sistema de control de clima de invernadero

La instalación de varios equipos de control ambiental dentro del invernadero y el uso de un sistema de control automático para ajustar el microclima interno se ha convertido en el consenso básico entre quienes se dedican al cultivo en invernadero. El avance de la tecnología es interminable. La innovación y mejora de la tecnología de control ambiental está íntimamente relacionada con la actualización y avance de otras tecnologías.

1. Sistema de detección

(1) Sensores Los sistemas de detección utilizados en el cultivo en invernadero incluyen:

A. Ambiente de gas: temperatura, humedad relativa, luz solar, velocidad del viento, presión del viento, concentración de dióxido de carbono, etc.

B. Ambiente de la raíz: temperatura del sustrato, valor de pH, valor de EC, cada concentración de iones individuales, contenido de humedad del sustrato, etc.

C. Estado fisiológico de los cultivos: temperatura de la hoja, área foliar, ángulo de la hoja, contenido de clorofila, contenido de azúcar, concentración de N, apertura de estomas, densidad de patógenos, etc.

(2) Requisitos de rendimiento de los sensores Los requisitos especiales de rendimiento de los sensores utilizados en el sistema de control ambiental del invernadero:

A. El rango de precisión es el 25 por ciento del rango de requisitos de control

B. Puede resistir altas temperaturas, alta humedad y ambiente polvoriento.

C. La operación de detección del sensor no obstaculiza el crecimiento de los cultivos. Por ejemplo, la medición de la temperatura de la hoja debe realizarse mediante tecnología de infrarrojo cercano sin contacto, y los cables de contacto no pueden insertarse en el cuerpo de la hoja.

(3) La ubicación del sensor

La ubicación del sensor es extremadamente importante. Debe ser representativo y representar el entorno real de los cultivos dentro del invernadero. Por ejemplo, si el medidor de humedad del sustrato se coloca en un contenedor de plantas o en un lecho de crecimiento de plantas cerca del pasillo, su valor de medición de humedad será bajo. Por otro lado, la ubicación del sensor no debería afectar la precisión de la medición debido a otros objetos. Por ejemplo, si el medidor de luz solar se ve afectado por la sombra del haz, el valor medido será bajo. El termómetro se fija en la viga y la columna, y el valor de temperatura medido se ve fácilmente afectado por la absorción y disipación de calor del material metálico.

(4) Mantenimiento de sensores

El sensor de temperatura y humedad debe evitar la luz solar directa. Debe haber un dispositivo a prueba de polvo sobre el medidor de luz solar para no afectar la longitud de onda de la luz solar y el ángulo de desviación de la luz solar. El pH, la humedad y otros electrodos de medición dentro del medio deben ser resistentes a ácidos y álcalis. El sistema general debe tener un dispositivo de protección contra descargas eléctricas, que pueda soportar cambios repentinos de voltaje y electricidad estática externa.

(5) Calibración del sensor

Varios sensores para el control del entorno del invernadero emiten señales de voltaje o corriente para facilitar la conexión con los sistemas de control industrial. Sin embargo, el rendimiento de medición de los sensores desarrollados sobre la base de principios eléctricos se ve afectado por la no linealidad, los efectos de histéresis, los fenómenos de envejecimiento, etc., y su precisión y reproducibilidad cambian con el entorno y el tiempo de uso. Por lo tanto, se requiere una calibración periódica para garantizar la precisión del sensor. El rendimiento medido está correctamente disponible. Por otro lado, es necesario considerar si la fórmula incorporada del sensor es aplicable.

La precisión del sensor afecta directamente el éxito o el fracaso de la operación de control, pero la operación de calibración del sensor determina su rendimiento de medición. Las operaciones de calibración requieren el uso de sustancias estándar o el establecimiento de un entorno estándar. Este trabajo de establecimiento de estándares de calibración ha establecido un sistema en la industria de la medición, que se puede introducir para la calibración del rendimiento de los sensores de control ambiental.

2. Sistema operativo de control

El sistema de control se compone de tres elementos: equipo de control ambiental, sistema de detección y estrategia de control. Equipos de control ambiental como ventiladores de presión negativa, ventiladores de circulación interna, paredes de agua, máquinas de calefacción, herramientas de nebulización, etc. Si el rendimiento del equipo mecánico es deficiente o falla, la función de regulación ambiental no podrá desempeñarse. Por lo tanto, el trabajo básico para controlar el ambiente del invernadero es el mantenimiento regular del equipo. El trabajo que debe llevarse a cabo incluye verificar el grado de bloqueo de la boquilla de niebla, verificar el ajuste de la correa del ventilador y mantener varios sensores.
2. Sistema operativo de control

El sistema de control se compone de tres elementos: equipo de control ambiental, sistema de detección y estrategia de control. Equipos de control ambiental como ventiladores de presión negativa, ventiladores de circulación interna, paredes de agua, máquinas de calefacción, herramientas de nebulización, etc. Si el rendimiento del equipo mecánico es deficiente o falla, la función de regulación ambiental no podrá desempeñarse. Por lo tanto, el trabajo básico para controlar el ambiente del invernadero es el mantenimiento regular del equipo. El trabajo que debe llevarse a cabo incluye verificar el grado de bloqueo de la boquilla de niebla, verificar el ajuste de la correa del ventilador y mantener varios sensores.

(2) control de procesos

La característica de esta estrategia de control es comparar una señal de detección con múltiples valores de configuración y luego controlar diferentes dispositivos por separado. Por ejemplo, la temperatura dentro del invernadero se compara con la temperatura establecida de la matriz para controlar la máquina de calefacción, el ventilador de circulación interna, el ventilador de presión negativa de aire externo, la pared de agua y la niebla en secuencia.

El rango de error del control está relacionado con el rendimiento del controlador.

(3) control por microordenador

Usando el poder de cómputo de la microcomputadora, el microclima de múltiples secciones o múltiples invernaderos puede controlarse simultáneamente. Otra característica del uso de una microcomputadora es que puede registrar y almacenar el valor de detección del microclima dentro y fuera del invernadero y el tiempo de acción de varios equipos de control ambiental, para que los administradores puedan realizar un seguimiento del proceso de cultivo anterior. Dado que este tipo de equipo está estandarizado, la transmisión de datos se puede realizar fácilmente.

(4) control integrado

Este tipo de tecnología de control utiliza el poder de cómputo, los datos y la capacidad de almacenamiento de datos de la microcomputadora, y coopera con el establecimiento de la base de datos de mercadeo de cultivos para establecer un sistema de cómputo dentro del sistema de control. En base a este sistema, se analizan los datos, y se realiza el juicio y síntesis en base a los datos de cultivo previos, lo que se convierte en la estrategia de control óptima. Mediante esta estrategia, los parámetros de control del microclima en el invernadero no se establecen como valores fijos, sino como valores variables. El modo de acción de tales sistemas de control tiene diferentes niveles:
A. Apuntar al mejor entorno para el crecimiento de los cultivos: hacer que los cultivos crezcan más rápido y con la mejor calidad.

B. Costos objetivo de crecimiento de cultivos: por ejemplo, elevar la temperatura puede hacer que los cultivos crezcan más rápido y se vendan antes. Sin embargo, se agregan más costos de energía, por lo que el uso del control de modo integrado puede evaluar los parámetros de control ambiental más apropiados en función de las condiciones de costo y los precios de los productos del mercado, enfocándose en la mejor ganancia.

(5) Control del sistema de conocimiento

Este sistema de control contiene un sistema de conocimiento para el juicio de "inteligencia", y el resultado de este juicio intelectual se usa como una decisión de control para formular parámetros de control (como temperatura, humedad, luz solar, humedad del sustrato, etc.), y luego ordenar el equipos de control ambiental. Dado que el sistema de conocimiento puede cubrir los datos de la operación de gestión, también se puede utilizar para comandar y gestionar el equipo. Por lo tanto, el sistema de control se puede utilizar tanto para el control del ambiente del invernadero como para el control de la operación de gestión de la producción.

El sistema de conocimiento incluye modelos fisiológicos expresados ​​por fórmulas matemáticas y datos profesionales procesados ​​por programas lógicos. El sistema de conocimiento consiste en una serie de bases de datos y modelos matemáticos. Ejemplos de su aplicación son los siguientes:
1. Control ambiental de invernadero

El usuario ingresa el nombre del cultivo y la variedad sembrada en el invernadero, y las condiciones de cultivo de esta variedad (temperatura diurna y nocturna, humedad relativa, cantidad de luz, fotoperíodo, humedad media, conductividad eléctrica, etc.) han sido prealmacenadas. en la base de datos de cultivo del sistema de conocimiento. Este es el entorno Controla el valor predeterminado del sistema. Si el valor predeterminado difiere del valor de medición del microclima dentro del invernadero, y el valor de la diferencia es mayor que el valor de desviación de la tolerancia de control, el sistema de conocimiento utiliza el cálculo del modelo de microclima del invernadero para controlar la cantidad de ajuste y la secuencia de ajuste del equipo de control ambiental. Por otro lado, si las condiciones ambientales internas están cerca del valor predeterminado, pero el valor medido del ambiente atmosférico y el cálculo del modelo de microclima muestran que el ambiente externo pronto afectará el microclima interno, el sistema de conocimiento puede activar el equipo de control ambiental con anticipación para responder con anticipación, y llevar a cabo tales operaciones preliminares de control ambiental Enseñado.
Los datos de detección del entorno de los medios o el monitoreo de plagas de cultivos pueden determinar si los cultivos necesitan riego, fertilización y aplicación de pesticidas. Mientras realiza estas operaciones de gestión, el sistema de control ambiental también puede realizar los ajustes correspondientes, como mantener la ventilación y acelerar la evaporación del agua por encima de las hojas.

El sistema de conocimiento se puede utilizar para volver a calcular el costo de las operaciones en el caso de que cambien las condiciones de los costos de operación en el invernadero (por ejemplo, cambios en los costos de energía). Bajo la condición de no afectar el programa de suministro del mercado, los parámetros de configuración del control ambiental del invernadero se pueden ajustar aún más.
Debido a cambios en la información del mercado, como el adelanto o retraso de los requisitos de tiempo de entrega, el sistema de conocimiento se puede calcular usando modelos fisiológicos para determinar las condiciones para controlar el ambiente del invernadero o las operaciones de fertilización y suministro de agua bajo los requisitos de ajuste del programa de producción. . cambios, que luego se utilizan para reevaluar los costos de producción.

El estado de producción del cultivo no alcanza el punto de gestión de la calidad de la producción o aparecen síntomas. El sistema de conocimiento puede utilizar los datos del microclima pasado del invernadero y el estado fisiológico actual del cultivo para identificar la causa y tratarla. Por ejemplo, las causas del crecimiento deficiente de los cultivos se pueden clasificar por separado en

1. El ambiente de crecimiento (aéreo o subterráneo) no es adecuado para esta variedad,

2. El método de manejo no es adecuado (demasiada o muy poca agua y fertilizante),

3. Invasión de enfermedades y plagas de insectos o impacto de virus.
3. Estación de retransmisión

En las operaciones de control anteriores, el sistema de detección interna del invernadero, el sistema de conocimiento y el controlador juntos forman una estación de retransmisión para las operaciones de control ambiental del invernadero. Los datos recibidos por esta estación repetidora incluyen los datos ambientales atmosféricos transmitidos por el sistema de gestión central, el valor de configuración del ajuste del microclima del invernadero y los parámetros ingresados ​​por el controlador. Estos datos externos se comparan con los datos del microclima del invernadero y los datos de detección de la condición fisiológica del cultivo, y luego se evalúan y comparan mediante el sistema de conocimiento en el controlador para controlar el equipo de control ambiental.
La característica de este tipo de estación repetidora es que una estación repetidora controla una o varias unidades de invernadero. La estación repetidora puede recibir los datos del sistema de gestión central y también transmitir los datos de detección y las acciones de control de cada dispositivo al sistema de gestión central, pero no acepta la señal de comando del sistema de gestión central. Este tipo de función de control radica en que solo los operadores en el sitio pueden ingresar comandos y el personal remoto no puede participar directamente en operaciones remotas.

El sistema de advertencia de señales anormales se puede usar junto con este sistema de estación repetidora. Y el personal responsable puede ser notificado por comunicación alámbrica o inalámbrica.

4. Transmisión de señales y datos

La transmisión de datos desde la estación repetidora al sistema de gestión central se puede transmitir por medios alámbricos o inalámbricos. Dado que la transmisión de datos y datos es una operación estandarizada en la industria, puede usarse directamente en el sistema de control ambiental del invernadero.
5. Sistema de gestión central

Este sistema de gestión central tiene las siguientes funciones:

1. Recopile los datos medidos del entorno atmosférico, regístrelos y envíelos a cada estación repetidora.

2. Aceptar los datos de microclima y la información de acción de los equipos de cada invernadero transmitidos por cada estación repetidora.

3. En función de los cambios en las condiciones de costos operativos o los programas operativos, el sistema de conocimiento incorporado se utiliza para el cálculo y la evaluación, y los parámetros internos del microclima y las condiciones operativas de gestión del invernadero se vuelven a determinar y luego se envían a la estación de retransmisión. , y luego entregado al personal de administración para ingresar y controlar de acuerdo con el sistema de condiciones locales.

4. Compare la información de crecimiento de cultivos recopilada cada tiempo fijo y use tecnología de control de calidad para evaluar si cumple con el progreso de crecimiento predeterminado. Si hay diferencias en las características y la calidad del crecimiento (como el contenido de fertilizante nitrogenado, la longitud del tallo, etc.), juzgue con base en la información del proceso de producción existente y los datos fisiológicos del cultivo, como referencia para el ajuste y manejo de los parámetros de control ambiental.

5. El sitio web integrado del sistema de gestión puede proporcionar a las unidades administrativas de la empresa el uso de la red para obtener información de producción relevante en diferentes regiones. El estado de crecimiento de los cultivos se puede proporcionar a los clientes intermedios para su visualización en línea a través de la red.