Способ управления культивационным процессом в модульном сооружении закрытого грунта

.l том грунте. Сущность изобретения: кут)ьтивации регистрируют внутренние параметры культивационного сооружени кие параметры питатетьного раствора и функционального состояния растения, последнее, корректируют установочные алгоритмах управления остальными пара мф-лы, 1 ил. ЬЭ Комитет Российской Федерации о патентам и товарным знакам(76) Лилов Андрей Юрьевич(4) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КУЛЬТИВАЦИОННЫМ ПРОЦЕССОМ В МОДУЛЬНОМ СООРУЖЕНИИ ЗАКРЫТОГО ГРУНТА(57) Использование: в сельском хозяйстве, в частности в процессах управления режимами в закрыпроцессе физические в химичеспараметры анализируя значения в метрами. 2Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к промышленному овощеводству и цветоводству. в тепличныхкомплексах.Известен способ управления культивационным процессом, включающий регистрацию функциональных параметров средыкультивационного сооружения и концентрации углекислого газа, которые используютдля поддержания заданного уровня данной 10концентрации.Данный способ позволяет повыситьурожайность, однако его использование недает возможности оптимально управлятьвегетационным процессом, 15Известен способ управления культивационным процессом, в процессе которогорегистрируются величины физических параметров среды и концентрация углекислотыв воздухе, на основании которых поддержи- . 20вается заданный уровень кислорода в теп-,,лице.Недостатком указанного способа является невозможность оптимизировать функциональное состояние культивируемого 25растения и, следовательно, получить оптимальный урожай,Более совершенным является способуправления культивационным процессом всооружении закрытого грунта, при реалиэа- З 0ции которого регистрируют физические параметры внешней среды и внутреннейсреды сооружения, оптимизируют их поддержание в соответствии с фазой культивациии. 35Недостатком этого способа являетсятакже невозможность оптимизации всех параметров, поскольку отсутствует информация о состоянии растений.Известен способ управления культивационным процессом в теплице, в процессекоторого регистрируется газовый состав вкультивационном сооружении, его физические параметры и полученная информациясравнивается с заданными значениями, чтопозволяет реагировать алгоритму управления этими параметрами.Недостатком указанного способа является то, что отсутствие обратной связи покультивируемому растению не позволяет 50оптимизировать процесс выращивания данного растения,Наиболее близким к предлагаемому является способ управления культиоационным процессом в модульном сооружении 55закрытого грунта, включающий задание величин граничных значений физических параметров среды культивацион ногосооружения, а также параметров питатель.ного раствора. регистрацию текущих величин параметроо, сравнение текущих величин указанных параметров с заданными режимами соответствующих граничных значений параметров, по результату которого осуществляют управление механизмами измерения параметроо культивационного сооружения и питательного раствора,Данный способ позволяет реализовывать исключительно жесткие алгоритмы управления, основанные на линейном законе, что малоэффективно,Целью изобретения является повышение эффективности управления и расширение технологических возможностей,Данная цель достигается тем, что задают базовые величины параметроо функционального состояния культивируемого растения, регистрируют параме 1 ры функционального состояния культивируемого растения, срааниоаю 1 базовые и текущие величины указанных параметров и по результату сраонения корректируют величины граь ичных значений соответствующих заданных параметров. Кроме того, дополнительно регистрируют физические параметры внешней среды, а также регистпируют химические параметры воздушной среды модульного сооружения.Анализ патентной и тохническои информации показал, что предлвгаемая совокупность неизвестна. что соответствует критерию "новизна. Поскольку результаты работы макета системы, позволяющей реализовать способ, очень высоки, а сама система комплектуется иэ стандартных узлов, то заявленное соответствует критерию "промышленная применимость", Так как в результате исполъзооания данной совокупности получается новый, более высокий эффект, то изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень".Следует отметить, чтс состояние управляемого объекта - модульного сооружения закрытого грунта с растениями - представляется а виде многомерного вектора, перемещающегося оо времени. Прч этом в нормэлы.,ых условиях это перемещение осущестопяется внутри многомерного объема, который определяется величинами граничных параметроо. В ряде работ на примере двух параметроо показан алгоритм управления с целью оптимизации состояния управляемого объекта однако в данном случае решается многомерная задача управления с учетом оценки как параметроо среды, так и параметроа культивируемого растечия, что позволяет дополнительно оценить соответствие выбранного режима управления текущему сос 1 очцию растения и ь случае15 20 25 30 35 40 45 50 55 несовпадения провести дополнительнуюкоррекцию режима управления, Известныеспособы управления предусматривали формальные режимы управления с жесткимипрограммами, в то время как в данном случае осуществляется корректировка этихпрограмм по отношению к объекту управления верхнего уровня - растению, изменяяпараметры объекта управления нижнегоуровня - модульного сооружения, т,е. в данном случае ведется корректировка положения многомерного вектора. описывающегосостояние культивируемого растения по положению многомерного вектора. описывающего состояние модульного сооружения, инаоборот, корректируется положение многомерного вектора. характеризующего состояние растения по положениюмногомег. ного вектора. характеризующегосостояние модульного сооружения, т.е, решается новый класс задач, до этого невстречающийся на практике.На чертеже представлен алгоритм реализации способа, Он включает следующиеизмерительные и логические блоки;1 и 2 - соответственно блоки заданныхвеличин граничных значений и регистрациитекущих величин физических параметроввнешней среды.3 и 4 - соответственно блоки заданныхвеличин граничных значений и регистрациитекущих величин физических параметровсреды культивационного сооружения.5 и 6 - соответственно задание величинграничных значений и регистрации текущихвеличин питательного раствора и/или воздушной среды культивационного сооружения;7 - 9 - соответствующие операции сравнения и выработки алгоритмов управления;10 и 11 - соответственно регистрациитекущего состояния и задания базовых величин параметров культивируемого растения,12 - операция сравнения соответствующих величин;13 - операция анализа результатовсравнения и выработки алгоритма коррекции;14 - формирование базы дачных по состоянию культивируемого растения на различных этапах его развития в соответствиис различными состояниями окружающейсреды,Следует отметить, что использованиесочетания блоков 1, 2 и 7 возможно приналичии регулируемой внешней среды, т.е,двойного термостатирования, поскольку вобычных условиях теплиц используетсятолько блок 2. При работе блока 2 могут регистрироваться различные параметры окружающей среды, например температура, сиг и чаправление ветра, величина световогс потока, ориентация теплицы и г,д, При работа блока 4 могут регистрироваться парами;ры культивационного сооружения - температура воздуха внутри его, влажность воздуха, температура и влажность почвы, величина освещенности и т.д,При работе блока б могут регистрироватьсв любые химические парамегры питательного раствора, например его рН, концентрация и т,д,В" блоках 7" 9 осуществляется сравнение указанных регистрируемых величин ссоответствующими режимами, заданными в блоках 1, 3 и 5.При работе блока 10 осуществляется регистрация параметров функционального состояния культивируемого растения,например тургора, проводимости тканей, внешнего вида растения, его геометрических параметров и т,д.Б блоке 13 осуществляется анализ результата сравнения указанного параметра сзаданными, а в блоке 14 формируется соответствующая база данных, позволяющая составить тст массив многомерных значений, который в дальнейшем используется для управления как модульным сооружением, так и растением,Способ управления осуществляют следующим образом.Задается вид культивируемого растения, Посредством блоков 3, 5 и 11. в при необходимости и блока 1 задают исходные величины граничных параметров, Информация о текущих величинах регистрируемых параметров среды и растения поступает с блоков 2, 4, б и 10. В блоках 8 и 9, а при необходимости и в блоке 7 осуществляется сравнение информации о культивационном сооружении и вырабатывается алгоритм управления для поддержания этих параметровПри необходимости аналогичное управление осуществляется посредством блока 7, например фотокамера на питательном средс 1 ве и т,д,Работа блоков 10 - 14 фактически представляет собой экспертную систему, в которой в наиболее простом варианте регистрацию параметров осуществляет человек, но в более сложной конфигурации возможно применение измерительных комплексов Имеется и промежуточный вариант, позволяющий ряд параметров - тургор,проходимость растения и транспирацию измерить автоматически, а внешний вид оценивать визуально оператору системы.2001557 Нет Нет 25НетДа Нет Ла Ситуация 2,Повреждение распространено по всему растениюПовреждение местное(на листьях появляются пятна)7На концах более старыхлистьев начинается хлороз(побледнение листьев в результате разрушения хлорофилла). Хлороз распространяется между жилками исопровождается образованиемкоричневых пятен с послеВ качестве примера представленысколько реальных ситуаций, имеющих мпри работе экспертной системы.Ситуация 1.Симптомы голоданияпроявляются на взрослыхлистьях 7Повреждение распространено по всему растению 7Растения чахлые, светлозеленые, цвет более старыхлистьев желто-зеленыйдо желтого; на болеепоздних стадиях листьявысыхают и становятсякоричневыми 7Растения чахлые,ненормально темно-зеленые,обычно с черенками, прикрепленными к стеблю подострым углом: часто наблюдается красноватая илипурпурная пигментация,иногда у более старыхлистьев наступает хлорозТкань некротическая 7Ткань не некротическаяОбщее огрубление растений,листья маленькие, тусклоэеленые, стебли твердые;у некоторых растений наболее старых листьяхпоявляются пурпурнокоричневые пятна, Этосопровождается опадениемлистьевОбщее огрубление растений,листья маленькие, синеватоэеленого цвета, стеблитвердые; позднее листьямогут скручиваться внутрь ипокрываться наростами,края листьев становятсякоричневыми, затембледно-желтымиВывода, Избыток ион-сульфата, 2001551 10вития растения или по предыдущим этапам скак следствие ряда экспериментов с различными режимами и алгоритмами управления), Как уже указывалось. все параметры растения жестко завязаны с совокупностью внешних физических и химических параметров,Поскольку известны зависимости функционального состояния растения от внешних воздействующих на это растение параметров как химических. так и физических, то можно определить, какое воздействие необходимо в данный момент для коррекции функционального состояния растения. Однако допусковые значения, т.е, те, которые задаются в блоках 3, 5, 6, 11 и может быть в блоке 1, зачастую при стандартных методиках регулирования жестко ограничены. В данном же случае в блоке 13 Формула изобретения1, СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КУЛЬТИВАЦИОННЫМ ПРОЦЕССОМ В МОДУЛЬНОМ СООРУЖЕНИИ ЗАКРЫТОГО ГРУНТА, включающий задание величин граничных значений физических параметров среды культивационного сооружения, а также параметров питательного раствора, регистрацию текущих величин указанных параметров, сравнение текущих величин с задан ыми величинами сответствующих граничных значений параметров, по результату которого осуществляют управление механизмами изменения параметров культивационного сооружения и питательного раствора, отличающийся тем, что завырабатывается алгоритм изменения вставок в укаэанных блоках, хотя алгоритм управления пс каждому контролируемому параметру остается неизменным Зтс пс зволяет в экстремальных оежимах по рядупараметров оперативнее, чсч при обычных приемах управления, привести функционагьнсе состояние растения в допусковую зону, т,е, нормализовать параметры расте ния,По сравнению с извес гными способами,предлагаемый способ позволяет повысить продуктивность растений в 2 - 3 раээ, а также полнее раскрыть потенциальные воз мсжности растения.(56) Судаченко В.Н, и др. Механизация и автоматизация работ в защищенном грунте, Л,: Колос, 1982, с, 76-146.20дают базовые величины параметров функционального состояния культивируемого растения, регистрируют параметры текущего функционального состояния культивируемого растения и сравнивают базо.вые и текущие величины упомянутых параметров и по реЗультату сравнения корректируют величины значений соответ ствующих заданных базовых параметров,2. Способ по п,1, отличающийся тем,что дополнительно регистрируют физические параметры внешней среды.3. Способ по п.1, отличающийся тем,что дополнительно регистрируют химические параметры воздушной среды модульного сооружения.