Презентація до захисту

1. Дослідження та удосконалення системи
автоматичного регулювання мікроклімату в
теплиці
Виконав:
Буряк В.М.
Науковий керівник:
к.т.н., доц., Болбот І.М.
Київ, 2014 р.

2. Мета і задачі досліджень
Мета роботи полягає у підвищенні прибутковості теплиці по
вирощуванню томатів, підвищенні продуктивності рослин,
зменшенні енерговитрат шляхом використання оптимальних
значень мікроклімату в цілорічній теплиці. Для досягнення
поставленої мети досліджень необхідно вирішити наступні
завдання:
1. Проаналізувати вплив параметрів мікроклімату в теплиці
(температури, відносної вологості, концентрації СО2) на
продуктивність рослин.
2. Розробити математичну модель процесу регулювання
мікроклімату в теплиці з урахуванням динаміки зміни
властивостей об’єкту.
3. Здійснити перевірку математичної моделі на адекватність.
4. Розробити систему автоматичного керування параметрами
мікроклімату в теплиці на основі отриманої математичної
моделі.
5. Визначити показники економічної ефективності системи
автоматичного керування що пропонується.

3. Об’єкт та предмет дослідження
Об’єктом дослідження є процес забезпечення
оптимальних значень температури, відносної
вологості та концентрації СО2 в повітрі теплиці
по вирощуванню томатів.
Предметом дослідження є встановлення
взаємозв’язку між продуктивністю рослин та
параметрами мікроклімату в теплиці, а також
між витратами енергоресурсів, продуктивністю
рослин та прибутком теплиці по вирощуванню
томатів.

4. Зовнішній вигляд системи трубного
опалення в теплиці

5. Запропоновані рішення для зниження
енергоспоживання
 Заміна котла, працюючого на вугіллі, на котел,
що працює на соломі, для виробництва тепла;
 Модернізація котельні, що включає в себе
установку труб і регулюючих клапанів;
 Скорочення споживання тепла за рахунок
оновлення скління теплиці;
 Теплообмінник і регульована система
вентиляції в теплиці
 Реконструкція теплиці для поліпшення її
герметичності;
 Групування рослин з однаковою допустимою
температурою росту знизить потребу в теплі

6. Теплиця ВП НУБіП України «НДГ
Ворзель»
Супутниковий знімок теплиці
Шафа контролера автоматичного
управління Тепловий пункт та його автоматика мікрокліматом теплиці

7. Модель динаміки системи трубно-
водяного опалення шатра теплиці
Рівняння динаміки тепло- і масообміну теплиці складаємо на основі
теплового балансу елементів системи повітряного обігріву для параметрів:
теплоносія (вода)
(1)
реєстру труб
(2)
повітря шатра
(3)

8. Модель динаміки охолоджувача-
зволожувача повітря
Повітря контактуючи з водою віддає частину своєї теплоти
поверхні води при цьому вода випаровується і
поглинається повітрям. В процесі асиміляції води повітрям
скрита теплота випаровування повертається в повітря.
Таким чином процес зволоження повітря і зниження його
температури проходять при постійному тепловмісту
повітря, тобто при постійній ентальпії.
(4)
(5)
(6)

9. Графічна інтерпретація розв’язків диференційних
рівнянь математичної моделі мікроклімату в теплиці
Зміни температури повітря та труби при зміні подачі теплоносія в трубі
2
1
3
0 1´104 2´104 3´104 4´104 5´104
27
24.4
21.8
19.2
16.6
14
Tv(t )
Tv1(t )
Tv2(t )
t
3 2
0 1´104 2´104 3´104 4´104 5´104
100
82.8
65.6
48.4
31.2
14
Qtr(t )
Qtr1(t )
Qtr2(t )
t
1- , 2 - , 3 -
1

10. Графічна інтерпретація розв’язків диференційних
рівнянь математичної моделі мікроклімату в теплиці
Графіки зміни відносної вологості та охолодження повітря
при проходженні через зволожувач-охолоджувач
2
0 6 12 18 24 30
0.8
0.72
0.64
0.56
0.48
0.4
j(t )
j1(t )
j2(t )
t
0 6 12 18 24 30
30
28.4
26.8
25.2
23.6
22
t(t )
t2(t )
t3(t )
t
1
3
1
2
3
1- , 2- , 3-

11. Функціональна схема автоматизації системи
керування мікрокліматом в теплиці

12. Технологія вимірювання параметрів
мікроклімату в теплиці
Загальний вигляд робота
для вимірювання мікрокліматичних
параметрів
Маршрут руху робота по теплиці

13. Сприймаючі елементи САК
Датчик температури повітря ТСМ-50М
Датчик температури труби ДТС3225
Датчик вологості
повітря HIH-4000

14. Регулювальні клапани
Триходовий змішувальний клапан
Диференційний клапан зміни
подачі теплоносія

15. Стійкість контурів САК мікроклімату:
графіки ЛАЧХ та ЛФЧХ

16. Стійкість контурів САК мікроклімату:
графіки АФЧХ

17. Перехідна характеристика САК мікроклімату в
теплиці – контур температури повітря
Показники якості:
1. Перерегулювання
2. Коливальність n = 1
3. Час регулювання tp =3550
4. Відсутня статичка похибка

18. Перехідна характеристика САК мікроклімату в
теплиці – контур температури труби опалення
Показники якості:
1. Перерегулювання
2. Коливальність n = 1
3. Час регулювання tp =30000
4. Відсутня статичка похибка

19. Перехідна характеристика САК мікроклімату в
теплиці – контур вологості повітря
Показники якості:
1. Перерегулювання
2. Коливальність n = 1
3. Час регулювання tp =300
4. Відсутня статичка похибка

20. Схема модернізації системи
управління мікрокліматом
Мікрокліматичні
параметри
Рослини
Мобільний робот
Система збору даних
Існуюча
система
керування
Розподілена система опалення

21. Зовнішній вигляд інтерфейсу
керування роботом

22. Висновки:
 Запропоновано шляхи зменшення енергетичних витрат в
системі керування мікрокліматом в теплиці;
 Створено математичну модель мікроклімату в теплиці за
каналами керування температурою повітря,
температурою води в трубі опалення, вологості повітря;
 Досліджено об’єкти управління за заданими каналами;
 Розраховано налаштування ПІ-регуляторів для
вищеперерахованих каналів, створено модель САК та
отримано перехідні процеси що задовольняють
агротехнологічним вимогам;
 Виконано розрахунок економічної ефективності
впровадження розробленої САК, отримано термін
окупності 0,33 року та значення чистого прибутку 28500
грн.

23. Дякую за увагу