Способ регулирования микроклимата в теплице и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) И 1) 01 С 9/26 Т СССРОТКРЫТИЙ С;/ рп нБМБЯОО Я: " ОРСКОМ ЛЬСТ В 25 селвскох о- иссле нологиче электриРСФСР яиственвательий инскации И.М,Михайлен Дубинец,О,В.С П,Шарупич631.344.8 (О Авторское св 00866, кл. А ко, Н,Н.Мя мехун, Е. П шев,едорова 88.8) идетельство01 (т 9/26,ОСУДАРСТВЕННЫЙ.НОМИ О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ОПИСАНИ(7 1) Ленинградскийный институт и Научиский и проектно-техтитут механизации иНечерноземной эоны ЭОБРЕТЕНИ(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ МИКРОКЛИМАТА В ТЕПЛИЦЕ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к сельско му хозяйству. Целью изобретения явля ется повышение точности регулирования, В процессе реализации способа сигналы с датчика наружной освещенности 16 сравниваются с заданным зна чением освещенности. Одновременно сигналы с датчиков температуры 9 и 10 и освещенности 11, 12 в теплице 1 и теплового потока 13, 14, 15 усредняются и сравниваются с заданными значениями. При превышении наружной14074 освещенности заданного значения включаются в работу электроприводы 3 све - торегуляторов 2, изменяющих световой поток, проходящий в теплицу 1. При этом осуществляется воздействие на электропривод 8 смесительного клапана 7 системы обогрева и включение определенного числа секций источников света 5. Изменением положения светорегуляторов 2 добиваются требуемого значения освещенности в теплице 1 и 50величин теплопотерь, причем регулировку положения светорегуляторов 2 осуществляют в зависимости от разности между взвешенным значением вариации теплового потока через ограждающую поверхность теплицы 1 и взвешенным значением величины облученности в теплице 1, которая определяется после изменения положения светорегуляторов 2 на предыдущем шаге регулирования. 2 с.п, ф-лы, 1 ил.Изобретение относится к сельскому хозяйству,в частности к автоматизированным системам управления параметрами микроклимата теплиц.Цель изобретения - повышение точности регулирования.На чертеже показана блок-схема устройства для реализации способа регулирования микроклимата в теплицах.Устройство включает установленные в теплице 1 светорегуляторы 2, выполненные, например, в виде жалюзи с электроприводом 3. Кроме того, теплица 1 оборудована системой 4 водяного отопления и источниками 5 света, разделенными, например, на три секции по электрической коммутации.1Теплоноситель в системе 4 отопления перемещается насосом б, темпера - тура регулируется смесительным кла.паном 7 с электроприводом 8.В теплице 1 установлены датчики температуры 9 и 10, освещенности 11 и 12 и теплового потока 13 - 15.Снаружи теплицы 1 установлен датчик 16 наружной освещенности, который подключен к блоку 17 переключения структуры управляющего устройства,Датчики 13- 15 теплового потока подключены к первому блоку 18 осреднения, датчики 11 и 12 освещенности подключены к второму блоку 19 осреднения, а датчики 9 и 10 температуры подключены к третьему блоку 20 осреднения.ПерЪый блок 18 осреднения подключен к входам экстремального регуля 2тора 21 и регулятора 22 температуры.Второй блок 19 осреднения освещенности подключен к блоку 40 сравнения регулятора 23. Третий блок 20 осредне ния подключен к входу регулятора 22температуры.Блок 17 переключения структуры управляющего устройства содержит блок24 сравнения, к входу которого подключены датчик 16 наружной освещенности и блок 25 задания пороговогозначения. Выход блока 24 сравненияподключен к блоку 26 логическогопереключения, выход которого является выходом всего блока 17 переключения структуры управляющего устройства.Экстремальный регулятор 21 состоит из блока 27 сравнения, к входамкоторого подключены первый блок 18осреднения и блок 28 задания, Выходблока 27 сравнения соединен с входомвесового блока 29, К входу второговесового блока 30 подключен выходблока 40 сравнения, Выходы весовыхблоков 29 и 30 соединены с входамисигнал-реле 31, выход которого соединен с первым входом блока 32 коммутации, к второму входу которого подключен таймер 33. Выход блока 32 коммутации является выходом экстремальногорегулятора 21 и соединен с электроприводом 3 светорегуляторов 2. Пусковой вход таймера 33 соединен с выхо дом блока 17 переключения структурыуправляющего устройства.Регулятор 22 температуры содержитблок 34 сравнения, к входам которогоподключены выход третьего блока 20 осреднения и блок 35 задания, Выход блока 34 сравнения соединен с входом первого весового блока 36. С входом второго весового блока 37 соединен выход первого блока 18 осреднения, Выходы весовых блоков 36 и 37 соединены с первыми двумя входами регулирующего блока 38, третий вход кото рого соединен с выходом блока 39 ступенчатого формирования,корректирую щего сигнала, входы которого соединены с выходами регулятора 23 облученности. Выход регулятора 22 темпе ратуры соединен с электроприводом смесительного клапана 7.Регулятор 23 облученности содержит блок 40 сравнения, к входам которого подключены выход второго блока 19 20 осреднения и блок 41 задания интенсивности облучения. Выход блока 40 сравнения подключен к входу регулирующего блока 42 и к входу экстремального регулятора 21, К входу регули рующего блока 42 подключен таймер 43, Выходы регулирующего блока 42 подключены к входам блока 44 коммутации, к соответствующему входу которого подключен блок 45 программного регулироваиия. К входу последнего подключен эадатчик 46 интервала времени облучения, который кроме того, соединен и с блоком 42 задания интенсивности облучения. Выходы регулятора 23 облученности соединены с тремя ступенями источников 5 света.Устройство работает следующим образом.На эадатчике 25 устанавливают 40 заданное пороговое значение наружной освещенности, с которого целесообразно изменять процесс управления, связанный с учетом доли естественного света в облученности растений. На за датчике 28 устанавливают заданное начальное значение теплового потока, превышение которого не желательно.Одновременно на двух задатчиках 41 и 46 устанавливают заданную облученность растений, которую определяют интерва 50 лом облученности и интенсивностью облучения. На задатчике 35 устанавливают заданную температуру в теплице, если наружная освбщенность, измеряемая датчиком 16, ниже заданного поро гового значения, установленного на задатчйке 25, то на выходе блока 24 сравнения появляется отрицательный сигнал, по которому блок 26 логического переключения выключает экстремальньв регулятор 21. Светорегуляторы находятся в закрытом положении.Температуру в теплице 1 измеряютдатчиками 9 и 10 температуры, а тепловой поток - датчиками 13-15 теплового потока. Если средняя температура в теплице ниже заданной, то на выходе блока 34 сравнения появляетсясигнал положительной полярности, который поступает на весовой блок 37Сигналы весовых блоков 36 и 37 суммируются на регулирующем блоке 38, навыходе которого формируется сигналположительного направления, которыйвоздействует на электропривод 8 клапана 7 до тех пор, пока температурав теплице не станет равной заданной.Чем выше сигнал датчиков 13-15 теплового потока, тем выше температуратеплоносителя в системе отоплениятеплицы 1, тем самым учитывается влияние всех видов внешних возмущенийи повышается точность регулированиятемпературы.Если температура в теплице вышезаданной, то на выходе блока 34 сравнения появляется сигнал отрицательной полярности, который после прохождения через весовой блок 36 вычитается из сигнала весового блока 37на регулирующем блоке 38. На выходепоследнего появляется сигнал отрицательного направления воздействия наэлектропривод 8 клапана 7, при котором теьйература теплоносителя в системе 4 отопления уменьшается до техпор, пока температура воздуха не станет равной заданной. При этом сигнал датчиков 13-15 теплового потока ограничивает отрицательный сигнал блока34 сравнения, чем исключается пере- регулированиеСигналы датчиков 11 и 12 освещенности после осреднения на блоке 19 осреднения сравниваются на блоке 40 сравнения с сигналом блока 41 задания интенсивности облучения. Если освещенность в теплице 1 ниже заданной, то на выходе блока 1 О сравнения появляется сигнал положительной полярности, который поступает на блок 45 программного регулирования. С каждым та" ким импульсом, генерируемым. таймером 43 по заданной программе, блок 45 программного регулирования через блок 44 коммутации включает дополнительную5 14014 с кцию источников 5 света. Если освещ нность в теплице 1 выше заданной, т на выходе блока 40 сравнения появл ется отрицательный сигнал, который поступает на блок 45 программного рег лирования, который с каждым новым и пульсом таймера 43 через блок 44 к ммутации включает поочередно секции и точников 5,света. 10Одновременно с коммутацией секций и точников 5 света от блока 42 комм тации позиционные сигналы о состоян и секций источников искусственного с ета поступают на блок 39 формирова н я корректирующего сигнала, на выход которого формируется отрицательный с гнал, пропорциональный числу включ нных секций. Сигнал блока 39 ступенч того формирования корректирующего 20 с гнала вычитается из сигналов весов пс блоков 36 и 37 на регулирующем б оке 38 и тем самым учитывается тепл вое возмущение от ламп источников 5 света. 25Если наружная освещенность, измер емая датчиком 16 наружной освещены сти, становится выше заданного пор гового значения на блоке 25 задан я порогового значения, то на выходе 30 б ока 24 сравнения, появляется сигнал п ложительной полярности, который п ступает на блок 26 логического пер ключения, запускающий таймер 33 экс т емального регулятора 2 1, и тем сам изменяет структуру управляющего у тройства, подключая к регуляторам т мпературы 22 и облученности 23 дои лнитедьный экстремальный регулятор 21.40 При этом таймер 33 первым импульсм через блок 32 коммутации воздсйствует на электропривод 3 светорфгулятора 2, открывая его на задан н 1 ю величину. При открывании светоргулятора 2 освещенность в теплице уеличивается на величину йЕ, увелищвается и тепловой поток иэ теплицы Ц, В качестве величин, характери зющих эти изменения, используются сгналы на выходе блоков 40 и 27 сравнсния, сигналы с которых поступают на вссовые блоки 29 и 3, где они взвешиваются с весами Ы 8 , учитываю щьии цены на электрическую и тепловую энергии и коэффициенты передачи датчи. ксив освещенности и датчиков теплового пстока. Затем сигналы с весовых бло 50ков 29 и 30 поступают на сигнал-реле31, где они сравниваются между собой.Если сигнал весового блока 30 превышает сигнал весового блок 29, тона выходе сигнал-реле 31 появляетсяположительный позиционный сигнал,который поступает на блок 32 коммутации. При поступлении на блок 32 коммутации второго импульса таймера 33и при наличии на выходе сигна-реле31 положительного позиционного сигнала он сохраняет свой знак, причемэлектропривод 3 открывает светорегулятор 2 на заданную величину.Если сигнал весового блока 30 нижесигнала весового блока 29, то на выходе сигнал-реле 31 появляется отрицательный позиционный сигнал, приэтом электропривод 3 закрывает светорегулятор 2 на заданную величину,Такое воздействие на светорегулятор2 позволяет манипулировать суммарными энергетическими затратами в теплице, т,е. при изменении положениясветорегуляторов увеличивается количество естественной освещенности,приходящей в теплицу, и снижаютсязатраты электроэнергии на досвечивание.Одновременно при изменении положения светорегулятора 2 изменяющиесясигналы датчиков 13-15 теплового потока и датчиков 11 и 12 освещенностикомпенсируются регуляторами температуры 22 и облученности 23,По достижении интервала времениоблучения, указанного на задатчике46 интервала времени облучения регулируемого блока 42, воздействуя наблок 44 коммутации, включаются всесекции ламп источников 5 света, Навыходе блока 39 ступенчатого формирования корректирующего сигнала сигнал исчезает, что на схеме работысрегулятора 22 температуры приводит,к увеличению температуры теплоносителя, поступающего в систему 4 водяного отопления, чем исключается перерегулирование температуры воздуха втеплице 1,Формула изобретения1. Спосбб регулирования микроклимата в теплице, заключающийся в регистрации температуры и освещенности внутри теплицы и освещенности вне теплицы с последующим одновременным14 07450 регулированием светового потока, проходящего в теплицу, и температуры воздуха в теплице, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повыше ния точности регулирования при снабжении теплицы источниками света и системой отопления, измеряют тепловой поток через ограждающую поверхность теплицы, а коррекцию регулирования оснащенности в теплице осуществляют с учетом временной программы освещенности в теплице изменением светового потока от источников света, при этом коррекцию температуры осуществляют путем регулирования подачи теплоносителя в систему отопления . теплиц в зависимости от,величины температуры в теплице, а регулирование светового потока, проходящего в теплицу, осуществляют при превьшении" величины н аружной освеще нн ости заданного уровня в зависимости от знака1разности между взвешенной вариациейтеплового потока через ограждающуюповерхность теплицы и взвешенной вариацией освещенности в теплице, определяемых после изменения величины светового потока, проходящего в теплицу на предыдущем шаге регулирования2. Устройство для регулирования микроклимата в теплице, содержащее датчики температуры и освещенности в теплице, датчики наружной освещенности, первый и второй весовые блоки, регулятор температуры, включающий первый блок сравнения, первый вход которого связан с задатчиком температуры и третий и четвертый весовые блоки, светорегуляторы с электроприводом, блок переключения структуры схемы управления, включающий второй блок сравнения, к первому входу которого подключен задатчик наружной освещенности, а к второму - датчик наружной освещенностй, о т л и ч а ющ е е с я тем, что оно снабжено экстремальным регулятором, регулятором освещенности, тремя блоками осреднения, датчиками теплового потока, системой отопления со смесительным клапаном, снабженным электроприводом, источнчками света, объединенными в секции, причем блок переключения структуры схемы управления дополнительно включает блок логического переключения, к входу которого подключен выход второго блока сравнения, экстремальный регулятор выполнен в 8виде третьего блока сравнения, к первому входу которого подключен выход блока задания теплового потока, первого и второго весовых блоков, выходы которых подключены к входам сигнал-реле, первого блока коммутациии первого таймера, выход которогосвязан с первым входом первого блокакоммутации, а второй вход последнего - с выходом сигнал-реле, причемвыход блока сравнения связан с входом первого весового блока, а регулятор освещенности выполнен в виде чет вертого блока сравнения, к первомувходу которого подключен первый выход блока задания интенсивности облучения, а также в виде блока программного регулирования и задатчика интервала 20 времени облучения, выходы которогоподключены к входу блока задания интенсивности облучения и первому входу блока программного регулирования, с вторым входом которого связан выход 25 блока задания интенсивности облучения, кроме того, в виде второго таймера второго блока коммутации и регу.лирующего блока, к первому входу которого подключен второй таймер, к 1. ЗО второму - выход четвертого блокасравнения, причем первый вход второго блока коммутации связан с выходом регулирующего блока, а второй вход - с выходом блока программного регулирования кроме того регулятор температуры дополнительно включает регулирующий блок и блок ступенчатого формирования корректирующего сигнала, причем выход первого блока сравнания 40 связан с входом третьего весовогоблока, выход которого н выход четвертого блока сравнения подключены соответственно к первому и второму входам регулирующего блока, третий вход ко торого связан с выходом блока ступенчатого формирования корректирующего сигнала, а выход - с электроприводом смесительного клапана, системы отопления, причем выходы второго блока коммутации сообщены с соответствую-" щими секциями источников света и входами блока ступенчатого формирования корректирующего сигнала, выход блока логического переключения связан с 55входом первого таймера, а выход первого блока коммутации - с электроприводом светорегуляторов, кроме того, датчики теплового потока подключены к входам первого блока осреднения,14014 эО Составитель И.МихайленкоТехред Л.Сердюкова Корректор А,Обручар Редактор А,Мотыль Заказ 3231 Й Тираж б 61 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 оаа Производственно-полиграфическое предприятие, г , Ужгород , ул . Проектная, 4выход которого связан с вторым вхо= ,дом третьего блока сравнения и вхо - дом четвертого весового блока, дат,чики освещенности подключены к входам второго блока осреднения, выход ,которого связан с вторым входом четвертого блока сравнения, а его выход - с входом четвертого весовогоблока, кроме того, датчики температуры посредством третьего блока осреднения связаны с вторым входом первогоблока сравнения,