نظام التحكم في مناخ الدفيئة

أصبح تركيب معدات التحكم البيئي المختلفة داخل الدفيئة واستخدام نظام التحكم الآلي لضبط المناخ المحلي هو الإجماع الأساسي بين أولئك الذين يعملون في زراعة الدفيئة. تقدم التكنولوجيا لا نهاية له. يرتبط ابتكار وتحسين تقنية التحكم البيئي ارتباطًا وثيقًا بتحديث التقنيات الأخرى والتقدم المحرز فيها.

1. نظام الاستشعار

(1) تشمل أنظمة الاستشعار المستخدمة في زراعة الدفيئة ما يلي:

بيئة الغاز: درجة الحرارة ، الرطوبة النسبية ، ضوء الشمس ، سرعة الرياح ، ضغط الرياح ، تركيز ثاني أكسيد الكربون ، إلخ.

بيئة الجذر: درجة حرارة الركيزة ، قيمة الأس الهيدروجيني ، قيمة EC ، كل تركيز أيون مفرد ، محتوى رطوبة الركيزة ، إلخ.

الحالة الفسيولوجية للمحاصيل: درجة حرارة الأوراق ، مساحة الورقة ، زاوية الورقة ، محتوى الكلوروفيل ، محتوى السكر ، تركيز النيتروجين ، فتحة الفم ، كثافة العوامل الممرضة ، إلخ.

(2) متطلبات أداء أجهزة الاستشعار متطلبات الأداء الخاصة لأجهزة الاستشعار المستخدمة في نظام التحكم في بيئة الدفيئة:

نطاق الدقة 25 بالمائة من نطاق متطلبات التحكم

ب يمكن أن تقاوم درجات الحرارة العالية والرطوبة العالية والبيئة المتربة.

ج. لا تعيق عملية الاستشعار عن طريق المستشعر نمو المحاصيل. على سبيل المثال ، يجب إجراء قياس درجة حرارة الورقة بواسطة تقنية عدم تلامس الأشعة تحت الحمراء القريبة ، ولا يمكن إدخال أسلاك التلامس في جسم الورقة.

(3) موقع المستشعر

وضع المستشعر مهم للغاية. يجب أن تكون ممثلة وتمثل البيئة الحقيقية للمحاصيل داخل الدفيئة. على سبيل المثال ، إذا تم وضع مقياس رطوبة الركيزة في حاوية نبات أو سرير نمو النبات بالقرب من الممر ، فإن قيمة قياس الرطوبة الخاصة به ستكون منخفضة. من ناحية أخرى ، يجب ألا يؤثر وضع المستشعر على دقة القياس بسبب الأشياء الأخرى. على سبيل المثال ، إذا تأثر مقياس سطوع الشمس بظل الحزمة ، فإن القيمة المقاسة ستكون منخفضة. يتم تثبيت مقياس الحرارة على العارضة والعمود ، وتتأثر قيمة درجة الحرارة المقاسة بسهولة بامتصاص الحرارة وتبديد الحرارة للمادة المعدنية.

(4) صيانة أجهزة الاستشعار

يجب أن يتجنب مستشعر درجة الحرارة والرطوبة أشعة الشمس المباشرة. يجب أن يكون هناك جهاز مقاوم للغبار فوق مقياس ضوء الشمس حتى لا يؤثر على الطول الموجي لأشعة الشمس وزاوية انحراف ضوء الشمس. يجب أن تكون درجة الحموضة والرطوبة وأقطاب القياس الأخرى داخل الوسط مقاومة للأحماض والقلويات. يحتاج النظام ككل إلى جهاز حماية من الصدمات الكهربائية ، والذي يمكنه تحمل التغيرات المفاجئة في الجهد والكهرباء الساكنة الخارجية.

(5) معايرة المستشعر

أجهزة استشعار مختلفة لبيئة الدفيئة تتحكم في خرج التيار أو إشارات الجهد لسهولة الاتصال بأنظمة التحكم الصناعية. ومع ذلك ، فإن أداء القياس لأجهزة الاستشعار التي تم تطويرها على أساس المبادئ الكهربائية يتأثر بعدم الخطية ، وتأثيرات التباطؤ ، وظواهر الشيخوخة ، وما إلى ذلك ، وتتغير دقتها وإمكانية تكرار نتائجها مع البيئة ووقت الاستخدام. لذلك ، يلزم إجراء معايرة منتظمة لضمان دقة المستشعر. الأداء المقاس متاح بشكل صحيح. من ناحية أخرى ، من الضروري النظر فيما إذا كانت الصيغة المضمنة لجهاز الاستشعار قابلة للتطبيق.

تؤثر دقة المستشعر بشكل مباشر على نجاح أو فشل عملية التحكم ، لكن عملية معايرة المستشعر تحدد أداء القياس الخاص به. تتطلب عمليات المعايرة استخدام مواد قياسية أو إنشاء بيئة قياسية. لقد أنشأ عمل إنشاء معيار المعايرة هذا نظامًا في صناعة القياس ، والذي يمكن تقديمه لمعايرة أداء مستشعرات التحكم البيئي.

2. التحكم في نظام التشغيل

يتكون نظام التحكم من ثلاثة عناصر: معدات التحكم البيئي ونظام الاستشعار واستراتيجية التحكم. معدات التحكم البيئي مثل مراوح الضغط السلبي ، مراوح الدوران الداخلي ، جدران المياه ، آلات التسخين ، أدوات التعفير ، إلخ. إذا كان أداء المعدات الميكانيكية سيئًا أو فشل ، فلن تتمكن وظيفة التنظيم البيئي من اللعب. لذلك ، فإن العمل الأساسي للتحكم في بيئة الدفيئة هو الصيانة الدورية للمعدات. يشمل العمل الذي يجب القيام به فحص درجة انسداد فوهة الضباب ، والتحقق من إحكام حزام المروحة ، والحفاظ على أجهزة الاستشعار المختلفة.
2. التحكم في نظام التشغيل

يتكون نظام التحكم من ثلاثة عناصر: معدات التحكم البيئي ونظام الاستشعار واستراتيجية التحكم. معدات التحكم البيئي مثل مراوح الضغط السلبي ، مراوح الدوران الداخلي ، جدران المياه ، آلات التسخين ، أدوات التعفير ، إلخ. إذا كان أداء المعدات الميكانيكية سيئًا أو فشل ، فلن تتمكن وظيفة التنظيم البيئي من اللعب. لذلك ، فإن العمل الأساسي للتحكم في بيئة الدفيئة هو الصيانة الدورية للمعدات. يشمل العمل الذي يجب القيام به فحص درجة انسداد فوهة الضباب ، والتحقق من إحكام حزام المروحة ، والحفاظ على أجهزة الاستشعار المختلفة.

(2) التحكم في العملية

تتمثل ميزة إستراتيجية التحكم هذه في مقارنة إشارة استشعار واحدة بقيم إعداد متعددة ، ثم التحكم في الأجهزة المختلفة بشكل منفصل. على سبيل المثال ، تتم مقارنة درجة الحرارة داخل الدفيئة بدرجة الحرارة المحددة للمصفوفة للتحكم في آلة التسخين ، ومروحة الدوران الداخلية ، ومروحة الضغط السلبي للهواء الخارجي ، وجدار الماء والضباب بالتتابع.

يرتبط نطاق الخطأ في عنصر التحكم بأداء وحدة التحكم.

(3) التحكم في الحواسيب الصغيرة

باستخدام قوة الحوسبة للكمبيوتر الصغير ، يمكن التحكم في المناخ المحلي لأقسام متعددة أو دفيئات متعددة في وقت واحد. ميزة أخرى لاستخدام الكمبيوتر الصغير هي أنه يمكنه تسجيل وتخزين قيمة الاستشعار للمناخ المحلي داخل وخارج الدفيئة ووقت العمل لمختلف معدات التحكم في البيئة ، بحيث يمكن للمديرين تتبع عملية الزراعة السابقة. نظرًا لأن هذا النوع من المعدات موحد ، يمكن إجراء نقل البيانات بسهولة.

(4) تحكم متكامل

يستخدم هذا النوع من تقنيات التحكم قوة الحوسبة والبيانات وسعة تخزين البيانات للحاسوب الصغير ، ويتعاون مع إنشاء قاعدة بيانات تسويق المحاصيل لإنشاء نظام حوسبة داخل نظام التحكم. بناءً على هذا النظام ، يتم تحليل البيانات ، ويتم إصدار الحكم والتوليف بناءً على بيانات الزراعة السابقة ، والتي تصبح استراتيجية التحكم المثلى. باستخدام هذه الإستراتيجية ، لم يتم تعيين معلمات التحكم في المناخ المحلي في الدفيئة كقيم ثابتة ، ولكن كقيم متغيرة. طريقة عمل أنظمة التحكم هذه لها مستويات مختلفة:
الهدف هو أفضل بيئة لنمو المحاصيل: جعل المحاصيل تنمو بشكل أسرع وبأفضل جودة.

باء - التكاليف المستهدفة لنمو المحاصيل: على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي رفع درجة الحرارة إلى زيادة سرعة نمو المحاصيل وبيعها في وقت مبكر. ومع ذلك ، يتم إضافة المزيد من تكاليف الطاقة ، وبالتالي فإن استخدام التحكم في الوضع المتكامل يمكن أن يقيِّم أكثر معايير التحكم البيئي ملاءمةً بناءً على ظروف التكلفة وأسعار منتجات السوق ، مع التركيز على أفضل ربح.

(5) السيطرة على نظام المعرفة

يحتوي نظام التحكم هذا على نظام معرفي لحكم "الذكاء" ، ويتم استخدام نتيجة هذا الحكم الفكري كقرار تحكم لصياغة معلمات التحكم (مثل درجة الحرارة والرطوبة وضوء الشمس ورطوبة الركيزة وما إلى ذلك) ، ثم الأمر معدات التحكم البيئي. نظرًا لأن نظام المعرفة يمكن أن يغطي بيانات عملية الإدارة ، فيمكن استخدامه أيضًا لقيادة المعدات وإدارتها. لذلك ، يمكن استخدام نظام التحكم للتحكم في بيئة الدفيئة والتحكم في عمليات إدارة الإنتاج.

يشتمل نظام المعرفة على نماذج فسيولوجية يتم التعبير عنها بواسطة الصيغ الرياضية والبيانات المهنية التي تتم معالجتها بواسطة برامج المنطق. يتكون نظام المعرفة من سلسلة من قواعد البيانات والنماذج الرياضية. أمثلة على تطبيقه هي كما يلي:
1. التحكم البيئي في الدفيئة

يُدخل المستخدم اسم المحصول والصنف المزروع في الدفيئة ، وقد تم تخزين ظروف زراعة هذا الصنف (درجة حرارة النهار والليل ، والرطوبة النسبية ، وكمية الضوء ، والفترة الضوئية ، والرطوبة المتوسطة ، والتوصيل الكهربائي ، وما إلى ذلك) مسبقًا. في قاعدة بيانات زراعة نظام المعرفة. هذه هي البيئة تتحكم في القيمة الافتراضية للنظام. إذا اختلفت القيمة الافتراضية عن قيمة قياس المناخ المحلي داخل الدفيئة ، وكانت قيمة الفرق أعلى من قيمة انحراف تحمل التحكم ، يستخدم نظام المعرفة حساب نموذج المناخ المحلي للاحتباس الحراري للتحكم في مقدار الضبط وتسلسل الضبط لمعدات التحكم البيئي. من ناحية أخرى ، إذا كانت الظروف البيئية الداخلية قريبة من القيمة الافتراضية ، ولكن القيمة المقاسة لبيئة الغلاف الجوي وحساب نموذج المناخ المحلي تظهر أن البيئة الخارجية ستؤثر قريبًا على المناخ المحلي الداخلي ، يمكن لنظام المعرفة تنشيط معدات التحكم البيئي مقدمًا للاستجابة مسبقًا ، وتنفيذ عمليات التحكم البيئي التي تم تدريسها الأولية.
يمكن أن تحدد بيانات الاستشعار من البيئة الإعلامية أو مراقبة آفات المحاصيل ما إذا كانت المحاصيل بحاجة إلى الري والتسميد واستخدام مبيدات الآفات. أثناء إجراء عمليات الإدارة هذه ، يمكن لنظام التحكم البيئي أيضًا إجراء تعديلات مقابلة ، مثل الحفاظ على التهوية وتسريع تبخر الماء فوق الأوراق.

يمكن استخدام نظام المعرفة لإعادة حساب تكلفة العمليات في حالة تغيير ظروف تكلفة التشغيل في الدفيئة (على سبيل المثال ، التغيرات في تكاليف الطاقة). في حالة عدم التأثير على جدول عرض السوق ، يمكن تعديل معايير الإعداد للتحكم في بيئة الدفيئة.
نظرًا للتغيرات في معلومات السوق ، مثل التقدم أو التأخير في متطلبات وقت التسليم ، يمكن حساب نظام المعرفة باستخدام النماذج الفسيولوجية لتحديد شروط التحكم في بيئة الدفيئة أو عمليات التسميد وإمدادات المياه وفقًا لمتطلبات تعديل جدول الإنتاج . التغييرات ، والتي تُستخدم بعد ذلك لإعادة تقييم تكاليف الإنتاج.

تفشل حالة إنتاج المحاصيل في الوصول إلى نقطة إدارة جودة الإنتاج أو تظهر الأعراض. يمكن لنظام المعرفة استخدام بيانات المناخ المحلي السابقة للاحتباس الحراري والحالة الفسيولوجية الحالية للمحصول لتحديد السبب والتعامل معه. على سبيل المثال ، يمكن تصنيف أسباب ضعف نمو المحاصيل بشكل منفصل

1. بيئة النمو (الهواء أو تحت الأرض) ليست مناسبة لهذا التنوع ،

2. طريقة الإدارة ليست مناسبة (الكثير أو القليل من الماء والأسمدة) ،

3. غزو الأمراض والآفات الحشرية أو تأثير الفيروس.
3. محطة التقوية

في عمليات التحكم المذكورة أعلاه ، يشكل نظام الاستشعار الداخلي للبيت الزجاجي ونظام المعرفة ووحدة التحكم معًا محطة ترحيل لعمليات التحكم في بيئة الدفيئة. تتضمن البيانات التي تتلقاها محطة الترحيل هذه بيانات بيئة الغلاف الجوي المرسلة بواسطة نظام الإدارة المركزي ، وقيمة إعداد ضبط المناخ المحلي للبيت الزجاجي ، وإدخال المعلمات بواسطة وحدة التحكم. تتم مقارنة هذه البيانات الخارجية مع بيانات المناخ المحلي المسببة للاحتباس الحراري وبيانات استشعار الحالة الفسيولوجية للمحاصيل ، ثم يتم تقييمها ومقارنتها بواسطة نظام المعرفة في وحدة التحكم للتحكم في معدات التحكم في البيئة.
وتتمثل سمة هذا النوع من محطات الترحيل في أن محطة ترحيل واحدة تتحكم في وحدة أو عدة وحدات صوب. يمكن لمحطة الترحيل استقبال البيانات من نظام الإدارة المركزي ، وكذلك نقل بيانات الاستشعار وإجراءات التحكم لكل جهاز إلى نظام الإدارة المركزي ، لكنها لا تقبل إشارة الأمر من نظام الإدارة المركزي. يكمن هذا النوع من وظيفة التحكم في أن المشغلين في الموقع فقط هم من يمكنهم إدخال الأوامر ، ولا يمكن للموظفين عن بُعد المشاركة مباشرة في العمليات البعيدة.

يمكن استخدام نظام تحذير الإشارة غير الطبيعية مع نظام محطة الترحيل هذا. ويمكن إخطار الموظفين المسؤولين عن طريق الاتصال السلكي أو اللاسلكي

4. نقل الإشارات والبيانات

يمكن نقل نقل البيانات من محطة الترحيل إلى نظام الإدارة المركزي بوسائل سلكية أو لاسلكية. نظرًا لأن نقل البيانات والبيانات عملية موحدة في الصناعة ، فيمكن استخدامها مباشرة في نظام التحكم في بيئة الدفيئة.
5. نظام الإدارة المركزية

يحتوي نظام الإدارة المركزي هذا على الوظائف التالية:

1. اجمع البيانات المقاسة لبيئة الغلاف الجوي وقم بتسجيلها وإرسالها إلى كل محطة ترحيل.

2. اقبل بيانات المناخ المحلي ومعلومات عمل المعدات لكل صوبة زراعية ترسلها كل محطة ترحيل.

3. بناءً على التغييرات في ظروف تكلفة التشغيل أو جداول التشغيل ، يتم استخدام نظام المعرفة المدمج للحساب والتقييم ، ويتم إعادة تحديد معلمات المناخ المحلي الداخلي وظروف التشغيل الإدارية للبيت الزجاجي ، ثم إرسالها إلى محطة الترحيل ، ثم يتم تسليمها إلى موظفي الإدارة للمدخلات والتحكم وفقًا لنظام الظروف المحلية.

4. قارن معلومات نمو المحاصيل التي تم جمعها في كل وقت محدد ، واستخدم تقنية مراقبة الجودة لتقييم ما إذا كانت تلبي تقدم النمو المحدد مسبقًا. إذا كانت هناك اختلافات في سمات النمو والجودة (مثل محتوى الأسمدة النيتروجينية ، وطول الساق ، وما إلى ذلك) ، فاحكم بناءً على معلومات عملية الإنتاج الحالية والبيانات الفسيولوجية للمحاصيل ، كمرجع لتعديل وإدارة معايير التحكم البيئي.

5. يمكن أن يوفر الموقع الإلكتروني المدمج لنظام الإدارة للوحدات الإدارية في الشركة لاستخدام الشبكة للحصول على معلومات الإنتاج ذات الصلة في مناطق مختلفة. يمكن توفير حالة نمو المحاصيل للعملاء في المراحل النهائية للعرض عبر الإنترنت من خلال الشبكة.