Система оптимизации факторов внешней среды при выращивании растений Советский патент 1991 года по МПК A01G7/00 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, преимущественно к растениеводству, и служит для поддержания микроклимата в теплицах.

Целью изобретения является повышение точности оптимизации факторов внешней среды при выращивании растений в теплицах.

На фиг.1 представлена структурная схема системы; на фиг.2 - функциональная схема блока коэффициента оптимальности, где М - блок мультиплексоров; УКУ 1 и УКУ 2 - аналоговый преобразователь (ОУ - операционные усилители), ДУ - дифференциальный усилитель; на фиг.З - зависимость относительной скорости фотосинтеза (ОСФ) огурца от температуры воздуха (Тв) при фотосинтезной облученности 1-10 Вт/м , 2 - 15 Вт/м2,3-25 ВТ/м2,4-35 Вт/м2; на фиг.4 - зависимость относительной скорости фотосинтеза (ОСФ) от относительной влажности воздуха (W) при фотосинтезной облученности Вт/м и оптимальной температуре воздуха Тв 28,5°С; на фиг.5 - зависимость относительной скорости фотосинтеза (ОСФ) огурца от давления почвенной влаги (ips) при фотосинтезной облученности Вт/м и оптимальной температуре воздуха Т 28,5°С; на фиг.6 - зависимость продуктивности огурца (Р) от температуры почвы- субстрата (Тп);; на фиг.7 - зависимость продуктивности огурца (Р) от электропроводности (Э) выжатой из субстрата жидкости при фотосинтезной облученности; 1-15 Вт/м2, 2-25 Вт/м2 и 3 - 35 Вт/м2; на фиг.8

о

00 О

о

- определение коэффициента оптимальности (К) от параметра (П) внешней среды.

Автоматический оптимизатор (фиг.1) для определения фактора внешней среды. лимитирующего продуктивность растений в данный момент времени, имеет блок 1 мультиплексоров, блок 2 таймера, блок аналого- цифрового преобразователя 3, блок 4 коэффициента оптимальности, блок 5 запоминающего устройства, блок 6 демультип- лексоров, блок 7 выборки-хранения и блок 8 компараторов.

Входы мультиплексоров 1 соединены с выходами блоков датчиков, а выходы - с входом блока 3 аналого-цифрового преобразователя и сигнальным, входом блока 4 коэффициента оптимальности, управляющий вход которого соединен с выходом блока запоминающего устройства, а выход через блок демультиплексоров - с входами блока выборки-хранения 7, выходы которого соединены с входом блока 8 компараторов, а выход последнего - с исполнительными механизмами регуляторов.

Блок мультиплексоров автоматического оптимизатора служит для последовательной коммутации сигналов от блоков датчиков к блоку 4 коэффициента оптимальности по адресам, выдаваемым блоком 2 таймера.

Блок таймера служит для выдачи временных тактовых сигналов и адресных кодов датчиков для управления работой мультиплексора 1, демультиплексора и блока запоминающего устройства.

Автоматический оптимизатор работает следующим образом.

Сигналы из блока датчиков поступают на входы мультиплексора 1 (фиг.2). На адресный вход мультиплексора из блока таймера 2 подаются коды адреса датчика и сигнал разрешения работы мультиплексора, по которым происходит коммутация сигнала от датчика, соответствующего номеру адресного кода с выхода мультиплексора на вход блока аналого-цифрового преобразователя 3 и вход блока коэффициента оптимальности. По сигналу от таймера 2 происходит пуск аналого-цифрового преобразователя 3 и аналоговый сигнал преобразуется в цифровой код, который подается (кроме кода датчика фотосинтезной облученности) на вход блока запоминающего устройства. Цифровой код сигнала датчика фотосинтезной облученности запоминается в блоке 5 и выводится на второй адресный вход блока 5. На адресный вход блока 5 подается код номера датчика.

По установленным кодам на входах и сигналу Выбор кристалла из блока 2 в блоке 5 выбирается ячейка памяти, хранящая управляющий код кусочно-линейной аппроксимации. Код с выхода блока 5 подается на управляющий вход блока 4, в котором усилителями с изменяемым коэффициентом

усиления вырабатывается напряжение, пропорциональное коэффициенту оптимальности, и с выхода блока 4 подается на демультиплек- сор 6. Демультйплексор управляется теми же кодами адреса датчика из блока 2, что и мультиплексор 1 и коммутирует сигнал, поступивший с выхода блока 4 на соответствующие номеру датчика входы блока выборки-хранения 7, где эти сигналы запоминаются после отключения демультиплексора.

После заполнения всех ячеек блока 7 сигналы с его выхода подаются на вход компараторов. В блоке 8 выделяется минимальное напряжение, соответствующее минимальному коэффициенту

оптимальности, код номера канала и подается на вход блока 8, По коду номера канала определяется исполнительный механизм регулирования параметрами внешней среды, а по величине напряжения и коду направления регулирования определяется в какую сторону и на какую величину необходимо изменять параметр.

При регулировании в сторону оптимума одного параметра в минимум войдет значение коэффициента оптимальности другого параметра, код которого появится на выходе блока 8. Таким образом, параметры окружающей среды плавно доводятся до оптимума для данного вида растения.

Блок 4 коэффициента оптимальности работает следующим образом.

Управляющий код кусочно-линейной аппроксимации поступает через цифровой

коммутатор (блок мультиплексора (фиг.2, поз.1) на один из управляемых кодом усилителей напряжения УКУ 1, на второй вход которого подается напряжение сигналов от датчиков. Напряжение на выходе УКУ 1 усиливается пропорционально поступившему цифровому коду. На выходе УКУ 2 появляется в этот момент фиксированное напряжение, и оба эти напряжения поступают на вход дифференциального усилителя ДУ. Для

получения нормированного коэффициента оптимальности параметра выходной диапазон напряжений ДУ устанавливается от 0 до 10В, что соответствует коэффициенту оптимальности от 0 до 1,0. В зависимости от

заданного управляющего кода на входе и напряжения сигнала на выходе кусочно-линейной аппроксимации, устанавливается напряжение пропорциональное коэффициенту оптимальности, которое подается на

блок демультиплексоров 6.

Формула изобретения Система оптимизации факторов внешней среды при выращивании растений, содержащая теплицу со средствами измерения и устройствами регулирования параметров среды, автоматический оптимизатор, включающий аналого-цифровой преобразователь, и таймер, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности оптимизации факторов внешней среды при выращивании растений в теплицах, автоматический оптимизатор снабжен блоком мультиплексора и блоком демультиплексора, блоком коэффициента оптимальности, блоком запоминающего устройства, блоком выборки0

5

хранения и блоком компараторов, причем входы блока мультиплексоров соединены с выходами блоков датчиков, а выходы блока мультиплексоров - с входом блока аналого- цифрового преобразователя и сигнальным входом блока коэффициента оптимальности, управляющий вход которого соединен с выходом блока запоминающего устройства, а выход через блок демультиплексоров - с входом блока выборки-хранения, выходы которого соединены с входом блока компараторов, а выход блока компараторов соединен с входами исполнительных механизмов регуляторов факторов внешней среды.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, преимущественно к растениеводству, и служит для поддержания микроклимата в теплицах. Целью изобретения является повышение точности оптимизации факторов внешней среды при выращивании растений в теплицах. Устройство содержит блок 1 мультиплексоров, блок 2 таймера, блок 3 аналого-цифрового преобразователя, блок 4 коэффициента оптимальности, блок 5 запоминающего устройства, блок 6 демультиплексоров, блок 7 выборки-хранения и блок 8 компараторов. В блоке 8 выделяется минимальное напряжение, соответствующее минимальному коэффициенту оптимальности и код номера канала. По коду номера канала определяется исполнительный механизм регулирования параметров внешней среды, а по величине напряжений и коду направления регулирования определяется в какую сторону и на какую величину необходимо изменять параметр. 8 ил, (Л

во/.

Фиг. 2

ОСФ,отн.е§.

ОСФ,оти.ед,

0,5.

Ю 30 SO 70 90 W,%

Фиг Л

ОСФ,отн.ед.

т к.

QJS

V

Отн.ед. Km

QJS

20 28 Фаг. 5

W Ysl-fapl

Фиг.5

36 40 Tn.°C

Р,отн.ед.

V

Кэ

К,атн.ед.

0,1

1ПОПт. 2

Фиг. 8

/XXN

2 Фаг. 7

3 4

Э, MG/CM

П