Способ автоматического управления температурным режимом в теплице
Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно,к способам автоматического управления температурным режимом в теплицах. Цель изобретения - снижение энергозатрат и повышение надежности. В способе автоматического управления температурным режимом в теплицах вместо оценки по максимуму прибыли используется оценка по минимуму удельных затрат. Вместо параметров модели продуктивности в вычислительное устройство вводят параметры моделей интенсивности фотосинтеза и темнового дыхания. Вместо вычисления удельной энергоемкости и поиска ее экстремума определяют температуру, при которой этот экстремум обеспечивается, из условия равенства нулю производной от удельной энергоемкости. Уставку задатчика изменяют в соответствии с определенной таким путем температурой. Переход с дневного задания температуры на ночное осуществляют изменением параметров модели. Расчету оптимальной температуры предшествует оценка дискриминанта. Если он оказывается отрицательным, то оптимальная температура определяется из условий максимальной продуктивности. В дневном режиме осуществляют предварительную проверку выполнения условия, при котором температура, естественно устанавливаемая в теплице без подогрева, должна быть меньше оптимальной температуры, определенной из условия максимального фотосинтеза. Если это условие не выполняется, то систему переключают на летний режим, когда вместо обогрева работает вентиляция. 2 ил.
СОЮЗ СОВБТСНИХ.
COUHA J1ÈÑÒÈ×ЕСНИХ
И-=а1УБ ЛИК (51) 4 А 01 G 9/26
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ГК) ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ПЛАНТ СССР (2 1) 4288057/30-15 (22) 21.07.87 (46) 30.08.89 Бюл. ¹ 32 (71) Челябинский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (72) Ф.Я.Изаков и С,А.Попова (53) 631.551.584(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1438657, кл. А 01 G 9/26, 1984. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЬП1 РЕЖИМОМ В ТЕПЛИЦЕ ,(57) Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к способам автоматического управления температурным режимом в теплицах. Цель изобретения — снижение энергозатрат и повьппение надежности. В способе автоматического управления температурным режимом в теплицах вместо оценки по максимуму прибыли используется оценка по миныиуму удельных затрат. Вмес то параметров модели продуктивности в вычислительное устройство вводят
I параметры моделей интенсивности фотосинтеза и темнового дыхания.Вмест<
Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, а именно к тепличному промышленному выращиванию сельскохозяйственных культур.
Целью изобретения является снижение энергозатрат и повышение надежности, На фиг,1 представлена функциональная схема устройства, реализующего. SU» 1503711 А 1
2 вычисления удельной энергоемкости и поиска ее экстремума определяют температуру, при которой этот экстремум обеспечиватеся, из условия равенства нулю производной от удельной энергоемкости. Уставку задатчика изменяют в соответствии с определенной таким путем температурой. Переход с дневного задания температуры на ночное осуществляют изменением параметров модели. Расчету оптимальной температу. ры предшествует оценка дискриминанта, Если он оказывается отрицательным, то оптимальная температура определяется из условий максимальной продуктивности, В дневном режиме осуществляют предварительную проверку выполнения условия, при котором температура естественно устанавливаемая в теплице без подогрева, должна быть меньше С„ оптимальной температуры, определенной из условия максимального фотосинтеза.
Если это условие не выполняется,то систему переключают на летний режим, когда вместо обогрева работает вентиляция. 2 ил, данный способ; на фиг. 2 — алгоритм работы устройства.
В способе автоматического управления температурным режимом в теплицах в качестве экономического критерия используется удельная энергоемкость процесса.
При этом виличину удельных энергозатрат определяют по выражению:
l 5037 l l
&О
Я = ) и дй где ДД
Ь gg с p
km ав (4) ДП
= Iran де сн
k ест с
Е.оит
Ьф + 1 Е
Ъ (6)
2а
В. 00T CP (7) с=с + в и
1
Ь + 1 Š†-- -----3-†-†- 7 (10)
2а9 (+ - t) Е + а а9
> о.
С В. оит.3
d при t„+ - Е + а9
+-< с„+-> а9 " а9
t-t +-Ях
Э затраты энергии на обогрев теплицы за промежуток време ни, продуктивность растений за этот же промежуток времени, кг, а вместо параметров математической модели урожая (продуктивности культуры) в вычислительное устройство вводят параметры моделей интенсивнос-15 ти фотосинтеза и темнового дыхания.
В общем виде математические модели интенсивности фотосинтеза Ф и темнового дыхания,Ч записываются следую т щим образом:
Фа t +Ьсв+с+дЕ+ЕE+
2 l р в р в
+1,Е се, Т2) D à t + Ь се + с + d E + f Е + 11Е tâ ) (Э) где а, Ь, с
d,,f, 1 — коэффициенты матема30 тической модели интенсивности фотосинтеза, а
d, f.,1 — коэффициенты математической модели ин- 35 тенсивности темнового дыхания, Š— текущая освещенность, клк, Е 40 предыдущего дневного периода, с — температура воздуха е в теплице.
Вместо вычисления удельной энерго- 45 еикости я,19 и поиска ее экстремума определяют температуру, при которой этот экстремум обеспечивается иэ усло" вия равенства нулю производной от удельной энергоемкости
О дсе
Оптимальная дневная температура, 55 равная
«2 Е2 +(Ю, «Я н + - q-, )Е+ — с +
1 О Ь) а ат а> 1 а т аф и определяется только при выполнении двух следующих условий: наружная температура; коэффициент тепловых потерь, поток солнечной радиации, температура, естественно устанавливаемая в теплице беэ обогрева, оптимальная температура,определенная из условия максимального фотосинтеза и равная согласно выражению 2 при (t„+ ) + - -Е+ (+
d d< f и а а
+ - -- + - - ) Е + - --- +
+ ->- < + -< 11 О.
ka .а }
Оптимальная ночная температура равная
+ 1 t + (8 и а9 определяется при выполнении следующих условий: (9) где t & „ — оптимальная температура определенная из условий максимального темнового дйхания и равная согласно уравнению (3) 1503711 6
В соответствии с определенной ro промежутка времени определяется таким способом температурой изменяется оптимальная температура которая
Э уставка задатчика. в этот промежуток должна поддержиПереход с дневного задания темпе- ваться постоянной. После определературы на ночное осуществляется не ния продолжительности промежутка вре5 простым изменением уставки, а измене- мени генератор 18 тактовых импульнием параметров модели. Расчету оп- сов (ГТИ) настраивают на этот протимальной температуры предшествует межуток. оценка дискриминанта. Если он оказы- 10 Генератор выдает импульсы через вается отрицательным, то оптимальная укаэанные равные промежутки времетемпература определяется из условия ни, в течение которых происходит обмаксимальной продуктивности. работка информации, получаемой от
В дневном режиме осуществляется датчиков 6,24,25,26,28,29.Сигнал от предварительная проверка выполнения 15 датчика 26 освещенности поступает в условия (5). Если это условие не вы- блок 8 расчета оптимальной по продукполняется, то- система переключается тивности температуры. Сигналы от на летний режим, когда вместо обогре- датчика 24 влажности и датчика 28 скова работает вентиляция. рости ветра поступают на блок 14 опУстройство, реализующее данный 20 ределения коэффициента теплопотерь, способ содержит релейный 1 и срав- результаты работы которого вместе нивающий 2 элементы, усилитель 3, ис- с сигналами датчиков солнечной радиполнительный механизм 4, регулирую- ации 25 и наружной температуры 29 щий орган 5 и датчик 6 температуры поступают на блок 9 измерения естесвоздуха в теплице, а также устрой- 25 твенной температуры в теплице, Рество 7 для расчета оптимальной по зультаты вычислений с выхода блоков удельной энергоемкости температуры. 8 и 9 поступают на компаратор 11.
Устройство для расчета оптималь- Если естественная температура окажетной по удельной энергоемкости темпе- ся больше оптимальной, то автоматиратуры включает в себя блок 8 расче- 30 чески включается система вентиляции та оптимальной по продуктивности тем- (не показана), а система управления пературы, блок 9 расчета естествен- обогревом и сам обогрев отключаются ной температуры в теплице, блок 1О с помощью релейного элемента 1.Если определения дискриминанта, компарато- естественная температура оказываетры 11 и 12, сумматор 13, блок 14 рас- ся меньше оптимальной, то результат чета коэффициента теплопотерь, пере- определения естественной температу35 ключатель 15 режимов, интеграторы ры с блока 9 и сигнал с датчика 26 освещенности 16 и дневной температу- освещенности поступают «а блок 10 опры 17, генератор 18 тактовых импуль- ределения дискриминанта, куда предвасов, счетчик 19 импульсов, усредните- р««тельно вводятся с помощью блока 23 ли освещенной 20 и дневной температу- ввода данных коэффициенты модели ры 21, устройство 22 памяти и блок 23 продуктивности. С первого выхода бловвода данных. ка 10 сигнал подается на « o«параУстройство оснащено также датчика- тор 12, а с второго выхода блока 10 ми влажности наружного воздуха 24, и выхода блока 9 — Ha су«матор 13
1 солнечной радиации 25, освещеннос- подсчитывающий оптимальную по удельти 26, реле 27 освещенности, датчика- ной энергоемкости температуру. При ми скорости ветра 28 и наружной тем- положительном дискриминанте сг«гнал пературы 29 ° на сравнивающий элемент 2 подается . Способ осуществляют следую«1«им обра- от сумматора 13 в противном случае
90M, от блока 8. коммутация осуществляется
Вегетационный период выращивания переключателем 15, управляемым комрастений делят на равные предваритель- параторами 11 и 12. Таким образом, но вычисленные по длительности про- для каждого дискретного промежутка межутки времени. При этом исходят времени вычислительный блок 7 опреиз условия, что длительность их
55 деляет оптимальную температуру. должна быть на порядок меньше по- Система автоматической оптимизастоянной времени самого быстродейст- ции, состоящая из датчика 6 внутренвуюЩЕго возмущения. Затем для каждо- ней температуры вычислительного бло150371 1 ка 7, сравнивающего элемента 2,óñèлителя 3, исполнительного механизма 4 и регулирующего органа 5, поддерживает эту температуру в течение выбранного промежутка времени, по
5 окончании которого генератор 18 тактовых импульсов сбрасывает результат предыдущего расчета и начинает новый.
Переключение с дневного на ночной режим осуществляется реле 27 освещенности, которое вместо коэффициентов дневной модели подключает от устройства 23 ввода данных к блоку 10 расчета дискриминанта коэффициенты ночной модели, значения которой вводятся при наладке. Одновременно к вычислительному устройству подключается устройство 22 памяти, получающее сигналы от усреднителя 20 освещенности 2р и усреднителя 21 дневной температуры, которые в течение дневного периода выдают частные от деления сигналов от интеграторов 16 и 17 на показания счетчика 19 импульсов, Одновременно 25
\ от вычислительного устройства отключается блок 14 вычисления коэффициента тепловых потерь с датчиками 24 и 28, а также датчики солнечной радиации 25 и освещености 26. Датчик íà- Зр ружной температуры подключен к вычислительному устройству постоянно.
Переключение с ночного режима на дневной происходит аналогично.
Формула изобретения
Способ автоматического управления температурным режимом в теплице, включающий разбиение периода вы- 40 ращивания растений на равные промежутки времени, измерение в текущем промежутке времени скорости ветра, влажности воздуха и освещенности,определение оптимальной температуры воздуха в теплице и изменение уставки задатчика температуры в течение текущего промежутка времени, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и повьппения надежности, ««змеряют температуру наружного воздуха, поток солнечной радиации и определяют оптимальную по продуктивности температуру воздуха в теплице для л «еэ«««?го времени суток по слепу«о««««Р <,"., р««у.яе:
55 ,?z+ 1р E г 1
P.0<7 Р ? «
«1? где а, b>, 1 — коэффициенты математической. модели интенсивности фотосинтеза, E — текущая освещенность, клк, а для ночного времени суток — по следующей формуле:
Ьп+ 1««Е
t 3 ь. о««т. )
3 где а, b, 1 — коэффициенты математической модели интенсивности темнового дыхания, I
Š— средняя освещенность предыдущего дневного периода, естественную температуру воздуха в теплице:
Ьф + 1фЕ
+ ест
Д «9
D= t +- E ест
+ - Е
f а« с а ?
Рп= с,«+ - Е + г - — - --- +
2 d )й b +
«« " а н
+- Е+ а а где Р, ««« — дискриминант для дневного и ночного времени суток
d f, с т — коэффициенты математической модели интенсивности фотосинтеза, после чего при D ) 0 температуру в теплице определяют по формуле
t o, сп „,+ +D, а при D c 0 кор" ректируют устанку залатчика темпера туры, оптимальной ««о ««ролуктивности и поддерживают это значение темпера туры в теплице в те «« ние текущего промежутка времени.
I + ест н где Q1?««y - поток солнечной радиации
К вЂ” коэффициент тепловых потерь, — наружная температура, сравнивают вычисленные значения оптимальной и естественной температуры воздуха и при с acr ) t 8,„, q> включают систему вентиляции, а при t c
) 50371) h илу улРойения Радак тор Н. Нвыдк ая Техред А.Кравчук Корректор О.Ципле Закаэ 5179/2 Тираи 621 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Пронэводственно-иэдательский комбинат "Патент",.г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
