УДК 004

Анализ подходов к автоматизации технологических процессов работы теплиц

Комарова Юлия Олеговна – студент магистратуры направления «Информатика и вычислительная техника» факультета Политических и социальных технологий Российского государственного социального института

Аннотация: Данная научная статья представляет анализ различных подходов к автоматизации технологических процессов работы теплиц. Теплицы являются важным элементом в сельском хозяйстве, обеспечивая население качественными и экологически чистыми овощами и цветами. Однако, для эффективного и экономичного производства требуется внедрение автоматизированных систем.

Ключевые слова: автоматизация работы специальных помещений, теплицы, анализ подходов автоматизации.

Функции и состав автоматизированной системы управления технологическими процессами теплицы

Микроконтроллерная система контроля климатических условий теплицы ставит целью своей работы выполнение автоматического управления параметрами микроклимата во всем объеме рассматриваемого помещения. Принцип рассматриваемой системы строится на оценке показателей датчиков, определяющих такие параметры микроклимата как температура и влажность воздуха, уровень углекислого газа, освещенность, влажность почвы и т.д., и формировании на основе этих данных команд для работы соответствующих исполнительных устройств, которые и позволяют формировать в теплице требуемый микроклимат [1].

Автоматизированная система контроля микроклимата в теплице предназначена для автоматического регулирования параметров среды в помещении. Она основана на оценке данных датчиков, таких как температура, влажность воздуха, уровень углекислого газа, освещенность, влажность почвы и т.д. Используя эти данные, система формирует команды для исполнительных устройств, обеспечивающих нужный климат. Автоматизация тепличных процессов позволяет обеспечивать оптимальные условия для роста растений, круглосуточно контролировать и регулировать параметры и вносить изменения в них удаленно. Главная цель внедрения такой системы – обеспечение успешного растениеводства и экономической эффективности выращивания тепличных культур.

Особенности системы управления технологическими процессами автоматизации теплицы:

автоматический контроль температуры;
поддержание оптимальных заданных параметров микроклимата;
отображение технической информации на экране;
мониторинг и диагностика состояния электрооборудования;
регулировка параметров технологического процесса.

Автоматизация систем управления технологическими процессами в теплице позволяет поддерживать оптимальные условия роста и развития растений. Это обеспечивает эффективное использование ресурсов и снижение затрат. Автоматическая система кондиционирования теплицы контролирует температуру и влажность, а также диагностирует состояние оборудования, что способствует экономии ресурсов. Внедрение такой автоматизированной системы является эффективным решением для сельскохозяйственных предприятий, обеспечивая оптимальные условия для роста и развития растений.

Анализ недостатков существующих систем контроля

Реализация необходимых функций системы управления требует эффективного взаимодействия следующих составных частей данной системы управления:

технического обеспечения (ТО);
программного обеспечения (ПО);
информационного обеспечения (ИО);
организационного обеспечения (ОО);
оперативного персонала (ОП).

Под техническим обеспечением следует понимать совокупность любых технических устройств, которые используются для обеспечения функционирования системы управления и выполнения всех заданных функций.

В том числе, как правило, принято выделять в составе технических средств измерительные преобразователи (извещатели), предназначенные для получения исходных данных о параметрах протекания технологического процесса, а также вычислительные устройства и устройства управления.

Программное обеспечение представляет собой и как программу управления работой непосредственно контроллера системы управления, так и ПО, находящееся на АРМ оператора, в случае если подобное предусмотрено, и реализующее функции мониторинга, фиксации данных и их накопления, и передачи.

Далее рассмотрим особенности реализации и возможные недостатки подобных систем и подсистем управления микроклиматом.

Отопительные системы

Любая теплица имеет собственную систему отопления. Температура воздуха в теплице регулируется различными методами, которые имеют как свои достоинства, так и недостатки.

Существуют различные системные методы отопления помещений теплицы:

система газового отопления
система горячего водоснабжения;
электронагревательное оборудование

Инфракрасная система обогрева

Самой перспективной, экономичной и безопасной системой отопления на сегодняшний день является система инфракрасного отопления. Основным преимуществом этой системы является то, что она является источником естественного тепла, подобно солнцу. Это солнечное инфракрасное излучение, которое передается нам самим солнцем. Инфракрасные обогреватели также не передают излучаемую ими тепловую энергию в воздух. (на нагрев воздушных масс расходуется порядка 10-15 % генерируемого тепла), но для объектов

Преимущества инфракрасного отопления для теплиц [1]:

Таблица 1.1. Достоинства инфракрасного способа обогрева.

С инфракрасным обогревом теплица позволяет продлить сезон на 3-4 месяца или работать круглый год. Инфракрасная теплица защищает растения от непогоды и создает оптимальный микроклимат, ранний рост и рост растений. Повышение производительности в рискованном сельском хозяйстве. Это в нашем регионе, потому что ранней весной температура воздуха может существенно меняться.

Системы увлажнения

В помещении часто необходимо контролировать влажность воздуха. Один из распространенных способов это сделать – использование процесса холодного испарения увлажняющей жидкости. Увлажненный воздух затем поступает в зоны с низкой влажностью с помощью вентилятора. Эта технология широко используется в тепличном хозяйстве, оранжереях и аквариумистике. Она не только способствует здоровому росту растений, но также может помочь предотвратить заболевания и снижение температуры воздуха в теплицах.

Система вентиляции

Несмотря на то, что растения производят кислород и очищают воздух от углекислого газа, они требуют определенных условий для роста. Для поддержания правильного состава воздуха используется система вентиляции, которая также помогает контролировать температуру и влажность воздуха в теплице.

Циркуляционный вентилятор устанавливают внутри помещения теплицы. Он приводит в движение воздух в теплице, помогая равномерно распределять тепло и влагу, что улучшает условия роста растений. Некоторые модели электрических нагревателей для теплиц могут работать в режиме циркуляционного вентилятора, тем самым обеспечивая циркуляцию воздушных масс, не повышая их температуру [3].

Освещение

Очевидно, что основополагающей характеристикой любой теплицы, напрямую оказывающей влияние на рост и размножение растений, является система освещения, ее тип, мощность, а также параметры источников света.

Рассмотрим подробнее лампы для теплиц. Сведем технические параметры ламп в таблице 1.2

Таблица 1.2. Сравнительная таблица разных типов ламп.

Как известно, уровень освещённости напрямую влияет на эффективность протекания реакций фотосинтеза у растений, скорость их роста. Потребность в освещении у разных культур различна, а зависит она от сорта, периода вегетации, фазы развития растений [1].

Как можно видеть, одним из наиболее технологичных является светодиодное освещение.

Высокоэффективные и энергосберегающие светодиодные лампочки делают его лучшим светом на сегодняшний день.

Список литературы

ATMEL 164 – разрядный AVR – микроконтроллер ATmega 164[Электронный ресурс]. – datasheet.–atmel, june 2005. – Режим доступа: http://atmel.ru. (дата обращения 4.08.2020).
Бондарь Е.С., Гордиенко А.С., Михайлов В .А.. Нимич Г.В. // Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха. ISBN 966-8571-15-0. – К.: ТОВ Видавничий будинок «Аванпост-Прим», 2005. – С. 521-527.
Datasheet MAX485. https://datasheets.maximintegrated. com/en/ds/1111.pdf. Электронный ресурс. Дата обращения 5.03.2020 г.

Интересная статья? Поделись ей с другими: