Способ автоматического управления температурным режимом в теплице

(19) (11 51) 4 А 01 С 9/26 САНИЕ ЕТЕНИ 2 1) 4288057/3022) 21.07.8746) 30.08.89 Бю71) Челябинскиии и электрифитва поиска е л, У 32 институт мации сельск пературу, п обеспечиват иза хозяи нулю произвемкости. Уств соответстпутем темпе го задания осуществля модели. Ра ы предшес сли он ок ос еств дневном режиме ительную прове ивности, Вяют предв с Ж у вып температура в теплить меньше ределенной тосинтеза. при котором станавливаемаянени естественно це без подо оптимальной лжна бь туры,тем ног з условия сли это у истему пе ется, тий режим ови е выпо на лет а рабо люч ает вентикогда вмеляция. 2 обог тосинте г,2 - алгоритм Изо яйствосится к сельскох теной именно к т хни ан ичному промышленн ому выращив июх культур.ия является сниже твен рете сельск з Цел ние эн ности, оя схема ус ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТГ)О ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ П(НТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ с(56) Авторское свидетельство СССР В 1438657, кл. А 01 С 9/26, 1984. (54) СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЬП 1 РЕЖИИО 11 В ТЕПЛИЦЕ (57) Изобретение относится к сельско му хозяйству, а именно к способам автоматического управления температурным режимом в теплицах. Цель изоб ретения - снижение энергозатрат и по вышение надежности. В способе автома тического 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 1параметры моделей интенсивности фомнового дыхания.ВместТ гозатрат и повышение надеж 1 представлена функциональ йства, реализующего 03711 А 1 удельной энергоемкости экстремума определяют тем ри которой этот экстремум еся, из условия равенства одной от удельной энергоавку задатчика изменяют вии с определенной таким ратурой. Переход с дневно- температуры на ночное т изменением параметров ету оптимальнои темпер ует оценка дискриминаи ывается отрицательным,о оптимальная температура опредеяется из условий максимальной продукданный способ; на фиработы устройства.В способе автоматического управления температурным режимом в теплицах в качестве экономического критерия используется удельная энергоемкость процесса.При этом виличину упельных энерг затрат определяют по выражению:где ДД Ьеср 1 сл,г а+ йи и выполнении следуюпределяется их условий: 9) ффио, оит,и мальная температура, определенная изусловий максимальног 50 оЯЮЭсвв, оот.р ф 2 Д 1затраты энергии на обогревтеплицы за промежуток времении,продуктивность растений заэтот же промежуток времени, кг,а вместо параметров математической модели урожая (продуктивности культуры) в вычислительное устройство вводят параметры моделей интенсивности фотосинтеза и темнового дыхания.В общем виде математические модели интенсивности фотосинтеза Ф и темнового дыхания Д записываются следую тщим образом: Фа с +Ьсв+с+дЕ+ГЕ+ в рв +1 Ес Т 2) Ра с + Ь Св + с + й Е + Е Е ++1 Ев (Э) де афЙ, Г, 1 т - коэффициенты матема 30тической модели интенсивности фотосинтеза,аэЬ, с,д , 1 ,1 - коэффициенты математической модели интенсивности темнового дыхания,Е - текущая освещенность,клк,Е- средняя освещенность 40предыдущего дневногопериода,с - температура воздухавв теплице.Вместо вычисления удельной энергоеееости яи поиска ее экстремумаопределяют температуру, при которойэтот экстремум обеспечивается иэ усло"вия равенства нулю производной отудельной энергоемкости птимальная дневная температура, 5+Е 2 +( , + Я и + .-,)Е+ -С+ Г 11 1 Ьв а ат ат 1 а ав " определяется только при выполнениидвух следующих условий: наружная температура;коэффициент тепловыхпотерь,поток солнечной радиации,температура, естественноустанавливаемая в теплицебеэ обогрева,оптимальная температура,определенная из условия максимального фотосинтеза и равная согласно выражению 2 при (Ги +) + Е + (- +йГиа аемнового дыхания иавная согласно уравению (3)150371 6В соответствии с определенной го промежутка времени определяетсятаким способом температурой изменяется оптимальная температура котораяЭуставка задатчика. в этот промежуток должна поддержиПереход с дневного задания темпе- ваться постоянной. После определературы на ночное осуществляется не ния продолжительности промежутка вре 5простым 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 Генератор выдает импульсы черезвается отрицательным, то оптимальная укаэанные равные промежутки времетемпература определяется из условия ни, в течение которых происходит обмаксимальной продуктивности. работка информации, получаемой отВ дневном режиме осуществляется датчиков 6,24,25,26,28,29.Сигнал отпредварительная проверка выполнения 15 датчика 26 освещенности поступает вусловия (5), Если это условие не вы- блок 8 расчета оптимальной по продукполняется, то система переключается тивности температуры. Сигналы отна 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 вместенивающий 2 элементы, усилитель 3, ис- с сигналами датчиков солнечной радиполнительный механизм 4, регулирую- ации 25 и наружной температуры 29щий орган 5 и датчик 6 температуры поступают на блок 9 измерения естесвоздуха в теплице, а также устрой твенной температуры в теплице, Рество 7 для расчета оптимальной по зультаты вычислений с выхода блоковудельной 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 чески включается система вентиляциита оптимальной по продуктивности тем- (не показана), а система управленияпературы, блок 9 расчета естествен- обогревом и сам обогрев отключаютсяной температуры в теплице, блок 1 О с помощью релейного элемента ,Еслиопределения дискриминанта, компарато- естественная температура оказываетры 11 и 12, сумматор 13, блок 14 рас- ся меньше оптимальной, то результатчета коэффициента теплопотерь, пере- определения естественной температу 35ключатель 15 режимов, интеграторы ры с блока 9 и сигнал с датчика 26освещенности 16 и дневной температу- освещенности поступают на блок 10 опры 17, генератор 18 тактовых импуль- ределения дискриминанта, куда предвасов, счетчик 19 импульсов, усредните- ри;Гельно вводятся с помощью блока 23ли освещенной 20 и дневной температу- ввода данных коэффициенты моделиры 21, устройство 22 памяти и блок 23 продуктивности, С первого выхода бловвода данных, ка 10 сигнал подается на компараУстройство оснащено также датчика- тор 12, а с второго выхода блока 10ми влажности наружного воздуха 24, и выхода блока 9 - на сумматор 1345солнечной радиации 25, освещеннос- подсчитывающий оптимальную по удельти 26, реле 27 освещенности, датчика- ной энергоемкости температуру. Прими скорости ветра 28 и наружной тем- положительном дискриминанте сигналпературы 29на сравнивающий элемент 2 подается. Способ осуществляют следуюЩим обра- от сумматора 13 в противном случае501эом, от блока 8. коммутация осуществляетсяВегетационный период выращивания переключателем 15, управляемым комрастений делят на равные предваритель- параторами 11 и 12, Таким образом,но вычисленные по длительности про- для каждого дискретного промежуткамежутки времени, При этом исходят времени вычислительный блок 7 опреиз условия, что длительность их55деляет 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 бло+ест а с а Ьщ+ р ЕгЯ,ак т:Р1) ка 7, сравнивающего элемента 2,усилителя 3, исполнительного механизма 4 и регулирующего органа 5, поддерживает эту температуру в течение выбранного промежутка времени, по5 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 20 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 25Ъ 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 на ружной температуры подключен к вычислительному устройству постоянно.Переключение с ночного режима на дневной происходит аналогично. 35Формула изобретения Способ автоматического управления температурным режимом в теплице, включающий разбиение периода вы 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 щ и й с я 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 еэого времени суток по следуос Р ,"., ру.е:55 где а, Ь , 1 - коэффициенты математической, моделиинтенсивности Фотосинтеза,Е - текущая освещенность, клк, а для ночного времени суток - по следующей Формуле: Ьп + 1 а ЕИ 1ьот2 а ф где а, Ь , 1 - коэффициенты математической модели интенсивности темнового дыхания,Е - средняя освещенностьпредыдущего дневногопериода,естественную температуру воздуха в теплице::Яв +ест нфгде Я - поток солнечной радиацииК - коэффициент тепловых потерь,- наружная температура,сравнивают вычисленные значения оптимальной и естественной температурывоздуха и при с т ) сп т вклю.чают систему вентиляции, а при с ссистему обогрева, определяЮтзначения Р= с+ - Е + с- ++-Е+а а фгде Р, П - дискриминант для дневного и ночного временисуток,с 1, ,с т - коэффициенть математической модели интенсивности Фотосинтеза,после чего при В ) 0 температурув теплице определяют по Формулеп Опт сп+ -Й, а при Р ( 0 кор ректируют устанку залатчика температуры, оптимальной о ролуктивности и поддерживают это значение темпера.туры в теплице в тение текущего промежутка времени,.КравЧук Корректор О.Ци ктор Н,Нвыдкая ех Пронэводственно-иэдательский комбинат "Патент",.г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Закаэ 5179/2 Тираи 621ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж, Раушская н Подписное открытиям при Г