CC BY
105АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ МИКРОКЛИМАТА
В ОРАНЖЕРЕЕ Маскалев А.С.
Маскалев Александр Сергеевич - магистрант, архитектурно-строительный факультет, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Пермская государственная сельскохозяйственная академия им. академика Д.Н. Прянишникова,
г. Пермь
Аннотация: в статье рассмотрены автоматические системы управления микроклиматом в оранжереях, их недостатки и преимущества.
Ключевые слова: теплицы, управление, автоматические системы, энергоэффективное управление.
С каждым годом в тепличных комплексах и оранжереях всё большее внимание уделяется качественному поддержанию микроклимата - одна из важнейших составляющих позволяющих повысить урожайность. А эффективное использование ресурсов -дополнительная возможность, позволяющая существенно уменьшить себестоимость производимой продукции. Современная система автоматизации должна поддерживать не только заданный режим, но и максимально эффективно использовать возможности исполнительных систем.
Для того чтобы растения хорошо принимались и приносили хороший урожай необходимо вовремя проводить полив почвы, проветривание помещения, а в холодное время проводить, подогрев воздуха в оранжерее. Производить все эти манипуляции нужно ежедневно, для этого большую часть процессов в оранжерее можно автоматизировать.
Для проведения качественных исследований необходимо точное поддержание заданных параметров микроклимата. Управление температурным режимом вручную связано с определёнными трудностями. В этом случае оператор не всегда в состоянии реагировать на все изменения регулируемых факторов, и поэтому пределы колебания температуры воздуха при ручном режиме в 5...10 раз превышают допустимые. В настоящее время зачастую используется морально и физически устаревшее оборудование, не говоря уже о системах автоматизации. Эти системы не обеспечивают качественное, энергоэффективное управление технологическими процессами: они обладают низкой точностью поддержания параметров, особенно при быстро меняющихся внешних воздействиях. Но даже простейшая автоматизация управления температурным режимом способна обеспечить экономию 15... 18% тепла. Особенно эффективна автоматика в периоды переменной облачности, когда ручное управление температурным режимом весьма затруднительно [5].
Условия температурного режима, в которых развивается растение, оказывают огромное влияние на все процессы его жизнедеятельности:
- фотосинтез;
- дыхание;
- испарение;
- корневое питание.
Всякое отклонение от благоприятного для растений температурного режима отрицательно влияет на развитие растений. При этом нужно учесть, что растению в различные фазы его жизненного цикла требуется разная температура окружающей среды. Для нормального роста, развития и плодоношения растений необходимы влага и углекислый газ, причём в определённых соотношениях в зависимости от температуры воздуха. Сама же температурная среда должна определяться уровнем освещённости [1].
Таким образом, на растение оказывают влияние сразу несколько факторов среды. Учесть это влияние и создать оптимальное сочетание параметров микроклимата в оранжерее возможно лишь с помощью автоматизации технологического процесса.
Один из методов автоматизации - это использование систем управления микроклиматом.
Вот одна из таких систем A01G9/24.
А0Ш9/24 - это устройства для отопления, вентиляции, регулирования температуры и орошения парников. Владельцы патента общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма «ФИТО». Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для регулирования микроклимата в оранжерее [3].
Система содержит блок контроллера, блок управления, подсистему измерительных датчиков и исполнительные механизмы. Подсистема измерительных датчиков включает датчики параметров воздуха и почвы в оранжерее 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.
Для выращивания 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 оранжерее или парнике в дневные часы [4].
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению является система для управления микроклиматом в оранжерее, содержащая датчики температуры воздуха в оранжерее и оболочки оранжереи, датчики СО2, датчики относительной влажности, микропроцессор, входы которого связаны с указанными датчиками, а выводы — с исполнительными механизмами: вентилем системы орошения оболочки оранжереи, выключателем системы образования тумана в оранжерее, выключателем система обогрева, вентилем системы подачи ССЬ (см. Европейский патент № 0275712, кл. А0Ю 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 [1].
Вот еще одна система управления - САУ МКТ.
Система автоматизированного управления микроклиматом оранжерей (САУ МКТ) предназначена для поддержания заданных графиков температуры воздуха, температуры грунта, концентрации двуокиси углерода (С02) и влажности воздуха в оранжереи. Поддержание заданных параметров обеспечивается путем автоматического управления мощностью системы обогрева, положением форточек, пуском/остановом вентиляторов и газогенераторов.
САУ МКТ выполняет следующие информационные функции:
• ввод данных с метеостанции;
• сбор, обработка и представление информации на экранах персонального компьютера и местных пультов;
• создание архивов данных об истории технологического процесса и представление их в удобных для анализа формах (текст, графики, гистограммы и т.д.).
Применение САУ МКТ обеспечивает:
• повышение производительности оранжереи за счет жесткого автоматического поддержания требуемых параметров микроклимата;
• снижение энергопотребления;
• повышение уровня надежности и эффективности работы оборудования;
• обеспечение персонала достоверной и своевременной технологической информацией.
В настоящее время системы САУ МКТ внедрены в ФГУП Совхоз «Тепличный»
(г. Иваново) и ГУСХП «Высоковский» (г. Кострома), ОАО «Галантус» (г. Калуга) ведутся работы по внедрению еще в трех тепличных хозяйствах России [2].
В настоящее время САУ МКТ работает на 12 Га (два блока площадью по 6 Га). На первых 6 Га система выполняет все управляющие и информационные функции. На втором блоке 6 Га выполняются информационные функции с планируемым расширением до автоуправления.
Блок состоит из пяти одинаковых парников площадью 1 Га, каждая из которых разделена на два отделения площадью по 0.5 Га, а также рассадочной теплицы на 1 Га, разделенной на 0.14; 0.36 и 0.5 Га.
Оранжерея площадью 1 Га, имеет три общих контура отопления, и дополнительно каждая из половин (отделений) оранжереи имеет свой контур отопления (таким образом, имеется 5 закрытых контуров отопления). В каждый из контуров отопления включен регулирующий клапан, насос и датчик температуры теплоносителя. Кроме того, общее регулирование подачи теплоносителя для блока площадью 6 Га осуществляется смесительным клапаном пункта водоподготовки. Здесь же расположены датчики температуры и давления прямой и обратной воды [3].
В каждом отделении установлены по два двигателя-редуктора для управления форточками и шесть вентиляторов для обеспечения циркуляции воздуха. С02 подается газогенераторами во всю оранжерею, площадью 1 Га.
В каждой из половин оранжереи измеряется температура грунта и температура воздуха. Влажность определяется расчетным способом на основании разности показаний сухого и влажного термометра. Концентрация двуокиси углерода измеряется газоанализатором ГИАМ - 15 с нормированным токовым выходом 0-5 мА. Каждый из форточных редукторов имеет датчик положения с нормированным токовым выходом 0-5 мА.
Структура САУ МКТ:
САУ МКТ имеет двухуровневую структуру. Верхний уровень (пост оператора) представлен персональным компьютером, а нижний - подсистемами управления оранжереей площадью по 1 Га (шесть подсистем на блок 6 Га).
Каждая из подсистем имеет местный пульт управления со знако-цифровым индикатором (2 строки по 20 знаков), обеспечивающий контроль измеряемых параметров и настройку контуров регулирования.
Одна из подсистем, кроме своей основной функции (управление микроклиматом отдельной оранжереи площадью 1 Га) фото Сетевые насосы и смесительные клапаны выполняет функции управления смесительным клапаном пункта водоочистки общего для всего блока оранжерей. Подсистема №6 управляет рассадочной оранжереей [5].
Нижний уровень САУ МКТ работает автономно, осуществляя управление микроклиматом и формируя суточные архивы измеряемых параметров. Связь между подсистемами осуществляется с помощью информационной шины BITNET (интерфейс RS485, витая пара).
Метеоадаптер считывает данные из метеостанции типа «GRO WEATHER» в подсистемы нижнего уровня. Кроме этого метеоадаптер пересылает данные между подсистемами нижнего уровня. При подключении к информационной шине персонального компьютера функции управления процессом передачи данных передаются компьютеру [1].
В составе технологического оборудования системы отопления используются сетевые насосы и смесительные клапаны, разработанные специалистами ФГУП «Тепличный». Опыт эксплуатации системы подтвердил высокую эффективность их работы, достигнуто равномерное, энергосберегающее регулирование температуры без перегревов. Организовано производство этого оборудования и его поставка в комплекте системы [2].
Список литературы
1. [Электронный ресурс]: Википедия. Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Arduino/ (дата обращения: 29.06.2017).
2. [Электронный ресурс]: Информация по датчикам. Режим доступа: http://www.dfrobot.com/wiki/ (дата обращения: 29.06.2017).
3. Getting Started with Arduino, Massimo Banzi, Maker Media, 2011. 130 с.
4. Мартышевский Ю.В., Киселев А.В., Попов А.Н. Разработка устройств автоматизации на базе архитектуры MicroLAN // Третья международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления». Томск. ТУСУР. 12 - 14 октября, 2006. Ч. 1. С. 162-164.
5. Мартышевский Ю.В., Киселев А.В. Датчик для распределенной системы управления микроклиматом. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://elibrary.ru/contents.asp?issueid=1372529/ (дата обращения: 29.06.2017).
ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЭКРАН "NEWDAY" В ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ
ОРГАНИЗАЦИЯХ Толкачев А.С.
Толкачев Александр Сергеевич - магистрант, кафедра информатики, физики и математики, Глазовский государственный педагогический институт, г. Глазов
Аннотация: в работе рассмотрена технология решения актуальной проблемы создания web-приложения Информационный экран "NewDay" для образовательных организаций любого типа. Использованы актуальные языки и технологии web-программирования (PHP, MSQL, CSS, JavaScript, Ajax). Программный продукт проходит апробацию в общеобразовательных организациях города Глазова и выставлен на hosting. В статье описаны цель и задачи исследования. Также исследован рынок программных продуктов и выбрана наиболее подходящая система для написания. Создание программного продукта будет описано в следующей статье.
Ключевые слова: информационный экран, информационный экран на телевизоре, табло, информационная система для общеобразовательного заведения.
В последние годы государство уделяет много внимания информационной открытости, особенно в сфере образования. Большое количество законодательных актов определяют обязанность образовательной организации информировать участников образовательных отношений о своей деятельности. Образовательные организации формируют открытые и общедоступные информационные ресурсы [1].
Наряду с использованием стандартных средств информирования, таких как официальный сайт школы, стенды, баннеры, доски объявлений, современные технологии позволяют внедрять такие устройства, как электронные табло, голографические экраны, информационные, интерактивные киоски, автоответчики. Эффективность подачи информации с использованием подобных систем, бесспорно, высока. Наличие в образовательной организации широкой системы информирования несет не только эстетическую составляющую, но и вносит большой вклад в работу над повышением конкурентоспособности учреждения на рынке образовательных услуг.
Цель нашего исследования заключается в разработке и внедрении специальной системы автоматического информирования участников образовательных отношений о результатах деятельности организации. Готовый продукт, прежде всего, предназначен для вузов, общеобразовательных и других организаций.
