Система для управления микроклиматом в теплице


 


Владельцы патента RU 2467557:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "ФИТО" (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для регулирования микроклимата в теплице. Система содержит блок контроллера, блок управления, подсистему измерительных датчиков и исполнительные механизмы. Подсистема измерительных датчиков включает датчики параметров воздуха и почвы в теплице и датчики параметров окружающей среды. Исполнительные устройства (ИУ) представляют собой привод фрамуги, вентилятор, привод экрана, привод регулятора подачи углекислого газа и узлы контура обогрева. Выходы блока управления соединены с ИУ с возможностью управления ими в зависимости от значений измеряемых датчиками параметров. Система для управления микроклиматом обеспечивает увеличение эффективности оптимизации качества регулирования. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, к области растениеводства в сооружениях защищенного грунта, и может быть использовано для регулирования микроклимата в теплице.

Для выращивания овощей и цветов широко применяют парники, оранжереи и теплицы различной конструкции. В этом случае в процессе выращивания часто возникают трудности при поддержании требуемой температуры в сооружении. Это положение часто может усугубляться отсутствием обслуживающего персонала в течение определенного времени. При этом возможно не только замерзание растений при снижении температур в рабочих зонах таких сооружений, но и увядание их при перегреве из-за высокого уровня солнечной радиации в теплице или парнике в дневные часы.

Известен регулятор температуры для теплиц, который содержит цилиндр, заполненный рабочей жидкостью, шток, кинематически шарнирно связанный с фрамугой и подгруженный пружиной сжатия, и манжетные уплотнители, в устройство введены радиатор, две продольные секции с различной теплопроводностью и отражающей способностью, при этом полость цилиндра заполнена гранулами из материала с высоким коэффициентом теплового расширения, причем при повышении температуры шток выдвигается и открывает фрамугу, а при снижении температуры происходит обратный процесс (см. патент РФ №2028759, кл. A01G 9/24, 1995).

Известный регулятор предназначен для регулирования только одного параметра - температуры воздуха в теплице.

Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является система для управления микроклиматом в теплице, содержащая датчики температуры воздуха в теплице и оболочки теплицы, датчики СО2, датчики относительной влажности, микропроцессор, входы которого связаны с указанными датчиками, а выводы - с исполнительными механизмами: вентилем системы орошения оболочки теплицы, выключателем системы образования тумана в теплице, выключателем система обогрева, вентилем системы подачи СО2 (см. Европейский патент №0275712, кл. A01G 9/24, 1988).

Недостатком данной системы также является низкая эффективность оптимизации качества регулирования микроклимата, обусловленная небольшим количеством регулировочных параметров и средств управлении микроклиматом.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является увеличение эффективности оптимизации качества регулирования микроклимата за счет увеличения количества регулировочных параметров при управлении микроклиматом и учета внешних метеоусловий.

Данный технический результат достигается за счет того, что система для управления микроклиматом в теплице содержит блок контроллера, блок управления, подсистему измерительных датчиков и исполнительные механизмы, подсистема измерительных датчиков включает датчики параметров воздуха и почвы в теплице, по меньшей мере, один датчик температуры поверхности листа и датчики параметров окружающей среды, которые подключены к входам блока контроллера, исполнительные устройства (ИУ) представляют собой, по меньшей мере, один привод фрамуги, по меньшей мере, один вентилятор, по меньшей мере, один привод экрана, привод регулятора подачи углекислого газа и узлы, по меньшей мере, одного контура обогрева, выходы блока управления соединены с ИУ с возможностью управления ими в зависимости от значений измеряемых датчиками параметров, а вход блока управления соединен с выходом блока контроллера.

Кроме того, блок контроллера соединен с блоком мониторинга параметров микроклимата в теплице, выполненный на базе персонального компьютера, обеспечивающего ввод и кодированном виде задания на поддержание заданных параметров воздуха и почвы в теплице.

Блок управления представляет собой блок релейной коммутации, включающий релейные ключи для управления ИУ.

Система может в качества ИУ включать также насос и клапаны подсистемы испарительного охлаждения и доувлажнения, а также, по меньшей мере, один воздушный нагреватель.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показана схема предложенной системы для управления микроклиматом в теплице.

Система для управления микроклиматом в теплице 1 содержит блок 2 мониторинга на базе персонального компьютера диспетчера, соединенный с блоком 3 контроллера, блок 4 управления, подсистему измерительных датчиков и исполнительные устройства (ИУ). Блок 3 контроллера включает в себя непосредственно управляющий контроллер, интерфейсную часть и органы индикации и управления. В интерфейсной части находятся схемы измерения для аналоговых и дискретных датчиков. Управление работой блока 3 контроллера может осуществляться как через блок 1 мониторинга с помощью персонального компьютера, так и с собственного пульта управления. Вход блока 4 управления соединен с выходом блока 3 контроллера. Блок 4 управления представляет собой блок релейной коммутации, в котором расположены релейные ключи для ручного и автоматического управления ИУ.

Подсистема измерительных датчиков включает датчики параметров воздуха и почвы в теплице, датчики параметров окружающей среды и датчики параметров теплоносителя:

- датчик 5 температуры воздуха в теплице,

- датчик 6 относительной влажности воздуха в теплице,

- датчик 7 температуры внутренней поверхности остекления теплицы,

- датчик температуры листа растения (не показан, может отсутствовать),

- датчик 8 температуры почвы,

- датчики 9 температуры теплоносителя в контурах обогрева,

- датчик 10 температуры внешнего воздуха,

- датчик 11 интенсивности радиации солнечного излучения,

- датчик 12 скорости и направления ветра,

- датчик 13 давления теплоносителя в общих для всей теплицы прямой и обратной трубах 14 и 15,

- датчик 16 концентрации углекислого газа CO2.

Датчики подключены к интерфейсной части блока 3 контроллера. Выходы блока 4 управления соединены с ИУ: по меньшей мере, один привод фрамуги 17, по меньшей мере, один вентилятор 18 для циркуляции воздуха в теплице 1, по меньшей мере, один привод экрана (затеняющего или термического) (не показан), привод регулятора 19 подачи углекислого газа и узлы, по меньшей мере, одного контура 20 обогрева: насос 21, смесительный клапан 22. Теплица может содержать от 1 до 5 контуров 20 обогрева, каждый из которых соединен с прямой и обратной трубами 14 и 15 и включает насос 21 и смесительный клапан 22 для смешивания нагретой воды и холодной для регулирования температуры обогрева. Теплица также может содержать в качестве ИУ один или более воздушных нагревателей (не показаны), а также подсистему испарительного охлаждения и доувлажнения (не показана), включающую клапаны и форсунки для распыления воды под давлением.

Предложенная система для управления микроклимата в теплице предназначена для

- контроля микроклимата и отслеживания внешних метеоусловий,

- программного задания суточного цикла изменения параметров микроклимата в теплице,

- анализа получаемых данных,

- поддержания заданного микроклимата в теплицах.

В основу управления микроклиматом в теплице лежит контроль и управление температурой и влажностью воздуха и концентрацией в ней углекислого газа СО2. Система может осуществлять управление микроклиматом в одной или двух независимых теплицах, каждая из которых имеет до 5 контуров обогрева, две группы фрамуг, подсистему подачи CO2, подсистему управления экраном (зашторивания) и другие подсистемы. Система может также осуществлять управление микроклиматом в одной теплице, состоящей из двух, трех или четырех отделений, каждое из которых может иметь настраиваемое количество общих или отдельных контуров обогрева, общие или отдельные группы фрамуг, общие или отдельные подсистемы подачи СО2, управления экраном, управления циркуляцией воздуха, воздушного обогрева и испарительного охлаждения и доувлажнения.

В процессе эксплуатации системы агрономы и инженеры в табличной форме формируют стратегию управления микроклиматом. С помощью установленных в теплице 1 датчиков 5-8 производится постоянное измерение температуры воздуха в теплице 1 в нескольких точках, влажности воздуха, содержания углекислого газа и других параметров воздуха в теплице.

Кроме того, в системе с помощью датчиков 10-12 измеряются внешние метеорологические параметры: температура воздуха, интенсивность солнечного излучения, скорость и направление ветра. Для каждого измеряемого внутри теплицы 1 параметра можно установить две контрольные и две аварийные границы, что позволит автоматически отслеживать состояние микроклимата в теплице 1 и своевременно сигнализировать об отклонениях от оптимального состояния.

Все данные о состоянии и динамике микроклимата в теплице 1 периодически передаются в программу, которая в текущий момент времени используется контроллером блока 3 контроллера. Заданный в программе режим микроклимата может автоматически корректироваться в зависимости от значения параметров, например от интенсивности солнечного излучения. В процессе работы контроллер блока 3, согласно заданной программе с учетом внешних условий (солнечного излучения, внешней температуры, скорости и направления ветра), производит согласованное регулирование температуры теплоносителя, используемого при обогреве, управляет состоянием форточной вентиляции - положением фрамуг 17 в теплице 1, положением защитного экрана, режимами работы вентиляторов 18. Микроклимат в теплице 1 программируется, как правило, на сутки (можно и на любое другое время) с помощью блока 2 мониторинга, включающего персональный компьютер диспетчера (на чертежах не показан).

Управление исполнительными механизмами в теплице 1 производится через блок 4 управления - блок релейной коммутации ИУ.

Система для управления микроклиматом в теплице функционирует следующим образом.

Микроклимат в теплице 1 может поддерживаться путем управления интенсивным водяным обогревом, осуществляемым с помощью контуров 20 обогрева, положением фрамуг 17, подачей углекислого газа (CO2), зашториванием экрана, работой подсистемы испарительного охлаждения и доувлажнения, осуществлением включения вентиляторов 18 и воздушного обогрева. Поддержание заданной температуры воздуха в теплице 1 производится согласованным управлением температурой теплоносителя, поступающего из трубы 14 подачи воды и уходящего в трубу 15. Вентиляция осуществляется, как правило, с помощью открытия/закрытия фрамуг 17 (тепличных форточек). Уровень CO2 поддерживается с помощью включения специальных горелок либо с помощью управления подачей концентрированного CO2 через регулятор 19. Зашторивание экрана позволяет уменьшать потери тепла в теплице (термический экран, горизонтальный и/или вертикальный) и ограничивать поступление солнечной радиации как по величине, так и по времени (затеняющий или затемняющий экран). Наличие и тип экрана определяется конструкцией теплицы и климатической зоной расположения теплицы.

С помощью подсистемы испарительного охлаждения и доувлажнения можно повышать влажность воздуха в теплице 1 и проводить его охлаждение.

Циркуляционные вентиляторы 18 позволяют проводить выравнивание температуры воздуха внутри теплицы 1 и в определенной степени понижать влажность воздуха. Воздушные нагреватели (не показаны) на основе электрических нагревателей и циркуляционных вентиляторов располагаются группами соосно вдоль длинных сторон теплицы и обеспечивают, в случае необходимости, быстрый дополнительный подогрев воздуха в теплице.

Контроллер блока 3 управляет микроклиматом согласно суточному заданию, которое устанавливается для температуры воздуха внутри теплицы 1. Также устанавливаются основные характеристики используемых исполнительных устройств (ИУ).

В процессе эксплуатации для теплицы 1 в контроллере доступна корректировка множества параметров, которые позволяют производить тонкую подстройку управления и, в конечном итоге, определяют качество поддержания микроклимата.

Для анализа работы системы контроллер блока 3 с заданным диспетчером периодом в диапазоне от 20 секунд до 2 минут посылает в персональный компьютер (ПК) диспетчера (блок 2 мониторинга) информацию, получаемую с измерительных датчиков 5-8 регистрации параметров микроклимата в теплице, а также промежуточные данные, которые необходимы для управления микроклимата.

Управление микроклиматом в теплице 1 в течение суток производится путем установки набора параметров, далее называемых заданием, состоящим из набора программ, каждая из которых действует в течение установленного времени. Для смены программы управления микроклиматом в теплице 1 устанавливается другое задание. Контроллер автоматически обеспечивает путем линейного интерполирования плавность изменения параметров микроклимата между временами действия соседних по времени программ. Параметры задания и само задание можно корректировать в любое время с ПК диспетчера.

Стратегией управления в блоке 3 задается ряд параметров, определяющих выбранную на основе экспертных оценок общую для теплицы 1 или для нескольких зон в теплице 1 стратегию управления микроклиматом в зависимости от агротехнических, экономических и теплотехнических требований. Стратегия управления микроклиматом задается в виде двумерной таблицы, левая колонка которой содержит определяющие действия, производимые исполнительными механизмами (ИМ) соответствующих подсистем управления.

В ячейках таблицы задаются величины в баллах в диапазоне от 0 до 100 баллов с учетом заложенных дополнительных ограничений на их диапазон в зависимости от вида действия, отражающие экспертную оценку влияния каждого действия ИУ на определяющие характеристики стратегии управления по отношению друг к другу. Все задаваемые величины рассматриваются только относительно друг друга.

Управление контурами 20 обогрева теплицы осуществляется следующим образом. Блок 3 контроллера анализирует данные с датчиков и вычисляет температуру теплоносителя по степени рассогласования расчетных и измеренных данных с учетом последующего влияния быстроизменяющихся факторов, таких как солнце, внешняя температура, ветер, осадки, что позволяет предсказывать изменение температуры в теплице и вовремя противодействовать этим изменениям.

Первый контур 20 обогрева - это, как правило, контур надпочвенного обогрева. Второй контур 20 обогрева - это, как правило, контур верхнего обогрева теплицы (шатровый) (может отсутствовать). Третий и четвертый контуры 20 могут использоваться как контуры подпочвенного или подсубстратного обогрева или как контуры, работающие синхронно с первым контуром 20 и выравнивающие тепловое поле теплицы (могут отсутствовать). Пятый контур 20 обогрева - это контур подлоткового обогрева для обеспечения снеготаяния (может отсутствовать).

Управление работой контуров 20 обогрева осуществляется путем управления смесительными клапанами 22.

Согласно заданной программе с заданным диспетчером периодом в диапазоне от 20 секунд до 2 минут блок 3 контроллера определяет требуемую рабочую температуру теплоносителя - прямой воды (воды в прямой трубе 14). Температура теплоносителя сравнивается с заданными минимальными и максимальными значениями и при выходе за допуски ограничивается. Далее она используется для управления смесительным клапаном 22 соответствующего контура 20 обогрева.

Смесительный клапан 22 контура обогрева управляется по требуемой рабочей температуре прямой воды. По заданной и измеренной температуре воды контроллер блока 3 с заданным периодом изменяет положение смесительного клапана 22 так, чтобы измеренная температура прямой воды в контуре 20 обогрева сравнялось с заданным значением. Настройка качества управления контура производится с учетом времени работы смесительного клапана 22 в зависимости от рассогласования заданной и измеренной температуры теплоносителя.

Процент открытия смесительного клапана 22 пересчитывается в длительность его открытия или закрытия с помощью заданных времен их полного открытия/закрытия.

Для увеличения устойчивости регулирования смесительными клапанами 22 и уменьшения динамических нагрузок на них введена временная задержка между изменениями положения смесительных клапанов 22 для каждого контура 20 обогрева.

Управление вентиляцией в системе производится следующим образом.

Вентилирование используется для удаления теплого воздуха из теплицы и замены его на более холодный воздух внешней среды, а также для снижения относительной влажности внутри теплицы. Скорость теплообмена зависит от разницы температур внутри и снаружи теплицы, наличия осадков и скорости ветра.

В программе введено понятие «температура вентиляции» - заданная температура воздуха в теплице 1, выше которой следует осуществлять открытие вентиляционных фрамуг 17. При этом программа при работающих фрамугах 17 начинает поддерживать температуру воздуха в теплице 1, равной именно температуре вентиляции. Так как, как правило, температура вентиляции выше заданной температуры воздуха, а контур обогрева 20 включается лишь тогда, когда температура воздуха опустится до этой заданной величины, то поддержание температуры воздуха в теплице 1, равной температуре вентиляции, в солнечный день может в основном осуществляться фрамугами 17 без использования контуров 20 обогрева. Тем самым неизбежные флуктуации температуры воздуха в теплице 1 при управлении только фрамугами 17 не будут приводить к периодическим включением контуров обогрева и, соответственно, к ненужным энергозатратам.

В суточной программе для разного времени суток можно задать 3 режима работы форточной вентиляции. В режиме «0» - фрамуги 17 полностью закрыты; в режиме «1» - фрамуги 17 с подветренной стороны принудительно устанавливаются в заданное в суточной программе минимальное положение, а с наветренной стороны закрыты; в режиме «2» фрамуги 17 работают в автоматическом режиме. В автоматическом режиме, как уже ранее упоминалось, управление вентиляцией осуществляется с помощью изменения положения фрамуг 17 в зависимости от климата в теплице и внешних метеоусловий.

В системе введены ограничения при ее функционировании.

К примеру, если задана защита от мороза, то при понижении внешней температуры фрамуги 17 закроются, независимо от расчетов и установленного минимального положения фрамуг 17.

При полностью закрытых фрамугах 17 процесс открытия всегда начинается с подветренной стороны, при полностью открытых фрамугах процесс закрытия начинается с наветренной стороны. Для простоты расчетов принято, что полностью открытая подветренная сторона соответствует 100% открытия фрамуг 17, полностью открытые подветренная и наветренные стороны соответствуют 200% открытия фрамуг 17.

Управление относительной влажностью воздуха система осуществляет следующим образом.

Для поддержания расчетной влажности воздуха требуется согласованное управление системой обогрева и вентиляции. Следует учитывать, что на влажность воздуха в теплице уже будут влиять задания в программе микроклимата, т.е. следует адекватно задавать в программе минимальную температуру теплоносителя в первом контуре 20 обогрева и минимальное положение фрамуг 17. Если в суточной программе микроклимата есть ненулевое задание для поддержания относительной влажности воздуха в теплице, то в процессе работы контроллер анализирует измеренные значения температуры воздуха и относительной влажности и их заданной стратегии управления. Если измеренная относительная влажность воздуха ниже заданной, а температура воздуха в норме или ниже заданной, то фрамуги 17 открываются на меньшую величину и, соответственно, уменьшается количество удаляемого водяного пара. При меньшем открытии фрамуг 17 автоматически снижается температура теплоносителя для того, чтобы не возрастала температура воздуха в теплице.

При высокой относительной влажности воздуха фрамуги 17 открываются на больший угол. Происходит более интенсивное удаление влаги. При этом с учетом значения температуры внешнего воздуха и скорости ветра (датчики 10, 12) автоматически возрастает температура теплоносителя для поддержания заданной температуры воздуха в теплице 1.

Так как изменение положения фрамуг 17 влияет на температуру и относительную влажность гораздо быстрее, чем изменение температуры теплоносителя, применяется ограничение частоты включения фрамуг 17 для предотвращения автоколебаний.

Подсистема испарительного охлаждения и доувлажнения может использоваться при необходимости для дополнительного увлажнения воздуха в теплице и для его охлаждения. При распылении воды происходят охлаждение воздуха за счет испарения воды и частичное повышение его влажности.

Система может обеспечивать управление, по меньшей мере, одним из следующих экранов: 1) термический (энергосберегающий) горизонтальный экран - для снижения потери тепла через верхнее остекление теплицы; 2) термический (энергосберегающий) вертикальный экран - для снижения потери тепла через боковое остекление теплицы; 3) затеняющий горизонтальный экран - для затенения от избыточной солнечной радиации. В последнем случае затеняющий экран можно использовать в качестве затемняющего экрана для регулирования фотопериода растений.

В данной системе экранами можно управлять как по времени суток, так и по погодным условиям. В соответствии с заданной программой микроклимата в любое время суток экран может находиться в 3-х положениях: а) полностью открытым; б) полностью закрытым; и в) в автоматическом режиме, когда его положение определяется заданными установками. Один и тот же экран может выполнять функции затеняющего и термического экрана.

Вводится переменное ограничение максимального закрытия термического экрана в зависимости от температуры стекла. Для исключения образования области холодного воздуха между экраном остеклением теплицы 1 при снижении температуры стекла величина максимального закрытия уменьшается до рассчитываемой величины в зависимости от заданных параметров.

Для экрана также используется программа микроклимата, где задается время суток, в течение которого допускается автоматическое закрытие экрана, и установка уровня освещенности, при которой закрывается экран. В случае, если интенсивность солнечного излучения превышает заданную установку и в задании микроклимата установлен автоматический режим работы экрана, произойдет закрытие экрана.

Как и для термического экрана, для затеняющего введено пороговое значение температуры внешнего воздуха, при котором он должен закрываться, что позволяет его использовать в качестве термического экрана в случае отсутствия последнего.

Также как для термического экрана, так и для затеняющего экрана можно использовать установки постепенного открытия и закрытия экрана.

Термические экраны (вертикальные) управляются с учетом влияния внешней температуры и солнечной радиации. Для вертикальных экранов важен учет влияния ветра. Поэтому вводится дополнительное промежуточное пороговое значение интенсивности солнечной радиации, разрешающее открытие всех сторон, кроме наветренной. Увеличение скорости ветра также приводит к повышению значения температуры внешнего воздуха, при которой вертикальный экран закрывается.

Управление подачей углекислого газа СО2 в системе производится следующим образом.

Управление CO2 может осуществляться с помощью регулятора 19 двух видов: 1) пропорциональной заслонки, степень открытия которой может меняться от 0 до 100%, - так называемая задвижка; 2) закрывающегося клапана с двумя состояниями - открыто и закрыто. В последнем случае регулирование подачи СО2 осуществляется путем регулирования изменения скважности чередования периодов закрытия и открытия клапана.

С заданным периодом контроллер блока 3 вычисляет относительное положение задвижки, выраженное в процентах, в зависимости от рассогласования между заданной и измеренной концентрацией СО2 в теплице.

Включение циркуляционных вентиляторов 18 в теплице 1 применяется для выравнивания теплового поля внутри теплицы 1, т.е. для уравнивания температуры воздуха во всех точках теплицы 1. Режим работы вентиляторов 18 задается в суточном задании. В суточном задании для любого периода в течение суток можно задать три режима работы вентиляторов: включен, выключен и автоматический. В 1-ом режиме работы вентилятор 18 постоянно выключен. Во 2-ом режиме вентиляторы 18 работают либо постоянно, либо импульсно. Частота включения вентиляторов 18 задается с помощью установок. При этом можно указать время работы вентилятора 18 и время паузы. При работе в 3-ем режиме для включения вентиляторов 18 необходимо, чтобы разность между показаниями контрольными датчиков 5 температуры воздуха в теплице 1 превысила определенную величину, которая задается. Если условие включения выполняется, то вентиляторы 18 включаются на установленное время с последующей паузой.

После включения система функционирует следующим образом.

Блок 3 контроллера в непрерывном режиме производит сбор данных с датчиков 10-12, характеризующий метеорологическую обстановку. К этим данным относятся температура внешнего воздуха, интенсивность радиации солнечного излучения, скорость и направление ветра. В это же время с датчиков 5-8 регистрации параметров микроклимата в теплице в блок 3 контроллера поступают данные о температуре воздуха в теплице, относительной влажности воздуха в теплице, температуре внутренней поверхности остекления теплицы, температуре поверхности листа растения, температуре почвы, температуре теплоносителя в отопительных трубопроводах и концентрации углекислого газа в теплице. В блоке 3 контроллера в определенные моменты времени включаются в действие с помощью ПК диспетчера определенные программы управления микроклиматом в теплице 1. При этом данные программы в конкретные моменты времени могут иметь свои определенные алгоритмы, которые варьируются в зависимости от параметров окружающей среды, а также от условий внутри таблицы 1. В зависимости от программы, реализуемой блоком 3, последний выдает на своем выходе сигналы, которые поступают на вход блока 4 управления - блока релейной коммутации исполнительных устройств. Блок 4 под воздействием поступающих на его вход сигналов переходит в один из своих режимов, который предусматривает подключение в работу насосов 21 и смесительных клапанов 22 контуров обогрева 20, регулятора 19 подачи углекислого газа и/или приводов перемещения фрамуг 17, экранов, и/или вентиляторов 18. При этом блок 4 управления генерирует сигналы, которые поступают на соответствующие ИУ. Включение и выключение соответствующих ИУ дает возможность управлять микроклиматом в теплице. Следует особо подчеркнуть, что ввод в действующую в блоке 3 программу информации о необходимом положении фрамуг 17, экранов, задвижек, а также о необходимых режимах работы отопительных циркуляционных насосов 21 и смесительных клапанов 22, вентиляторов 18, регулятора 19 подачи углекислого газа, приводов перемещения фрамуг 17, экранов позволяет оперативно изменять микроклимат в теплице 1 и позволяет наиболее эффективно выращивать растения в теплице.

1. Система для управления микроклиматом в теплице, содержащая блок контроллера, блок управления, подсистему измерительных датчиков и исполнительные устройства (ИУ), подсистема измерительных датчиков включает датчики параметров воздуха и почвы в теплице, по меньшей мере, один датчик температуры поверхности листа и датчики параметров окружающей среды, которые подключены к входам блока контроллера, в качестве ИУ система включает, по меньшей мере, один привод фрамуги, по меньшей мере, один вентилятор, по меньшей мере, один привод экрана, регулятор подачи углекислого газа и узлы, по меньшей мере, одного контура обогрева, выходы блока управления соединены с ИУ с возможностью управления ими в зависимости от значений измеряемых датчиками параметров, а вход блока управления соединен с выходом блока управляющего контроллера.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок контроллера соединен с блоком мониторинга параметров микроклимата в теплице, выполненным на базе персонального компьютера, обеспечивающего ввод в кодированном виде задания на поддержание заданных параметров воздуха и почвы в теплице, всех дополнительных служебных параметров для настройки процесса поддержания параметров воздуха, стратегии управления микроклиматом в теплице и режимов работы ИУ.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что блок управления представляет собой блок релейной коммутации, включающий релейные ключи для управления ИУ.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ИУ она включает также насос и клапаны подсистемы испарительного охлаждения и доувлажнения.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве ИУ она включает также, по меньшей мере, один воздушный нагреватель.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к растениеводству, в частности для укоренения зеленых черенков и выращивания рассады стевии (Stevia rebaudiana (Bertoni) Hemsley) без использования стимуляторов роста гетероуксиновой природы за счет создания оптимальных микроусловий (постоянная влажность воздуха - эффект "влажной камеры") для укоренения зеленых черенков, и может быть использовано как в условиях теплицы, так и вне защищенного грунта.

Изобретение относится к области лабораторного оборудования для проведения научно-исследовательских работ с биологическими объектами (растениями, насекомыми и т.п.) в условиях искусственного климата.

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

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам интенсивного выращивания огурца в весенних пленочных теплицах с использованием электрического подогрева грунта.

Изобретение относится к сельскому и городскому хозяйству и предназначено для управления отоплением теплиц, жилых и производственных помещений. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству в части энергоснабжения и орошения теплиц с целью оптимизации энергозатрат на отопление и освещение тепличного помещения, а также внутрипочвенного терморегулируемого орошения корнеобитаемой области выращиваемых культур

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к технологиям растениеводства, и может быть использовано в отраслях как тепличного, так и полевого растениеводства

Изобретение относится к оборудованию для приготовления рабочих растворов, используемых для полива и подкормки растений в теплицах

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к технологиям растениеводства, и может быть использовано в отраслях как тепличного, так и полевого растениеводства

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства и электричества. Модульная система включает корпус, который содержит: ряд светоизлучающих диодов (СИД), по меньшей мере, двух различных цветов для генерации света в пределах цветового спектра, при этом СИД смонтированы, предпочтительно с фиксацией при защелкивании, на пластине, предпочтительно теплопроводящей, или рядом с ней, которая оборудована средствами охлаждения СИД с помощью охладителя; процессор для регулирования величины тока, подаваемого на ряд СИД, так, чтобы величина подаваемого на них тока определяла цвет освещения, генерируемого рядом СИД, и плоский светопроницаемый элемент, содержащий связанные с СИД светопроницаемые линзы, для управления углом рассеяния света, излучаемого каждым СИД, для равномерного освещения поверхности; при этом корпус снабжен каналом для приема трубки для подачи питания и, как вариант, охладителя для системы СИД. Система включает закрытый фотобиореактор, освещаемый одной или несколькими модульными системами СИД по п.1. В способе экранирования для оптимального освещения растительный материал помещают в биореактор, освещаемый одной или несколькими модульными системами СИД по п.1, и измеряют скорость образования СО2 в растительном материале под действием света различной интенсивности. Система управления включает фотобиореактор, со средствами экранирования фотосинтетической активности, который освещается модульной системой СИД по п.1 в дополнение к поступающему солнечному свету; компьютер для обработки данных, полученных от средств экранирования фотосинтетической активности, который позволяет экранировать фотосинтетическую активность растительного материала фотобиореактора, освещенного светом различных длин волн и интенсивности; измерять поступающий солнечный свет и, если его интенсивность уменьшается, увеличивать интенсивность СИД; и управлять освещением растений в парнике путем освещения растений светом, имеющим состав длин волн и интенсивность, которые обеспечивают наивысшую фотосинтетическую активность в фотобиореакторе. В способе управления с помощью фотобиореактора экранируют фотосинтетическую активность растительного материала, помещенного в реактор, который освещают модульной системой СИД по п.1 в дополнение к поступающему солнечному свету; с помощью компьютера обрабатывают данные, полученные от средств экранирования фотосинтетической активности; причем фотобиореактор экранирует фотосинтетическую активность материала, освещенного светом различных длин волн и интенсивности, а компьютер управляет освещением растений в парнике, освещая растения светом, имеющим состав длин волн и интенсивность, которые обеспечивают наивысшую фотосинтетическую активность. Парниковая система включает: модульную систему СИД по любому из пп.1-11 внутри парника для роста растений; средства измерения для измерения одной или нескольких переменных величин, которые прямо или косвенно связаны с ростом, развитием растений; средства управления, выполненные с возможностью управления освещением в зависимости от выходных сигналов средств измерения. Реактор включает один или несколько отсеков для хранения жидкости, содержащей культуру фототрофных микроорганизмов; впускной патрубок для подачи потока газа, содержащего CO2, в один или несколько отсеков; выпускной патрубок для удаления газа из одного или нескольких отсеков; средства регулирования температуры культуры фототрофных микроорганизмов, и модульную систему СИД по любому из пп.1-11. Группа изобретений позволяет обеспечить равномерное освещение поверхности. 7 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Группа изобретений относится к области сельского хозяйства. Способ включает выращивание растений в движущихся емкостях, расположенных в оранжерее со светопропускающими стенами на вертикально установленном замкнутом конвейере с возможностью его непрерывного вертикального перемещения относительно рамы, и уход за растениями, включающий регулирование освещенности, температуры, влажности помещения и подачи питательного раствора. При этом выравнивают равномерность освещенности растений по всему объему помещения посредством дополнительного непрерывного горизонтального перемещения емкостей с растениями за счет вращения рамы конвейера в горизонтальной плоскости. Установка включает расположенный на фундаментном основании вертикальный каркас, покрытый светопропускающим материалом. Внутри каркаса расположен не менее чем один конвейер замкнутого типа с приводом непрерывного вращения относительно вертикальной рамы и установленными на нем емкостями для выращивания растений. При этом установка включает систему регулирования освещенности, температуры, влажности и подачи питательного раствора. Установка снабжена расположенным на фундаментном основании опорно-поворотным механизмом с приводом горизонтального вращения. Группа изобретений способствует повышению однородности среды внутри установки и равномерности освещения растений, улучшению условий выращивания сельскохозяйственных культур. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 44 ил.

Теплица // 2521442
Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения и может быть использовано для сооружений, обогреваемых за счет солнечной энергии. Теплица содержит светопрозрачный корпус. В подстилающей поверхности под корпусом теплицы заглублен воздуховод-теплообменник. Воздуховод-теплообменник с одной стороны соединен с установленным внутри теплицы патрубком, а с другой стороны соединен с выходящей наружу у противоположного торца теплицы вытяжной шахтой. Для обеспечения тяги вытяжная шахта снабжена дополнительным светопрозрачным корпусом, установленным с зазором относительно вытяжной шахты. Для сбора сконденсированной влаги имеется емкость. Емкость соединена с воздуховодом-теплообменником в нижней точке его поверхности. Такое конструктивное решение направлено на повышение интенсивности нагрева почвы, а также на расширение функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Предложена теплица, включающая фундамент, каркас и крышу. Фундамент выполнен с образованием воздушной прослойки между, как минимум, двумя горизонтами. Стены и крыша теплицы выполнены двойными. Между стенами и крышами создано герметичное или почти герметичное пространство для принудительного воздухообмена во время сильных холодов. Такое конструктивное выполнение теплицы позволит снизить теплопотери, а также предотвратить обрушение крыши под тяжестью снега. 3 ил.

Теплица с коньковой фрамугой может быть использована для выращивания сельскохозяйственных овощных, фруктовых, лекарственных и цветочных культур в условиях естественной вентиляции замкнутого объема со светопрозрачным покрытием. Теплица с коньковой фрамугой содержит каркас, который образует боковые и торцевые стенки, двускатную крышу с коньковой балкой, светопрозрачный материал, ограждающий каркас снаружи и имеющий фрамугу. В коньке крыши и по обе стороны от него выполнен вентиляционный проем, перекрытый коньковой фрамугой, которая имеет тот же профиль, что и крыша, и опирается на крышу по периметру фрамуги и вентиляционного проема. Фрамуга связана с устройством ее перемещения наружу от конька крыши. Использование данного изобретения позволит повысить эффективность системы вентиляции теплицы. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к к области лабораторного оборудования и может быть использовано для выращивания растений. Шкаф содержит остекленную рабочую камеру с остекленной передней дверью для наблюдения за растениями, блок управления и блок подготовки воздуха. Шкаф оснащен также источниками света, расположенными с внешней стороны рабочей камеры. Блок подготовки воздуха сообщен с рабочей камерой посредством отверстий в общей стенке, являющейся его потолком и дном рабочей камеры. Задняя остекленная стенка рабочей камеры выполнена двойной таким образом, что образуется полость для нагнетания в нее воздуха из блока подготовки воздуха, а ее внутреннее стекло имеет щель в верхней части для выхода циркулирующего воздуха в рабочую камеру и далее в блок подготовки воздуха через отверстия в дне рабочей камеры. Такое конструктивное выполнение позволит обеспечить равномерное распределение температуры воздуха по объему рабочей камеры. 1 ил.
Наверх