Способ регулирования микроклимата в теплице и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Целью изобретения является повьшюние точности регулирования . В процессе реализации способа сигналы с датчика наружной освещенности 16 сравниваются с заданным значением освещенности. Одновременно сигналы с датчиков температуры 9 и 10 и освещенности 11, 12 в теплице 1 и теплового потока 13, 14, 15 усредняются и сравниваются с заданными значениями. При превышении наружной ;j А (Л ч 4 СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gD y А 01 С 9/26

ВСЕ 1 "».щ g

1 (13 „"; ц

БМБЯ11б Д:,,:, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ .КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4059605/30-15 (22) 22. 04. 86 (46) О?.07.88. Бюл. ¹ 25, (7 1) Ленинградский се лвскохо з яй с т венный институт и Научно-исследовательский и проектно-технологический институт механизации и электрификации

Нечерноземной эоны РСФСР (72) И.И.Михайленко, Н,Н.Иякишев, P. P. Дубинец,О.В.Смехун, Е.П.Федорова и В.П.Шарупич (53) 631. 344. 8 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1200866, кл. А 01 Г 9/26, 1984. (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МИКРОКЛИМАТА В ТЕПЛИЦЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к сельскому хозяйству. Целью изобретения является повышение точности регулирования. В процессе реализации способа сигналы с датчика наружной освещенности 16 сравниваются с заданным значением освещенности. Одновременно сигналы с датчиков температуры 9 и

10 и освещенности 11, 12 в теплице t и теплового потока 13, 14, 15 усредняются и сравниваются с заданными значениями. При превышении наружной

14074 освещенности заданного значения включаются в работу электроприводы 3 све— торегуляторов 2, изменяющих световой поток, проходящий в теплицу 1. При этом осуществляется воздействие на электропривод 8 смесительного клапана 7 системы обогрева и включение определенного числа секций источников света 5. Изменением положения светорегуляторов 2 добиваются требуемого значения освещенности в теплице 1 и

50 величин теплопотерь, причем регулировку положения светорегуляторов 2 осуществляют в зависимости от разности между взвешенным значением вариации теплового потока через ограждающую поверхность теплицы 1 и взвешенным значением величины облученности в теплице 1, которая определяется после изменения положения светорегуляторов 2 на предыдущем шаге регулирования. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству,в частности к автоматизированным системам управления параметрами микроклимата теплиц.

Цель изобретения — повьппение точности регулирования.

На чертеже показана блок-схема устройства для реализации способа регулирования микроклимата в теплицах.

Устройство включает установленные в теплице 1 светорегуляторы 2, выполненные, например, в виде жалюзи с электроприводом 3. Кроме того, теплица 1 оборудована системой 4 водяного отопления и источниками 5 света, разделенными, например, на три секции по электрической коммутации.

Теплоноситель в системе 4 отопления перемещается насосом 6 темпера— тура регулируется смесительным кла. паном 7 с электроприводом 8.

В теплице 1 установлены датчики температуры 9 и 10, освещенности 11 и 12 и теплового потока 13 — 15.

Снаружи теплицы 1 установлен датчик 16 наружной освещенности, который подключен к блоку 17 переключения структуры управляющего устройства.

Датчики 13- 15 теплового потока подключены к первому блоку 18 осреднения, датчики 11 и 12 освещенности подключены к второму блоку 19 осреднения, а датчики 9 и 10 температуры подключены к третьему блоку 20 осреднения.

ПерЪый блок 18 осреднения подключен к входам экстремальнзго регуля2 тора 21 и регулятора 22 температуры.

Второй блок 19 осреднения освещенности подключен к блоку 40 сравнения регулятора 23. Третий блок 20 осредне5 ния подключен к входу регулятора 22 температуры.

Блок 17 переключения структуры управляющего устройства содержит блок

24 сравнения, к входу которого подключены датчик 16 наружной освещенности и блок 25 задания порогового значения. Выход блока 24 сравнения подключен к блоку 26 логического переключения, выход которого являет15 ся выходом всего блока 17 переключения структуры управляющего устройства.

Экстремальный регулятор 21 состоит из блока 27 сравнения, к входам которого подключены первый блок 18 осреднения и блок 28 задания. Выход блока 27 сравнения соединен с входом весового блока 29. К входу второго весового блока 30 подключен выход блока 40 сравнения. Выходы весовых блоков 29 и 30 соединены с входами сигнал-реле 31, выход которого соединен с первым входом блока 32 коммутации, к второму входу которого подключен таймер 33. Выход блока 32 коммутации является выходом экстремального регулятора 21 и соединен с электроприводом 3 светорегуляторов 2. Пусковой вход таймера 33 соединен с выхо35 дом блока 17 переключения структуры управляющего устройства.

Регулятор 22 температуры содержит блок 34 сравнения, к входам которого

1407450 подключены выход третьего блока 20 осреднения и блок 35 задания. Выход блока 34 сравнения соединен с входом первого весового блока 36. С входом второго весового блока 37 соединен выход первого блока 18 осреднения, Выходы весовых блоков 36 и 37 соединены с первыми двумя входами регулирующего блока 38, третий вход кото- 10 рого соединен с выходом блока 39 ступенчатого формирования,корректирую щего сигнала, входы которого соединены с выходами регулятора 23 облученности. Выход регулятора 22 темпе- 15 ратуры соединен с электроприводом смесительного клапана 7.

Регулятор 23 облученности содержит блок 40 сравнения, к входам которого подключены выход второго блока 19 20 осреднения и блок 41 задания интенсивности облучения. Выход блока 40 сравнения подключен к входу регулирующего блока 42 и к входу экстремального регулятора 21, К входу регули- 25 рующего блока 42 подключен таймер 43, Выходы регулирующего блока 42 подключены к входам блока 44 коммутации, к соответствующему входу которого подключен блок 45 программного регулироваиия. К входу последнего подключен эадатчик 46 интервала времени облучения, который кроме того, соединен и с блоком 42 задания интенсивности облучения. Выходы регулятора

23 облученности соединены с тремя ступенями источников 5 света.

Устройство работает следующим образом.

На задатчике 25 устанавливают 40 заданное пороговое значение наружной освещенности, с которого целесообразно изменять процесс управления, связанный с учетом доли естественного света в облученности растений. На sa- 45 датчике 28 устанавливают заданное начальное значение теплового потока, превьппение которого не желательно.

Одновременно на двух задатчиках 41 и

46 устанавливают заданную облученность растений, которую определяют интерва50 лом облученности и интенсивностью облучения. На задатчике 35 устанавливают заданную температуру в теплице, если наружная освЕщенность, измеряемая датчиком 16, ниже заданного поро- 55 гового значения, установленного на задатчйке 25, то на выходе блока 24 сравнения появляется отрицательный сигнал, по которому блок 26 логического переключения выключает экстремальный регулятор 21. Светорегуляторы находятся в закрытом положении.

Температуру в теплице 1 измеряют датчиками 9 и 10 температуры, а тепловой поток — датчиками 13-15 теплового потока. Если средняя температура в теплице ниже заданной, то на выходе блока 34 сравнения появляется сигнал положительной полярности, который поступает на весовой блок 37 °

Сигналы весовых блоков 36 и 37 суммируются на регулирующем блоке 38, на выходе которого формируется сигнал положительного направления, который воздействует на электропривод 8 клапана 7 до тех пор, пока температура в теплице не станет равной заданной.

Чем выше сигнал датчиков 13-15 теплового потока, тем вьппе температура теплоносителя в системе отопления теплицы i тем самым учитывается влияние всех видов внешних возмущений и повьппается точность регулирования температуры.

Если температура в теплице выше заданной, то на выходе блока 34 сравнения появляется сигнал отрицательной полярности, который после прохождения через весовой блок 36 вычитается из сивнала весового блока 37 на регулирующем блоке 38. На выходе последнего появляется сигнал отрицательного направления воздействия на электропривод 8 клапана 7, при котором теьйтература теплоносителя в системе 4 отопления уменьшается до тех пор, пока температура воздуха не станет равной заданной. При этом сигнал датчиков 13-15 теплового потока ограничивает отрицательный сигнал блока

34 сравнения, чем исключается перерегулирование.

Сигналы датчиков 11 и 12 освещенности после осреднения на блоке 19 осреднения сравниваются на блоке 40 сравнения с сигналом блока 41 задания интенсивности облучения. Если освещенность в теплице 1 ниже заданной, то на выходе блока 10 сравнения появляется сигнал положительной полярности, который поступает на блок 45 программного регулирования. С каждым таким импульсом, генерируемым таймером

43 по заданной программе, блок 45 программного регулирования через блок

44 коммутации включает дополнительную

5 14074 с кцию источников 5 света. Если освещ нность в теплице 1 выше заданной, т на выходе блока 40 сравнения появл ется отрицательный сигнал, который поступает на блок 45 программного реr лирования, который с каждым новым и пульсом таймера 43 через блок 44 к ммутации включает поочередно секции и точников 5;света. 10

Одновременно с коммутацией секций и точников 5 света от блока 42 комм тации позиционные сигналы о состоян и секций источников искусственного с ета поступают на блок 39 формирова- 15 н я корректирующего сигнала, на выход которого формируется отрицательный с гнал, пропорциональный числу включ нных секций. Сигнал блока 39 ступенч того формирования корректирующего 20 с гнала вычитается из сигналов весов пс блоков 36 и 37 на регулирующем б оке 38 и тем самым учитывается тепл вое возмущение от ламп источников

5 света. 25

Если наружная освещенность, измер емая датчиком 16 наружной освещены сти, становится выше заданного пор гового значения на блоке 25 задан я порогового значения, то на выходе 30 б ока 24 сравнения, появляется сигнал п ложительной полярности, который п ступает на блок 26 логического пер ключения, запускающий таймер 33 экс т емального регулятоРа 2 1, и тем сам изменяет структуру управляющего у тройства, подключая к регуляторам т мпературы 22 и облученности 23 дои лнительный экстремальный регулят р 21.

При этом таймер 33 первым импульс(I>M через блок 32 коммутации воздс йствует на электропривод 3 светорфгулятора 2, открывая его на задан- 45 н1 ю величину. При открывании светорфгулятора 2 освещенность в теплице у еличивается на величину йЕ, увелип вается и тепловой поток иэ теплицы

4с(. В качестве величин, характери- 50 з ющих эти изменения, используются сигналы на выходе блоков 40 и 27 сравнс ния, сигналы с которых поступают на

BE(coBble блоки 29 и 3(), где они взвешиваются с весами b«, h „, учитываю- 55 щ+и цены на электрическую и тепловую энергии и коэффициенты передачи датчикс в освещенности и датчиков теплового пс1тока. Затем сигналы с весовых бло50 ков 29 и 30 поступают на сигнал-реле

31, где они сравниваются между собой.

Если сигнал весового блока 30 превышает сигнал весового блок 29, то на выходе сигнал-реле 31 появляется положительный позиционный сигнал, который поступает на блок 32 коммутации. При поступлении на блок 32 коммутации второго импульса таймера 33 и при наличии на выходе сигна-реле

31 положительного позиционного сигнала он сохраняет свой знак, причем электропривод 3 открывает светорегулятор 2 на заданную величину.

Если сигнал весового блока 30 ниже сигнала весового блока 29, то на выходе сигнал-реле 31 появляется отрицательный позиционный сигнал, при этом электропривод 3 закрывает светорегулятор 2 на заданную величину, Такое воздействие на светорегулятор

2 позволяет манипулировать суммарными энергетическими затратами в теплице, т. е. при изменении положения све торе гуляторов увеличивается количество естественной освещенности, приходящей в теплицу, и снижаются затраты электроэнергии на досвечивание.

Одновременно при изменении положения светорегулятора 2 изменяющиеся сигналы датчиков 13-15 теплового потока и датчиков 11 и 12 освещенности компенсируются регуляторами температуры 22 и облученности 23.

По достижении интервала времени облучения, указанного на задатчике

46 интервала времени облучения регулируемого блока 42, воздействуя на блок 44 коммутации, включаются все секции ламп источников 5 света. На выходе блока 39 ступенчатого формирования корректирующего сигнала сигнал исчезает, что на схеме работы с регулятора 22 температуры приводит, к увеличению температуры теплоносителя, поступающего в систему 4 водяного отопления, чем исключается перерегулирование температуры воздуха в теплице 1.

Формула изобретения

1. Спосбб регулирования микроклимата в теплице, заключающийся в регистрации температуры и освещенности внутри теплицы и освещенности вне теплицы с последующим одновременньик

07450

l0 регулированием светового потока, проходящего в теплицу, и температуры воздуха в теплице, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности регулирования при снабжении теплицы источниками света и системой отопления, измеряют тепловой поток через ограждающую поверхность теплицы, а коррекцию регулирования оснащенности в теплице осуществляют с учетом временной программы освещенности в теплице изменением светового потока от источников света, при этом коррекцию температуры осуществляют путем регулирования подачи теплоносителя в систему отопления . теплиц в зависимости от,величины температуры в теплице, а регулирование светового потока, проходящего в теплицу, осуществляют при превьш ении" величины н аружной освеще нн ости заданного уровня в зависимости от знака

1 разности между взвешенной вариацией теплового потока через ограждающую поверхность теплицы и взвешенной вариацией освещенности в теплице, определяемых после изменения величины светового потока, проходящего в теплицу на предыдущем шаге регулирования

2. Устройство для регулирования микроклимата в теплице, содержащее датчики температуры и освещенности в теплице, датчики наружной освещенности, первый и второй весовые блоки, регулятор температуры, включающий 5 первый блок сравнения, первый вход которого связан с задатчиком температуры и третий и четвертый весовые блоки, светорегуляторы с электроприводом, блок переключения структуры схемы управления, включающий второй блок сравнения, к первому входу которого подключен задатчик наружной освещенности, а к второму — датчик наружной освещенностй, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено экстремальным регулятором, регулятором освещенности, тремя блоками осреднения, датчиками теплового потока, системой отопления со смесительным клапаном, снабженным электроприводом, источнчками света, объединенными в секции, причем блок переключения структуры схемы управления дополнительно включает блок логического переключения, к входу которого подключен выход второго блока сравнения, экстремальный регулятор выполнен в

8 виде третьего блока сравнения, к первому входу которого подключен выход блока задания теплового потока, первого и второго весовых блоков, выходы которых подключены к входам сигнал-реле, первого блока коммутации и первого таймера, выход которого связан с первым входом первого блока коммутации, а второй вход последнего — с выходом сигнал-реле, причем выход блока сравнения связан с входом первого весового блока, а регулятор освещенности выполнен в виде четвертого блока сравнения, к первому входу которого подключен первый выход блока задания интенсивности облучения, а также в виде блока программного регулирования и задатчика интервала

2р времени облучения, выходы которого подключены к входу блока задания интенсивности облучения и первому входу блока программного регулирования, с вторым входом которого связан выход

25 блока задания интенсивности облучения, кроме того, в виде второго таймера второго блока коммутации и регу. лирующего блока, к первому входу которого подключен второй таймер, к

I . 3O втор ому — выход четвер то ro блока сравнения, причем первый вход второго блока коммутации связан с выходом регулирующего блока, а второй вход— с выходом блока программного регули35 ров ния, кроме того, РегулятоР температуры дополнительно включает регулирующий блок и блок ступенчатого формирования корректирующего сигнала, причем выход первого блока сравнения

40 связан с входом третьего весового блока, выход которого н выход четвертого блока сравнения подключены соответственно к первому и второму входам регулирующего блока, третий вход ко4 торого связан с выходом блока ступенчатого формирования корректирующего сигнала, а выход — с электроприводом смесительного клапана, системы отопления, причем выходы второго блока коммутации сообщены с соответствую-" щими секциями источников света и входами блока ступенчатого формирования корректирующего сигнала, выход блока логического переключения связан с

55 входом первого таймера, а выход первого блока коммутации — с электроприводом светорегуляторов, кроме того, датчики теплового потока подключены к входам первого блока осреднения, 14014 эО

Составитель И.Михайленко

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Редактор А,Мотыль

Заказ 3231/2

Типаж 661 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 о

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 выход которого связан с вторым вхо=

,дом третьего блока сравнения и вхо— дом четвертого весового блока, дат,чики освещенности подключены к вхо дам второго блока осреднения, выход

,которого связан с вторым входом четвертого блока сравнения, à его выход — с входом четвертого весового блока, кроме того, датчики температуры посредством третьего блока осреднения связаны с вторым входом первого блока сравнения.