Розробка комп'ютерно-інтегрованої системи автоматичного керування мікрокліматом в теплиці

Abstract

У межах даного дипломного проєкту виконано узагальнений огляд виробничих процесів, що реалізуються в умовах блочної теплиці, а також проаналізовано наявні автоматизовані системи та рівень автоматизації об’єкта. Запропоновано систему автоматичного регулювання температурного режиму повітря в теплиці, спроєктовану на основі принципів підвищення ефективності виробництва з акцентом на економічну доцільність. Описано основні етапи технологічного процесу вирощування огірків, здійснено обґрунтований вибір обладнання та відповідних засобів автоматизації. Доцільність запропонованих технічних рішень підтверджено економічними розрахунками, які свідчать про раціональність впровадження даної системи в умовах реального виробництва. Кліматичні особливості України спричиняють сезонний характер виробництва овочевої продукції на відкритому ґрунті, що унеможливлює її рівномірне надходження протягом усього року. Основна частка споживання (понад 90%) припадає на період з липня по вересень, тоді як у першій половині року цей показник становить менш як 6%. У несезонний час продукція потрапляє до споживача нерегулярно. У зв’язку з цим особливої актуальності набуває розвиток овочівництва у закритому ґрунті, зокрема у тепличних спорудах, що дає змогу стабільно забезпечувати населення овочевою продукцією у зимово-весняний період. Одним з ключових завдань тепличних господарств є забезпечення ринку овочами саме в міжсезоння. У розвинених країнах тепличне виробництво має стратегічне значення, оскільки дозволяє досягати врожайності на рівні 50 кг/м² незалежно від кліматичних умов, у той час як у відкритому ґрунті цей показник набагато нижчий — близько 591 ц/га. У середньому, теплиця забезпечує 35–40 кг овочів із 1 м², а застосування систем автоматичного регулювання мікроклімату та агротехнічних стимуляторів дозволяє досягти врожайності до 50 кг огірків на м². Це суттєво підвищує прибутковість і дозволяє швидко повернути інвестиції в автоматизацію. Температурний режим у тепличному середовищі є одним із ключових факторів, що впливають на результативність вирощування овочів. Однак сучасні системи кліматичного контролю мають низку обмежень: вони не враховують температуру поверхні рослин, вплив сонячної радіації, зовнішні метеоумови, особливості конструкцій огороджень та інші стохастичні чинники. Інтеграція сучасних автоматизованих технологій у тепличне господарство дає змогу суттєво підвищити не лише якість, а й обсяг виробництва. Як наслідок — зниження собівартості продукції та підвищення її конкурентоспроможності, що відкриває нові економічні перспективи для тепличних умов. Мета дослідження: Підвищення енергоефективності технологічного процесу вирощування огірків у теплицях шляхом впровадження системи автоматизованого керування температурою повітря. Об’єкт дослідження: Система керування мікрокліматом у тепличному господарстві, зокрема – температурними параметрами середовища. Предмет дослідження: Закономірності функціонування систем автоматичного регулювання температурного режиму та їхній вплив на загальну енергоефективність технологічного процесу. Завдання дослідження: Проаналізувати сучасні підходи до автоматизації керування мікрокліматом у тепличному овочівництві. Визначити вплив різних фізичних та технологічних факторів на температурний режим у теплиці з метою оптимального керування. Розробити структурну та принципову схеми автоматизованої системи керування температурою. Провести оцінку ефективності запропонованої системи з точки зору енергоспоживання та економічної доцільності.