Способ регулирования микроклимата в теплице и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК A01G9/26 

140

освещенности заданного значения вклю- Чсштся в работу электроприводы 3 светорегуляторов 2, изменяющих световой поток, проходящий в теплицу 1. При этом осуществляется воздействие на электропривод 8 смесительного клапана 7 системы обогрева и включение определенного числа секцяй источников света 5. Изменением положения светорегуляторов 2 добиваются требуемого значения освещенности в теплице 1 и

50

величин теплопотерь, причем регулировку положения светорегуляторов 2 осуществляют в зависимости от разности между взвешенным значением вариации теплового потока через ограждающую поверхность теплицы 1 и взвещен- ным значением величины облученности в теплице 1, которая определяется после изменения положения светорегуляторов 2 на предьщущем шаге регулирования. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Целью изобретения является повьшюние точности регулирования. В процессе реализации способа сигналы с датчика наружной освещенности 16 сравниваются с заданным значением освещенности. Одновременно сигналы с датчиков температуры 9 и 10 и освещенности 11, 12 в теплице 1 и теплового потока 13, 14, 15 усредняются и сравниваются с заданными значениями. При превышении наружной ;j А (Л ч 4 СП

1

Изобретение относится к сельскому хозяйству,в частности к автоматизированным системам управления параметрами микроклимата теплиц.

Цель изобретения - повъшение точности регулирования.

На чертеже показана блок-схема устройства для реализации способа регулирования микроклимата в теплицах .

Устройство включает установленные в теплице 1 светорегуляторы 2, выполненные, например, в виде жалюзи с электроприводом 3. Кроме того, теплица 1 оборудована системой 4 водяного отопления и источниками 5 света, разделенными, например, на три секции по электрической коммутации. I Теплоноситель в системе 4 отопле- i ния перемещается насосом 6, темпера- i тура регулируется смесительным кла- I паном 7 с электроприводом 8. , В теплице 1 установлены датчики температуры 9 и 10, освещенности 11 н 12 и теплового потока 13 - 15.

Снаружи теплицы 1 установлен датчик 16 наружной освещенности, который подключен к блоку 17 переЛлюче- ния структуры управляющего устройства Датчики 13-15 теплового потока подключены к первому блоку 18 осреднения, датчики 11 и 12 освещенности подключены к второму блоку 19 осреднения, а датчики 9 и 10 температуры подключены к третьему блоку 20 осреднения.

: блок 18 осреднения подключен к входам экстремального регуля0

0

5

0

тора 21 и регулятора 22 температуры. Второй блок 19 осреднения освещенности подключен к блоку 40 сравнения регулятора 23, Третий блок 20 осредне- ния подключен к входу регулятора 22 температуры.

Блок 17 переключения структуры управляющего устройства содержит блок 24 сравнения, к входу которого подключены датчик 16 наружной освещенности и блок 25 задания порогового значения. Выход блока 24 сравнения подключен к блоку 26 логического переключения, выход которого является выходом всего блока 17 переключения структуры управляющего устройства.

Экстремальный регулятор 21 состоит из блока 27 сравнения, к входам которого подключены первый блок 18 осреднения и блок 28 задания. Выход блока 27 сравнения соединен с входом весового блока 29. К входу второго весового блока 30 подключен выход блока 40 сравнения.Выходы весовых блоков 29 и 30 соединены с входами сигнал-реле 31 выход которого соединен с первым входом блока 32 коммутации, к второму входу которого подключен таймер 33. Выход блока 32 комну- тшши является выходом экстремального регулятора 21 и соединен с электроприводом 3 светорегуляторов 2. Пусковой вход таймера 33 соединен с выхо- 5 дом блока 17 переключения структуры управляющего устройства.

Регулятор 22 температуры содержит блок 34 сравнения, к входам которого

подключены выход третьего блока 20 осреднения и блок 35 задания. Выход блока ЗА сравнения соединен с входом первого весового блока 36. С входом второго весового блока 37 соединен выход первого блока 18 осреднения. Выходы весовых блоков 36 и 37 соединены с первыми двумя входами регулирующего блока 38, третий вход кото- рого соединен с выходом блока 39 ступенчатого формирования .корректирующего сигнала, входы которого соединены с выходами регулятора 23 облученности. Выход регулятора 22 темпе- ратуры соединен с электроприводом смесительного клапана 7.

Регулятор 23 облученности содержит блок 40 сравнения, к входам которого подключены выход второго блока 19 осреднения и блок 41 задания интенсивности облучения. Выход блока 40 сравнения подключен к входу регулирующего блока 42 и к входу экстремального регулятора 21. К входу регули- рующего блока 42 подключен таймер 43. Выходы регулирующего блока 42 подключены к входам блока 44 коммутации, к соответствующему входу которого подключен блок 45 программного регу- пироваиия. К входу последнего подключен задатчик 46 интервала времени облучения, который того, соединен и с -блоком 42 задания интенсивности облучения. Выходы регулятора 23 облученности соединены с тремя ступенями источников 5 света.

Устройство работает следующим образом.

На задатчике 25 устанавливают заданное пороговое значение наружной освещенности, с которого целесообразно изменять процесс управления, .связанный с учетом доли естественного света в облученности растений. На за- датчике 28 устанавливают заданное начальное значение теплового потока, превышение которого не желательно. Одновременно на двух задатчиках 41 и 46 устанавливают заданную облученност растений, которую определяют интервалом облученности и интенсивностью облучения. На задатчике 35 устанавливают заданную температуру в тешшце, если наружная освещенность, измеряемая датчиком 16, ниже заданного порогового значения, установленного на задатчике 25, то на выходе блока 24 сравнения появляется отрицательный

0 5 О

Q

5

сигнал, по которому блок 26 логического переключения выключает экстре- мальньш регулятор 21. Светорегуляторы находятся в закрытом положении.

Температуру в теплице 1 измеряют датчиками 9 и 10 температуры, а тепловой поток - датчиками 13-15 теплового потока. Если средняя температура в теплице ниже заданной, то на выходе блока 34 сравнения появляется сигнал положительной полярности, который поступает на весовой блок 37. Сигналы весовых блоков 36 и 37 суммируются на регулирующем блоке 38, на вькоде которого формируется сигнал положительного направления, которьй воздействует на электропривод 8 клапана 7 до тех пор, пока температура , в теплице не станет равной заданной. Чем выше сигнал датчиков 13-15 теппо- вого потока, тем выше температура теплоносителя в системе отопления теплицы 1, тем самым учитывается влияние всех видов внешних возмущений и повышается точность регулирования температуры.

Если температура в теплице выше заданной, то на выходе блока 34 сравнения появляется сигнал отрицательной полярности, который после прохождения через весовой блок 36 вычитается из сипнала весового блока 37 на регулирующем блоке 38. На выходе последнего появляется сигнал отрицательного направления воздействия на электропривод 8 клапана 7, при котором TeMtiepaTypa теплоносителя в системе 4 отопления уменьшается до тех пор, пока температура воздуха не станет равной заданной. При этом сигнал датчиков 13-15 теплового потока ограничивает отрицательньй сигнал блока 34 сравнения, чем искгаочается перерегулирование .

Сигналы датчиков 11 и 12 освещенности после осреднения на блоке 19 осреднения сравниваются на блоке 40 сравнения с сигналом блока 41 задания интенсивности облучения. Если освещенность в теплице 1 ниже заданной, то на выходе блока 10 сравнения появляется сигнал положительной полярности, который поступает на блок 45 программного регулирования. С каждым таким импульсом, генерируемым.таймером

43по заданной программе, блок 45 программного регулирования через блок

44коммутации включает дополнительную

сгкцию источников 5 света. Если осве- щгнность в теплице 1 выше заданной, то на выходе блока 40 сравнения появляется отрицательный сигнал, который п|оступает на блок 45 программного регулирования, который с каждым новым импульсом таймера 43 через блок .44 коммутации включает поочередно секции ирточников 5 ;света.

Одновременно с коммутацией секций источников 5 света от блока 42 ком- м/тации позиционнь е сигналы о состоя- ии секций источников искусственного

света поступают на блок 39 формирова ння корректирующего сигнала, на выхо г которого формируется отрицательньй ягнал, пропорциональньш числу вклю- енный секций. Сигнал блока 39 ступечатого формирования корректирующего сигнала вычитается из сигналов весо-. six блоков 36 и 37 на регулирующем

в

блоке 38 и тем самьм учитывается теп л|эвое возмущение от ламп источников света.

Если наружная освещенность, изме- раемая датчиком 16 наружной освещенности, становится вьше заданного порогового значения на блоке 25 зада

1я порогового значения, то на выходе 30 зание.

блока 24 сравнения .появляется сигнал положительной полярности, который поступает на блок 26 логического пегключения, запускающий таймер 33 эк Т)емального регулятора 21, и тем са- Miiw изменяет структуру управляющего ;тройства, подключая к регуляторам гмпературы 22 и облученности 23 до- полнительньй экстремальньй регуля- т|)р 21.

При этом таймер 33 первым импуль- с(|)м через блок 32 коммутации воз- д4йствует на электропривод 3 свето- р4гулятора 2, открывая его на задан- H3JTO величину. При открывании свето- р гулятора 2 освещенность в теплице У1|«еличивается на величину й;Е, увели- ч вается и тепловой поток из теплицы Лс. В качестве величин, характери- эти изменения, используются сигналы на выходе блоков 40 и 27 сра , сигналы с которых поступают н в€ совые блоки 29 и 30, где они взве

ваются с весами

X

5 а , учитываю

щрми цены на электрическую и тепловую энергии и коэффициенты передачи датчи- кс|в освещенности и датчиков теплового потока. Затем сигналы с весомых блоков 29 и 30 поступают на сигнал-реле 31, где они сравниваются между собой. Если сигнал весового блока 30 превышает сигнал весового блок 29, то на выходе сигнал-реле 31 появляется положительный позиционный сигнал, который поступает на блок 32 коммутации. При поступлении на блок 32 коммутации второго импульса таймера 33 и при наличии на выходе сигна-реле 31 положительного позиционного сигнала он сохраняет свой знак, причем электропривод 3 открывает светорегулятор

2 на заданную величину.

Если сигнал весового блока 30 ниже

I

сигнала весового блока 29, то на выходе сигнал-реле 31 появляется отрицательный позиционный сигнал, при

этом электропривод 3 закрывает светорегулятор 2 на заданную величину. Такое воздействие на светорегулятор 2 позволяет манипулировать суммарными энергетическими затратами в теплице, т.е. при изменении положения светорегуляторов увеличивается количество естественной освещенности, приходящей в тенлицу, и снижаются затраты электроэнергии на досвечиОдновременно при изменении положеия светорегулятора 2 изменяющиеся сигналы датчиков 13-15 теплового потока и датчиков 11 и 12 освещенности

компенсируются регуляторами температуры 22 и облученности 23.

По достижении интервала времени облучения, указанного на задатчике 46 интервала времени облучения регуируемого блока 42, воздействуя на блок 44 коммутации, включаются все секции ламп источников 5 света. На выходе блока 39 ступенчатого формирования корректирующего сигнала сигнал исчезает, что на схеме работы регулятора 22 температуры приводит , к увеличению температуры теплоносителя, поступающего в систему 4 водяного отопления, чем исключается перерегулирование температуры воздуха в теплице 1.

Формула изобретения

регулированием светового потока, проходящего в теплицу, и температуры воздуха в теплице, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования при снабжении теплицы источниками света и системой отопления, измеряют тепловой поток через ограждающую поверхность теплицы, а коррекцию регулирования оснащенности в теплице осущесвляют с учетом временной программы освещенности в теплице изменением светового потока о т источников свет при этом коррекцию температуры осуществляют путем регулирования подач теплоносителя в систему отопления теплиц в зависимости от .величины те

отопления со смесительным кла- 1, снабженным электроприводом.

пературы в теплице, а регулирование светового потока, проходящего в теплицу, осуществляют при превьтгении величины наруткной освещенности заданного уровня в зависимости от знака разности между взвешенной вариацией теплового потока через ограждающую поверхность теплицы и взвешенной вариацией освещенности в теплице, определяемых после изменения величины светового потока, проходящего в теплицу на предыдущем шаге регулировани

источниками света, объединенными в секции, причем блок переключения структуры схемы управления дополнительно включает блок логического переключения, к входу которого подключен выход второго блока сравнения экстремальный регулятор выполнен в

8

0

виде третьего блока сравнения, к первому входу которого подключен выход блока задания теплового потока, первого и второго весовых блоков, выходы которых подключены к входам сигнал-реле, первого блока коммутации и первого таймера, выход которого связан с первым входом первого блока коммутации, а второй вход последнего - с выходом сигнал-реле, причем выход блока сравнения связан с входом первого весового блока, а регулятор освещенности выполнен в виде чет5 вертого блока сравнения, к первому входу которого подключен первый выход блока задания интенсивности облучения, а также в виде блока программного регулирования и задатчика интервала

0 времени облучения, выходы которого подключены к входу блока задания интенсивности облучения и первому входу блока программного регулирования, с вторым входом которого связан выход

25 блока задания интенсивности облуче0

5

g

0

0

5

мера Второго блока коммутации и регулирующего блока, к первому входу которого подключен второй таймер, к второму - выход четвертого блока сравнения, причем первый вход второго блока коммутации связан с выходом регулирующего блока, а второй вход - с выходом блока программного регулирования, кроме того, регулятор температуры дополнительно включает регулирующий блок и блок ступенчатого формирования корректирующего сигнала, причем выход первого блока сравнения связан с входом третьего весового блока, выход которого и выход четвертого блока сравнения подключены соответственно к первому и второму входам регулирующего блока, третий вход которого связан с выходом блока ступенчатого формирования корректирующего, сигнала, а выход - с электроприводом смесительного клапана, системы отопления, причем выходы второго блока коммутации сообщены с соответствую- щими секциями источников света и входами блока ступенчатого формирования корректирующего сигнала, выход блока логического переключения связан с входом первого таймера, а выход первого блока коммутации - с электроприводом светорегуляторов, кроме того, датчики теплового потока подключены к входам первого блока осреднения.

91 0745010

|выход которого связан с вторым вхо-вертого блока сравнения, а его вы|дом третьего блока сравненчя и вхо-ход - с входом четвертого весового

|дом четвертого весового блока, дат-блока, кроме того, датчики температу|чики освещенности подключены к вхо-ры посредством третьего блока осред ам второго блока осреднения, выходнения связаны с вторым входом первого

{которого связан с вторым входом чет-.блока сравнения.