Способ регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве овощей, ягодной и грибной продукции. Сущность изобретения: при подкормке выращиваемых в теплице растений углекислым газом осуществляют вентиляцию с заданной скоростью обдува растений, причем величину скорости обдува и концентрацию газовой смеси регулируют в зависимости от температуры, влажности, интенсивности и времени облучения растений. В известное устройство для осуществления способа дополнительно введены подключенный к программному блоку блок выбора режимов работы, датчики скоростного напора и освещенности, четыре пороговых элемента, элемент И, элемент ИЛИ, пять элементов сравнения, регулятор, причем связи между указанными элементами, а также с уже имеющимися в прототипе датчиками температуры и влажности, газоанализатором, источниками излучения и углекислого газа, вентилятором и исполнительными блоками, обеспечивают повышения интенсивности и урожайности выращивания растений с учетом температуры, влажности, интенсивности и времени облучения растений при оптимальной скорости обдува растений с оптимальной концентрацией углекислого газа в смеси. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве овощной, ягодной и грибной продукции.

Наиболее близким к предлагаемому способу и реализуемому его устройству для регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы являются способ и реализующее его устройство [1] В указанном патенте способ заключается в том, что вентиляция осуществляется непрерывно с заданными концентрациями углекислого газа и кислорода в газовой смеси и ее температурой и влажностью, одновременно регулируются концентрация питательных веществ в грунте и его влажность.

Указанный способ позволяет равномерно распределять поток газовой смеси по всей площади выращивания растений. Однако при вентиляции не учитывается скорость обдува и ее воздействие на растения в зависимости от состава, концентрации газовой смеси, ее температуры и влажности с учетом интенсивности облучения, времени облучения, дня и ночи и температуры грунта.

Устройство для осуществления способа по указанному патенту содержит датчики температуры, влажности, газоанализатор, программный блок, исполнительные блоки, источник углекислого газа, вентилятор и источник облучения.

В указанном устройстве нет элементов, которые могли бы обеспечить регулировку скорости обдува растений, концентрации газовой смеси, ее температуры и влажности, в зависимости от интенсивности облучения, дня и ночи и температуры грунта.

Целью настоящего изобретения является повышение интенсивности и урожайности выращиваемых растений.

Сущность изобретения заключается в том, что в указанном выше способе регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы, заключающемся в том, что осуществляют непрерывную вентиляцию воздуха, поддерживая при этом оптимальную концентрацию углекислого газа в газовой смеси для заданных ее температуры и влажности, и регулируют концентрацию питательных веществ и влажность грунта, для достижения указанной выше цели, задают величину скорости обдува растений, регистрируют текущие значения скорости обдува, сравнивают заданное и текущее значения и по результатам сравнения изменяют скорость обдува и концентрацию газовой смеси, при этом их величину регулируют в зависимости от сравнения заданных и текущих значений температуры, влажности и интенсивности облучения растений.

В устройство для осуществления этого способа, содержащее датчики температуры, влажности, газоанализатор, программный блок, исполнительные блоки, источник углекислого газа, вентилятор и источник облучения, для достижения указанной выше цели введены блок выбора режимов работы, подключенный к программному блоку, датчики скоростного напора и освещенности, пять пороговых элементов, элементы И и ИЛИ, пять элементов сравнения, дополнительный источник облучения, при этом выходы датчиков освещенности, газоанализатора, температуры, влажности и скорости обдува растений соединены с соответствующим из пяти блоков сравнения, а выход программного блока со всеми. Первый выход первого элемента сравнения через регулятор освещенности соединен с источником облучения, второй выход первого элемента сравнения через первый пороговый элемент соединен с первым входом элемента И. Выход второго элемента сравнения через второй пороговый элемент соединен со вторым входом элемента И, а первый выход третьего элемента сравнения через блок управления нагревателем соединен с нагревательным элементом. Второй выход третьего элемента сравнения соединен с первым входом элемента ИЛИ, одновременно выход четвертого элемента сравнения соединен через четвертый пороговый элемент со вторым входом элемента ИЛИ, а второй выход элемента ИЛИ с третьим входом элемента И, при этом первый выход элемента ИЛИ через блок управления заслонкой соединен с заслонкой, причем пятый элемент сравнения через регулятор и блок управления вентилятором соединен с вентилятором. Выход элемента И через блок управления и электромагнитный клапан подключен к источнику углекислого газа.

На чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего способ регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы.

Устройство для регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы содержит программный блок 1, предназначенный для формирования команд, по которым производится подкормка растений углекислым газом и поддержание оптимальных значений параметров среды в течении всего периода развития растений. Этот блок соединен с пятью элементами сравнения 2-6 и с регулятором освещенности 10. Датчик освещенности 9 предназначен для измерения уровня освещенности в теплице и формирования сигнала разрешения на подкормку растений углекислым газом и соединен с первым элементом сравнения 2, первый выход которого через регулятор освещенности 10 соединен с источником освещенности 11, а второй выход первого элемента сравнения соединен через первый пороговый элемент 12 с первым входом элемента И 8.

Концентрация углекислого газа в воздухе теплицы контролируется газоанализатором 13, соединенным со вторым элементом сравнения 3, выход которого через второй пороговый элемент 14 соединен со вторым входом элемента 8.

Датчик температуры воздуха теплицы 15 предназначен для измерения температуры воздуха в теплице и через третий элемент сравнения 4 соединен с третьим пороговым элементом 16. Первый выход третьего порогового элемента соединен через блок управления нагревателем 17 с нагревательным элементом 27, а второй выход третьего порогового элемента 16 соединен с первым входом элемента ИЛИ 18.

Датчик влажности 19 предназначен для измерения влажности воздуха теплицы и через четвертый элемент сравнения 5 и четвертый пороговый элемент 28 соединен с логическим элементом ИЛИ 18, первый выход которого через блок управления заслонкой 20 соединен с заслонкой 21, а второй выход логического элемента ИЛИ 18 соединен с третьим входом блока умножения 8.

Датчик скоростного напора 22 предназначен для измерения скорости обдува растений и через пятый элемент сравнения 6, регулятор 23 и блок управления вентилятором 24 соединен с вентилятором 25. К входу программного блока 1 подключен блок выбора программ и индикации 26.

Элемент 8 через блок управления клапаном 29 соединен с электромагнитным клапаном 30, который предназначен для включения источника углекислого газа 31.

Устройство может быть реализовано на релейных, дискретных и аналоговых элементах. Программный блок реализован на основе однокристальной ЭВМ серии К1816, кварцевого резонатора РГ6-6МГц, репрограммируемого ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием типа К573РФ5, электронного коммутатора 590КН6, АЦП 2113ПВ1А, дешифратора К555ИД4, адресов портов ввода и вывода и буферного регистра К580ИР82.

Блок выбора программ и индикации может быть реализован на переключателях ПК2-2-10с и светодиодах АЛ307БМ.

В качестве датчика освещенности 9 могут быть выбраны фоторезисторы типа ФСК-П1 или фотодиоды серии ФД. Датчик температуры воздуха представляет собой терморезистор. Пороговые элементы 12, 14, 16, 28 и элементы сравнения 2-6 реализованы на операционных усилителях типа К140УД7. Датчик влажности 19 реализовн на основе термометра сопротивления. Логические элементы 8 и 18 реализованы на основе усилителей К140УД7. Газоанализатор 13 может быть реализован на основе типового элемента. Датчик ветра 22 реализован на основе крыльчатки с электромагнитным датчиком угла.

Устройство для регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы работает следующим образом. Для выбранного вида растения с программного блока управления и индикации 26 поступает сигнал разрешения на программный блок 1 и он выдает величины напряжений, которые соответствуют оптимальным значениям температуры, влажности, освещенности, СО2 и скорости обдува растений на соответствующие элементы сравнения 2-6. Если уровень освещенности меньше оптимального значения, то сигнал с датчика освещенности 9 будет меньше сигнала, поступающего с программного блока 26, и на выходе элемента сравнения 2 появится сигнал, который с первого выхода поступит на регулятор освещенности 10, по команде с которого излучатель 11 увеличит интенсивность облучения растений. Одновременно со второго выхода сигнал рассогласования поступает на первый пороговый элемент 12, с выхода которого появляется сигнал, эквивалентный логическому нулю, поступающий на соответствующий вход первого элемента И 8.

Одновременно сигнал с датчика содержания СО2 13 поступает на второй элемент сравнения 3 и в случае, если содержания СО2 меньше, чем оптимальное, на выходе его появится сигнал больше нуля и поступит на второй пороговый элемент 14, на выходе которого появится сигнал, соответствующий логической единице и поступит на второй вход первого логического элемента И 8.

Сигнал с датчика температуры воздуха 15 поступает на третий элемент сравнения 4 и в случае, если температура воздуха меньше оптимальной, то на выходе срабатывает третий пороговый элемент 16, первый выход которого через блок управления нагревателем 17 подключает нагреватель 27. Одновременно сигнал со второго выхода третьего порогового элемента 16 поступает на первый вход логического элемента ИЛИ 18.

Сигнал с датчика влажности воздуха 19 поступает на четвертый элемент сравнения 5, и в случае влажности меньше оптимальной величины появится сигнал, который через пороговый элемент 28 поступит на второй вход логического элемента 18 и через первый выход поступает на блок управления заслонкой 20, который закроет заслонку 21. При этом сигнал со второго выхода логического элемента, эквивалентного логической "1", поступает на третий вход блока 8.

Сигнал с датчика скоростного напора 22 поступает на пятый элемент сравнения 6, сигнал рассогласования с которого поступает на регулятор скорости обдува 23 и блок управления вентилятором 24, который пропорционально сигналу рассогласования увеличивает или уменьшает скорость обдува растений.

Если все параметры среды в теплице в норме, то на входах элемента 8, 1 и 3 устанавливаются значения сигналов равных логическим единицам и, если содержание СО2 меньше нормы, то на втором входе элемента 8 также устанавливается сигнал, эквивалентный логической единице, и на выходе элемента 8 появляется сигнал, который включает блок управления электромагнитным клапаном 29, электромагнитный клапан 30 открывает баллон 31 и углекислый газ начинает поступать в теплицу. Если при этом температура или влажность в теплице выше нормы, то сигнал с первого выхода элемента 18 больше нуля и блок управления заслонкой открывает заслонку 21, и происходит проветривание теплицы. Одновременно на втором выходе элемента 18 сигнал становится равным нулю, и на выходе элемента 8 появится нулевой сигнал, что приведет к закрытию баллона 31 электромагнитным клапаном 30 по сигналу блока управления 29.

Аналогично произойдет отключение баллона 31, если интенсивность облучения будет ниже или выше нормы, в этом случае на выходе порогового элемента 12 появится сигнал, эквивалентный логическому нулю, и электромагнитный клапан 30 отключит баллон 31.

Формула изобретения

1. Способ регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы, заключающийся в том, что осуществляют непрерывную вентиляцию воздуха, поддерживая при этом оптимальную концентрацию углекислого газа в газовой смеси для заданных ее температуры и влажности, и регулируют концентрацию питательных веществ и влажность грунта, отличающийся тем, что задают величину скорости обдува растений, регистрируют текущие значения скорости обдува, сравнивают заданное и текущее значения и по результатам сравнения изменяют скорость обдува и концентрацию газовой смеси, при этом их величину регулируют в зависимости от сравнения заданных и текущих значений температуры, влажности и интенсивности облучения растений.

2. Устройство для регулирования концентрации углекислого газа в воздухе теплицы, содержащее датчики температуры, влажности, газоанализатор, программный блок, исполнительные блоки, источник углекислого газа, вентилятор и источник облучения, отличающееся тем, что, с целью повышения интенсивности урожайности выращивания растений, в него введены блок выбора режимов работы, подключенный к программному блоку, датчики скоростного напора и освещенности, четыре пороговых элемента, элемент И, элемент ИЛИ, пять элементов сравнения, регулятор, при этом выходы датчиков освещенности, газоанализатора, температуры, влажности и скорости обдува растений соединены с соответствующим из пяти блоков сравнения, а выход программного блока со всеми блоками сравнения, первый выход первого элемента сравнения через регулятор освещенности соединен с источником облучения, второй выход первого элемента сравнения через первый пороговый элемент соединен с первым входом элемента И, выход второго элемента сравнения через второй пороговый элемент соединен с вторым входом элемента И, а выход третьего элемента сравнения соединен с третьим пороговым элементом, первый выход которого соединен через блок управления нагревателем с нагревательным элементом, а второй выход с первым входом элемента ИЛИ, выход четвертого элемента сравнения соединен через четвертый пороговый элемент с вторым входом элемента ИЛИ, а один выход элемента ИЛИ с третьим входом элемента И, при этом другой выход элемента ИЛИ через блок управления заслонкой соединен с заслонкой, причем пятый элемент сравнения через регулятор и блок управления вентилятором соединен с вентилятором, а выход элемента И через блок управления клапаном и электромагнитный клапан подключен к источнику углекислого газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сельскому хозяйству, конкретно к культивационным сооружениям для выращивания растений

Изобретение относится к сельскому хозяйству, конкретно к культивационным сооружениям для выращивания огурцов

Теплица // 2019081

Теплица // 2019080
Изобретение относится к сельскому хозяйству, конкретно к устройствам для выращивания растений в теплицах

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к растениеводству защищенного грунта

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к растениеводству защищенного грунта

Изобретение относится к культивационным сооружениям для выращивания растений гидропонным способом

Теплица // 2004132

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к овощеводству защищенного грунта

Изобретение относится к сельскому хозяйству , в частности к растениеводству в сооружениях защищенного грунта

Изобретение относится к сельскому хозяйству

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к промышленному растениеводству в условиях сооружений защищенного грунта

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к области промышленного растениеводства в сооружениях защищенного грунта

Изобретение относится к сельскому хозяйству , в частности, к промышленному овощеводству и цветоводству защищенного грунта

Изобретение относится к сельскохозяйственным системам автоматического управления параметрами микроклимата теплиц и может быть использовано для автоматической газации растений углекислотой (углекислотная подкормка)

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к оборудованию для выращивания растений

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к системам регулирования газового режима в теплицах, оранжереях и фитокамерах

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к подкормке растений в теплицах

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при производстве овощей, ягодной и грибной продукции

Наверх