온실 기후 제어 시스템

온실 내부에 각종 환경 조절 장치를 설치하고 내부 미기후를 조절하기 위한 자동 제어 시스템을 사용하는 것은 온실 재배에 종사하는 사람들 사이에서 기본적인 공감대가 되었습니다. 기술의 발전은 끝이 없습니다. 환경 제어 기술의 혁신 및 개선은 다른 기술의 업데이트 및 진보와 밀접한 관련이 있습니다.

1. 감지 시스템

(1) 센서 온실 재배에 사용되는 감지 시스템은 다음과 같습니다.

가. 가스환경 : 온도, 상대습도, 일조량, 풍속, 풍압, 이산화탄소 농도 등

나. 뿌리환경 : 기질온도, pH값, EC값, 각 단일이온농도, 기질함수율 등

다. 작물의 생리학적 상태 : 엽온, 엽면적, 엽각, 엽록소 함량, 당도, 질소 농도, 기공, 병원체 밀도 등

(2) 센서의 성능 요구 사항 온실 환경 제어 시스템에 사용되는 센서의 특수 성능 요구 사항:

A. 정확도 범위는 제어 요구 범위의 25%입니다.

B. 고온, 고습 및 먼지가 많은 환경에 견딜 수 있습니다.

다. 센서의 센싱동작이 작물의 생장을 방해하지 않는다. 예를 들어, 잎 온도 측정은 근적외선 비접촉 기술로 수행되어야 하며 잎 몸체에 접촉 와이어를 삽입할 수 없습니다.

(3) 센서의 위치

센서 배치는 매우 중요합니다. 온실 내 작물의 실제 환경을 대표하고 대표해야 합니다. 예를 들어 기질 수분계를 식물 용기나 통로에 가까운 식물 성장 베드에 배치하면 수분 측정값이 낮아집니다. 한편, 센서의 배치는 다른 물체로 인해 측정 정확도에 영향을 미치지 않아야 합니다. 예를 들어 일조계가 빔의 그림자에 영향을 받으면 측정값이 낮아집니다. 온도계는 빔과 기둥에 고정되어 있으며 측정된 온도 값은 금속 재료의 열 흡수 및 방열에 쉽게 영향을 받습니다.

(4) 센서의 유지보수

온도 및 습도 센서는 직사광선을 피해야 합니다. 햇빛의 파장과 일광 편차 각도에 영향을 미치지 않도록 일조량계 위에 방진 장치가 있어야 합니다. 매체 내부의 pH, 습기 및 기타 측정 전극은 산 및 알칼리에 대한 내성이 있어야 합니다. 전체 시스템에는 급격한 전압 변화와 외부 정전기를 견딜 수 있는 감전 보호 장치가 필요합니다.

(5) 센서 교정

온실 환경 제어를 위한 다양한 센서는 산업 제어 시스템과 쉽게 연결할 수 있도록 전류 또는 전압 신호를 출력합니다. 그러나 전기적 원리를 기반으로 개발된 센서의 측정 성능은 비선형성, 히스테리시스 효과, 노후화 현상 등의 영향을 받으며 사용 환경과 사용 시기에 따라 정확도와 재현성이 변화합니다. 따라서 센서의 정확도를 보장하기 위해서는 정기적인 교정이 필요합니다. 측정된 성능을 올바르게 사용할 수 있습니다. 한편, 센서의 내장 공식이 적용 가능한지 여부를 고려해야 합니다.

센서의 정확도는 제어 동작의 성패에 직접적인 영향을 미치지만 센서의 교정 동작은 측정 성능을 결정합니다. 교정 작업에는 표준 물질을 사용하거나 표준 환경을 구축해야 합니다. 이번 교정 기준 수립 작업은 환경 제어 센서의 성능 교정을 위해 도입할 수 있는 측정 산업계의 시스템을 구축한 것이다.

2. 제어 운영 체제

제어 시스템은 환경 제어 장비, 감지 시스템 및 제어 전략의 세 가지 요소로 구성됩니다. 음압 팬, 내부 순환 팬, 수벽, 난방기, 연무 도구 등과 같은 환경 제어 장비. 기계 장비의 성능이 좋지 않거나 실패하면 환경 규제 기능을 사용할 수 없습니다. 따라서 온실 환경 제어의 기본 작업은 장비의 정기적인 유지 보수입니다. 해야 할 작업은 미스트 노즐의 막힘 정도 확인, 팬 벨트의 조임 상태 확인, 각종 센서 유지보수 등이다.
2. 제어 운영 체제

제어 시스템은 환경 제어 장비, 감지 시스템 및 제어 전략의 세 가지 요소로 구성됩니다. 음압 팬, 내부 순환 팬, 수벽, 난방기, 연무 도구 등과 같은 환경 제어 장비. 기계 장비의 성능이 좋지 않거나 실패하면 환경 규제 기능을 사용할 수 없습니다. 따라서 온실 환경 제어의 기본 작업은 장비의 정기적인 유지 보수입니다. 해야 할 작업은 미스트 노즐의 막힘 정도 확인, 팬 벨트의 조임 상태 확인, 각종 센서 유지보수 등이다.

(2) 프로세스 제어

이 제어 전략의 특징은 하나의 감지 신호를 여러 설정 값과 비교한 다음 서로 다른 장치를 개별적으로 제어하는 ​​것입니다. 예를 들어, 온실 내부 온도와 어레이의 설정 온도를 비교하여 난방기, 내부 순환 팬, 외부 공기 부압 팬, 수벽 및 미스트를 순차적으로 제어합니다.

제어 오류 범위는 컨트롤러 성능과 관련이 있습니다.

(3) 마이크로컴퓨터 제어

마이크로컴퓨터의 컴퓨팅 성능을 사용하여 여러 섹션 또는 여러 온실의 미기후를 동시에 제어할 수 있습니다. 마이컴 사용의 또 다른 특징은 온실 내외부 미기후의 센싱 값과 각종 환경 제어 장비의 작동 시간을 기록하고 저장할 수 있어 관리자가 과거 재배 과정을 추적할 수 있다는 점이다. 이러한 종류의 장비는 표준화되어 있기 때문에 데이터 전송이 용이합니다.

(4) 통합제어

이러한 종류의 제어 기술은 마이크로 컴퓨터의 컴퓨팅 성능, 데이터 및 데이터 저장 용량을 사용하고 작물 마케팅 데이터베이스 구축과 협력하여 제어 시스템 내부에 컴퓨팅 시스템을 구축합니다. 이 시스템을 기반으로 데이터를 분석하고 이전 재배 데이터를 기반으로 판단 및 종합하는 것이 최적의 방제 전략이 됩니다. 이 전략을 사용하면 온실의 미기후 제어 매개변수가 고정 값이 아닌 가변 값으로 설정됩니다. 이러한 제어 시스템의 작동 방식은 다음과 같이 다양한 수준을 가집니다.
A. 작물이 잘 자라는 최적의 환경을 지향합니다. 작물이 더 빨리 잘 자라고 최상의 품질로 자랄 수 있도록 합니다.

B. 목표 작물 성장 비용: 예를 들어, 온도를 높이면 작물이 더 빨리 자라고 더 빨리 팔릴 수 있습니다. 그러나 더 많은 에너지 비용이 추가되므로 통합 모드 제어를 사용하면 비용 조건 및 시장 제품 가격을 기반으로 가장 적합한 환경 제어 매개변수를 평가할 수 있으며 최고의 이익에 초점을 맞춥니다.

(5) 지식 체계의 통제

이 제어 시스템에는 "지능" 판단을 위한 지식 시스템이 포함되어 있으며 이 지능 판단의 결과는 제어 매개변수(예: 온도, 습도, 햇빛, 기판 수분 등)를 공식화하는 제어 결정으로 사용된 다음 명령합니다. 환경 제어 장비 . 지식 시스템은 관리 작업의 데이터를 포괄할 수 있으므로 장비를 명령하고 관리하는 데에도 사용할 수 있습니다. 따라서 제어 시스템은 온실 환경 제어 및 생산 관리 운영 제어 모두에 사용할 수 있습니다.

지식 체계는 수학 공식으로 표현되는 생리학적 모델과 논리 프로그램으로 처리되는 전문적인 데이터를 포함한다. 지식 시스템은 일련의 데이터베이스와 수학적 모델로 구성됩니다. 적용 사례는 다음과 같습니다.
1. 온실 환경 제어

사용자가 온실에 심은 작물명과 품종명을 입력하면 해당 품종의 재배조건(주야간 온도, 상대습도, 일광량, 광주기, 중습도, 전기전도도 등)이 미리 저장되어 있다. 지식 시스템의 재배 데이터베이스에서. 이것은 환경 시스템의 기본값을 제어합니다. 기본값이 온실 내부 미기후 측정값과 다르고 그 차이 값이 제어 공차 편차 값보다 큰 경우 지식 시스템은 온실 미기후 모델 계산을 사용하여 환경 제어 장비의 조정량 및 조정 순서를 제어합니다. 한편, 내부환경조건은 기본값에 가깝지만 대기환경의 측정값과 미기후모델의 계산결과 외부환경이 곧 내부미기후에 영향을 미칠 것으로 나타나면 지식시스템은 사전에 환경제어 장비를 사전에 대응하고 사전에 환경제어 작업을 가르치는 등의 사전 교육을 실시합니다.
미디어 환경 또는 농작물 해충 모니터링에서 데이터를 감지하면 농작물에 관개, 비료 및 살충제 적용이 필요한지 여부를 결정할 수 있습니다. 이러한 관리 작업을 수행하는 동안 환경 제어 시스템은 환기 유지 및 나뭇잎 위의 물 증발 가속과 같은 해당 조정도 수행할 수 있습니다.

지식 시스템은 온실에서 운영 비용 조건이 변경되는 경우(예: 에너지 비용 변경) 운영 비용을 다시 계산하는 데 사용할 수 있습니다. 시장 공급 일정에 영향을 미치지 않는 조건에서 온실 환경 제어 설정 매개변수를 추가로 조정할 수 있습니다.
납기요건의 앞당김 또는 지연 등 시장정보의 변화로 인해 생산일정 조정요건 하에서 온실환경 또는 시비 및 급수운영을 조절하기 위한 조건을 생리학적 모델을 이용하여 지식체계를 산출할 수 있다. . 그런 다음 생산 비용을 재평가하는 데 사용됩니다.

작물 생산상황이 생산품질 관리점에 도달하지 못하거나 증상이 나타난다. 지식 시스템은 온실의 과거 미기후 데이터와 작물의 현재 생리학적 상태를 사용하여 원인을 식별하고 대처할 수 있습니다. 예를 들어, 작물 성장 불량의 원인은 다음과 같이 별도로 분류할 수 있습니다.

1. 생육환경(공중 또는 지하)이 이 품종에 적합하지 않으며,

2. 관리방법이 적절하지 못하다(물과 비료가 너무 많거나 적음),

3. 질병 및 해충의 침입 또는 바이러스의 영향.
3. 중계소

위의 제어 작업에서 온실 내부 감지 시스템, 지식 시스템 및 컨트롤러는 함께 온실 환경 제어 작업을 위한 중계국을 형성합니다. 이 중계국에서 수신한 데이터는 중앙관리시스템에서 전송한 대기환경 데이터, 온실의 미기후 조정 설정값, 컨트롤러에서 입력한 파라미터를 포함한다. 이러한 외부 데이터는 온실 미기후 데이터 및 작물생리상태 센싱 데이터와 비교하여 컨트롤러 내 지식시스템에서 평가 및 비교하여 환경제어 장비를 제어한다.
이러한 유형의 중계국의 특징은 하나의 중계국이 하나 또는 여러 개의 온실 단위를 제어한다는 것입니다. 중계국은 중앙 관리 시스템으로부터 데이터를 수신할 수 있으며, 센싱 데이터 및 각 장치의 제어 동작을 중앙 관리 시스템으로 전송할 수 있지만 중앙 관리 시스템의 명령 신호는 수락하지 않습니다. 이러한 종류의 제어 기능은 현장 작업자만 명령을 입력할 수 있고 원격 작업자가 직접 원격 작업에 참여할 수 없다는 데 있습니다.

이상 신호 경고 시스템은 이 중계국 시스템과 함께 사용할 수 있습니다. 그리고 담당자에게 유무선 통신으로 통보 가능

4. 신호 및 데이터 전송

중계국에서 중앙 관리 시스템으로의 데이터 전송은 유선 또는 무선 수단을 통해 전송될 수 있습니다. 데이터 및 데이터의 전송은 업계에서 표준화된 작업이므로 온실 환경 제어 시스템에서 직접 사용할 수 있습니다.
5. 중앙 관리 시스템

이 중앙 관리 시스템에는 다음과 같은 기능이 있습니다.

1. 대기환경 측정 데이터를 수집하여 기록하고 각 중계국으로 전송한다.

2. 각 중계국에서 전송하는 각 온실의 미기후 데이터 및 장비 동작 정보를 수신합니다.

3. 운영 비용 조건 또는 운영 일정 변경에 따라 내장 지식 시스템을 사용하여 계산 및 평가하고 내부 미기후 매개 변수 및 온실 관리 운영 조건을 다시 결정한 다음 중계국으로 전송합니다. , 현지 조건 시스템에 따라 입력 및 제어를 위해 관리 담당자에게 전달됩니다.

4. 정해진 시간마다 수집된 작물 생육 정보를 비교하고, 품질관리 기술을 이용하여 미리 정해진 생육 진행도를 충족하는지 평가한다. 생육특성 및 품질(질소비료 함량, 줄기길이 등)에 차이가 있는 경우 기존 생산공정정보 및 작물생리자료를 기준으로 판단하여 환경제어변수의 조정 및 관리에 참고한다.

5. 관리 시스템의 내장된 웹 사이트는 회사의 관리 단위가 네트워크를 사용하여 다른 지역의 관련 생산 정보를 얻을 수 있도록 제공할 수 있습니다. 작물의 성장 상태는 네트워크를 통해 온라인으로 볼 수 있도록 다운스트림 고객에게 제공될 수 있습니다.