Gewächshausklimatisierungssystem

Die Installation verschiedener Klimakontrollgeräte im Gewächshaus und die Verwendung eines automatischen Steuersystems zur Anpassung des internen Mikroklimas ist zum Grundkonsens unter denjenigen geworden, die sich mit dem Gewächshausanbau befassen. Der technologische Fortschritt ist endlos. Die Innovation und Verbesserung der Umweltkontrolltechnologie ist eng mit der Aktualisierung und dem Fortschritt anderer Technologien verbunden.

1. Sensorsystem

(1) Sensoren Zu den im Gewächshausanbau verwendeten Sensorsystemen gehören:

A. Gasumgebung: Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Sonnenlicht, Windgeschwindigkeit, Winddruck, Kohlendioxidkonzentration usw.

B. Wurzelumgebung: Substrattemperatur, pH-Wert, EC-Wert, Konzentration der einzelnen Ionen, Feuchtigkeitsgehalt des Substrats usw.

C. Physiologischer Zustand der Pflanzen: Blatttemperatur, Blattfläche, Blattwinkel, Chlorophyllgehalt, Zuckergehalt, N-Konzentration, Stomataöffnung, Erregerdichte usw.

(2) Leistungsanforderungen an Sensoren Die besonderen Leistungsanforderungen an Sensoren, die im Umweltkontrollsystem des Gewächshauses verwendet werden:

A. Der Genauigkeitsbereich beträgt 25 Prozent des Regelanforderungsbereichs

B. Kann hohen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit und staubiger Umgebung widerstehen.

C. Der Erfassungsbetrieb des Sensors behindert das Wachstum der Feldfrüchte nicht. Beispielsweise sollte die Messung der Blatttemperatur durch berührungslose Nahinfrarot-Technologie erfolgen, und Fahrdrähte können nicht in den Blattkörper eingeführt werden.

(3) Die Position des Sensors

Die Platzierung der Sensoren ist äußerst wichtig. Es muss repräsentativ sein und die reale Umgebung der Pflanzen im Gewächshaus widerspiegeln. Wenn das Substratfeuchtemessgerät beispielsweise in einem Pflanzenbehälter oder einem Pflanzenbeet in der Nähe des Gangs platziert wird, ist sein Feuchtigkeitsmesswert niedrig. Andererseits sollte die Platzierung des Sensors die Messgenauigkeit nicht durch andere Objekte beeinträchtigen. Wenn zum Beispiel der Sonnenscheinmesser durch den Schatten des Strahls beeinflusst wird, wird der gemessene Wert niedrig sein. Das Thermometer ist am Träger und an der Säule befestigt, und der gemessene Temperaturwert wird leicht durch die Wärmeaufnahme und -abgabe des Metallmaterials beeinflusst.

(4) Wartung von Sensoren

Der Temperatur- und Feuchtigkeitssensor sollte direkte Sonneneinstrahlung vermeiden. Über dem Sonnenscheinmesser muss eine staubdichte Vorrichtung vorhanden sein, um die Wellenlänge des Sonnenlichts und den Winkel der Sonnenlichtabweichung nicht zu beeinflussen. Die pH-, Feuchtigkeits- und andere Messelektroden im Medium müssen säure- und laugenbeständig sein. Das Gesamtsystem muss über eine Schutzvorrichtung gegen elektrischen Schlag verfügen, die plötzlichen Spannungsänderungen und externer statischer Elektrizität standhalten kann.

(5) Kalibrierung des Sensors

Verschiedene Sensoren für die Gewächshausumgebung steuern Ausgangsstrom- oder Spannungssignale zum einfachen Anschluss an industrielle Steuerungssysteme. Die Messleistung von auf Basis elektrischer Prinzipien entwickelten Sensoren wird jedoch durch Nichtlinearität, Hystereseeffekte, Alterungserscheinungen usw. beeinträchtigt, und ihre Genauigkeit und Reproduzierbarkeit ändern sich mit der Umgebung und der Nutzungsdauer. Daher ist eine regelmäßige Kalibrierung erforderlich, um die Genauigkeit des Sensors sicherzustellen. Die gemessene Leistung ist korrekt verfügbar. Andererseits ist zu überlegen, ob die eingebaute Formel des Sensors anwendbar ist.

Die Genauigkeit des Sensors wirkt sich direkt auf den Erfolg oder Misserfolg des Steuervorgangs aus, aber der Kalibrierungsvorgang des Sensors bestimmt seine Messleistung. Kalibriervorgänge erfordern die Verwendung von Standardsubstanzen oder die Einrichtung einer Standardumgebung. Diese Arbeit zur Etablierung von Kalibrierungsstandards hat ein System in der Messindustrie etabliert, das für die Leistungskalibrierung von Umweltkontrollsensoren eingeführt werden kann.

2. Betriebssystem steuern

Das Kontrollsystem besteht aus drei Elementen: Umgebungskontrollausrüstung, Erfassungssystem und Kontrollstrategie. Umgebungskontrollgeräte wie Unterdruckventilatoren, interne Zirkulationsventilatoren, Wasserwände, Heizmaschinen, Nebelwerkzeuge usw. Wenn die Leistung mechanischer Geräte schlecht ist oder ausfällt, kann die Funktion der Umweltregulierung nicht erfüllt werden. Daher ist die grundlegende Arbeit zur Kontrolle der Gewächshausumgebung die regelmäßige Wartung der Ausrüstung. Zu den durchzuführenden Arbeiten gehören die Überprüfung des Verstopfungsgrades der Nebeldüse, die Überprüfung der Straffheit des Keilriemens sowie die Wartung diverser Sensoren.
2. Betriebssystem steuern

Das Kontrollsystem besteht aus drei Elementen: Umgebungskontrollausrüstung, Erfassungssystem und Kontrollstrategie. Umgebungskontrollgeräte wie Unterdruckventilatoren, interne Zirkulationsventilatoren, Wasserwände, Heizmaschinen, Nebelwerkzeuge usw. Wenn die Leistung mechanischer Geräte schlecht ist oder ausfällt, kann die Funktion der Umweltregulierung nicht erfüllt werden. Daher ist die grundlegende Arbeit zur Kontrolle der Gewächshausumgebung die regelmäßige Wartung der Ausrüstung. Zu den durchzuführenden Arbeiten gehören die Überprüfung des Verstopfungsgrades der Nebeldüse, die Überprüfung der Straffheit des Keilriemens sowie die Wartung diverser Sensoren.

(2) Prozesskontrolle

Das Merkmal dieser Steuerstrategie besteht darin, ein Erfassungssignal mit mehreren Einstellwerten zu vergleichen und dann verschiedene Geräte separat zu steuern. Beispielsweise wird die Temperatur innerhalb des Gewächshauses mit der eingestellten Temperatur des Arrays verglichen, um die Heizmaschine, den internen Umwälzventilator, den externen Luftunterdruckventilator, die Wasserwand und den Nebel nacheinander zu steuern.

Der Fehlerbereich der Regelung hängt mit der Reglerleistung zusammen.

(3) Mikrocomputersteuerung

Mit der Rechenleistung des Mikrocomputers kann das Mikroklima mehrerer Sektionen oder mehrerer Gewächshäuser gleichzeitig gesteuert werden. Ein weiteres Merkmal der Verwendung eines Mikrocomputers besteht darin, dass er den gemessenen Wert des Mikroklimas innerhalb und außerhalb des Gewächshauses und die Einwirkungszeit verschiedener Klimakontrollgeräte aufzeichnen und speichern kann, sodass Manager den vergangenen Kultivierungsprozess verfolgen können. Da diese Art von Ausrüstung standardisiert ist, kann die Datenübertragung einfach durchgeführt werden.

(4) Integrierte Steuerung

Diese Art von Steuerungstechnologie verwendet die Rechenleistung, Daten und Datenspeicherkapazität des Mikrocomputers und arbeitet mit der Einrichtung der Erntemarketing-Datenbank zusammen, um ein Computersystem innerhalb des Steuerungssystems einzurichten. Basierend auf diesem System werden die Daten analysiert, und die Beurteilung und Synthese erfolgen basierend auf den vorherigen Kultivierungsdaten, was zur optimalen Kontrollstrategie wird. Mit dieser Strategie werden die Steuerparameter des Mikroklimas im Gewächshaus nicht als feste Werte, sondern als variable Werte eingestellt. Die Wirkungsweise solcher Kontrollsysteme hat verschiedene Ebenen:
A. Streben Sie nach der besten Umgebung für das Pflanzenwachstum: Pflanzen wachsen schneller und mit der besten Qualität.

B. Angestrebte Kosten für das Pflanzenwachstum: Beispielsweise kann eine Erhöhung der Temperatur dazu führen, dass die Pflanzen schneller wachsen und früher verkauft werden. Es kommen jedoch weitere Energiekosten hinzu, sodass die Verwendung der integrierten Modussteuerung die am besten geeigneten Umgebungssteuerungsparameter basierend auf Kostenbedingungen und Marktproduktpreisen bewerten kann, wobei der Schwerpunkt auf dem besten Gewinn liegt.

(5) Kontrolle des Wissenssystems

Dieses Steuersystem enthält ein Wissenssystem für eine "intelligente" Beurteilung, und das Ergebnis dieser intellektuellen Beurteilung wird als Steuerentscheidung verwendet, um Steuerparameter (wie Temperatur, Feuchtigkeit, Sonnenlicht, Substratfeuchte usw.) zu formulieren und dann zu befehlen Umweltkontrollausrüstung . Da das Wissenssystem die Daten des Verwaltungsvorgangs abdecken kann, kann es auch verwendet werden, um die Ausrüstung zu steuern und zu verwalten. Daher kann das Steuersystem sowohl für die Gewächshausumgebungssteuerung als auch für die Betriebssteuerung des Produktionsmanagements verwendet werden.

Das Wissenssystem umfasst physiologische Modelle, die durch mathematische Formeln ausgedrückt werden, und professionelle Daten, die von Logikprogrammen verarbeitet werden. Das Wissenssystem besteht aus einer Reihe von Datenbanken und mathematischen Modellen. Beispiele für seine Anwendung sind wie folgt:
1. Umweltkontrolle im Gewächshaus

Der Benutzer gibt den Namen der im Gewächshaus gepflanzten Kultur und Sorte ein, und die Kultivierungsbedingungen dieser Sorte (Tag- und Nachttemperatur, relative Feuchtigkeit, Lichtmenge, Photoperiode, mittlere Feuchtigkeit, elektrische Leitfähigkeit usw.) wurden vorgespeichert in der Kultivierungsdatenbank des Wissenssystems. Dies ist die Umgebung, die den Standardwert des Systems steuert. Wenn der Standardwert von dem Mikroklimamesswert innerhalb des Gewächshauses abweicht und der Differenzwert höher als der Steuerungstoleranzabweichungswert ist, verwendet das Wissenssystem die Gewächshaus-Mikroklimamodellberechnung, um den Anpassungsbetrag und die Anpassungssequenz der Umgebungssteuerungsausrüstung zu steuern. Wenn andererseits die internen Umgebungsbedingungen nahe am Standardwert liegen, aber der gemessene Wert der atmosphärischen Umgebung und die Berechnung des Mikroklimamodells zeigen, dass die externe Umgebung bald das interne Mikroklima beeinflussen wird, kann das Wissenssystem die aktivieren Umweltkontrollgeräte im Voraus, um im Voraus zu reagieren, und führen eine solche vorläufige gelehrte Umweltkontrolloperationen durch.
Durch die Erfassung von Daten aus der Medienumgebung oder der Überwachung von Pflanzenschädlingen kann festgestellt werden, ob Pflanzen bewässert, gedüngt und Pestizide ausgebracht werden müssen. Während dieser Managementoperationen kann das Umgebungskontrollsystem auch entsprechende Anpassungen vornehmen, wie beispielsweise die Aufrechterhaltung der Belüftung und die Beschleunigung der Wasserverdunstung über den Blättern.

Das Wissenssystem kann verwendet werden, um die Betriebskosten bei sich ändernden Betriebskostenbedingungen im Gewächshaus (z. B. Änderungen der Energiekosten) neu zu berechnen. Unter der Bedingung, dass der Marktversorgungsplan nicht beeinflusst wird, können die Einstellparameter der Gewächshausumgebungssteuerung weiter angepasst werden.
Aufgrund von Änderungen der Marktinformationen, wie z. B. dem Vorrücken oder Verzögern von Lieferzeitanforderungen, kann das Wissenssystem unter Verwendung physiologischer Modelle berechnet werden, um die Bedingungen für die Steuerung der Gewächshausumgebung oder der Dünge- und Wasserversorgungsvorgänge unter den Anforderungen der Anpassung des Produktionsplans zu bestimmen . Änderungen, die dann zur Neubewertung der Produktionskosten herangezogen werden.

Der Pflanzenproduktionsstatus erreicht den Produktionsqualitätsmanagementpunkt nicht oder es treten Symptome auf. Das Wissenssystem kann die vergangenen Mikroklimadaten des Gewächshauses und den aktuellen physiologischen Zustand der Kultur verwenden, um die Ursache zu identifizieren und dagegen vorzugehen. Beispielsweise können Ursachen für schlechtes Pflanzenwachstum separat kategorisiert werden

1. Die Wachstumsumgebung (Luft oder Untergrund) ist für diese Sorte nicht geeignet,

2. Die Bewirtschaftungsmethode ist nicht geeignet (zu viel oder zu wenig Wasser und Dünger),

3. Invasion von Krankheiten und Schadinsekten oder Virenbefall.
3. Relaisstation

Bei den obigen Steueroperationen bilden das interne Messsystem, das Wissenssystem und die Steuerung des Gewächshauses zusammen eine Relaisstation für Steueroperationen der Gewächshausumgebung. Die von dieser Relaisstation empfangenen Daten umfassen die vom zentralen Managementsystem übertragenen atmosphärischen Umgebungsdaten, den Mikroklima-Einstellwert des Gewächshauses und die von der Steuerung eingegebenen Parameter. Diese externen Daten werden mit Gewächshausmikroklimadaten und Erfassungsdaten des physiologischen Zustands der Ernte verglichen und dann durch das Wissenssystem in der Steuerung ausgewertet und verglichen, um die Umgebungssteuerausrüstung zu steuern.
Das Merkmal dieser Art von Relaisstation ist, dass eine Relaisstation ein oder mehrere Gewächshauseinheiten steuert. Die Relaisstation kann die Daten von dem zentralen Verwaltungssystem empfangen und auch die Erfassungsdaten und die Steueraktionen jeder Vorrichtung an das zentrale Verwaltungssystem übertragen, aber sie akzeptiert kein Befehlssignal von dem zentralen Verwaltungssystem. Diese Art von Steuerfunktion besteht darin, dass nur Bediener vor Ort Befehle eingeben können und entferntes Personal nicht direkt an entfernten Operationen teilnehmen kann.

Das Warnsystem für anormale Signale kann in Verbindung mit diesem Relaisstationssystem verwendet werden. Und das zuständige Personal kann per drahtgebundener oder drahtloser Kommunikation benachrichtigt werden

4. Signal- und Datenübertragung

Die Datenübertragung von der Relaisstation zum zentralen Managementsystem kann drahtgebunden oder drahtlos erfolgen. Da die Übertragung von Daten und Daten ein standardisierter Vorgang in der Industrie ist, kann sie direkt in dem Gewächshausumgebungssteuersystem verwendet werden.
5. Zentrales Verwaltungssystem

Dieses zentrale Managementsystem hat folgende Funktionen:

1. Sammeln Sie die gemessenen Daten der atmosphärischen Umgebung, zeichnen Sie sie auf und senden Sie sie an jede Relaisstation.

2. Akzeptieren Sie die Mikroklimadaten und Geräteaktionsinformationen jedes Gewächshauses, die von jeder Relaisstation übertragen werden.

3. Basierend auf Änderungen der Betriebskostenbedingungen oder Betriebspläne wird das eingebaute Wissenssystem zur Berechnung und Bewertung verwendet, und die internen Mikroklimaparameter und Verwaltungsbetriebsbedingungen des Gewächshauses werden neu bestimmt und dann an die Relaisstation gesendet , und dann an das Managementpersonal zur Eingabe und Kontrolle gemäß den örtlichen Bedingungen übergeben.

4. Vergleichen Sie die zu jeder festgelegten Zeit gesammelten Pflanzenwachstumsinformationen und verwenden Sie die Qualitätskontrolltechnologie, um zu bewerten, ob sie dem vorgegebenen Wachstumsfortschritt entsprechen. Wenn es Unterschiede in den Wachstumsmerkmalen und der Qualität gibt (z. B. Stickstoffdüngergehalt, Stengellänge usw.), beurteilen Sie dies anhand der vorhandenen Informationen zum Produktionsprozess und der pflanzenphysiologischen Daten als Referenz für die Anpassung und Verwaltung von Umgebungskontrollparametern.

5. Die integrierte Website des Managementsystems kann den Verwaltungseinheiten des Unternehmens die Nutzung des Netzwerks zur Verfügung stellen, um relevante Produktionsinformationen in verschiedenen Regionen zu erhalten. Der Wachstumsstatus von Feldfrüchten kann nachgeschalteten Kunden zur Online-Anzeige über das Netzwerk bereitgestellt werden.