سیستم کنترل آب و هوای گلخانه

نصب تجهیزات کنترل محیطی مختلف در داخل گلخانه و استفاده از یک سیستم کنترل خودکار برای تنظیم ریزاقلیم داخلی به اجماع اساسی در میان دست اندرکاران کشت گلخانه ای تبدیل شده است. پیشرفت تکنولوژی بی پایان است. نوآوری و بهبود فناوری کنترل محیطی ارتباط تنگاتنگی با به روز رسانی و پیشرفت سایر فناوری ها دارد.

1. سیستم سنجش

(1) سنسورها سیستم های حسگر مورد استفاده در کشت گلخانه ای عبارتند از:

الف- محیط گاز: دما، رطوبت نسبی، نور خورشید، سرعت باد، فشار باد، غلظت دی اکسید کربن و غیره.

ب. محیط ریشه: دمای بستر، مقدار pH، مقدار EC، غلظت هر یون، میزان رطوبت بستر و غیره.

ج- وضعیت فیزیولوژیکی محصولات: دمای برگ، سطح برگ، زاویه برگ، محتوای کلروفیل، میزان قند، غلظت نیتروژن، دهانه روزنه، تراکم پاتوژن و غیره.

(2) الزامات عملکرد سنسورها الزامات عملکرد ویژه سنسورهای مورد استفاده در سیستم کنترل محیط گلخانه:

الف. محدوده دقت 25 درصد از محدوده مورد نیاز کنترل است

ب. می تواند در برابر دمای بالا، رطوبت بالا و محیط گرد و غبار مقاومت کند.

ج- عمل سنجش سنسور مانع رشد محصولات زراعی نمی شود. به عنوان مثال، اندازه گیری دمای برگ باید توسط فناوری غیر تماسی مادون قرمز نزدیک انجام شود و سیم های تماسی را نمی توان به بدنه برگ وارد کرد.

(3) مکان سنسور

قرار دادن سنسور بسیار مهم است. باید معرف و معرف محیط واقعی محصولات داخل گلخانه باشد. به عنوان مثال، اگر رطوبت سنج زیرلایه در یک ظرف گیاهی یا بستر رشد گیاه نزدیک به راهرو قرار گیرد، مقدار رطوبت اندازه گیری آن کم خواهد بود. از طرف دیگر، قرار گرفتن سنسور نباید بر دقت اندازه گیری به دلیل اجسام دیگر تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، اگر نور سنج تحت تأثیر سایه پرتو قرار گیرد، مقدار اندازه گیری شده کم خواهد بود. دماسنج بر روی تیر و ستون ثابت می شود و مقدار دمای اندازه گیری شده به راحتی تحت تأثیر جذب گرما و اتلاف حرارت مواد فلزی قرار می گیرد.

(4) تعمیر و نگهداری سنسورها

سنسور دما و رطوبت باید از نور مستقیم خورشید جلوگیری کند. در بالای تابش سنج باید یک دستگاه ضد گرد و غبار وجود داشته باشد تا بر طول موج نور خورشید و زاویه انحراف نور خورشید تأثیری نداشته باشد. pH، رطوبت و سایر الکترودهای اندازه گیری داخل محیط باید در برابر اسید و قلیایی مقاوم باشند. سیستم کلی نیاز به یک دستگاه حفاظت از شوک الکتریکی دارد که بتواند تغییرات ولتاژ ناگهانی و الکتریسیته ساکن خارجی را تحمل کند.

(5) کالیبراسیون سنسور

سنسورهای مختلف برای محیط گلخانه سیگنال های جریان یا ولتاژ خروجی را برای اتصال آسان با سیستم های کنترل صنعتی کنترل می کنند. با این حال، عملکرد اندازه گیری سنسورهای توسعه یافته بر اساس اصول الکتریکی تحت تأثیر غیرخطی بودن، اثرات هیسترزیس، پدیده های پیری و غیره قرار می گیرد و دقت و تکرارپذیری آنها با محیط و زمان استفاده تغییر می کند. بنابراین، کالیبراسیون منظم برای اطمینان از دقت سنسور مورد نیاز است. عملکرد اندازه گیری شده به درستی در دسترس است. از سوی دیگر، باید در نظر گرفت که آیا فرمول داخلی سنسور قابل اجرا است یا خیر.

دقت سنسور مستقیماً بر موفقیت یا عدم موفقیت عملیات کنترل تأثیر می گذارد، اما عملیات کالیبراسیون سنسور عملکرد اندازه گیری آن را تعیین می کند. عملیات کالیبراسیون مستلزم استفاده از مواد استاندارد یا ایجاد یک محیط استاندارد است. این کار استقرار استاندارد کالیبراسیون سیستمی را در صنعت اندازه گیری ایجاد کرده است که می تواند برای کالیبراسیون عملکرد سنسورهای کنترل محیطی معرفی شود.

2. کنترل سیستم عامل

سیستم کنترل از سه عنصر تشکیل شده است: تجهیزات کنترل محیطی، سیستم سنجش و استراتژی کنترل. تجهیزات کنترل محیطی مانند فن های فشار منفی، فن های گردش داخلی، دیواره های آب، ماشین های گرمایشی، ابزارهای مه پاش و غیره. اگر عملکرد تجهیزات مکانیکی ضعیف باشد یا از کار بیفتد، عملکرد تنظیم محیطی قادر به بازی نخواهد بود. بنابراین، کار اساسی کنترل محیط گلخانه، نگهداری منظم تجهیزات است. کاری که باید انجام شود شامل بررسی درجه مسدود شدن نازل مه، بررسی سفتی تسمه فن و نگهداری سنسورهای مختلف است.
2. کنترل سیستم عامل

سیستم کنترل از سه عنصر تشکیل شده است: تجهیزات کنترل محیطی، سیستم سنجش و استراتژی کنترل. تجهیزات کنترل محیطی مانند فن های فشار منفی، فن های گردش داخلی، دیواره های آب، ماشین های گرمایشی، ابزارهای مه پاش و غیره. اگر عملکرد تجهیزات مکانیکی ضعیف باشد یا از کار بیفتد، عملکرد تنظیم محیطی قادر به بازی نخواهد بود. بنابراین، کار اساسی کنترل محیط گلخانه، نگهداری منظم تجهیزات است. کاری که باید انجام شود شامل بررسی درجه مسدود شدن نازل مه، بررسی سفتی تسمه فن و نگهداری سنسورهای مختلف است.

(2) کنترل فرآیند

ویژگی این استراتژی کنترل مقایسه یک سیگنال حسگر با مقادیر تنظیمی متعدد و سپس کنترل دستگاه های مختلف به طور جداگانه است. به عنوان مثال، دمای داخل گلخانه با دمای تنظیم شده آرایه برای کنترل دستگاه گرمایش، فن گردش داخلی، فن فشار منفی هوای خارجی، دیواره آب و مه به ترتیب مقایسه می شود.

محدوده خطای کنترل مربوط به عملکرد کنترلر است.

(3) کنترل میکرو کامپیوتر

با استفاده از قدرت محاسباتی میکروکامپیوتر، می توان ریزاقلیم چند بخش یا چندین گلخانه را به طور همزمان کنترل کرد. یکی دیگر از ویژگی های استفاده از میکروکامپیوتر این است که می تواند ارزش سنجش اقلیم درون و بیرون گلخانه و زمان عمل تجهیزات کنترل محیطی مختلف را ثبت و ذخیره کند، بنابراین مدیران می توانند روند کشت گذشته را ردیابی کنند. از آنجایی که این نوع تجهیزات استاندارد است، انتقال داده ها به راحتی قابل انجام است.

(4) کنترل یکپارچه

این نوع فناوری کنترل از توان محاسباتی، داده ها و ظرفیت ذخیره سازی داده های میکروکامپیوتر استفاده می کند و با ایجاد پایگاه داده بازاریابی محصول برای ایجاد یک سیستم محاسباتی در داخل سیستم کنترل همکاری می کند. بر اساس این سیستم، داده ها تجزیه و تحلیل می شود و قضاوت و سنتز بر اساس داده های کشت قبلی انجام می شود که به استراتژی کنترل بهینه تبدیل می شود. با استفاده از این استراتژی، پارامترهای کنترلی ریزاقلیم در گلخانه به عنوان مقادیر ثابت تنظیم نمی شوند، بلکه مقادیر متغیر هستند. نحوه عملکرد چنین سیستم های کنترلی دارای سطوح مختلفی است:
الف. بهترین محیط برای رشد محصول را هدف قرار دهید: رشد سریعتر و با بهترین کیفیت محصولات.

ب- هزینه های رشد محصول هدف: به عنوان مثال، افزایش دما می تواند باعث رشد سریع تر محصولات و فروش زودتر آن شود. با این حال، هزینه های انرژی بیشتری اضافه می شود، بنابراین استفاده از کنترل حالت یکپارچه می تواند مناسب ترین پارامترهای کنترل محیطی را بر اساس شرایط هزینه و قیمت محصول در بازار، با تمرکز بر بهترین سود ارزیابی کند.

(5) کنترل سیستم دانش

این سیستم کنترلی حاوی یک سیستم دانش برای قضاوت "هوشمندی" است و نتیجه این قضاوت فکری به عنوان یک تصمیم کنترلی برای فرمول بندی پارامترهای کنترلی (مانند دما، رطوبت، نور خورشید، رطوبت بستر و غیره) استفاده می شود و سپس دستور تجهیزات کنترل محیطی از آنجایی که سیستم دانش می تواند داده های عملیات مدیریت را پوشش دهد، می توان از آن برای فرماندهی و مدیریت تجهیزات نیز استفاده کرد. بنابراین می توان از سیستم کنترل هم برای کنترل محیط گلخانه و هم برای کنترل عملیات مدیریت تولید استفاده کرد.

سیستم دانش شامل مدل های فیزیولوژیکی است که با فرمول های ریاضی و داده های حرفه ای پردازش شده توسط برنامه های منطقی بیان می شود. سیستم دانش شامل یک سری پایگاه داده و مدل های ریاضی است. نمونه هایی از کاربرد آن به شرح زیر است:
1. کنترل محیطی گلخانه

کاربر نام محصول و رقم کاشته شده در گلخانه را وارد می کند و شرایط کشت این رقم (دمای شب و روز، رطوبت نسبی، کمیت نور، دوره نوری، رطوبت متوسط، هدایت الکتریکی و ...) از قبل ذخیره شده است. در پایگاه داده کشت سیستم دانش. این محیط است که مقدار پیش فرض سیستم را کنترل می کند. اگر مقدار پیش‌فرض با مقدار اندازه‌گیری ریزاقلیم در داخل گلخانه متفاوت باشد، و مقدار اختلاف بالاتر از مقدار انحراف تحمل کنترل باشد، سیستم دانش از محاسبه مدل میکرو اقلیم گلخانه برای کنترل مقدار تنظیم و ترتیب تنظیم تجهیزات کنترل محیطی استفاده می‌کند. از طرف دیگر، اگر شرایط محیطی داخلی به مقدار پیش فرض نزدیک باشد، اما مقدار اندازه گیری شده محیط جوی و محاسبه مدل ریزاقلیمی نشان دهد که محیط خارجی به زودی بر ریزاقلیم داخلی تأثیر می گذارد، سیستم دانش می تواند این محیط را فعال کند. تجهیزات کنترل محیطی در پیش برای پاسخگویی به قبل، و انجام چنین عملیات کنترل محیطی مقدماتی آموزش داده شده است.
سنجش داده‌ها از محیط رسانه یا پایش آفات محصول می‌تواند تعیین کند که آیا محصولات باید آبیاری، کوددهی و آفت‌کش‌ها استفاده شوند یا خیر. در حین انجام این عملیات مدیریتی، سیستم کنترل محیطی می تواند تنظیمات مربوطه را نیز انجام دهد، مانند حفظ تهویه و تسریع تبخیر آب بالای برگ ها.

سیستم دانش می تواند برای محاسبه مجدد هزینه عملیات در صورت تغییر شرایط هزینه عملیاتی در گلخانه (مثلاً تغییر در هزینه های انرژی) استفاده شود. تحت شرایط عدم تأثیر بر برنامه عرضه بازار، پارامترهای تنظیم کنترل محیط گلخانه را می توان بیشتر تنظیم کرد.
با توجه به تغییرات در اطلاعات بازار مانند پیشبرد یا تاخیر در زمان تحویل الزامات، می توان سیستم دانش را با استفاده از مدل های فیزیولوژیکی برای تعیین شرایط کنترل محیط گلخانه یا عملیات کوددهی و تامین آب تحت الزامات تنظیم برنامه تولید محاسبه کرد. . تغییرات، که سپس برای ارزیابی مجدد هزینه های تولید استفاده می شود.

وضعیت تولید محصول به نقطه مدیریت کیفیت تولید نمی رسد یا علائم ظاهر می شود. سیستم دانش می تواند از داده های ریز اقلیم گذشته گلخانه و وضعیت فیزیولوژیکی فعلی محصول برای شناسایی علت و مقابله با آن استفاده کند. به عنوان مثال، علل رشد ضعیف محصول را می توان به طور جداگانه دسته بندی کرد

1. محیط رشد (هوا یا زیر زمین) برای این تنوع مناسب نیست.

2. روش مدیریت مناسب نیست (آب و کود زیاد یا کم)

3. تهاجم بیماری ها و آفات حشرات یا تاثیر ویروس.
3. ایستگاه رله

در عملیات کنترلی فوق، سیستم سنجش داخلی گلخانه، سیستم دانش و کنترلر با هم یک ایستگاه رله برای عملیات کنترل محیط گلخانه تشکیل می دهند. داده های دریافتی توسط این ایستگاه رله شامل داده های محیط جوی منتقل شده توسط سیستم مدیریت مرکزی، مقدار تنظیم تنظیم میکروکلیمای گلخانه و پارامترهای ورودی توسط کنترل کننده است. این داده های خارجی با داده های میکرو اقلیم گلخانه و داده های سنجش شرایط فیزیولوژیکی محصول مقایسه می شوند و سپس توسط سیستم دانش در کنترل کننده برای کنترل تجهیزات کنترل محیط ارزیابی و مقایسه می شوند.
ویژگی این نوع ایستگاه رله این است که یک ایستگاه رله یک یا چند واحد گلخانه ای را کنترل می کند. ایستگاه رله می تواند داده ها را از سیستم مدیریت مرکزی دریافت کند و همچنین داده های سنجش و اقدامات کنترلی هر دستگاه را به سیستم مدیریت مرکزی منتقل کند، اما سیگنال فرمان را از سیستم مدیریت مرکزی نمی پذیرد. این نوع عملکرد کنترلی در این است که فقط اپراتورهای در محل می توانند دستورات را وارد کنند و پرسنل راه دور نمی توانند مستقیماً در عملیات از راه دور شرکت کنند.

سیستم هشدار سیگنال غیرعادی را می توان در ارتباط با این سیستم ایستگاه رله استفاده کرد. و پرسنل مسئول می توانند از طریق ارتباط سیمی یا بی سیم مطلع شوند

4. سیگنال و انتقال داده

انتقال داده ها از ایستگاه رله به سیستم مدیریت مرکزی می تواند با سیم یا بی سیم منتقل شود. از آنجایی که انتقال داده ها و داده ها یک عملیات استاندارد شده در صنعت است، می توان از آن به طور مستقیم در سیستم کنترل محیط گلخانه استفاده کرد.
5. سیستم مدیریت مرکزی

این سیستم مدیریت مرکزی دارای وظایف زیر است:

1. داده های اندازه گیری شده محیط اتمسفر را جمع آوری کرده، ثبت کرده و به هر ایستگاه رله ارسال کنید.

2. داده های میکرو اقلیم و اطلاعات عملکرد تجهیزات هر گلخانه را که توسط هر ایستگاه رله ارسال می شود، بپذیرید.

3. بر اساس تغییرات در شرایط هزینه عملیاتی یا برنامه های عملیاتی، از سیستم دانش تعبیه شده برای محاسبه و ارزیابی استفاده می شود و پارامترهای ریز اقلیم داخلی و شرایط عملیاتی مدیریتی گلخانه مجدداً تعیین و سپس به ایستگاه رله ارسال می شود. و سپس برای ورود و کنترل بر اساس سیستم شرایط محلی به پرسنل مدیریت تحویل داده شد.

4. اطلاعات رشد محصول جمع آوری شده در هر زمان ثابت را مقایسه کنید و از فناوری کنترل کیفیت برای ارزیابی اینکه آیا پیشرفت رشد از پیش تعیین شده را برآورده می کند یا خیر استفاده کنید. در صورت وجود تفاوت در صفات رشد و کیفیت (مانند محتوای کود نیتروژن، طول ساقه و غیره)، بر اساس اطلاعات موجود در فرآیند تولید و داده های فیزیولوژیکی محصول، به عنوان مرجعی برای تنظیم و مدیریت پارامترهای کنترل محیطی قضاوت کنید.

5. وب سایت داخلی سیستم مدیریت می تواند در اختیار واحدهای اداری شرکت قرار دهد تا با استفاده از شبکه اطلاعات تولید مربوطه را در مناطق مختلف به دست آورند. وضعیت رشد محصولات را می توان برای مشاهده آنلاین از طریق شبکه در اختیار مشتریان پایین دستی قرار داد.