Способ автоматического управления температурно-световым режимом в теплице

Авторы патента:

Попова Светлана Александровна (RU)

Супрун Мария Александровна (RU)

Изаков Феликс Яковлевич (RU)

Антонов Игорь Николаевич (RU)

A01G9/26 - электрические устройства

Владельцы патента RU 2403705:

Федеральное государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования "Челябинский государственный агроинженерный университет" (RU)

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к способам и системам автоматического управления температурно-световым режимом в теплицах или других сооружениях защищенного грунта. Способ включает разбиение вегетационного периода растений в теплице на равные промежутки времени, продолжительность которых на порядок меньше постоянной времени самого быстродействующего возмущения, вычисление для каждого промежутка времени оптимальной температуры и поддержание этой оптимальной температуры постоянной в течение всего промежутка времени. Далее измеряют влажность воздуха, температуру воздуха и освещенность в теплице с получением сигналов от датчиков воздуха, температуры и освещенности соответственно, измеряют возраст растений с получением сигнала от счетчика возраста растений, при этом эти данные поступают в компьютерный задатчик, который вычисляет среднее значение ночной температуры, далее определяет и устанавливает многомерную оптимальную по критерию продуктивности дневную температуру воздуха в теплице. Изобретение позволяет значительно повысить эффективность использования световой энергии и увеличить продуктивность самих растений.

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к способам автоматического управления температурно-световым режимом в теплицах или других сооружениях защищенного грунта.

Известен способ автоматического управления температурным режимом в теплице [а.с. №1503711 СССР, МПК 4 A01G 9/26. Способ автоматического управления температурным режимом в теплице / Ф.Я.Изаков, С.А.Попова (СССР). - №4288057/30-15; Заявлено 21.07.1987; Опубл. 30.08.1989, Бюл. №32], в котором весь период выращивания растений делится на равные промежутки времени, продолжительность которых меньше постоянной времени самого быстродействующего возмущения. Для этого промежутка времени вычисляется оптимальная из условия равенства нулю производной энергозатрат на единицу продукции температура. В соответствии с этой температурой изменяется уставка задатчика температуры, обеспечивающая поддержание ее постоянства в течение выбранного промежутка времени.

Однако предложенный способ не позволяет решить актуальную задачу производства овощей в защищенном грунте, решением которой является повышение коэффициента полезного действия (КПД) механизма фотосинтеза растений. В условиях естественной облученности средние по густоте посадки используют лишь 1% приходящей энергии солнечного излучения, что значительно ниже теоретически возможного.

Считается, что повысить энергетический КПД фотосинтеза растений можно, согласовав основные факторы среды с облученностью. Это тем более важно в настоящий момент времени, при современной интенсификации тепличного овощеводства, которое предполагает загущенную посадку растений на 1 м² полезной площади (многоярусный способ выращивания), при которой на каждый квадратный метр высаживается до 10 растений, в то время как при традиционном способе посадки всего 3-4 растения. Это позволяет увеличить урожайность с 30 кг/м² до 300 кг/м². Такая плотность посадки требует обязательного досвечивания, а это должно приводить к очень большим энергетическим затратам. Однако прибыль от большого урожая покрывает затраты на досвечивание. Хотя иногда в условиях тотального дефицита энергоресурсов бывает желательно снизить затраты как на досвечивание, так и на обогрев защищенного грунта. Кроме того, современные тепличные комбинаты начинают использовать три культурооборота вместо двух. Второй культурооборот основан на использовании светокультуры. При этом используется аппаратура досвечивания, которая способствует ускорению периода вегетации [Король В.Г., Семенов А.А. «О сроках выращивания огурца в зимних теплицах» // Гавриш №1, 2007].

Известен способ оптимизации факторов среды обитания при выращивании растений [а.с. №456595 СССР, МПК 4 A01G 9/26. Способ оптимизации факторов внешней среды при выращивании растений / В.Л.Корбут, А.В.Малиновский (СССР). Опубл. 1975, Бюл. №2], в котором оптимизация фотосинтеза растений осуществляется с помощью регулирования облученности. При этом способ автоматической оптимизации растений сводится к нахождению оптимальной точки на световой кривой фотосинтеза.

Обеспечивающая реализацию этого способа система автоматической оптимизации фотосинтеза растений состоит из ассимиляционной камеры, куда помещены растения, которые облучаются регулируемым источником излучения. Показателем интенсивности фотосинтеза растений является концентрация углекислого газа (CO₂), которую замеряют прибором «Инфралит-1». Используя информацию о фотосинтезе растений, судить о котором можно по скорости поглощения углекислого газа из объема ассимиляционной камеры, и на основе которой формируют целевую функцию управления с экстремумом в соответствии с принятым критерием. С помощью пускорегулирующего устройства ксеноновой лампы ДКСТВ-6000 управляют уровнем облученности растений, которую измеряют пиранометром Янушевского. Поиск максимума целевой функции осуществляет экстремальный регулятор ЭРБ-5, который впоследствии поддерживает полученное значение облученности. Система содержит вычислительный комплекс для обработки поступающей информации об интенсивности фотосинтеза и облученности растений и на ее основе вырабатывает управляющий сигнал, который поступает в экстремальный регулятор ЭРБ-5. Регулятор изменяет направление вращения электродвигателя, если система не находится в точке оптимума выбранного критерия, а двигатель через редуктор перемещает движок регулятора напряжения РНО, который медленно изменяет мощность дуговой ксеноновой лампы ДКСТВ-6000, меняя тем самым облученность растений.

В данном способе оптимизации факторов среды обитания при выращивании растений и системе, обеспечивающей его реализацию, можно обнаружить ряд недостатков. Во-первых, не учтено взаимодействие двух основных факторов микроклимата - температуры и освещенности. Если при изменении освещенности одновременно не менять температуру воздуха в теплице, делая при этом ряд последовательных шагов, то регулятор так и не найдет действительный максимум интенсивности фотосинтеза. Во-вторых, экстремальное регулирование не самый быстродействующий и экономичный способ управления режимами микроклимата, так как регулятор должен сделать несколько шагов, чтобы определить максимум, а это снижает надежность системы постоянно находящейся в режиме автоколебаний. В-третьих, система содержит громоздкие приборы определения CO₂-газообмена в ассимиляционной камере, такие приборы пригодны в научных лабораториях, где их будут обслуживать специалисты, в теплицах такие системы мало функциональны.

Известен также способ управления микроклиматом [а.с. №1323065 СССР, МПК A01K 31/00, G05D 27/00. Устройство для автоматического управления температурно-влажностным режимом в промышленных птичниках / В.А.Грабауров, Ф.Ф.Пащенко, Батищев, Савченко (СССР). - Заявлено 28.06.1985; Опубл. 15.07.1987, Бюл. №26], который нашел применение в устройстве для автоматического управления температурно-влажностным режимом в сельскохозяйственном помещении, а именно в птичнике. Согласно этому способу определяют многомерные оптимальные параметры микроклимата, жизненно важные для выращивания птицы. При этом используют математическую модель продуктивности птицы, параметрами которой являются возраст птицы, температура и влажность воздуха внутри птичника. Так как модель имеет экстремальный характер, а максимум продуктивности дрейфует с изменением возраста, то авторами было предложено определить производные от этой модели по параметрам влажности и температуры и решить систему из двух полученных уравнений с целью определения многомерных оптимальных параметров температуры и влажности, уравнения которых зависят только от параметра возраста птицы.

Многомерные оптимальные параметры обеспечивают автономность регулирования каждого из них независимо друг от друга, но при этом сохраняется их взаимное влияние на продуктивность птицы. Тогда как определение одномерных оптимальных параметров не исключает влияния каждого из них друг на друга.

Этот способ определения многомерных оптимальных параметров допустим к любым объектам автоматизации, особенно в случае важности нахождения оптимальных параметров микроклимата. Однако в описанном способе прослеживается следующие недостатки: он подходит только для управления микроклиматом в птичнике, так как в данном способе используется математическая модель продуктивности птицы, данный способ позволяет управлять лишь влажностью и температурой, в то время как для растений важнейшим параметром является освещенность, для управления которой необходимо специальное оборудование.

Известен также способ управления температурным режимом в теплице [а.с. №1438657 СССР, МПК 4 A01G 9/26. Способ автоматического управления температурным режимом в теплице / Ф.Я.Изаков, С.А.Попова. Е.В.Стрельникова и Л.В.Гребенкина (СССР). - №3738938/30-15; Заявлено 20.01.1984; Опубл. 23.11.1988, Бюл. №43], выбранный за прототип, в котором для повышения эффективности весь период выращивания растений делится на равные промежутки времени и для каждого вычисляется оптимальная из условия равенства нулю производной от экономического критерия температура. В соответствии с этой температурой изменяется уставка задатчика температуры.

Рассмотренный способ имеет ряд недостатков. Во-первых, до сих пор отсутствуют математические модели урожая как конечного продукта процесса вегетации растений, а значит этот способ трудно реализуем. Во-вторых, цены на тепличную продукцию и топливо в течение срока вегетации нельзя предсказать, они постоянно меняются и сильно влияют на вычисление оптимальной по предложенному критерию температуры. В-третьих, математическая модель урожая не содержит важных показателей фитомикроклимата: длительности действия светового фактора и влажности воздуха. В-четвертых, не предусмотрена возможность изменения естественной освещенности в пользу ее увеличения в случае пасмурных дней, тем более что современные тепличные комбинаты снабжены досвечивающими установками, работа которых может быть регламентирована каким-либо критерием.

Целью изобретения является повышение точности поддержания температуры и освещенности в культивационном помещении и устойчивости работы системы, а также повышение КПД механизма фотосинтеза растений за счет согласования таких факторов среды, как температура, облученность и длительность влияния светового фактора среды (досвечивания), в результате которого повышается продуктивность тепличных культур и сокращается период вегетации до начала плодоношения.

Сущность изобретения состоит в следующем. В предлагаемом способе автоматического управления температурно-световым режимом время выращивания растений в теплице разбивается на равные промежутки времени, продолжительность которых по крайней мере на порядок меньше постоянной времени самого быстродействующего возмущения, вычисление для каждого промежутка времени оптимальной температуры и поддержание этой оптимальной температуры постоянной в течение всего промежутка времени. В отличие от прототипа измеряют не внешние параметры микроклимата, а в каждом из этих промежутков времени измеряют влажность воздуха внутри теплицы, определяют среднесуточную температуру предыдущей ночи и возраст растений. По результатам измерений определяют многомерную оптимальную по критерию продуктивности дневную температуру, которую поддерживают постоянной в течение выбранного промежутка времени, сравнивая ее с результатами измерения текущего значения температуры воздуха внутри теплицы. Кроме того, определяют многомерную оптимальную по критерию продуктивности освещенность в теплице. В случае, когда реальная освещенность в теплице ниже расчетной, должна быть включена досвечивающая аппаратура на длительность заданного фотопериода (времени досвечивания).

Критерий продуктивности получен с использованием математической модели роста огурца сорта «Московский тепличный» для ограниченного экспериментом возраста (чтобы использовать модель для управления фитомикроклиматом параметр τ₂ необходимо изменять в пределах от 1 до 26 суток, в дальнейшем для взрослых растений необходимо зафиксировать параметр τ₂ на отметке 26 суток) [Попова С.А. Энергосберегающая система автоматического управления температурным режимом в теплице: Дис. канд. техн. наук 05.13.06. Челябинск, 1995]. В общем виде математическая модель CO₂-газообмена (Ф), полученная в ходе эксперимента в камере искусственного микроклимата, записывается следующим образом:

где t₁ - текущее значение дневной температуры в культивационном помещении, °C;

E₁ - текущее значение освещенности;

T₂ - среднеарифметическое значение температуры предыдущей ночи, °C;

τ₂ - возраст растения, сутки;

φ₁ - текущее значение влажности воздуха в теплице, %;

τ₁ - длительность фотопериода (длительность действия светового фактора), час;

a₀, a₁, a₂ и т.д. - коэффициенты математической модели интенсивности фотосинтеза.

В заявленном способе автоматического управления температурно-световым режимом в теплице используют критерий максимальной продуктивности, то есть приравнивают к нулю частные производные от интенсивности фотосинтеза и решают систему из двух уравнений:

где - частная производная от интенсивности фотосинтеза по освещенности,

- частная производная от интенсивности фотосинтеза по дневной температуре воздуха в теплице;

и определяют многомерные значения температуры воздуха в теплице и освещенности, при которых имеет место максимум интенсивности фотосинтеза, косвенного показателя продуктивности.

Решение системы уравнений матричным способом позволяет определить многомерные оптимальные параметры температуры t_21M, освещенности E_21M и длительности фотопериода τ_21M. В результате преобразований многомерную оптимальную дневную температуру воздуха в теплице вычисляют по формуле:

где T₂ - среднеарифметическое значение температуры предыдущей ночи, °C;

τ₁ - длительность фотопериода (длительность действия светового фактора), час;

τ₂ - возраст растения, сутки;

φ₁ - текущее значение влажности воздуха в теплице, %.

A₁, А₂, A₃, А₄, А₅ - многомерные приведенные коэффициенты интенсивности фотосинтеза, которые принимают следующие значения:

A₁=-0,127	A₄=-0,492
A₂=-0,302	А₅=86,25
А₃=-0,738

Многомерную оптимальную освещенность в теплице вычисляют по формуле:

где Т₂ - среднеарифметическое значение температуры предыдущей ночи, °C;

τ₁ - длительность фотопериода (длительность действия светового фактора), час;

τ₂ - возраст растения, сутки;

φ₁ - текущее значение влажности воздуха в теплице, %.

B₁, В₂, В₃, В₄, В₅ - многомерные приведенные коэффициенты интенсивности фотосинтеза, которые принимают следующие значения:

B₁=-0,002979	B₄=0,116
B₂=-0,299	В₅=29,631
B₃=-0,215

Причем оптимальную освещенность поддерживают постоянной в течение заданной длительности фотопериода.

При этом вычисленные матричным способом многомерные значения оптимальных параметров температуры воздуха в теплице t_21M и освещенности E_21M не зависят друг от друга, хотя их взаимное влияние на фотосинтетическую активность растений огромно, что позволяет управлять параметрами температуры и освещенности автономно, не вводя их предварительно в компьютерный задатчик, как в случае определения одномерных параметров.

В соответствии с определенными таким способом значениями температуры и освещенности изменяют уставки задатчиков.

Однако, если один из регулируемых параметров температурно-светового режима становится неуправляемым вследствие влияния наружных условий окружающей среды или превышает вычисленную многомерную оптимальную величину, то значение оставшихся под управлением системы параметров устанавливаются уже в зависимости от величины неуправляемого. В этом случае будут вычислены одномерные значения оптимальных величин.

Одномерную оптимальную температуру в теплице t_21O вычисляют по формуле:

где а₂, a₁₂, а₂₂ и т.д. - коэффициенты математической модели интенсивности фотосинтеза;

а₂=0,1881	а₂₄=-0,0087
а₁₂=0,0125	а₂₅=0,0000
а₂₂=-0,0215	а₂₆=0,0107
а₂₃=0,0014

E₁ - установившееся в результате функционирования системы и учитывающие действие солнечной радиации, текущее значение освещенности, клк;

Т₂ - среднеарифметическое значение температуры предыдущей ночи, °C;

τ₁ - заданная оператором-техником длительность фотопериода (или досвечивания), час;

τ₂ - возраст растения, сутки;

φ₁ - текущее значение влажности воздуха в теплице, %.

Одномерная оптимальная по продуктивности температура воздуха в теплице для дневного времени суток может быть установлена в случае отключения осветительной аппаратуры или при достаточном уровне естественной освещенности.

Одномерную оптимальную освещенность в теплице E_21O вычисляют по формуле:

где a₁, a₁₁ и т.д. - коэффициенты математической модели интенсивности фотосинтеза;

а₁=1,9788	а₁₄=-0,0046
а₁₁=-0,0141	а₁₅=-0,0174
а₁₂=0,0125	а₁₆=-0,0147
а₁₃=-0,0034

t₁ - установившееся в результате функционирования системы, текущее значение температуры, °C;

Т₂ - среднеарифметическое значение температуры предыдущей ночи, °C;

τ₁ - заданная оператором-техником длительность фотопериода (или досвечивания), час;

τ₂ - возраст растения, сутки;

φ₁ - текущее значение влажности воздуха в теплице, %.

Совокупность признаков заявляемого способа не известна и не следует явным образом из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Способ осуществляется следующим образом. В компьютерный задатчик, который должен вырабатывать для системы автоматического управления (САУ) задание оптимальных по критерию продуктивности значений температуры воздуха в теплице и освещенности, поступают сигналы от датчиков температуры, освещенности и влажности воздуха в теплице и счетчика возраста растений и данные о длительности работы досвечивающей аппаратуры (задаются агротехником). Среднее значение ночной температуры компьютерный задатчик вычисляет после окончания ночи. Далее компьютерный задатчик по формулам (3) и (4) рассчитывает многомерные оптимальные по продуктивности значения температуры t_21M и освещенности E_21M. Полученные оптимальные значения температуры и освещенности сравниваются с показаниями датчиков температуры и освещенности.

Последующие вычислительные операции происходят при изменении какого-либо параметра, входящего в уравнения (3) и (4), например, при изменении влажности или возраста растений, которые фиксируются датчиком влажности и счетчиком возраста растений.

Расчет оптимальных значений производится на промежуток времени, длительность которого на порядок меньше постоянной времени самого быстродействующего возмущения (например, 0,1 мин).

Если из управляемых параметров (текущие значения температуры t₁ или освещенности E₁) по величине превысят значения многомерных оптимальных величин t_21M или E_21M, то в этом случае вычисляются одномерные оптимальные по критерию продуктивности значения температуры внутри теплицы t_21O и освещенности E_21O. По специальному алгоритму компьютерный задатчик осуществляет переход на управление температурно-световым режимом по формулам (6) или (7), которые содержат параметр текущего значения вышедшего из-под контроля САУ фактора температурно-светового режима. Сам фактор фиксируется в неизменном состоянии в данном промежутке времени.

Использование данного способа автоматического управления температурно-световым режимом в теплице значительно повышает эффективность использования световой энергии солнца и облучательной установки культивируемыми растениями, а значит, позволяет сократить длительность периода вегетации до начала плодоношения, что важно для культивации светокультуры, увеличить продуктивность самих растений, а также повысить товарные качества плодов и содержание в них сахаров и витаминов, позволяет обеспечить автономность регулирования температуры внутри теплицы и работы досвечивающей аппаратуры независимо друг от друга, хотя при этом сохраняется их взаимное влияние на продуктивность растений.

Способ автоматического управления температурно-световым режимом в теплице, включающий разбиение вегетационного периода растений в теплице на равные промежутки времени, продолжительность которых на порядок меньше постоянной времени самого быстродействующего возмущения, вычисление для каждого промежутка времени оптимальной температуры и поддержание этой оптимальной температуры постоянной в течение всего промежутка времени, отличающийся тем, что измеряют влажность воздуха, температуру воздуха и освещенность в теплице с получением сигналов от датчиков воздуха, температуры и освещенности соответственно, измеряют возраст растений с получением сигнала от счетчика возраста растений, при этом эти данные поступают в компьютерный задатчик, который вычисляет среднее значение ночной температуры, а затем определяет и устанавливает многомерную оптимальную по критерию продуктивности дневную температуру воздуха внутри теплице по формуле:

где Т₂ - среднеарифметическое значение температуры предыдущей ночи, °С;
τ₁ - длительность фотопериода, ч;
τ₂ - возраст растения, сутки;
φ₁ - текущее значение влажности воздуха в теплице, %;
A₁, A₂, A₃, A₄, A₅ - многомерные приведенные коэффициенты интенсивности фотосинтеза, которые принимают следующие значения:
A₁=-0,127
A₂=-0,302
A₃=-0,738
A₄=-0,492
A₅=86,25,
далее определяют и устанавливают многомерную оптимальную по критерию продуктивности освещенность по формуле:

где T₂ - среднеарифметическое значение температуры предыдущей ночи, °C;
τ₁ - длительность фотопериода, ч;
τ₂ - возраст растения, сутки;
φ₁ - текущее значение влажности воздуха в теплице, %,
B₁, B₂, B₃, B₄, B₅ - многомерные приведенные коэффициенты интенсивности фотосинтеза, которые принимают следующие значения:
B₁=-0,002979
B₂=-0,299
B₃=-0,215
B₄=0,116
B₅=29,631,
причем оптимальную освещенность поддерживают постоянной в течение заданной длительности фотопериода,
но в случае если температура и освещенность в теплице превысят многомерную оптимальную по критерию продуктивности температуру воздуха и освещенность, то компьютерный задатчик определяет и устанавливает одномерные оптимальные по критерию продуктивности температуру воздуха в теплице для дневного времени суток или освещенности по следующим формулам:

где a₁, a₂, a₁₁, a₁₂, a₂₂ и т.д. - коэффициенты математической модели интенсивности фотосинтеза, которые принимают следующие значения:
a₂=0,1881
a₁₂=0,0125
a₂₂=-0,0215
a₂₃=0,0014
a₂₄=-0,0087
a₂₅=0
a₂₆=0,0107
и
a₁=1,9788
a₁₁=-0,0141
a₁₂=0,0125
a₁₃=-0,0034
a₁₄=-0,0046
a₁₅=-0,0174
a₁₆=-0,0147
E₁ - установившееся в результате функционирования системы и учитывающее действие солнечной радиации, текущее значение освещенности, клк;
t₁ - установившееся в результате функционирования системы, текущее значение температуры, °C;
T₂ - среднеарифметическое значение температуры предыдущей ночи, °C;
τ₁ - заданная оператором-техником длительность фотопериода, ч;
τ₂ - возраст растения, сутки;
φ₁ - текущее значение влажности воздуха в теплице, %.

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к способам управления температурным режимом теплицы. .

Вегетационная установка // 2394420

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к климатическим камерам для выращивания растений. .

Светоимпульсный осветитель (варианты) и способ светоимпульсного освещения растений // 2326525

Изобретение относится к светотехнике, в частности к способам искусственного светоимпульсного освещения растений. .

Устройство для определения тепловых потерь теплицы // 2252528

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, более конкретно к устройствам, связанным с управлением микроклиматом в теплицах. .

Способ выращивания растений огурца // 2131179

Изобретение относится к выращиванию растений при искусственном освещении. .

Способ автоматического управления температурным режимом в теплице и система для его осуществления // 2128425

Изобретение относится к методам и средствам обеспечения поддержания микроклимата в теплице. .

Световой прибор для облучения растений // 2126190

Автоматизированная теплица // 2122315

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам выращивания растений в закрытом грунте. .

Робототехнический комплекс для сооружений защищенного грунта // 2122303

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к средствам автоматизации процессов в сооружениях защищенного грунта. .

Устройство для регулирования температуры воздуха в теплице // 2121787

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для регулирования микроклимата в теплицах блочного типа. .

Способ автоматического управления свето-температурно-влажностным режимом в теплице и система для его реализации // 2403706

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к способам и системам автоматического управления свето-температурно-влажностным режимом в теплицах или других сооружениях защищенного грунта

Способ автоматического управления температурно-световым режимом в теплице и система для его реализации // 2405308

Система с регулируемой средой и способ быстрого разведения семенного картофеля // 2411715

Устройство автоматического управления туманообразующей установкой // 2463773

Изобретение относится к средствам автоматизации садоводства, а именно к вегетативному размножению садовых культур методом зеленого черенкования

Светодиодный облучатель для растениеводства // 2468571

Устройство, обеспечивающее положительный эффект в выращивании растений в специально защищенной среде // 2530488

Изобретение относится к средствам освещения растений при выращивании в защищенной среде. Устройство содержит: компьютер (1) с интерфейсом (2), управляющее устройство (3), блок (4) энегроснабжения, по меньшей мере, одну лампу (7), вентилятор (5) для охлаждения светодиодных элементов и подачи CO2 или азота (N) из резервуара (6), присоединенного через соответствующую магистраль (8). Причем лампа (7) состоит из стойки (17) с трубчатым соединением (29) и подставки (15) с прикрепленным к ней плафоном (14), в центре верхней поверхности (21) которого имеется отверстие (22). На боковых поверхностях симметрично расположены светодиодные элементы (13) со светодиодами (12) и теплообменниками, светодиодный драйвер (27), вентиляционные отверстия (19) и соединительная панель (25). При этом управляющее устройство (3) состоит из: модуля (9) для создания базовой последовательности прямоугольных импульсов с предварительно заданной частотой и регулирования их продолжительности, то есть соотношения сигнал/пауза; модуля (10) для определения числа импульсов, соответствующих отдельным цветам, и их положения в промежутки времени Tfs и Tfp для фотосинтетического и фитопрофилактического спектров, а также базовой частоты fo излучения; и модуля (11) для ручного выбора режима и ввода данных. Изобретение обеспечивает улучшение роста и урожайности растений путем обеспечения дополнительного освещения с его регулированием в теплицах. 6 з.п. ф-лы, 16 ил.

Способ энергосберегающего импульсного облучения растений и устройство для его осуществления // 2554982

Способ энергосберегающего импульсного облучения растений включает воздействие на растения потоком оптического излучения, который получают включением групп светодиодов с различным спектором излучения, регулируют параметры импульсов, регулируют фазовый угол импульсов в каждой группе светодиодов. Импульсы потока оптического излучения формируют независимо от групп светодиодов. Измеряют потребляемую светодиодами электрическую энергию, показатель продуктивности облучаемых растений, определяют величину энергоемкости процесса облучения как отношение мощности к продуктивности. Регулируют параметры импульсов таким образом, чтобы величина энергоемкости принимала минимальное значение. Устройство для реализации данного способа содержит корпус, группы светодиодов с различным спектром излучения, преобразователь напряжения, блок управления, формирователи импульсов, регуляторы параметров импульсов, в состав которых включены задатчики периодичности, амплитуды и продолжительности, датчик продуктивности облучаемых растений и вычислитель. Формирователи импульсов и регуляторы параметров импульсов, в составе которых дополнительно содержатся задатчики фазового угла, включены в каждую группу светодиодов. Использование данной группы изобретений обеспечивает энергосбережение при импульсном облучении растений и расширение возможностей регулирования параметров импульсного облучения. 2 н. и 2 з.п. ф-лы.

Фитотрон // 2557572

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к климатическим камерам для выращивания растений. Фитотрон содержит рабочую камеру с расположенными в нижней и верхней частях вентиляционными отверстиями, размещенные в рабочей камере температурный датчик, выполненные с вентиляционными пазами и окнами стеллажи для помещения контейнеров с растениями, установленную над контейнерами подсветку, включающую панели со светодиодами, и систему управления подсветкой. Светодиоды размещены группами из светодиодов с различными спектральными диапазонами, например 400-500, 500-600, и 600-700 нм. Фитотрон снабжен воздухоохлаждающей установкой с блоком выключения. Панели изготовлены из теплопроводного материала и выполнены с вентиляционными отверстиями, которые сообщены с воздухоохлаждающей установкой посредством вентиляционных каналов. Температурный датчик размещен в месте расположения контейнеров с растениями и соединен с системой управления воздухоохлаждающей установкой. Температурный датчик размещен в месте расположения контейнеров с растениями и соединен с системой управления воздухоохлаждающей установкой. Такое выполнение позволит стабилизировать температуру в месте расположения контейнеров с растениями в независимости от температуры наружного пространства и интенсивности излучения светодиодов; стабилизировать охлаждение и необходимый температурный режим работы светодиодов и тем самым обеспечить их высокую долговечность. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ автоматического управления свето-температурным режимом в теплице // 2586923

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к способам автоматического управления свето-температурным режимом в теплицах или других сооружениях защищенного грунта. Согласно предложенному способу в определенные промежутки времени производят измерение температуры, освещенности, влажности воздуха в теплице, возраста растений, задают длительность фотопериода для работы досвечивающей аппаратуры. Рассчитывают среднюю за прошедшую ночь температуру, и с ее учетом компьютерный задатчик вычисляет и устанавливает многомерные оптимальные значения температуры и освещенности. Для импульсной работы досвечивающей аппаратуры по измеренным датчиками суммарной радиации и суммарной освещенности значениям компьютерный задатчик вычисляет и устанавливает многомерные оптимальные значения суммарной радиации и времени световой экспликации, на которую осветительное оборудование будет включено, и времени темновой паузы, на которую оборудование будет выключено. Если время темновой паузы будет превышать один час, уменьшают температуру воздуха в теплице до значений оптимальных и вычисленных компьютерным задатчиком по измеренным показаниям датчиков. За счет импульсной работы досвечивающей аппаратуры появляется возможность экономить электроэнергию. Способ обеспечивает эффективное использование световой и тепловой энергии, что позволит увеличить продуктивность растений и уменьшить их срок вегетации до начала плодоношения. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Способ автоматического управления свето-температурным режимом в теплице и система для его реализации // 2592101

Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к системам и способам автоматического управления свето-температурным режимом в теплицах или других сооружениях защищенного грунта. Согласно предложенному способу в определенные промежутки времени производят измерение температуры, освещенности, влажности воздуха в теплице, возраста растений, задают длительность фотопериода для работы досвечивающей аппаратуры. Компьютерный задатчик вычисляет и устанавливает многомерные оптимальные значения температуры и освещенности. Кроме того, для работы досвечивающей аппаратуры компьютерный задатчик вычисляет по формулам многомерные оптимальные значения суммарной радиации, паузы-ожидания для двигателя-редуктора и шага-перемещения для кран-балки с облучателями. Система автоматического управления свето-температурным режимом в теплице, осуществляющая заявляемый способ, содержит контуры управления температурой и освещенностью. Компьютерный задатчик формирует задающие сигналы для работы оборудования на основе вычисленных многомерных оптимальных значений по показаниям датчиков контроля внутренней среды. Кроме того, система содержит дополнительные контуры, управляющие включением досвечивающей аппаратуры, размещенной на кран-балке, и ее перемещением вдоль рядков посадок в течение всего заданного светового периода. Движение кран-балки осуществляется двигателем-редуктором, который периодически включается в работу и отключается, перемещая кран-балку с определенной скоростью. Параметры движения кран-балки также вычисляются компьютерным задатчиком. Использование способа и системы позволит более точно поддерживать необходимую освещенность в теплице, сократив при этом количество облучателей как потребителей энергии, уменьшить длительность периода вегетации и увеличить продуктивность растений. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.