который включает в себя температуру листа, влажность листа, распределение температуры воздуха по вертикальному срезу теплицы, скорость движения воздуха. Нашей компанией разработаны климат компьютеры, которые поддерживают не только основные показатели микроклимата, но и позволяют контролировать упоминавшийся расширенный набор показателей. Архитектура климат-компьютеров позволяет в полностью автоматическом режиме управлять всеми известными типами исполнительных систем теплицы со строгим соблюдением заданного агрономом режима. Растущие цены на энергоносители обязывают не только заботится о поддержании климата, но и об эффективном расходовании ресурсов, будь то включение системы освещения или отопления, подача СО2 или активное открытие фрамуг. В связи с этим функциональные возможности наших систем управления позволяют создать «стратегию управления», где агроном может в зависимости от фазы роста растений и/или экономической целесообразности выбрать приоритетной задачу экономии энергозатрат или максимального соблюдения технологии.

Научно-производственная
фирма “ФИТО” в течение 14 лет занимается производством систем для
интегрированного контроля и управления технологическими процессами
в тепличном производстве. За это время оборудование было установлено
и успешно эксплуатируется во многих тепличных
комбинатах на территории России и стран ближнего зарубежья.
Процесс производства постоянно сопровождается процессом модернизации
оборудования, и улучшения принципов и алгоритмов, заложенных в системы.
На сегодняшний день наши системы используют последние достижения
в компьютерной области: локальные сети, сеть Интернет, технологии
передачи данных сотовых телефонов, технологии баз данных и т. д.
Накопленный опыт производства и внедрения нашего оборудования позволил
разработать трехуровневую модель управления технологическими процессами
в теплицах.

1)
Первый уровень – это основа системы, представляет собой совокупность
автономных микроконтроллеров, которые реализуют в автоматическом
режиме технологическую программу полива или микроклимата в теплице,
путем управления доступными исполнительными механизмами. Сбор сведений
о состоянии управляемого процесса осуществляется с помощью специальных
датчиков, на основе которых и рассчитываются управляющие воздействия.
Основной функциональной особенностью данного уровня является надежность,
для этого каждый контроллер оборудован специальными схемами, повышающими
помехоустойчивость. Также на этом уровне выполняется диагностические
функции контроля возможностей и работоспособности оборудования.
Данные с каждого контроллера по единому каналу связи ежеминутно
передаются на второй уровень.

2)
Второй уровень управления состоит из диспетчерского компьютера,
который объединяет группу контроллеров. Для него разработан специальный
программный комплекс, который позволяет в удобной графической форме
отображать всю информацию с контроллера о состоянии объекта, задавать
суточную программу работы, изменять параметры регулирования и т.д.
Все данные о состоянии системы управления архивируются и сохраняются
для последующего анализа.

Одна из основных задач программы состоит в том, чтобы анализировать
данные, полученные от группы контроллеров и обращать внимание пользователя
на отклонения от заданного режима, а также указывать причину отклонения
и возможные методы ее устранения. На сегодняшний день разработано
большое количество средств оповещения о нарушении режима управления.
К ним относятся локальные средства оповещения, такие как голосовая
и графическая информация на экране диспетчерского компьютера, а
также удаленные средства оповещения, такие как посылка SMS-сообщений
с кратким описанием проблемы на сотовые телефоны персонала, обслуживающего
систему. Если же в процессе эксплуатации возникают проблемы, которые
не удается решить на объекте, то существует возможность решения
этой проблемы через эксперта на третьем уровне.

3) Программный комплекс, работающий на втором
уровне, позволяет с помощью локальных вычислительных сетей в отдельной
организации и глобальной сети ИНТЕРНЕТ, передавать и получать данные
с удаленных компьютеров. Программа разработана таким образом, что
все сведения о работе системы за каждые сутки сохраняются в специальном
файле на компьютере. В случае возникновения проблем на втором уровне,
эксперт, находящийся на удаленном расстоянии, может полностью восстановить
нештатную ситуацию и сформулировать ответ о причинах возникшей проблемы
и дать рекомендации по ее устранению.

Данная трехуровневая модель успешно применяется на многих тепличных
комбинатах. Преимуществами такой модели является высокая надежность
и быстрая оперативность в адаптации управления к инженерным особенностям
теплиц.

Рассмотрим теперь виды систем управления технологическими процессами,
выпускаемые нашей фирмой:

Автоматизированные «умные» теплицы снабжаются специальными датчиками и комплексными системами, которые обеспечивают регулировку микроклиматических параметров. Таким образом регулируется температура, уровень углекислого газа, процессы орошения и восстановления грунта.

Автоматизация микроклимата теплиц должна выполняться комплексно: если все системы будут функционировать согласованно, то можно будет снизить затраты на покупку электронного оборудования.

Разновидности систем автоматизации теплиц

Так, специальные гидравлические системы обеспечивают автоматическое проветривание. Вентиляция обеспечивается конструкциями с гидроцилиндрами и гибкими тягами. Открывание форточек происходит автоматически: гидросистемы срабатывают по принципу объемного расширения из-за повышения внутренней температуры.

Также автоматизация управления микроклиматом в теплице предполагает использование таких систем:

• Для обогрева и контроля температуры: электромагнитные реле, температурные датчики, нагреватели и электровентиляторы. Все устройства связаны с общим блоком управления, и при поступлении нужного сигнала внутрь подается воздух заданной температуры.
• Автополив: от резервной емкости через распределительные трубки непосредственно к растениям. Наиболее выгодной с экономической точки зрения считается система капельного автополива. Она же дает отличный результат с точки зрения роста и развития растений. Такая система может работать с погружным насосом и автоматическими разбрызгивателями: все зависит от имеющегося технического оснащения. Этим же способом можно подавать и жидкие подкормки. Подача регулируется специальными датчиками, измеряющими влажность почвы.
• Для контроля уровня освещенности. В этом случае регулируется работы экранов затенения и включение/выключение источников искусственного освещения. Особенно важно это для зимних теплиц, работающих в условиях короткого светового дня.
• Для проверки уровня углекислого газа. Повышение концентрации углекислого газа мешает нормальному росту растений. Поэтому датчики либо сигнализируют оператору о необходимости проветривания, либо запускают систему воздухообмена.

Обычно все эти устройства сводятся к общему «экрану оператора», чем обеспечивается удобство управления.

Как работают автоматизированные системы?

Теплицы обеспечивают поддержание необходимых параметров искусственного климата для выращивания нужной сельскохозяйственной продукции (зелени, ранних овощей, фруктов зимой и так далее). Вся конструкция — довольно дорогая в обслуживании и эксплуатации. Чтобы обеспечить ее быструю окупаемость, важно гарантировать стабильную урожайность и высокое качество продукции. Именно для этого и используются современные системы автоматики.

Важно подобрать подходящее решение еще на этапе проектирования. Оптимизация управления микроклиматом не только позволяет поддерживать нужные показатели, но и помогает сократить энергопотребление, а значит, и снизить эксплуатационные затраты.

Комплекс автоматизированного регулирования микроклимата теплицы работает следующим образом:

• Датчики температуры контролируют прогрев воздуха и грунта. Поддержание стабильных температурных показателей ускоряет вегетативный период, обеспечивает быстрое развитие корневой системы и способствует повышению урожайности до 45%. Если в теплице предусмотрено многоярусное отопление, то датчики устанавливаются на каждом ярусе и работают независимо. Важно, чтобы вся система могла чутко реагировать на потребности растущих растений. Так, для некоторых культур обязательно выдерживать разницу между дневной и ночной температурой, а при солнечной погоде температура прогрева грунта должна снижаться, чтобы корневая система не пересушивалась. Температура должна стабилизироваться с высокой точностью, с колебаниями не более 1 градуса.
• Влажность должна регулироваться с учетом состояния наружного воздуха.
• Датчики, контролирующие уровень освещенности и обеспечивающие включение и выключение света в зависимости от уровня естественной (солнечной) освещенности, позволяют сэкономить до 25% электроэнергии. Кроме того, они включают механизмы затенения при необходимости. Таким образом обеспечивается регуляция облучения для правильного протекания процессов фотосинтеза
• При запуске системы вентиляции должны учитываться не только текущий уровень СО2 внутри теплицы, но и скорость и направление ветра снаружи.
• Процессы полива и удобрения запускаются специальными стартовыми программами. В них указывается время, объемы, промежуточные интервалы. В прогрессивных системах учитываются побочные влияния солнечной освещенности и температурного режима.

Специальные датчики

В системах автоматизации для парников используются первичные измерительные устройства. Это датчики, помогающие контролировать температуру, влажность, содержание углекислого газа, уровень воды в резервуарах (гидростатические датчики уровня), давление в отопительной системе. Тепличные хозяйства должны оснащаться долговечным оборудованием, невосприимчивым к высокой влажности и повышенной содержанию химических паров. Большинство датчиков имеют возможность калибровки непосредственно в месте установки.

Компания «Измеркон» предлагает датчики для систем автоматизации для теплиц. Это детекторы метана, аммиака, этилена, СО2, уровнемеры для топлива и жидкостей, гигрометры и термометры с функцией регистрации данных, а также сенсоры, логгеры и расходомеры. Здесь можно приобрести оборудование для частных тепличных хозяйств и сложных агропромышленных комплексов.

“УМНИЦА” предназначена для комплексного управления исполнительными устройствами, регулирования, поддержания заданного микроклимата и условий выращивания культурных растений.Область применения:   вновь монтируемых или модернизация существующих: парников, теплиц, оранжерей, био-вегетариев.

Комплект автоматизации “УМНИЦА” реализует следующие возможности:

Подключение к домашней сети Wi-Fi роутера или раздача собственной;

Удобство управления через браузер ПК или мобильного устройства (смартфон, планшет и т.п.) по сети Wi-Fi;

Дисплей на контроллере для информирования пользователя без подключений по сети Wi-Fi;

Регистрация системных сообщений и ошибок на карту памяти MicroSD;

Регистрация значений параметров микроклимата и значений датчиков каждый час на карту памяти MicroSD и
просмотр по сети Wi-Fi;

Построение графических линий;

Управление оборудованием по беспроводной сети WI-Fi в ручном режиме;

СМС информирование системных сообщений и значений микроклимата;

Подключение к SCADA программам: центральный пульт или к сети диспетчеризации инженерных систем;

Гибкость настроек для создания необходимых параметров микроклимата;

Система оповещения по низким и высоким значениям параметров (температуры, влажности, углекислого газа);

Температурные настройки почвы и воздуха для дневного или ночного режима;

Измерение температуры и влажности воздуха внутри и снаружи теплицы;

Измерение уровня наружней и внутренней освещенности;

Измерение концентрации углекислого газа и атмосферного давления;

Ручное управление откр./закр. проветривания тип ЛП или контроль под концевые выключатели крайних положений для применения нестандартных приводов проветривания;

Контроль уровня воды в накопительном баке системы орошения;

Управление закр./откр. проветривания приводом 24VDC тип ЛП по заданным параметрам микроклимата;

Управление приводом (0-10VDC) смесительного узла контура водяного нагревателя почвы или воздуха по заданным параметрам;

Управление вкл./выкл. насоса (эл. клапана) подпитки по датчикам уровня;

Управление вкл./выкл. электронагревателем почвы и электронагревателем воздуха;

Управление вкл./выкл. системы полива по расписанию в утреннее и вечернее время канал №1 – №4;

Управление вкл./выкл. фито светильников по датчику освещенности с поддержанием заданного светового дня;

Управление вкл./выкл. вентилятором проветривания по нескольким сценариям параметров микроклимата;

Управление переключения производительностью вентилятора через регулятор оборотов;

Управление вкл./выкл. газогенератора СО2 по заданной концентрации;

Управление вкл./выкл. охладителем воздуха по заданным параметрам температур;

Управление вкл./выкл. увлажнителем воздуха по заданным параметрам влажности;

This browser does not support the video element.

— это теплица, оборудованная комплектом автоматизации управления
инженерными системами, для обеспечения при выращивании культурных растений
благоприятных метрологических условий (микроклимата), с целью получения условий
ускоренного роста и удобств эксплуатации.

В примере применены:

1) Функция управления системой проветривания необходима для поддержания температуры воздуха внутри теплицы. Активность солнечных лучей оказывает прямое влияние на повышение температуры внутри теплицы (тепличный эффект) и наоборот, важно при этом реагировать на изменения температуры, т.к. отклонения в большую или меньшую приводят к снижению скорости роста, последующему его прекращению, увяданию и гибели растения.
Проветривание реализуется установкой приводов (тип ЛП), на открывающиеся конструктивные элементы (двери, форточки, фрамуги и т.п.) и подключаются параллельно к контроллеру блока управления. Управляющий сигнал формируется на основе анализа сравнения температур почвы, воздуха снаружи и внутри с заданными в параметрах. Исключается вероятность ошибки открывания, по сравнению с термобалонами (в холодную погоду, когда солнечные лучи эффективно нагревают поверхность внутри теплицы, а снаружи температура возможна ниже +5°С или открывание при применении обогрева в теплице, все это приводит к соприкосновению растений с потоком воздуха низкой температуры и низкой оценки энергоэффективности).

2) Функция управления системой капельного полива. В теплице, закрытой от попадания осадков, не приходится надеется на естественное орошение. Необходимо подпитывать почву водой, повышая содержание влаги в корневой системе растений, через полив растения получают минеральные соли и микроэлементы, вода необходимый компонент фотосинтеза из нее образуются необходимые органические вещества. Наиболее распространённые овощные культуры в теплице огурцы содержат 95 – 97% и томаты 92 – 96% воды. Осуществляется полив установкой электромагнитного клапана между накопительной емкостью и системой орошения (сетью распределения воды), а емкость устанавливается на подставку обеспечивающую высоту 1 метр от уровня земли до уровня врезки. Включение происходит по заданному в настройках интервалу (включается в определенный час на установленное значение минут, последующее включение через указанный интервал в сутках). Смонтировать возможно в любую систему капельного полива отличие лишь в присоединительных диаметрах электромагнитного клапана.
Примем под 2 с/х культуры: канал полива №1 под огурец, канал полива №2 под томат.
Площадь теплиц под огурец и теплицы томат по 18 м2. Потребуется на 1м2 расход 3-4 литров (огурец – корневая система в верхней части грунта) и на 1м2 расход 6-8 литров (томат – корневая система в нижней части грунта) на квадратный метр. Примем для огурца 72 литра и томата 144 литра.
С присоединительным диаметром 25мм примерный проток воды 30 литров в минуту в итоге установить время полива на огурец 2 минуты, на помидор 5 минут.
Периодичность зависит от активности солнечных лучей, влагоемкости грунта, стадии созревания/плодоношения, условно примем 1 раз в 2-3 суток (огурец), 4-5 суток (томат).

3) Функция управления включения наполнения водой емкости полива. Уровень контролируется датчиками нижнего и верхнего уровня воды. Наполнение осуществляется от скважины включением насоса или центрального водоснабжения включением эл. магнитного клапана, по сигналу датчика нижнего уровня и отключение по датчику верхнего уровня или временному интервалу в настройках контроллера. Ёмкость располагается внутри теплицы для подогрева воды. Объем необходимо выбирать исходя из расхода воды на полив, из расчета выше, для канала полива №2 потребуется 144 литра, поэтому емкость необходима не менее 200 литров. Датчик нижнего уровня расположить по середине емкости, позволит защитить корневую систему от термического шока. Время включения полива распределить канал №1 в утреннее – 9 часов и канал №2 в вечернее – 18 часов.

4) Функция управления включением нагревательных устройств, позволяет компенсировать падение температуры внутри теплицы в условиях весенне-осеннего периода, прохладного летнего периода, вечерне – ночное время суток, что дает защиту растениям от низких температур и высокой влажности воздуха, создает условия ускоренного роста, увеличения продолжительности выращивания овощных культур. Для нагрева технологичным решением использование резистивного кабеля, оптимальная величина мощности нагрева закладывается 90 – 120 Вт/м2 (при выборе кабеля с тепловыделением 30 Вт/м кабель необходимо уложить 4м на м2) прокладываемого в земле на глубине ~ 40 см от поверхности с соблюдением слоев теплоизоляции и песчаных присыпок и защитно-сеточного слоя от повреждений кабеля садовым инструментом.

5) Функция управления оборудованием освещения необходима для продления светового дня. При освещении спектром определенного диапазона и при достаточной мощности светового потока происходит необходимый процесс полноценного существования растений – фотосинтез. Наибольшая эффективность поглощения хлорофиллом замечена при синем и красном спектре соответствующей длины волны 450нм и 680нм, зеленый цвет отражается, что придает растениям характерную окраску. Для создания спектра применяются в теплицах фитосветильники (фитолампы) соответствующие ГОСТ Р 57671-2017. Необходимо обеспечить для нормального развития и плодоношения минимум 7000-8000 люкс, а это на 7000-8000 люмен на кв. метр при монтаже необходимо учитывать падение светового потока от светильника до растения.

Ваше времяМы ценим Ваше время, а Вы?

Ускоряем ростБлагодаря своевременному поддержанию влажности, температуры, освещенности получаем дополнительный прирост по сравнению с обычной теплицей.

Преимущества теплицы по максимумуСвоевременное проветривание и полив не нанесет вреда урожаю.

Свобода мыслейНе беспокоитесь и не отвлекайтесь по мелочам.

Экономим силыБольше не надо бегать с ведрами, лейками, шлангами или специально открывать / закрывать теплицу.

Урожай впечатляетПо окончании сезона Вашим призом будут впечатляющие результаты.

Исполнительные системы для поддержания климата

Современная теплица включает в себя множество исполнительных инженерных систем, то есть устройств, которые позволяют управлять микроклиматом теплицы:

• Система отопления. Основная задача системы отопления это поддержание заданной агрономом температуры. Как правило, отопление теплицы состоит из нескольких раздельных контуров(систем). Регулирование температуры воздуха осуществляется с помощью изменения температуры воды в контурах, что осуществляется с помощью смесительного клапана, который смешивает в необходимой пропорции воду от теплоисточника (прямой теплоноситель) с водой вернувшейся из теплицы (обратным теплоносителем).
• Система форточной вентиляции. Для вентилирования воздуха внутри теплицы в кровле предусматриваются фрамуги(форточки), площадь которых составляет до 30% от общей площади остекления. Открытие и закрытие форточек производится с помощью мотор-редукторов.
• Система зашторивания. Практически все новые проекты теплиц комплектуются системой зашторивания, т.к. ода позволяет экономить до 30% теплоресурсов, а также защитить растения от солнечных ожогов. Принцип ее работы заключается в том, что специальный полимерный материал сворачивается и разворачивается над растениями, отсекая тем самым кровлю. Свертывание и развертывание производится с помощью специальных мотор-редукторов.
• Система подкормки СО2. Важнейшим параметром микроклимата наряду с температурой и влажностью является концентрация углекислого газа в воздухе. Это связано с тем, что углерод является основным строительным материалом для растения и процесс фотосинтеза (производства сухого вещества) без СО2 невозможен. Наиболее экономичным решением является использование отходящих газов котельной для подкормки, и на большинстве тепличных комбинатах так и происходит. Но в некоторых случаях приходится прибегать к использованию жидкой углекислоты для подкормки, что я вляется более дорогим решением.
• Система досвечивания. Современная интенсивная технология выращивания овощей предусматривает установку системы ассимиляционного освещения. А для выращивания цветов система досвечивания вообще является необходимым условием. Основная задача системы обеспечить определнный уровень освещенности для выращивания в те моменты, когда естественного света недостаточно. Уровни дополнительного освещения колеблятся в диапазонах от 120Вт/м2 до 250ВТ/м2.
• Система рециркуляции воздуха. Для обеспечения воздухообмена в теплице в верхней ее части устанавливаются вентиляторы. При включении они обеспечивают движение воздуха, выравнивание теплового поля и ускоряют конвективный теплообмен.

Наша компания, занимаясь производством тепличного оборудования также осуществляет комплексную поставку всех вышеперечисленных систем, как отдельно, так и в рамках проекта “под ключ”.
Самые передовые технологии, самые современные материалы – все это составляющие проектов нашей компании. Являясь разработчиком систем управления, мы точно знаем как должны работать системы, как должны быть связяны между собой.

Богатый опыт, высокое качество выполнения и собственное производство позволили занять лидирующие позиции на рынке тепличного оборудования. На состояние 2008 года в России функционирует около 1600 га устаревших теплиц, а также 250 га – современных комплексов. Проекты по автоматизации и управлению климатом нашей компании функционируют на площади более чем 250 гектар старых теплиц и на 150 га новых, что составляет более 60% от общего числа пстроенных современных комплексов.

Требования к автоматизированной системе управления микроклиматом теплицы

Автоматика климатического контроля в теплице должна выполнять следующие задачи:

• Разработка пространственно-распределенной системы автоматического управления технологическим процессом контроля микроклимата.
• Увеличение точности распределенной системы управления контролем климата.
• Управление абсолютно всеми исполнительными составляющими.
• Использование частотного регулирования скоростями вращения вентиляторов.
• Использование широтно-импульсного регулирования температуры в теплице.
• Долгое поддержание параметров микроклимата теплицы от начала до конца без вмешательства оператора.
• Учет физических особенностей технологических процессов, происходящих в теплице, например, чтобы изменить влажность воздуха, может возникнуть необходимость в изменении температуры или наоборот.
• Самостоятельная работа с имеющейся библиотекой режимов микроклимата в зависимости от фаз вегетации и роста растений. Выполнение данной задачи позволяет доверить работу с автоматикой теплицы сотруднику, у которого отсутствует достаточная подготовка в аграрной отрасли.
• Обеспечение возможностей изменения и добавления новых режимов и поправочных коэффициентов с учетом особенностей роста растений.
• Обеспечение защиты всех исполнительных составляющих на программном уровне.
• Регулярное проведение самостоятельной диагностики.

Находи статьи и создавай свой список литературы по ГОСТу

Поиск по теме

Скачать

• Рекламная листовка для компьютеров управления микроклиматом
• Технологическая схема и принцип работы

Более подробная информация доступна для зарегистрированных пользователей:

Управление поливом

Автоматизированная
система полива и дозации удобрений позволяет с высокой точностью
контролировать и управлять основными параметрами питательного раствора
(EC, pH). Широкий модельный ряд позволяет выбрать, тот растворный
узел, который подходит Вам по количеству смешиваемых растворов и
по производительности. Последние модели растворных
узлов имеют по 2 датчика электронной проводимости и 2 датчика
pH, что увеличивает надежность системы и позволяет оперативно выявлять
неисправности.
Одной из отличительных особенностей наших растворных узлов является
наличие системы кислородного обогащения питательного раствора, благодаря
которой улучшается усвояемость питательных элементов растением.
Заложенные в систему алгоритмы предоставляют возможности гибкого
планирования интенсивности и качества полива в течение суток. Суточное
задание поливов программируется с помощью специальной таблицы.
В процессе программирования агроном в графической форме видит прогноз
поливов, помогающий ему правильно спланировать суточное задание.
По рекомендациям и пожеланиям наших партнеров в последних версиях
растворных узлов был добавлен новый тип задания поливов, предоставляя
агроному возможность выбора того вида задания, который ему удобнее.
Солнечный свет, как основной фактор роста растений должен определять
и режим поливов.
Для этого в растворном узле заложено несколько видов корректировки
поливов по солнечной радиации:

• Увеличение количества поливов
• Увеличение времени полива
• Уменьшение концентрации питательного раствора
• Увеличение объема питательного раствора

Состояние системы управления поливом в реальном времени отображается
на анимированной мнемосхеме.

Составляющие микроклимата теплицы

Микроклимат теплицы – это условия внутри теплицы, напрямую влияющие на рост и развитие растений.

Основными элементами микроклимата теплицы являются:

• влажность воздуха,
• влажность почвы,
• оборот воздуха,
• освещение,
• температура воздуха.

Управление микроклиматом теплицы

С каждым годом в тепличных предприятиях все большее
внимание уделяется качественному поддержанию микроклимата. Правильно
выбранная технология поддержания микроклимата – одна из важнейших
составляющих, позволяющих повысить урожайность. А эффективное использование
энергоресурсов – дополнительная возможность существенно уменьшить
себестоимость производимой продукции. Современная автоматизированная
система управления микроклиматом должна поддерживать не только заданный
режим, но и максимально эффективно использовать возможности исполнительных
систем.

В
настоящее время ведется активная модернизация теплиц, связанная
с повышением количества исполнительных систем: разделение контуров,
модернизация форточной вентиляции, установка систем зашторивания,
установка вентиляторов. И чем больше исполнительных систем имеет
теплица, тем важнее для нее выбор критерия, определяющего технологию
поддержания микроклимата. Например, одним из основных критериев
управления является экономия теплоресурсов. В данном случае целесообразнее
активно использовать нижние контура обогрева, т.к. они меньше всего
отдают тепла внешней среде. Но зачастую та или иная технология выращивания
растений подразумевает, что в ущерб энергосбережению, необходимо
поддерживать нижними контурами в корневой зоне постоянную температуру,
так называемый оптимум, и лишь при исчерпанных ресурсах других исполнительных
систем отклоняться от него.

Опыт внедрения автоматизированных систем управления
микроклиматом теплиц и тесная работа с нашими партнерами показывает, что на этапе проектирования системы достаточно сложно
выбрать единый критерий управления. Поэтому мы решили, что в системе
управления должна существовать возможность оперативно задать критерий
во время эксплуатации, причем методы его задания должны в наглядной
форме отражать агрономические, экономические и теплотехнические
требования, предъявляемые к системе. Для этого разработчиками системы
был разработан специальный программный модуль, реализующий все вышеперечисленные
функции и получивший название стратегия
управления. Наряду с разделением контуров отопления особенностью
многих современных теплиц является разделение их на 2 зоны. Это
делается с одной стороны для более равномерного распределения теплового
поля, а с другой стороны для возможности поддержания разного режима
микроклимата при выращивании различных культур. Такие разделенные
теплицы, как правило, содержат ряд раздельных исполнительных систем,
которые оказывают влияние на соответствующую зону, а также ряд общих
систем отопления и вентиляции, оказывающих влияние на общий микроклимат
теплицы. Исходя из этого, в стратегии управления микроклиматом задается
конфигурация технологического оборудования. По этой конфигурации
компьютер управляет 2 климатическими зонами с учетом возможностей
и эффективности общих исполнительных систем.

Суточный режим микроклимата для системы управления задается в виде
таблицы. Одна из особенностей программирования микроклимата – это
возможность задания требуемого дефицита водяного пара воздуха, что
открывает дополнительные возможности перед агрономом-технологом
в планировании температурно-влажностного режим. Все задаваемые параметры
могут автоматически корректироваться по солнечной радиации.

Принцип работы

Ядром системы является промышленный контроллер управления, разработанный специалистами фирмы «ФИТО» специально для теплиц. Благодаря современной элементной базе из американских и японских комплектующих контроллеры имеют высокий показатель бесперебойной и надежной работы. Помимо контроллера, система управления микроклиматом включает в себя подсистему измерительных датчиков, установленных внутри теплицы, в составе следующих параметров:

• температура и влажность воздуха
• инфракрасный термометр листа
• температура и влажность почвы
• температура стекла
• температура зоны плодоношения
• температура в контурах отопления
• концентрация СО2 и т.д.

Кроме этого к системе подключается метеостанция, в состав которой входят:

• датчик темепратуры и влажности окружающей среды
• ультразвуковой датчик ветра
• бесконтактный датчик осадков
• соляриметра
• ФАР-метра и т.д.

При необходимости система может быть автоматически интегрирована с котельной. Для этого нами разработан специальный модуль, который по интерфейсу FIDUFACE передает данные в котельную для управления выработкой тепла, СО2 и электроэенргии. Следить за процессом микроклимата, а также вносить задания в удобной форме можно с ПК. Также доступна функция удаленного администрирования системы через Интернет. .

Критерии выбора, характеристики, состав автоматизированных систем управления микроклиматом теплицы

Ежегодно на тепличных предприятиях все больше внимания уделяется должному поддержанию микроклимата в теплицах. Правильно выбранная технология поддержания микроклимата – залог увеличения урожайности. Современные автоматизированные системы управления микроклиматом теплицы должны поддерживать не только установленный режим, но и эффективно использовать возможности исполнительных систем. В настоящее время наблюдается активная модернизация теплиц, связанная с увеличением количества исполнительных систем:

Сделаем домашку
с вашим ребенком за 380 ₽

Уделите время себе, а мы сделаем всю домашку с вашим ребенком в режиме online

• установка вентиляторов,
• модернизация форточной вентиляции,
• установка систем зашторивания,
• разделение контуров.

С ростом количества исполнительных систем теплицы, растет важность выбора критерия, который определяет стратегию управления ее микроклиматом. Самым популярным из критериев управления является экономия энергетических ресурсов. В этом случае целесообразно более активно использовать нижние контуры обогрева, потому что ими отдается наименьшее количество тепла в окружающую среду. Еще один популярный критерий подразумевает, что управление основывается на том, что нижний контур должен поддерживать постоянную температуру в корневой зоне, и только в случае исчерпания ресурсов прочих исполнительных систем теплицы отклоняться от него. Современный опыт внедрения автоматизированных систем управления микроклиматом показывает, что выбрать единый критерий на стадии проектирования достаточно сложно. Поэтому современные автоматизированные системы управления микроклиматом должны задавать не только один из них или комбинацию критериев, но и любой другой, который выявляется в процессе производства.

«Автоматизация системы микроклимата теплицы» 👇

Главная характеристика системы микроклимата – надежность. Из-за этого в качестве аппаратно-технической базы выбирается контроллер, содержащий современные средства защиты от сбоев в работе: средство защиты от зависаний, копию главных параметров работы всей системы в энергонезависимой памяти. Кроме контроллера в состав автоматизированной системы входят разнообразные датчики параметров внутри теплицы. Чтобы передавать управляющие воздействия на исполнительные составляющие используется блок релейной коммутации с возможностью ручного управления. 3начимым элементом системы является диагностика возможностей и неисправностей управления. В некоторых случаях имеют место быть непредвиденные обстоятельства, которые связаны с нестабильностью температуры подаваемой воды, увеличенным износом или люфтом исполнительного элемента или связанные с другими видами ограничений, которым подвергается исполнительное оборудование. Установленные в системе управления способы диагностики должны выявлять нестандартные ситуации и вовремя перестраивать алгоритмы управления, но при этом должны поддерживаться параметры микроклимата с минимальной возможными отклонениями.

Комплексный подход к делу

Наша компаня готова предложить Вам комплексные решения для создания сбалансированного микроклимата в теплицах. Для вашего удобства наша компания осуществляет:

• Выезд на место и обследование объекта
• Подбор оптимального оборудования
• Составление технологической схемы
• Проектирование систем
• Поставка как отдельных узлов, так и комплексных решений
• Щеф-монтажные работы
• Полную автоматизацию процесса управления
• Пусконаладочные работы
• Техническое сопровождение

Функциональные возможности

Контроллеры управления микроклиматом теплиц: позволяет поддерживать оптимальный для растений климат, управляя одновременно системой отопления,вентиляции,зашторивания и досвечивания.

В наших системах мы используем комплектующие ведущих мировых брендов:

Расчет растворов для питания растений

Расчет питательного раствора – это важный и трудоемкий
процесс, определяющий полноценное развитие растений. Существующее
многообразие простых и комплексных удобрений ставит перед агрономом
сложную расчетную задачу, процесс решения которой занимает немало
времени. Зачастую оказывается очень непросто получить заданные уровни
элементов, и агроному приходится повторять проделанную работу раз
за разом в попытках найти оптимальный вариант. И чем больше выбор
удобрений, тем сложнее подобрать точное, качественное и экономически
привлекательное решение.

Нашей фирмой разработана программа,
получившая название “ФИТО Агроном”, которая может внести упорядоченность
и ясность в работу, связанную с расчетом питательного раствора,
а также обеспечить:

• высокую скорость и точность расчета;
• универсальность и удобство в работе.

Основная функциональность заключается в проведении расчетов различной
сложности с использованием любого набора удобрений. Проверки и прозрачность
всего хода решения, а также индивидуально настраиваемые параметры
позволяют мгновенно получать состав питательного раствора и быть
уверенным в его правильности.

Среди специфических особенностей программы можно выделить удобный
пользовательский интерфейс и наглядное отображение данных в таблицах
и диаграммах. Ввод данных (по уровням, анализам воды) осуществляется
пользователем в тех единицах измерений, которые кажутся ему более
предпочтительными. В это же время происходит автоматический подсчет
и сравнение сумм анионов и катионов, равенство которых в значительной
степени определяет качество питательного раствора.

Огромным преимуществом компьютерного проведения расчета является
строгий алгоритмический поиск всех точных и нескольких приближенных
решений, что позволяет поэлементно оценивать уровни и легко получать
требуемые варианты раствора, просматривать подробные выкладки о
ходе расчета.

Распределение удобрений по бакам производится с учетом состава
удобрений автоматически и с заданной точностью (до граммов или миллилитров).
Объем баков, пропорция разбавления, необходимое количество ОЭДФ
и кислоты в конкретном баке являются параметрами, доступными для
изменения в любой момент.

Важная черта программы – это возможность вывода на печать, сохранения
и загрузки уровней, анализов воды и результатов расчета. Ведь удобство
использования – фактор, во многом определяющий отношение пользователей
к любому продукту.

Дмитрий Александрович Лашин,
нач. отд. программирования НПФ “Фито”
Доклад на семинаре “Гавриш” 16 марта 2005 г.