Комп'ютерно-інтегрована система автоматизації подачі газу в промислову теплицю

Abstract

Актуальність теми. Однією з характерних особливостей споруд захищеного ґрунту (СЗГ), як правило, є достатня забезпеченість рослин елементами мінерального живлення, водою та тепловою енергією, а концентрація СО2 і освітленість рослин часто виступають в ролі лімітуючих факторів. Це пов'язано з обмеженим повітрообміном СЗГ із зовнішньою атмосферою, яка є основним постачальником двоокису вуглецю, який асимілюється рослинами у денний час доби. Однією з найважливіших властивостей рослинного покрову є його адаптивний характер поведінки при зміні факторів навколишнього середовища. У наш час відомі два принципи саморегулювання рослин, які діють у різних масштабах часу: "повільний" – такий, що протікає за програмою, заданою спадковими факторами, "швидкий" – в залежності від поточних значень факторів навколишнього середовища. Строгої теорії росту рослин на даний час все ще формується. В основі моделювання продукційного процесу лежать концептуальні моделі, а біологічною основою управління процесами формування врожаю є закономірності фотосинтетичної продуктивності листя зелених рослин. Найчастіше продуктивність рослин характеризують швидкістю реакції відновлення двоокису вуглецю, яка залежить як від концентрації СО2, так і від інтенсивності фотосинтетично активної радіації. Дослідження газодинамічних особливостей та систем вуглекислотного підживлення показують, що принципи регулювання процесів газообміну в повітрі СЗГ, в основному, визначаються його теплофізичними властивостями. Однак, особливості СО2-газообміну досліджені недостатньо, що обмежує можливість подальшого удосконалення процесу подачі СО2 у промислові культиваційні споруди. Деякі з відомих моделей газодинаміки СО2 в культиваційних спорудах не враховує світлозалежну зміну потоку СО2, що споживається рослинами, інші не дозволяють врахувати обмеження ефективності вуглекислотного підживлення за рахунок непродуктивних витрат СО2 у зовнішнє середовище. У наш час підживлення вуглекислим газом у промислових теплицях є обов'язковим агрозаходом. В сучасних тепличних комплексах, поряд із регулюванням теплових та вологісних параметрів мікроклімату, передбачаються технічні можливості для збагачення повітря вуглекислим газом. Найбільш доступним та економічним джерелом СО2 визнане використання відпрацьованих газів котелень. У цьому випадку постає необхідність захисту від подачі до теплиць у складі димових газів таких продуктів горіння, як угарного газу СО та окису азоту NO. Для вирішення складних задач зменшення собівартості продукції та збільшення продуктивності виробництва у СЗГ необхідно використовувати системи регулювання концентрації СО2 в теплицях із урахуванням інших факторів навколишнього середовища. Тому актуальною задачею є удосконалення алгоритмів та систем регулювання концентрації двоокису вуглецю в атмосфері СЗГ, використання яких дозволить більш повно використовувати адаптивні властивості конкретного виду вирощуваних рослин. Метою кваліфікаційної магістерської роботи є розробка системи автоматичного керування підживлення рослин вуглекислим газом в теплиці, що забезпечить підвищення продуктивності процесу виробництва овочевої продукції в спорудах захищеного ґрунту. Для цього необхідно розв’язати наступні задачі: - дослідити вплив факторів навколишнього середовища на зростання і розвиток овочевих культур, зокрема особливості СО2-газообміну рослин і культиваційної споруди в процесі вуглекислотного підживлення; - обґрунтувати режим роботи системи автоматичного керування оптимальними значеннями концентрації СО2 у повітрі промислової теплиці; - обґрунтувати вибір комплексу сучасних технічних засобів автоматики для реалізації САК підживленням рослин вуглекислим газом із захистом від потрапляння у простір теплиці шкідливих складових димових газів (чадного газу (СО) та оксиду азоту (NO); - провести техніко-економічну оцінку ефективності САК концентрацією СО2 в спорудах захищеного ґрунту. Об’єктом дослідження є процес керування параметрами мікроклімату у промислових теплицях для вирощування овочів. Предметом дослідження є зв’язки та закономірності продуктивності виробництва овочевої продукції від режиму роботи системи вуглекислого підживлення.