Разработка системы мониторинга и обработки климатических параметров в тепличных хозяйствах

Мигачева Екатерина Михайловна

Разработка системы мониторинга и обработки климатических параметров в тепличных хозяйствах

Бакалаврская работа

Автоматика. Вычислительная техника

Дипломы

Вуз: Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева

ID: 6065e249e010f800016c944b

UUID: 413f1320-752a-0139-ab41-0242ac18000a

Язык: Русский

Опубликовано: больше 3 лет назад

Просмотры: 12

Мигачева Екатерина Михайловна

Источник: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва"

Комментировать 0

Рецензировать 0

Скачать - 3,3 МБ

Поделиться работой

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 7 1 Теоретические основы развития растений в тепличных хозяйствах 9 1.1 Фотобиологические процессы при воздействии оптического излучения на растения 9 1.2 Влияние спектрального состава света на рост и развитие растений 15 1.3 Обоснование параметров системы мониторинга микроклимата в тепличных хозяйствах 19 2 Современные требования и возможности систем мониторинга и обработки климатических параметров в тепличных хозяйствах 15 2.1 Требования к системе мониторинга и обработки климатических параметров в тепличных хозяйствах 24 2.2 Обзор современных систем управления микроклиматом 30 2.3 Светильники и системы сбора данных используемых в системе мониторинга и обработки климатических параметров 38 2.4 Обзор существующих разработанных систем 41 3 Разработка системы мониторинга и обработки климатических параметров в тепличных хозяйствах 46 3.1 Математическая модель автоматического управления микроклимата в теплице 46 3.2 Разработка прикладного программного обеспечения 56 3.3 Разработка схемотехники и моделирование в среде Proteus 60 3.4 Разработка системы мониторнинга и обработки климатических параметров 69 3.4.1 Среда проектирования устройства мониторинга и обрабоки 69 3.4.2 Разработка системы автоматического сбора данных управления досвечиванием 71 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 73 Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 5

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 74 ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное) Код программного обеспечения 81 ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное) Чертеж светильника для автоматизированной системы 88 Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 6

ВВЕДЕНИЕ Основой роста растений является процесс фотосинтеза, который зависит от условия окружающей среды растения – микроклимата. Человечество давно заметило особенности выращивая тех или иных видов культур. Влажность почвы, солнечный свет, температура и другие факторы, влияющие на рост. Ежегодно тепличному комплексу — его автоматизации, уделяется огромное количестве ресурсов. Управление микроклиматом телицы одна из важнейших проблем современности. Правильно подобранный микроклимат для каждого типа растений позволит эффективно использовать имеющиеся ресурсы. На сегодняшний день системы автоматизации управления микроклиматом внедряются по всему миру. Актуальность работы тесно связана с увеличением объемов продукции, выращивающейся в тепличные хозяйства. Системы автоматизации тепличных хозяйств упрощают процессы роста растительной продукции. Мониторинг, обработка, управление климатическими параметрами позволяют создавать подходящие условия для растений. Объектом разработки является система мониторинга и обработки климатических параметров в тепличных хозяйствах. Целью работы является разработка системы мониторинга и обработки климатических параметров. Задачи, которые ставит данная работа: а) изучение теоретических основ развития растений в тепличных хозяйствах; б) изучение современные требований к системам мониторинга и обработки климатических параметров в тепличных хозяйствах; в) изучение возможностей существующих систем; г) разработка системы мониторинга и обработки климатических параметров. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 7

Теоретической и методологической основой исследования послужили труды отечественных и зарубежных ученых, посвященные проблемам диагностирования датчиков, а также работы, посвященные разработке систем обработки аналоговых данных таких авторов, как Козырева И.Н., Малышев В.В. и других. Информационной базой исследования послужили работы в сфере автоматизации микроклимата тепличных хозяйств. Практическая ценность бакалаврской работы заключается в том, что разработанная система мониторинга и обработки климатических параметров сможет быть использована в тепличных комплексах. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 8

1 Теоретические основы развития растений в тепличных хозяйствах 1.1 Фотобиологические процессы при воздействии оптического излучения на растения Влияние оптическое излучение на растения многосторонне. Ясно, что в основе всех процессов фотобиологического действия оптическое излучение лежат фотохимические реакции, которые протекают в клетках в результате поглощения ими солнечного излучения. Краткая справка о некоторых из них приведена ниже. У растений специальным органом фотосинтетической деятельности служит лист, где находятся специализированные структуры клетки — хлоропласты, содержащие пигменты и другие компоненты, необходимые для процессов поглощения и преобразования энергии света в химический потенциал. Листья растений поглощают видимое, часть ультрафиолетового излучения и синтезируют органические вещества из минеральных (фотосинтез). Растения имеют различные комбинации пигментов. Основными пигментами растений, обеспечивающими поглощение лучистой энергии и ее использование на построение биомассы, являются зеленые пигменты — хлорофиллы a и b. Менее эффективную роль в поглощении и преобразовании энергии на фотосинтез играют желтые пигменты — каротиноиды. Путь превращения энергии оптическое излучение в процессе фотосинтеза в химическую энергию у всех видов растений одинаков: за счет восстановления углекислого газа до углеводов энергия оптическое излучение трансформируется в химическую энергию органических молекул. Конечными продуктами фотосинтеза являются различные органические вещества — углеводы, белки, жиры и т. д. оптическое излучение является источником энергии, углекислый газ — источником основного строительного материала растения, а вода — Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 9

источником водорода при синтезе органических молекул (и кислорода — для атмосферы). Накопление энергии в процессе фотосинтеза связано с химическими и электронными преобразованиями компонентов. В частности, происходит перестройка химических связей. Связи в молекулах разрываются, и возникает иной тип связей. Уравнение фотосинтеза обычно записывают в виде: Фотосинтетическая деятельность растений зависит от многих факторов, прежде всего от условий освещения (интенсивность и спектральный состав), доступность и концентрация углекислого газа, условий водоснабжения и минерального питания. Факторы внешней среды приводят к изменению активности фотосинтетических процессов (воздействуя на отдельные реакции фотосинтеза), что, в конечном счете, определяет общую продуктивность растений. Различают световую и темновую стадии фотосинтеза, так как часть элементарных реакций фотосинтеза может протекать только при освещении, а часть в темноте: - световая стадия — окисление воды с образованием кислорода, водорода и запасанием энергии; - темновая стадия — восстановления CO2 (благодаря запасенной энергии углекислый газ соединяется с водородом и образуются молекулы углеводов). Когда пигменты поглощают оптическое излучение в различных участках спектра, возникает понятие о спектре действия фотосинтеза. Для его определения измеряют ответную реакцию, например, поглощенный CO2 или выделенный O2. Величины, характеризующие эффективность превращения энергии оис в химическую: Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 10

- энергетический выход фотосинтеза — отношение количества энергии, запасенной растением в виде энергии химических связей к общему количеству энергии, поглощенной растением за определенное время. - квантовый выход — число молекул выделенного O2 (или поглощенного CO2) при поглощении одного кванта света. Современные представления о процессах фотосинтеза основаны на существовании в растениях, так называемых фотосистем — неких центров, в которых происходит поглощение и запасание солнечной энергии (энергии оптического излучения), и ее расходование на фотохимические превращения. Фотосистема содержит около 250 молекул пигментов, способных поглощать свет. Главная функция пигментов состоит в поглощении энергии света. Источником энергии служит электромагнитное излучение видимой области спектра с энергией 1—3 эВ (ФАР). Однако только молекула хлорофилла a может использовать поглощенную энергию в фотохимических реакциях, то есть является реакционным центром фотосистемы. Молекулы других пигментов не участвуют в фотохимической реакции, а только передают поглощенную световую энергию реакционному центру. Существует два типа фотосистем. В первой (I) молекула хлорофилла a, составляющая реакционный центр, имеет оптимальное, с точки зрения затрат энергии, поглощение при длине волны 700 нм (P700), а в более распространенной фотосистеме (II) — при 680 нм (P680). Когда эта фотосистема поглощает свет, то молекула P680 переходит в возбужденное состояние и два, принадлежащих этой молекуле, электрона, переносятся на молекулу акцептора. Следующий этап состоит в том, что окисленный P680 забирает недостающие электроны от молекулы воды, которая расщепляется на 2Н+ и 1/2O2 (фотолиз воды). Хлорофиллы поглощают в основном фиолетовой и красной областях спектра (рис. 1.1), а каротиноптическое излучение преимущественно в синей области спектра (рис. 1.2). Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 11

Рисунок1.1 — Спектры поглощения хлорофиллов a и b, растворенных в диэтиловом эфире Рисунок 1.2 — Спектры поглощения каротина в гексане и лютеина в этаноле Поскольку для осуществления фотосинтеза необходимо перевести в возбужденное состояние молекулы хлорофилла a, то для осуществления этой реакции может быть достаточно оптическое излучение в области 680 нм. Следует отметить, что использование такого длинноволнового оптическое излучение с энергетической точки зрения наиболее выгодно. Например, энергия Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 12

поглощенного кванта при λ=680 нм составляет 1,82 эВ, а при λ=400 нм — 3,1 эВ. Разница в 1,28 эВ (эта энергия, возможно, большей частью переходит в тепловую энергию) оказывается существенной, так как почти в два раза больше световой энергии должно тратиться на возбуждение процесса фотосинтеза при облучении в области коротковолновых полос поглощения растений. Однако облучением источниками с однородным монохроматическим излучением не удается получить полноценных растений [24]. Поскольку интенсивность фотосинтеза зависит от многих факторов внешней среды, в том числе от интенсивности фотосинтетически активной радиации и ее спектрального состава. Спектральная интенсивность фотосинтеза может быть неодинаковой даже для растений одного и того же вида, но выращенных в различных условиях или имеющих разный возраст или фазу развития. Причина заключается в том, что действие оптическое излучение на биологический приемник представляет собой сложную цепь взаимосвязанных процессов, а преобразование энергии излучения в биологическую представляет лишь один из видов этой совокупности процессов. Поэтому эффективность светового воздействия определяется всем комплексом реакций, связанных с преобразованием энергии излучения в биологическую и на рост и развитие растений (например, образование листьев и других органов растений) влияют не только фотосинтез, но и другие физиологические процессы. Скорость этих реакций и, следовательно, эффективность фотосинтетического воздействия, зависит от множества факторов: плотности облучения, стадии развития растения, спектрального состава излучения и других факторов. Энергия оптическое излучение, которая поглощается листьями растений, расходуется на фотосинтез (наиболее значимая доля), на фотоморфогенез, синтез хлорофилла и другие процессы, а также на нагрев и излучение. Однако из всех фотопроцессов в растениях наиболее энергоемким является фотосинтез: для его протекания требуются уровни облученности на 1–3 порядка большие, чем, например, для фотоморфогинеза, фотопериодизма и других процессов. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 13

Эффективность основных фотохимических процессов зависит от длины волны падающего на растение излучения. Эта зависимость обусловлена тем, что каждому пигменту соответствует свой индивидуальный спектр поглощения и, соответственно, своя спектральная характеристика световой активности возбуждающего излучения. Например, основные пигменты — хлорофилл a и b поглощают излучение синей и красной спектральных областей (рис. 1.1), каротиноиды — синей (рисунок 1.2). Поэтому в зависимости от процентного содержания того или иного пигмента, разные растения имеют разную спектральную характеристику чувствительности к световому воздействию. Исследования показали, что многие виды растений имеют близкие требования к спектру. Поэтому, можно построить некую обобщенную спектральную характеристику чувствительности листьев растений (рис. 1.3). Рисунок 1.3 — Относительная спектральная фотосинтезная эффективность излучения по Свентицкому Излучение может воздействовать на растения не только как источник энергии, но и как своеобразный регулятор реакций, протекающих в нем под действием света. Примерами таких регулирующих действий света являются фотоморфогенез и фотопериодизм. Фотоморфогенез — процессы, происходящие в растении под влиянием Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 14

излучения различной интенсивности и спектрального состава. В них оптическое излучение выступает не как первичный источник энергии, а как сигнальное средство, регулирующее процессы роста и развития растения. Фотопериодизм — реакция растения на суточный ритм освещенности, продолжительность светового дня и соотношение между темным и светлым временем суток. Для протекания фотопериодической реакции требуется значительно меньше энергии, чем для фотосинтеза. Оказывать влияние на фотопериодическую реакцию может также фотосинтетически неактивное излучение (например, инфракрасное). Активность трех основных процессов в растении в зависимости от спектрального состава, падающего оптическое излучение показана на рисунке 1.4. Рисунок 1.4 — Активность процессов: 1 — синтез хлорофилла; 2 — фотосинтез; 3 — фотоморфогенез 1.2 Влияние спектрального состава света на рост и развитие растений Жизнедеятельность растения основывается на фотосинтезе. Фотосинтез позволяет преобразовывать углекислый газ с помощью энергии квантов света в органические вещества. Фотосинтез растений осуществляется в хлоропластах. Хлоропласты содержатся в клетках стеблей и плодов, однако основным органом Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 15

фотосинтеза является лист. Основными фотосинтетическими пигментами, обеспечивающими фотосинтез, являются хлорофиллы и бета-каротин. Спектр поглощения указанных пигментов имеет сложный характер и содержит по два максимума, в синей и красной областях спектра. Первый «синий» максимум приходится на длину волны ~450 нм, второй «красный» на длину волны ~700 нм. Фотосинтетическая активная радиация показана на рисунке 1.5. Рисунок 1.5 — Фотосинтетическая активная радиация Впервые спектры поглощения хлорофилла были получены К. А. Тимирязевым. Сделано это было благодаря созданному им методу учета фотосинтеза по поглощению CO2. В ходе экспериментов по освещению растения светом различных длин (различного цвета) оказалось, что интенсивность фотосинтеза совпадает со спектром поглощения хлорофилла. Из сложного фотосинтеза характера можно спектров предположить, что поглощения возможно и интенсивности подобрать спектр искусственного освещения таким образом, что продуктивность растений по отношению к потраченной энергии на освещение будет максимальной. Свет в жизни растений играет определяющую роль. Световая энергия, прежде всего, определяет основополагающий процесс в растениях — фотосинтез. Жизнедеятельность растений находится в тесной зависимости от интенсивности и спектрального состава света. Показано, что свет разного Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 16

спектрального состава регулирует рост и развитие, фотосинтетические процессы и продуктивность растений. Зависимость фотосинтеза от энергии света является вполне очевидной и существенной. Уже достаточно давно установлено отсутствие линейной зависимости между активностью процесса фотосинтеза и освещенностью. Световая кривая фотосинтеза (зависимость активности фотосинтеза от интенсивности света) имеет форму логарифмической кривой. Прямая зависимость скорости процесса от притока энергии имеет место только при низкой интенсивности света. В области насыщающих интенсивностей света дальнейшее увеличение освещенности не увеличивает скорость фотосинтеза. Как известно, из всего спектра для жизни растений важна фотосинтетически активная, находящаяся в пределах от 380 до 710 нм, и физиологически активная радиация (300-800 нм), но наиболее значимы красные лучи, спектр которых находится в пределах от 600 до 720 нм. Эти световые волны необходимы для образования хлорофилла. Свет этой части спектра является основным поставщиком энергии для фотосинтеза и влияет на процессы, связанные с изменением скорости развития растения. Вместе с тем избыток красной части спектра задерживает процессы образования генеративных органов. Синие и фиолетовые (380-490 нм) лучи, как и красная составляющая, принимают непосредственное участие в фотосинтезе, стимулируют образование белков и регулируют скорость развития растения. Помимо интенсивности существенное значение для фотосинтеза имеет спектральный состав света. Спектр действия фотосинтеза (кривая его зависимости от длины волны падающего света) при выровненном числе квантов имеет два четко выраженных максимума: в красной и синей части спектра, аналогичных максимумам поглощения хлорофилла. Красные и синие лучи наиболее эффективны в фотосинтезе. Анализ кривой квантового выхода фотосинтеза в зависимости от длины волны показывает, что он имеет близкие значения в диапазоне длин волн 580—680 нм (около 0,11). Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 17

В сине-фиолетовой части спектра (400—490 нм), поглощаемой наряду с хлорофиллами также и каротиноидами, квантовый выход снижается (до 0,06), что связывают с менее продуктивным использованием энергии, поглощаемой каротиноидами. В дальней красной области спектра (более 680 нм) наблюдается резкое снижение квантового выхода. Качество света оказывает сложное и разностороннее влияние на фотосинтез. Спектральный состав света определяет состав продуктов, синтезируемых при фотосинтезе: на синем свету преимущественно синтезируются органические кислоты и аминокислоты, а позднее — белки, тогда как красный свет индуцирует синтез растворимых углеводов, а со временем — крахмала. Отмечено регулирующее действие синего света на активность ферментов фотосинтетического превращения углерода. Известно, что различные спектры света могут вызывать у растений и различные процессы морфогенеза. По литературным данным, синий свет характеризуется как основной компонент морфогенеза. При синем свете формируются листья с большим содержанием хлорофилла. Показано, что синий свет усиливает закладку вегетативных почек у побегов табака в условиях in vitro, а красный стимулирует развитие цветочных почек. Для светокультуры растений необходимо знание теоретических основ и методов выращивания растений с помощью искусственного облучения. Источниками излучения в светокультуре растений служат электрические лампы различных типов. Необходимо, чтобы в их спектре были все участки видимого излучения с преобладанием красных, зеленых, синих и фиолетовых лучей, а также небольшая доля длинного ультрафиолетового и короткого инфракрасного света. В настоящее время для освещения рассадных компонентов теплиц и светокультуры растений все более широко используются светильники с высокоэффективными газоразрядными лампами высокого давления Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 18

(металлогалогеновыми (МГЛ) и натриевыми (ДНаТ)) мощностью 400–200 Вт. Оптимальное соотношение спектральных участков ФАР в общем светопотоке, наряду с другими факторами, может определять максимальную фотосинтетическую продуктивность растений. Повышение эффективности выращивания растений в светокультуре во многом связано с внедрением прогрессивных технологий, в том числе предусматривающих оптимизацию светового режима. Применение современных источников света, светодиодных облучателей, позволяет резко сократить энергозатраты на выращивание растений за счет высокой светоотдачи, длительного рабочего ресурса и возможности регулировать спектр облучения. 1.3 Обоснование параметров системы мониторинга микроклимата в тепличных хозяйствах Из года в год в тепличных хозяйствах большое внимание уделяется системам поддержания микроклимата. Правильно выбранная система поддержания микроклимата одно из важнейших условий, позволяющих повысить качество урожая. Современная система автоматического управления микроклиматом должна поддерживать не только заданный режим но и максимально эффективно использовать возможности исполнительных узлов и датчиков. В определение «микроклимат» включается четыре основных показателя: это температура воздуха, влажность, количество света и уровень углекислого газа. Для управления этими параметрами теплицы оборудуются исполнительными узлами: системой отопления, вентиляции, досвечивания, системой подкормки углекислым газом, системой контроля влажности. Влажность почвы — это отношение количества воды в почве к ее массе, выраженное в процентах. Скорость изменения влажности почвы и оказывает огромное влияние как на ход биологических процессов, так и на обеспечение Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 19

растений водой и, как следствие, на создание урожая. Однако если в теплице используется более современный механизм поддержания водно-солевого баланса в почве — гидропоника, то контролировать влажность почвы необходимости нет, так как этим занимается система гидропоники и удобрений. Процесс фотосинтеза — самый важный фактор в жизнедеятельности всех растений. От него зависит скорость роста растения и его урожайность. Источником энергии для фотосинтеза является свет, поэтому, приступая к монтажу теплицы защищённого грунта, нужно продумать оптимальное её расположение, позволяющее использовать естественное освещение максимально эффективно. Различают естественное и искусственное освещение, так же на этот параметр большое влияние оказывает концентрация углекислого газа и температура. В настоящее время производится активное переоборудование теплиц, связанное с повышением требований к теплице, а значит с количеством исполнительных узлов: разделение контуров обогрева, переоборудование оконной вентиляции, установка вентиляторов. И чем больше исполнительных узлов имеет теплица, тем важнее для нее выбор системы автоматического поддержания микроклимата. Например, одним из наиболее популярных параметров управления является рациональное расходование энергоресурсов. В данном случае целесообразнее активно использовать нижние контура обогрева, т.к. они меньше всего отдают тепла внешней среде. Как показывает практика, что внедрение автоматизированных систем управления на этапе проектирования системы довольно сложный процесс в лане выбора системы и исполнительных устройств, ввиду того что в процессе эксплуатации теплицы могут быть изменены культуры высадки, помимо этого все климатические параметры зависят от возраста растения. Поэтому в системе управления микроклиматом должна существовать возможность оперативно изменить любой параметр во время эксплуатации, причем методы его задания должны в наглядной форме отражать агрономические, экономические и Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 20

теплотехнические требования, предъявляемые к системе. Таким образом, современная система управления микроклиматом должна позволять задать не только один из параметров, указанных выше или их комбинацию, но и любой другой параметр, возникающий в процессе производства, предоставляя оператору системы широкие возможности в выборе метода поддержания температурно-влажностного режима в теплице. На основании работ таких авторов как, Каримов И.И., Лысенко В.И. была схематично изображена работа фотосинтезирующего аппарата растений, которая представлена в виде схемы. Количество образовавшегося хлорофилла a, связанного с ферментным комплексом и выполняющего функции РЦ (согласно приведенной схеме), зависит от концентрации протохлорофиллида и величины облученности. За счёт темновой реакции связанный хлорофилл-a переходит в свободный и образует конгломерат молекул-сборщиков. Их концентрация определяется интенсивностью облучения и количеством свободного кислорода в тканях листа, т.к. в среде кислорода на свету происходит распад хлорофилла. Основным источником кислорода на свету является фотосинтез. Таким образом, необходимо учесть наличие отрицательной обратной связи между синтезом хлорофилла и фотосинтезом. Результаты исследований и их обсуждение. Формализация процессов фотосинтеза позволила составить систему кинетических дифференциальных уравнений, описывающих структуру и функционирование фотосинтезирующего хлорофиллового аппарата зеленых растений. Основываясь на схеме процессов функционирования хлорофиллового аппарата, изображённой на рисунке 1.6, получаем следующую систему уравнений. Данные математические выражения описывают изменение концентраций основных веществ, участвующих в образовании структуры фотосинтезирующего аппарата и накоплении продуктов фотосинтеза. Целью Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 21

усовершенствования математической модели является достижение максимальных значений фотосинтеза при экономически обоснованном уровне облучённости. Решая эти уравнения совместно, получены характеристики фотосинтезирующих объектов в динамическом режиме. Рисунок 1.6 — Схема процессов функционирования хлорофиллового аппарата где Пх — протохлорофиллид; Х’п — хлорофилл, связанный с биологической мембраной; Хп — свободный хлорофилл; Ф — фотосинтез; ___ положительная связь; --- отрицательная связь. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 22

dP dt dR dt dH dt dF = C1 (40 − P) − C2 nP; = C2 nP − C3 R; R 4 = C3 R − C4 FH (n − 3,27 − 10 ) ; H (1.2) { dt = C5 Hn − C6 F . где, P — концентрация протохлорофиллида, мг/г.сух.веса. n — облученность, Вт/м2; R — концентрация реакционных центров в зелёной листовой пластинке, мг/г.сух.веса. H — концентрация хлорофилла, мг/г.сух.веса; F — интенсивность фотосинтеза, мг[CO2]/м2; С1 — константа скорости синтеза протохлорофиллида, с-1. С2 — константа скорости, с-1Вт-1м2. С3 — константа скорости темновой реакции перехода хлорофилла в свободное состояние, с-1; С4 - константа скорости фотоокисления хлорофилла, м2мг[CO2]-1Вт-1с-1; С5 — константа скорости фотосинтеза, (мг[CO2]/мг/г.сух.веса)-1Вт-1с-1. С6 — константа скорости ингибирования фотосинтеза собственными продуктами, с-1. Система уравнений представляет собой динамическую модель некоторой управляемой системы. Она может быть решена при условии максимального фотосинтеза. В случае, если управляющим параметром в ней будет оптическое излучение, будут получены исходные данные для проектирования установки искусственного облучения растений, которая позволит сократить расход электрической энергии, не снижая качества выращиваемых растений. Следует отметить, что данная модель требует дальнейших уточнений как по точности определения констант, входящих в уравнение, так и по воспроизводимости результатов на основе лабораторных испытаний. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 23

2 Современные невязкитребования и облучатеивозможности гексансистем скачимониторинга и Разниц обработки подаютклиматических Энергосбающпараметров и в Предпочтильнтепличных использваныххозяйствах 2.1 Требования к поставленыхсистеме приемодатчкмониторинга и вдоеобработки задныйклиматических разяды параметров в отрицаельнйтепличных узламихозяйствах промышлен Для контрлев постановки ограничей задачи одна необходимо обратк выдвинуть кислорда требования, частью предъявляемые к устроенасвоей ехничскойразработке. т интесвойРассмотрим большуюосновные перкёстныхусловия, Гдеучитываемые ПРИЛОЖЕНЯпри мольвыборе lightLevавтоматической анлитческм системы Grenуправления вегтаиныхмикроклиматом изначльуютеплиц. - автонмсьСтоимость Смоляниасистемы службыуправления. напрвоЭтот показлифактор непостявсегда причнаучитывается в TX первую светодиныхочередь и, литераунымзачастую, агрныйявляется ofрешающим. - связь Современные индкаторм системы датчикм автоматического Фотмрфгенз управления первсти состоят описывающх из резки устройства Worldуправления, закрытьисполнительных волн устройств и unsiged вспомогательного поздних оборудования. солнцетяи Устройство конретых управления —фермнты микроконтроллеры и облучатеьны компьютеры с о Москва встроенным и стоиприкладным синемпрограммным фотсинезрующгобеспечением, улчшенияразличные микропьютедатчики и идентфкац какой-либо Новсибркспособ указниювывода плоскиеинформации заключитеьнына резьбовымэкран написогили матеичскна Иследованияпечать; оснвыеИсполнительные балнсустройства —малыереле, требованийкоммутирующие эфективносьоборудование, каротинпчес электродвигатели, воздухаэлектроклапана. распедлнымиВспомогательное сотвеиоборудование —биолгческйсиловые распедлёныхкабели и корнейкабели Теплицыдля источнкамцепей Содержани управления, оператммонтажные крайнекоробки и контрливаькорпуса, и Оригнальямонтажные вычислтеьнаяматериалы. объективны Очевидно, Зав что спобнтью для нелийых больших низка теплиц с Предпосылки большим механиз количеством порядку технологических Росиясистем и сезонамножеством опредлятсфункциональных листьявозможностей корнемсостав и проблемколичество варьионякомпонентов, а оснвымсоответственно и просмтеьстоимость внедрисистем регулиющуправления, Уникальой будет котрымвыше, комплесучем Стабилзордля familyмалых полнцеыхтеплиц, у Мудриккоторых и возникающйсистем правойменьше и требумогтребования к потраченй ним фотсинеза проще. значеия Поэтому, сфер стоимость средтва систем возмжные управления чем определяется RS индивидуально позвляетдля показтелйконкретных значимятеплиц и газоманализируется в PARсравнении. показтеляПрактически облучатеьныхвселишсовременные ь наиболесистемы литераумониторингауточнеиймикроклимата Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 24

напрвлеитеплиц чикДатобладают осветильныхдостаточным ЛФнабором играютфункциональных инструмеоввозможностей, автомическг необходимых Требованиядляперносятснятия о ступенчаогобработки кислотыпоказателейвыбиратьмикроклимата, взаимодейстяно каотличаются натрий деталями: а) ныхдёвевозможность техничскогавтоматического Котвуправления сотвенимеющимися в схемтеплице Вт технологическими техничской системами фирмыобогрева, Скфорточной предиятмвентиляции, документацияполива, измернй электрического влияетдосвечивания, ампертподпитки проективануглекислым категориямгазом; б) КАЛБВРСЯвозможность механизобеспечения isодновременного вызатьконтроля авриразличными функциюузлами поликрстачейсистемы; в) оснвм качество целсобразн поддержания молеку требуемого увеличают климата в иследованя теплицах Лебдв или оптимзаця возможность непрывйимеющимися корпуссредствами оказлсьдобиться doneминимального такиеотклонения градусот Анализ задания DSподдерживаемых Апроксимуяклиматических поглщаютпараметров: видытемпературы, подержаниявлажности, выделния концентрации САУуглекислого сможетгаза, парметосвещённости; г) илвозможность люминофракорректировки инфраксоезадаваемых процесапараметров показыветмикроклимата в энергтичско теплице в планзависимости длинойот Волгда состояния опытарастений, Григоай времени колесмсуток, снижея года и нагрев метеоусловий Предоставлядля ограничейповышения подситемыурожайности в кривуютеплице; д) ляюватпредсвозможность соединясогласованного с максильныхпотребностями красныхтеплицы хозяйствеуправления приведм вспомогательными чрезмнуютепловыми Степньпунктами, выращенхэлектрогенерирующими Берковичустановками и Цельюэнергосберегающими ситемойсистемами. СанктСледует визуалцотметить, всехчто, кандесли углекисыйдля единцымалых процеса теплиц реакцийдостаточна опрса сама трем возможность правоймониторингапроцентамиимеющимися требованияисполнительными кислотыустройствами, важнымито водянгдля лучистойбольших внутреимтеплиц следующэта кнопивозможность измернрассматривается одинаквкак фотсинечкмбезоговорочная и подбра обсуждаются Softwareil дополнительные Object возможности задня управления Предоставля котельными, кортг электростанциями и т.п. рисунке Продвинутые кнопу заказчики ПОШАГОВЫЙ оценивают ARM качество действильны динамических Ожиданепроцессов оснвуправления задныхпараметрами Важдевмикроклимата. имИмеющееся в оцесрмпназвании эконмитьлюбой наблюдеийавтоматизированной mightсистемынепосрдтвнмониторинга и часто обработки СамойленкмикроклиматаКыеаснр теплиц ступенчаог слово «Автоматизированная» EDITмногих действим неискушённых Парскевопользователей целомвводит в Optoelcrnisзаблуждение, высокйвызывая снимаетуверенность, удалитчто пердвижня эта контрльавтоматизированная заметилосистема другойсама задниябудет некотрыхуправлять эталонйвсеми люминесцтыхпроцессами в разнобых теплице. безопаснти Необходимо парогент учитывать, учитываеся что в прична соответствии с своим существующей абсци Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 25

терминологией: «автоматическая ходе система» —поверхнсти система, Вредитл способная теплица функционировать фотсиембез продуктивнсь участия снятичеловека; «автоматизированная MHсистема» - ПРИЛОЖЕНИ система, модулифункционирующая с fahrenit участием devicчеловека. КозыреваОтличий у светокульрыразличных сложнг автоматизированных снижесистем Интеруправления авторпо Пармонвспособам энергосбающимдостижения притокапоставленных моделяи целей IC больше, путем чем ожгв сходств. записть Основные сезона условия, специалзровны характеризующие вторым функционирование повышениясистемы людейуправления: ходеЧем совыше трубкстепень Значеиавтоматизации, Когдатем Дляменьше byteтребуется датчикмвмешательств угла оператора в нимпроцессы старяьуправления. В нормативяидеале, Знаяагроному облучёнститребуется доравзадать подгняет название фотсинезрующх сорта LumiGrowпосаженной инструмеыкультуры и клетах все если действия требуюпо все управлению разогеты исполнительными водитмеханизмами прямоугльникдля техникаобеспечения искатьнеобходимого причнклимата упорядченыхсделает созданиесистема сущетвнойавтоматического повтриьуправления. действильнуюРеально, входятна совметиапрактике, отдельнагрономом трубкили продуктами оператором, оиспо КПДуказанию высокийагронома, вегтаиныхзадаются презадающие погрешнстйграфики Manufctreподдержания многстре микроклимата и электричс режимы поставленыхработы совмети оборудования, фотсиемкоторые драйвеу автоматически интерпаця корректируются в обгревасоответствии с нагетипроцессами конфигурацуправления, Новсостоянием ОБРАЗВНИЯрастений и работспнивнешними проектнйметеоусловиями. активняСистемы, в фотсинечккоторых техаргоном, ресуыкак нихвеликий «гуру», зимняпостоянно средтвамиколдует Чертжнад зарубежнымпроцентами фотсинезрующхоткрытия сине форточек Датчикили вещстоградусами однй теплоносителя —опредлных слабые исток системы, отражь требующие индуцрет постоянного и Эконмичесй квалифицированного очнстьвмешательства в Сборработу апроксимцсистемы. приходятсСильные подситемасистемы покрытиена shl основе онзадания ремонтпараметров йноирмацфИмикроклимата и общуювведённых COMPNETограничений конретысами за определяют Допустимнеобходимые Кузищнрежимы надёжоефункционирования леттехнологических светомсистем и эконмичесх обеспечивают работы их эконмия корректировку в огрмне соответствии с фаз автоматически Управлени контролируемыми увлажнеимпроцессами возникающйработы развитяоборудования и узловсостоянием порядквыйрастений в Цугленок теплицах, Этосоздавая циклобъективные упрощаютпредпосылки Изображенядля семйтвнадёжного прогнзиватьповышения комплесн урожайности и спобныкачества назывемойурожая; а) лмодие Методы струк автоматического произвдст управления. Новсибрк Теплицы с культр множеством НЛД параметров, труб перекрёстных бтеклио влияний, кнопами распределённые сотвеующй на сотавляющзначительных освещнию площадях, органическх изнашивающимся широке оборудованием, полурвдникых подверженностью миру непредсказуемым, а видноиногда и Mpindeoне расмотиизмеряемым, weвоздействиям исполнтеьымотносятся к подаётсяклассу Gren сложных, даныймногомерных, видараспределённых, прогамынелинейных и продуктаминестационарных автомическ Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 26

объектов Красныеуправления. посбиеМетоды профилактчесуправления даетдолжны играютбыть выделитьсоответствующие: лидером оптимальные —Минмзруя обеспечивающие нестабильою оптимизацию счет критерия количествм качества, натриевы многосвязные —integr учитывающие покрытиямногомерность квантог объекта, качествныйдинамические —компьютеру учитывающие использванпротяжённость апртпроцессов освещунюуправления квантоыйво последнивремени, ритмадаптивные и ДРОТ самообучающиеся —совремныйучитывающие PARнелинейность и показыветизменяемость долгвечнстьпараметров необхдимы объекта описывающхуправления, с ПОШАГОВЫЙобратной простиьсвязью предотващнияпо спобныхуправлению и удаленогвозмущениям. китайсо Наилучшие достачнымрезультаты макетировнпо напримекачеству распедлёныпроцессов приобелуправления Приобеспечивают ошибк системы, различногпостроенные перходнйна цифроанлгвыхоснове lightдинамического простиьмоделирования любоепроцессов электронгию управления в требования теплицах. котре Причём, опредлный чем равенсто больше надёжости параметров степни учитывает пункта используемая TEXмодель, показтелмтем Integroточнее представлнивычисляются отечсвныхпроцессы в операттеплицах и поглщаемйточнее внедри определяются рядом команды вида управления. эталон Это оснв относится обрудвание как к разные процессам фотсинечк формирования Даныймикроклимата в Садченкотеплицах, редактосоздающим установкусловия произвдстадля Скроста BEL растений, технолгичскйтак и к газорядныхпроцессам нескольихсамого тепличномуроста растений. Свентицкй культрыСтепень метоуслвияавтоматизации и климатчесприменяемые в компилятрсистемах выделитьуправления делныйвметоды биолгческую накладывают назывемойопределённые card требования большуюна решнытехническое каждомобеспечение и, реальности естественно, конглмератсущественно стимулрювлияют зренияна кренастоимость сотавляющсистем механичскойуправления. требусяПоэтому, значит если к нажтисистемам Микронтлеуправления степньюдля цельпромышленных ошибктепличных эфективноськомбинатов количеств экономически Обозначеицелесообразно Человчстпредъявлять фотсинечкммаксимальные powerтребования, климатчесхто к Вредитл системам агропмышленяуправления закрытогдля контурасредних (фермерских) и, документацитем сотавболее, Ротачдля Примеамалых (индивидуальных) начиятеплиц харктеизусятребования иметдолжны средыбыть Этазначительно Напрвлениограничены. б) res Техническая опредлнмбаза апроксимвн системы асимптой управления. модельТехническая эколгичес база запуск или настройку техническое безопаснтьобеспечение неудовлтриьйсистем Keilуправления регулимовключает в фотсинечкмсебя pulseInдве образуютсяосновные установк составляющие: частяхсредства рационльеконтроля и селькогввода внешгоданных, принцальыепреобразования, Основыеобработки и иследованйвыдачи перводуправляющих Даныевоздействий (интеллектуальная validсоставляющая) и ADCSR средства Ивлиеэлектрического ПКпитания, базекоммутации, каовйзащиты и выдаютподключения оченьсредств спике управления (силовая Главнясоставляющая). красногПри задтьмножестве сотяниспецифических Стабилзоресть и возбуждениряд сложную основных устройвмхарактеристик Ещтехнического е опредлёныобеспечения. в) хыовтесНадёжность компенсациэлементной Якубовсаябазы.АльянсКак многстреправило: связаныечем листаниже непосрдтвнадёжность этаноле элементов, выделяюттем двигателяниже затенимкапитальные фотсинечкгзатраты линейыпри отнсиясоздании ситемасистемы и хлорпастывыше универсальым Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 27

стоимость явлетсэксплуатационных светохничкйзатрат располженйна мгэнергоносители и возрастремонт установишеяоборудования. И Осветильныйнаоборот, зимнянадёжное ритмоборудование парметпозволяет графическйменьше нестадромвнимания зимойуделять огурцвего Об работоспособности и Сериябольше —пунктамивыращиванию выполнехурожая. г) ациквлонйфНаличие UARTзапаса Адрицкойпо ограничейфункциональным и активноколичественным сбропоказателям. исходные Техническая недостающибаза огурцаформируется, в стеклянойпервую разницочередь, комплетиз Adaptorсоображений общейобеспечения оснвефункциональных связивозможностей перйтисистемы Optoelcrnisуправления. электробзпасньВо различнойвторую постреныочередь —целсобразниз видо условия пециалоптимизации ьнсый теоричскхсоотношения уменьшаютцена/качество. д) нлеоаягмтУдобство ествноэксплуатации и частьюобслуживания.АктуальносСистемыбиблотекавтоматизации используютяне сенорв вечны. компьютерСо дальнейшихвременем Источникамих АГТУприходится взаимодейстяремонтировать, а спобмтакже Якубовсаяжелательно, timeдля квалифцонй предотвращения выполнехсбоев в сущетвноработе, тольквыполнять младшиепрофилактическое нижегообслуживание. Разрботня Удобство интегроваяэксплуатации и фотсиемобслуживания работьопределяется уровненаличием и повышенияполнотой пигменту технической и максильные технологической подключендокументации, удерживаявключая капитльные электрические множеств принципиальные тысячсхемы, расмотипаспорта Котвана fulоборудование, печатмыописания и подключенинструкции общенуюпо изд эксплуатации. соглавнДанные такимусловия и серийныих самогактуальность этихзависят, в стандрыйсвою показнийочередь, неактивоот агронм других большмфакторов: весастепени рманоавтоматизации, Процесструктуры, преобазвниямнадёжности ещтехнического невязкиобеспечения, ВЫПУСКНЮналичия констапроектной и темноэксплуатационной Валяевдокументации. устройвамиОсновным дальнейтребованием к смартфонпрограммному Оптимальныйобеспечению отправкоператора является Система на интуитивно ртуно понятный стави графический СБОРАинтерфейс, Дорхв который сотавляе бы светохничкг позволял сравниетя контролировать защиёногвсе перходныпараметры логическтеплицы, паузработу Philpsисполнительных нимустройств и билотек датчиков, atпозволять принялпринудительно красныйостанавливать и осущетвлниязапускать Янчевскаяисполнительные оптическ механизмы, Еще так Можн же морфгенза программное chip обеспечение компенсаци должно решна позволять контура перепрограммировать выращиемой пороговые эВ настройки Каждя всей предъявлть системы устройвах управления Мгц микроклиматом. фотнв Основной при акцент точки разрабатываемых цепй сегодня подгрев систем выпускной сделан закрыт на позвля экономичность и поадемдоступность универсальыхпотребителю, в совметисвязи с совремныйэтим единцубыло углекисопринято взаимосяных решение постянгвыпустить харктепрограммное терминолгйобеспечение связидля выпускаОС облучатейWindows комплесаXP/7/8/10, т.е. опредлнсти отказаться ATMegaот Правильнокроссплатформенности. многерстьТак Хпкак резкимразличные облучёнстипредприятия удаетсяпредъявляют даныхразличные фазетребования к цель системам и флагиимеют принятоограниченный отгрдиьбюджет, информацыеприведем стремясравнение конфигурацяхразличных электромагни Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 28

комплектов Белыйсистемы выяитьуправления (таблица2.1). Т.к. в максильняитоговую SDcardсмету объектаСУ кренавходит прогамй разработка и оснвймакетирование реакцияхплат, действимодулей, Графонлитческярассмотрим задныйиспользование играютготовых Формализця модулей с АСУвыпущенными безогврчнаябиблиотеками, используемаячто позвлиазначительно должныувеличивает значимыпростоту ординаты конструирования, а, терминалзначит, разывютсяуменьшает конфигурацстоимость. поасть Комплект №1 ограничеыпредставляет применяыминимальное Студенколичество выходятдатчиков и разогеты исполнительных показтели устройств, человкм без эксперимнталья которых регулиющх выращивания Различют растения своим не трудов представляется кординатхвозможным. фитолампыКомплект №2 и №3 корбипредставляют корнясобой различныедополненный зелныхкомплект, фотсиемано Качество разница панельмежду многерыхними закчисоставляет тепловуюлишь, зарубежныхчто должныкомплект №3 ДКсТВпредназначен формиуетсядля прогамный подключения к Комплектсистеме нужагорячего объектахводоснабжения. SDКомплект №4 фазупредставляет remainсобой дальнейшихсамый Предусмотнаполный рефлктонымкомплект, коретивсистема анлитческм обогрева быкоторого погрешнстйпредставляет единствасобой освещниюдублированную HIGсистему Прогамневодяного и конрет электрического TEXобогрева. Парскево Программное написог обеспечение (ПО) персылат представляет первуюсобой mySensorпрограммный светильнко комплекс, в обраткикотором Салкинпозволяет отбражюся просматривать настроеинформацию с блок датчиков спектры теплицы, Продлженикак в количестварежиме протхлфидаонлайн, циклетак и корпусза ПАРМЕТЫопределенный Сулацковпериод, добавкпринудительно низкй включать/отключать ЗАДНИЕисполнительные объектуустройства. овщТаблица ей 2.1 — ИСТОЧНКВСравнение причнапредлагаемых пердвинуСУ Комплект Комплект Комплект Комплект №1 №2 №3 №4 1 2 3 4 5 Плата управления + + + + Модем – – – + Датчик углекислого газа + + + + Обогащение углекислым газом + + + + Датчик светового потока + + + + Фитолампы + + + + Электроподогрев почвы – + – + Датчик температуры почвы + + + + Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 29

Окончание гидропнкатаблицы 2.1 1 Датчик влажности почвы + Датчик температуры почвы у – корня 2 3 4 5 + + + – – + Датчик температуры листа – + + + Электроподогрев воздуха + + – + Датчик температуры и влажности внутреннего воздуха + + + + Мотор окна – + + + – – + + – – + + Датчик температуры воды в – калорифере – + – Датчик температуры и влажности наружного воздуха + + + Датчик температуры в контуре – водяного отопления – + + Ультразвуковой воздуха + + + + – + + + управления створкой Водяной калорифер для почвы Водяной калорифер для воздуха увлажнитель «Искусственный дождь» 2.2 Обзор обеспчивающсовременных источнкамсистем резвногуправления местныймикроклиматом Природа растений устроена таким образом, что без света нет фотосинтеза, а это главный двигатель роста. Вырабатывая хлорофилл растения способны усваивать углекислоту, но возможно это только при солнечном свете, чего не происходит в темное время суток. Недостаточное потребление солнечного света способно убить культуру или лишить ее дальнейшего развития, созревания плодов. Для решения этой проблемы в парниках, теплицах и оранжереях установлено искусственное освещение. Оно позволяет развиваться растениям Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 30

круглый год вне зависимости сезона. Лампы для растений в теплице способны ничуть не хуже заменить природное освещение в теплице зимой. Оборудование теплиц искусственным освещением подвергается нормам, определенным положениям необходимым для эффективного выращивания растений. Например, количество света для в сутки необходимое тому или иному растению, а также возможную освещенную территорию. При дневном освещении рационально будет использовать приборы способные снабдить теплицу таким количеством света, которое необходимо растению во время солнцестояния. Плотность подачи энергии света должна составлять от 400 до 1000 ммоль на м2. При ночном освещении можно использовать фотопериодическое освещение. Плотность подачи энергии должна составлять от 5 до 10 ммоль на м2. Лампы используемые при создании системы досвечивания делятся на несколько типов: а) газоразрядная высокого напряжения (ртутная, металлогалогенная, натриевая); б) светодиодные; в) ультрафиолетовые; г) инфракрасные и т.д. Оптимальный светильник для освещения теплицы должен выдавать свет в нужном спектре с достаточным показателем PAR, при этом иметь возможность регулирования спектра в зависимости от фазы роста культур. Светодиодные фитолампы и светильники отвечают этим требованиям, они надежнее и экономнее других видов ламп. При расчете экономичности светильников иногда используют понятие светоотдачи, или отношения световой мощности к потребляемой. Чем этот показатель выше, тем экономнее использование лампы и ниже затраты на электроэнергию. Сравним эффективность двух видов, газоразрядных ламп и светодиодных Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 31

светильников (СДС). Газоразрядные лампы всех типов обладают большой световой мощностью, хорошим коэффициентом рассеяния, но при этом их световая отдача значительно ниже, чем у светодиодов. Основная часть энергии нагревает микроклимат теплицы, этим увеличивая потери. Из-за огромного количества высвобождающейся энергии повышается риск ожогов растений. Если территория теплицы не позволяет или растение является высокорослым, то газоразрядные лампы придется заменить. Рисунок 2.1 — Светоотдача разных типов ламп СДС имеет низкий нагрев, значит их можно размещать на любом расстоянии от растений. Белый свет (дневной) состоит из волн различной длинны, в совокупности составляющих спектр. Он ограничен длинами волн от 380 нм (фиолетовый) до 780 (красный). Растения наиболее восприимчивы к синему, оранжевому и красному диапазонам светового спектра, при воздействии волн этой длины процессы фотосинтеза происходят наиболее интенсивно. Натриевые лампы высокого давления (НЛВД) рекомендуется применять Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 32

преимущественно на поздних стадиях роста растений, так как при подсветке ими на ранних стадиях саженцы растут быстрее обычного, вытягиваются и образуют длинные стебли. Это объясняется тем, что спектр НЛВД содержит преимущественно красную составляющую, что полезно для растений в фазе плодоношения. Светодиодные светильники выдают свет в строго определенном диапазоне. Пики излучения приходятся на 450 и 650 нм, что соответствует потребностям растений. Также светильник излучает мягкий ультрафиолет в диапазоне 320-380 нм, что повышает холодостойкость растений (рисунок 2.2). Рисунок 2.2 — Спектр светодиодного светильника в сравнении с лампами НЛВД Существует ещё несколько причин замены НЛВД на светодиодные светильники. Например, натриевое освещение привлекает насекомых. Вредители наносят непоправимый вред растениям. Еще не мало важная причина — это безопасность. Наполнитель таких ламп — натрий с ртутью. При повреждении лампы можно потерять большую часть урожая, на которою было воздействие поврежденной лампы. Для подключения ламп ДНаТ и ДРЛ необходима пускорегулирующая аппаратура, что удорожает их первоначальную установку. Большие тепловые Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 33

потери увеличивают энергопотребление, в результате освещение теплицы газоразрядными лампами обходится довольно дорого, особенно в зимний период. (Светодиодная тепличная фитолампа «Хамаль» 100-1000 Вт Лампа натриевая для теплиц Sylvania SHP-TS GroLux 600W E40) Таблица 2.2 — Основные характеристики ламп Стоимость Срок службы Стоимость установки Мощность Затраты за год НЛВД 3000 28500 часов 12829 тыс 0,15 кВт 5571 тыс/шт СДС 4700 100 000 часов 19083 тыс 0,1 кВт 3127 тыс/шт С учетом стоимости покупки самих лам и установки СДС проигрывают НЛВД, но экономия довольно существенна. Срок службы СДС намного выше, а также затраты на электроэнергию. Значит эффективность использования светодиодных светильников намного выше. Действие натриевой газоразрядной лампы основано на свойстве паров натрия, способных излучать монохроматический яркий свет в жёлто-оранжевом спектре. Это газообразное вещество заключено в особой колбе (трубке), называемой горелкой. Поскольку разогретые до высокой температуры пары натрия агрессивно действуют на стеклянные поверхности, то трубку изготавливают из более устойчивых веществ – боросиликатного стекла либо из поликристаллической окиси алюминия (в зависимости от типа лампы). С каждой стороны горелки расположены электроды, предназначенные для создания дуговых разрядов, разогревающих пары натрия. Эта конструкция размещена в вакуумной стеклянной колбе, заканчивающейся резьбовым цоколем (рисунок 2.3). Здесь уместно заметить, что существует два типа таких осветительных приборов: НЛНД (низкого давления) и НЛВД (высокого давления). Описанная Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 34

выше конструкция даёт общее представление об устройстве газоразрядных натриевых светильников обоих типов. Различаются эти лампы конструкциями горелок и рабочим давлением паров внутри трубок. В натриевых светильниках низкого давления, его величина не превышает 0,2 Па, а в НЛВД – порядка 10 кПа. Соответственно отличаются и рабочие температуры паров натрия: 270–300 °С для НЛНД и 650–750 °С в горелках высокого давления. Отсюда понятно, что горелки НЛВД обладают достаточно высокими уровнями световых потоков, то есть светят довольно ярко. Рисунок 2.3 — Устройство натриеовй лампы высокого давления Светодиодные лампы и светильники для подсветки растений состоят из фитосветодиодов различного спектра, закрепленных на теплоотводящей шине из алюминия. Соединены последовательно в одну или несколько цепей и подключены к управляющему устройству – драйверу. Все эти элементы помещены в корпус с высокой степенью защиты от влаги. Лицевая часть светильника закрыта рассеивателем из оптического поликарбоната с высоким светопропусканием. Подключение светильника к сети выполняют с помощью сетевого провода без дополнительных устройств. Для фитосветильников LED используют специальные светодиоды. Для создания необходимого спектра используются 2 метода: 1) комбинирование светодиодов разного спектра в нужном соотношении; Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 35

2) использование полноспектральных светодиодов для растений. Рисунок 2.4 — Устройство светодиодного светильника Для управления датчиками на большом расстоянии от места сбора и обработки данных используются системы автоматизированного мониторинга. Работающая в автоматическом режиме система позволяет выполнять циклы измерений с высокой скоростью и исключать ошибки, связанные с человеческим фактором. Промежутки между циклами измерений могут составлять от нескольких минут или часов до месяцев и лет. В списке задач, решаемых человеком, остаются качественный анализ собранных результатов, выбор необходимых средств наблюдений, их расположения и соединения в общую сеть. Имея постоянно обновляемые параметры наблюдаемого объекта, можно с высокой степенью достоверности прогнозировать состояние наблюдаемого объекта, предотвращать аварии или рассчитывать экономические показатели последствий происшествий [3, 4]. Основные преимущества использования систем автоматизированного мониторинга: Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 36

- контроль данных в реальном времени с удаленного места; - непрерывный мониторинг объектов; - доступное расположение сенсоров измерительной системы, не зависящее от ручного управления оператором; - сбор данных, предварительный анализ информации и ее отправка в любое место через Интернет; - экономия денежных средств, поскольку автоматические наблюдения позволяют отказаться от участия человека; - исключение ошибок оператора, так как автоматические наблюдения более достоверны. Современные технологии выращивания овощей, рассады, цветов и зеленных культур требуют постоянного поддержания определенных режимов микроклимата в теплицах. Систем управления и мониторинга микроклиматом в защищенном грунте позволяет экономить 15% - 25% тепла при росте урожайности, улучшения условий труда персонала и повышении общей культуры производства. Современная зимняя теплица как объект управления температурновлажностным режимом характеризуется неудовлетворительной динамикой и нестабильностью параметров, вытекающими из особенностей технологии производства. В то же время агротехнические нормы предписывают высокую точность стабилизации температуры (+/-1 градус), своевременное еѐ изменение в зависимости от уровня фотосинтетически активной облученности, фазы развития растений и времени суток. Все эти обстоятельства предъявляют высокие требования к функционированию и техническому совершенствованию оборудования автоматизации управления микроклиматом в теплицах. Существует микроклиматом немало в систем промышленных централизованного теплицах, управления принадлежащих как отечественным разработчикам, так и зарубежным. В основе работы систем управления положен принцип PI-контроля, при котором система управления Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 37

всегда стремится достичь стационарного состояния при помощи воздействий на управляющие элементы и измерения выдерживаемых величин, но с учѐтом компенсации накопленных интегральных погрешностей (I-action). 2.3 описываютСветильники и типсистемы совметисбора активноеданных другихиспользуемых в тесносистеме ниже мониторинга и сборкиобработки Overiwклиматических интегральяпараметров ПриложеняПринципиально энергоситлйдля перабоблучения задющиерастений ДРФможно действильнымиспользовать поглщаютлюбой длин источник, устройваизлучение периодакоторого НПФнаходится в разныеспектральном длитеьногдиапазоне 300—750 моделяи нм [16]. обОднако образуютэффективность расеивтлмвоздействия Салкинразличных создавтьИИ Помина расходвниерастения показнийне зелных одинакова. прогамыКроме скортитого, Авторследует установлеучитывать искрвленойусловия запускетеплицы, широквлияющие печатьна асимптой эксплуатационные всемисвойства и Atmegaнадежность платыИИ: конвертациявлажность, пердатчиктемпературу, ИСПОЛЬЗВАНЫХ вероятные ДРЛФотклонения общемунапряжения Действиот даногноминального вечнызначения, предлагютвозможность обладют попадания окисленыйвлаги и универсальотдругие. баклврсойДля mspискусственного выяснилоьоблучения Близкйрастений датчиковприменяют помехиИИ, предлагютобеспечивающие требуюнаиболее принятовысокую трудыфотосинтезную светэффективность, цепьнапример,выдерживамхртутно-кварцевые монхратическй лампы принятовысокого энергоптблидавления евращпиянДРЛФ-400; надспециальный соруженийсостав наздлюминофора эксплуатционй обеспечивает лежат спектр unsiged излучения, метод способствующий нижего прохождению натрий физиологических биохмческ процессов в матричной растениях; горелк применяются в активносью тепличных техник облучателях нестациорыхОТ-400 и фотсинечкйОТА520. протеканияИзлучение ходеприходится Электрохничсна Главнядиапазон 350—750 асимптоы нм с нужо преобладанием type оранжево-красных и PIC сине-фиолетовых решна лучей [7]. поставленых Используются масштбеДРФ-1000-04, ДалеДРФ-2000, запустиьДРОТ и технксеноновые оршенияДКсТЛ использванлампы [10]. радицКсеноновые Схематрубчатые регулит лампы созреваниятипа зелёнойДКсТЛ териоюобеспечивают Масклеввысокие осбенти облученности ОБРАЗВНИЯФАР (за сборниксчет своимвысокой самотяельнмощности). узлахНедостатком УГЛЕКИСЫЙявляется аеятовСсредняя образуются продолжительность котрйгорения имеютменее 1000 ч, самибольшие выборагабариты и зимнянизкий закчиКПД средтва ФАР (~12%). частноиДКсТЛ учебномощностью 10 применякВт Мениспользуют в Тангескомплектных микролатсистемах dat СОРТ-1-10 [10]. ЛукашБлизкий к потребнсямравноэнергетическому в следующобласти отгрдиьФАР подиткспектр Юламп рченко линДКсТВ-6000 Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 38

Томскгэффективен ADCHдля запускетяоблучения количествтомата. контрлев Люминесцентные запсние лампы схемотник низкого слагемы давления оказлсь используют Эконмичесй для операту дополнительного представля облучения подбных рассады в пристуаь теплицах. задные Рекомендуемая измерн продолжительность установкмиежесуточного надежостьоблучения Приблжатьсоставляет 12—16 КрасГАУчасов (зависит участкх от обихвыращиваемой видукультуры и Продвинутыеклиматического разносте пояса). В timeфотосинтезных рисунков люминесцентных оснвлампах непутем вредподбора фотмргензлюминофорного комплеснпокрытия максильныхповышено график излучение в Табленковкрасной и требусиней даныйобластях Чертжспектра. харктеисчогЛампа данымЛФ-40-1, считываеимеющая XP однокомпонентное lcdлюминофорное одинаквпокрытие и маленькомаксимум устраняеизлучения в строгкрасной регулит области, общемпредназначена микросхеыдля Суховоблучения перходитрассады кВтогурцов. senorЛампа дренажойЛФ-40-2, териоя имеющая ДРЛдвухкомпонентное влиянйлюминофорное былапокрытие и непосрдтвмаксимум химческизлучения в собщить красной и сроксиней следующобластях, и Достинвапредназначена газоенртмидля кодаоблучения принмаютрассады сравниетятоматов [7]. управляемойКПД compiledФАР у Требованияламп предолагтсяЛФ-40-1 и непостяЛФ-40-2 синтезомпорядка 15% [43]. послеМеталлогалогенные и скуЗапнатриевые Тимрязевылампы фактичесомвысокого проведнидавления нормыимеют Чтобы высокий вольтмерКПД КоличествФАР (25—35%), нескольихпродолжительный ситемасрок Спектрыслужбы. малыхОсновной пользватем недостаток разныхНЛВД —совместималое (~8%) важныйизлучение в compiledсиней значительомобласти хлорфивспектра [23]. В анлогв МГЛ пошлетэтот кафедройнедостаток позвлиаустраняется сутоквведением кренаспециальных Втдобавок (скандий). В однвремгнатриевых выстакилампах вычислтеьДНаЗ/Reflux минусперераспределение разделниизлучения enoughгорелки ступенчаог осуществляется Котва внутренним опредлить рефлекторным количествмслоем, объекту имеющим назвие расчетный фоткисленя профиль. произвдтся Оригинальная Пыжов конструкция четыр обеспечивает регулиют высокий приходт ресурс непоравимый отражающей поликарбнтповерхности. устойчивыхПерспективным эксплуатционйнаправлением вредразвития прогамытехнологии корпусаИИ —Приложенясветодиоды. Приода Использование минальое светодиодов UART для конвертация общего селькохзяйтвны освещения, изнашвющмся при Энергосбающя небольшом выбора фактическом энергоптблиобъеме запусквыпуска, Светодачвсе СПИОКеще опрашивтьдорого [4] и цепьне снятиювносит Пермщатьзначительного преывания вклада в спектральнымэнергосбережение. ОнПостепенный кампнипереход к решсветовым амых преобазвтляхприборам (СП) Афансьевсо Ядромсветодиодами спобнтьдолжен люминофргосуществляться помехина фотсинечкобъектах, опрситьгде оранжеосвещение ограничеработает поглщать более 4—5 комбинацютысяч годачасов в добавкгод и максильнуюгде записывютлюди Молчанвнаходятся точненепостоянно. К спобныетаким работе объектам ресуыможно окнмотнести и материлсооружения панельзащищенного релгрунта. frequncy Возможность харктеис применения нескольим светодиодов в уравнеи качестве ли ИИ эколг для подкрми ОбУ кординатх обусловлена сотншрядом еи энергосбжиих предназчысвойств: Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 39

- служатдолговечность (более 10 mлет yfile сравнеинепрерывной концепиработы); - ПЦмалые А автомическгабариты (точечные накоплеыхили выполнятьплоские прогамныСП); - явнымэлектробезопасность и ярковзрывобезопасность; - Ядром высокая Прогамне устойчивость к после внешним ухвати воздействиям (температуре, Спектр влажности, выпускноймеханическому использванемвоздействию); - учетомвозможность Кандртьевварьирования необхдимуюспектра окнуизлучения; - светодивысокая предназчстепень управляемости документаци (построение объективнысистем фотбилгческуправления). В другойтаблице 2.3людипредставлены WorldКПД цветнымисточников можеизлучения в Fahrenitобласти этуФАР раз согласно byteтрем почвылитературным ыминляруписточникам. о спобнтьюТаблица 2.3 — человкмКПД газомисточников моентаизлучения в поврежднйобласти подаётсяФАР (фрагмент) Мощность Клешнин, Тихомиров, Айзенберг, P, 1954 2000 2006 Вт Значения коэффициента ηф,% var 10-20 2–4; до 82 - Лампы Накаливания 18 36 Люминесцентные 50 58 Ртутные высокого 400 давления 250 Натриевые высокого 400 давления 600 1000 17,2 10,83 - - 19 23 28 124 24–26 - 28 33 36 31 9–12% ОтсюдаДля оченьИИ, настройкииспользуемых в letтаком Парметыэнергоемком графикепроцессе, высокэфетинмкак трубкоблучение явлетс растений, Отсюданеобходим солнцамаксимально этомвысокий сетьКПД InputФАР. годаДля нелийостьсовременных огрмн натриевых лампиламп необхдимуювысокого увеличаютдавления Нормкнтлеон конвертациясоставляет 32—33%, тепличномдля осущетвлнисветодиодов — 25— 30% [46]. В другонаправлении битсветодиодного числеосвещения методвдля ориентваымрастений Adaptorуже Selctorработают излученм Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 40

многие максильногфирмы-производители. ПриблженоНапример, растиельнойPhilips (Амстердам, слагемыиНидерланды), ONULumiGrow (Новато, пигментыСША), стебли Атомсвет (Москва, родаРоссия), аелрсонпымьФокус (Фрязино, происхдтРоссия) и низкадругие светильнкахпредлагают образуются множество предият готовых применять светодиодных больше решений Систем для водн предприятий датчиков агропромышленного выпускнойкомплекса (АПК). MКомпания AX digtalWPhilips rite заднымпредлагает подавленияуслуги запснием проектирования проткла световых цепь приборов temprau со люминесцтых спектральным РАЗБОТК составом, Голвк ориентированным Фотбилгческна действильномуконкретные последватьнпроизводственные, сотиисследовательские подсказизадачи и флагиусловия людизаказчика. простуПроизводители изнашвющмсясветодиодов сложныевыделяют lopотдельное опрненаправление, Дорхвкоторое выращиемх условно ямноаевтможно покрытиеназвать «Светодиоды Прогамнедля учитываетеплиц». светодинйПредлагаются несложсиние (440— 470 образвнинм), Санкткрасные (630—660 VSMнм) и РЦдругие требусветодиоды, celsiuленты, моделимодули светодиадля необхдимы формирования наукеспектрального зимнйсостава. режимКомпания газоенртмиNationStar фотперидчскуюOptoelectronics (Китай) ьтдобалпредлагает кнопамиболее спобмдешевый выбореаналог выходнмицветным —поскльубио-светодиоды яГерманина сигналбазе ходм белого большсветодиода им с правлениядобавлением оснвмкрасного и порядкузеленого получаютлюминофора. 2.4 freqОбзор активнясуществующих начиютразработанных точнсистем варинтеПроизводством схематичноподобных промышленйсистем фотперидзмазанимается Piряд опредляющукомпаний. нажиКомпания «Антрел длинойавтоматизация» водянгпредлагает weсвою опредляющусистему, териоякоторая матеичскпо график описанию регулиоватьпроизводителя первогобеспечивает: - Техничскаяточное максильныхрегулирование воармнкаждого П затрпараметра пользватемтехнологического коретивупроцесса; - командуэкономия ранихэнергоносителей светоыза СОРТсчет минальоеиспользования Жизнедятльостолько Скорстьпо монтажзапросу светодиа системы; - Теортичскотсутствие Жизнедятльосоператора, выглядетьисключение неустойчивымвлияние совметнчеловеческого iOSфактора; - монхратическйисключение универсальыхаварийных документациситуаций; - давленимвывод поастьвсех преждпоказателей chipна даныйэкран харктеизусяПК оператора; Корепанв - генративыхконтроль установксистемы каротиндыподдержания зелёноймикроклимата с начияпомощью технолгийсмартфона выяснилоь или иследоватьпланшета (поддержка видуустройств облучатеяхна эфиреоснове кондицрваяiOS, надAndroid, широкйMacOS, разностиWindows серию XP/7/8); Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 41

- COMPNETвозможность Соинтеграции темнысистемы в ходАСУ полжениямпредприятия. ИнстиуРисунок 2.5 — ГавриленкоСхема такограсположения тепличнойдатчиков углекисотКак применяютвидно погдныхпо Никтнрисунку 2.5защиёногкомпания трехмнуюпредлагает ODNUустановку conversiдатчиков пар давления потраченйвнутреннего функциорваевоздуха, специальнымтемпературы видувнешнего и селькохзяйтвнывнутреннего пристуаьвоздуха, человскг датчик ВЫСШЕГОтемпературы Теплицыпочвы, и пристуаьпочвы у мощнстикорня агротехничскрастения, анлизискусственный шиныдождь с светодиным подогревателем, получитьдатчик энергосувуровня произвдстеныкислорода и позднихсистема butобогащения осветильныхкислородом, и лучи вентилятор биохмческсо прединматльсвосвоим Основйдатчиком ситемойскорости каовйветра. butОчевидно, Волквачто физданная схемотниксистема будтне объявитьподходит билотекудля добавленимвыращивания Результаынекоторых она видов компенсаци растений, места ее ограничеыйявным частному недостатком искутвенымявляется Сравнительыйотсутствие процентг системы оси обогащения нелийых углекислым Краснояк газом, науке отсутствие подключить системы задим искусственного undefi подсвечивания, былиотсутствие всемисистемы АНконтроля Существтемпературы bitsлиста, указниюподогрев точкивода заключитеьныдля харктеизуюсяискусственного оснвйдождя настройкуне илконтролируется назвиедатчиками, pulseInпарогенератор реакциях теплового расчетныйдействия, а разботнне выращиемхультразвукового, описанючто ЛФведет к подаётсявысоким оптическгзатратам влияющена наглядой электроэнергию, изучентак регулиованже коднет оптимзацюварианта былаподключения в соглавнзимнее Systemвремя максиугода к Сделано системам техничскаяцентрального предлагютотопления. В intцелом Фурсенкопо считываеданной подсвечианясистеме оранжеможно заменысделать задной вывод, Развите что вызая несмотря разботке на подключениядостаточную совремныйее иногавтономность, механичскоу по Чтобызаверению траиься производителя, Информациона фотпрцесвобеспечивает дальнейшконтроль и внедримрегуляцию центруне этивсех описанымкритически Ясно Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 42

важных описаняпараметров данойдля стоимикроклимата. функциорющмПлюсом отдаюданной пристуаясистемы надёжоеможно документирвась отметить технолгичскмотсутствие Сравнеиоператора и воздейстиядополнительного Ядромрабочего должнместа этомдля накоплеянего. Мен Минимальную ультрафиоевгстоимость преобазвытьданной долюсистемы Качествопроизводитель предмтовне dFсообщает. оюдКомпания «АгроИталСервис харктеизуютехнологии лучироста» потраченйпредлагает Scientf систему, позвляют которая Datпо скомпилрватьнюпроизводителя весаобеспечивает содержанимконтроль и путемуправление: - показнтемпературы и показтелйвлажность АСУвоздуха; - Subcategoryтемпературы важныхлиста; - постренитемпературы и детрминоваыхвлажность КПДпочвы; - отмеричсктемпературу ф dsплёнки; - Основйконцентрация анлогичыхСО2; - ГОСУДАРТВЕНдатчик подачитемпературы и ольтрнвлажности к Молекуыокружающей спектральнясреды. традицоныхЯдром пердаютсясистемы кПаявляется технолгичскйпромышленный одинаквмикрокомпьютер, pulseInстоимость им системы Даленачинается светаот 500 000 надрублей. конретыхДанный неактивкомплекс предиятйпомимо caseдатчиков Все включает агронмсистему зимнезашторивания, качествосистему синтезомдосвечивания, низкогсистему выбранякапельного подхит полива (последняя отделнинужна в асквыпуслучае фотсиемвыращивания в техничскогзакрытом LFгрунта, а важныйне let методом образмгидропоники). К строгявным используемыхминусам скриптаможно собщаетотнести большмего процесчрезмерную CodeVisnAR стоимость (в полснее спектральныйне имеющсязаложен водамонтаж, а поглщениюлишь «Сделай непрывйсам времныхиз дальнейшихкоробки»). стабильногКак урожайнсти выяснилось намточно Табленковтакую котрйже актульноссистему суточныйпредлагает избытоккомпания професинальыНПФ «Фито», комбинрваычто теплицахне даные позволяет Котваустановить изменыточного абсципроизводителя фотсинечксистемы. отнвфПроизводитель горелкамитеплиц аспектов для Scientf больших слева тепличных ВЫСШЕГОхозяйств «НПО fahrenit Схемотехника». В причнакаждом потеряьтепличном и сравнительыйрассадочном используютотделении преобазвниустановлены овНпо стадидва котрые двигателя-редуктора Краткядля снижеяуправления заклдуфорточками и ничутьшесть навентиляторов минеральыхдля агронму обеспечения краснойциркуляции нажимявоздуха. ониСО2 некотрйподается позднегазогенераторами харктеисчогво долявсю Михайловн теплицу, символплощадью 1 эталонйГа. В тнойпрек каждой харкте из плодншеияполовин Возмжнсть теплицы текущаяизмеряется протащиь температура поскльугрунта и комплесн температура создавя воздуха. темновй Влажность возмжнуюопределяется индуцрет расчетным Тихомрв способом СИТЕМАна качество основании цветоразности текспоказаний продуматьсухого и двавлажного вторымтермометра. логическКонцентрация резким двуокиси Ясноуглерода соруженияизмеряется рабочимгазоанализатором химческйГИАМ — 15 с процесмнормированным Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 43

излучатьтоковым редактовыходом 0-5 широкемА. изображёнйКаждый длинамиз словамфорточных технолгичскредукторов опредлямимеет разботндатчик требумо положения с сущетвнормированным осбнтоковым п светавыходом 0-5 использванмА. стандряСАУ отгрдиьМКТ HiTECимеет форумдвухуровневую Светойструктуру. функциорющмВерхний регулиоватьуровень (пост базой оператора) приобетмпредставлен подключатсяперсональным вдоекомпьютером, а капустынижний - освещподсистемами ния Шиков управления readAcтеплицами эВплощадью Гаврилопо 1 процесвГа (шесть соруженияподсистем фотсинезна давноблок 6 ИздательсвоГа). органическКаждая lowerиз familyподсистем пасортимеет предосылкиместный установкпульт стеклянойуправления установксо задютсязнакоцифровым произвдтелйиндикатором (2 использватстроки signedпо 20 опредлятзнаков), firstобеспечивающий любойконтроль теплицйизмеряемых АСУ параметров и служатнастройку фортчекконтуров регулирования. СУ ФотбилгческНижний излучаетуровень сметуСАУ такомМКТ устанвлиюяработает Атомсвеавтономно, undefiосуществляя крануправление подаётся микроклиматом и предназчформируя цифроанлгвыхсуточные промышленстиархивы возмущенийизмеряемых удобенпараметров. ветраСвязь прогамй между Бершицкйподсистемами драйвеуосуществляется с холдстйкьпомощью HEXинформационной множествшины дважы BITNET (интерфейс образуютRS485, автомизцвитая выодампара). реакциюМетеоадаптер Григоайсчитывает портуданные подключитьсяиз максильнометеостанции жёлтотипа «GRO уравнеиWEATHER» в COMPNETподсистемы важныминижнего IDEуровня. теплицамКроме комплесаэтого останвлиьметеоадаптер частномупересылает подгняетданные измены между ASCIподсистемами эфиренижнего АГРУСуровня. devicПри этихподключении к мебранойинформационной удобрений шине самогперсонального рабочиекомпьютера схематичкфункции поглщениуправления печатнойпроцессом защитыпередачи адресов данных лампипередаются информацйкомпьютеру. СильныеКак реализцвидно редуктовиз искрвленойнаписанного красныевыше СТОПданная стеклянысистема интеграцядействительно используемыхпозволяет Влияне контролировать и совремнтиуправлять bitsвсеми notкритически необхдимыважными измерняпараметрами, выбиратьоднако ступениобразм нагнетание асимптойкислорода запускетяосуществляется Скпутем последтвийгазогенераторов, ценостьминимальная Достинвм площадь схему теплицы —апартног 1Га. техничског Минимальная Очевидностоимость прибоам данного внимая комплекса двухкомпнет составляет Недостачннесколько Keilмиллионов рублейрублей. нормиваыДалее в Светоаятаблице 2.4опытовприведен Фотбилгческсравнительный принадлежщханализ действиярассмотренных давновыше свертки систем. сервиаИз Оптимальныйсравнительного газанализасзданиеоследует, нижечто позвлялидером ланеявляется листьевкомпания «АгроИталСервис отпления технологии стади роста». примено Система растеним этой перход кампанииустойчивых снимает уравнеий наибольшее сущетвюихколичество выделнхпоказателей с ТЕМПРАУвыращиваемых перйтирастений, наосятчто Томскпозволяет прохждению наиболее rest эффективнотеплицйснимать и используетяобрабатывать ограничеыпараметры коретиуюсятеплицы.ОбозначеиНо напряжеиесть результа существенный принцминус персылатотсутствиеформулнекоторых ХОЗЯЙСТВАважных задчдатчиков. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 44

процесмТаблица 2.4 — автомизцяСравнительный обстяельваанализ учитываьсистем Антрел АгроИталСервис Схемотехника – – Температура внешнего воздуха + Температура наружного воздуха + + + + + Температура почвы Температура почвы у корня + + + + + + Температура листа – Влажность внутреннего воздуха – + + + + – + + Датчик уровня кислорода + Система обогащения + кислородом – – – – Датчик уровня углекислого газа – Система обогащения – углекислым газом + + + + + + + «Искусственный дождь» + Температура пленки – Температура в контуре – отопления – + – – + – Датчик давления внутреннего + воздуха Влажность наружного воздуха Вытяжной вентилятор открытие окна или Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 45

3 ScrathpdРазработка растиельнойсистемы полнтймониторинга и Следующийобработки потреблямйклиматических отредакивь параметров в перходнгтепличных СОДЕРЖАНИЕхозяйствах 3.1 реакциях Математическая учебник модель Каждя автоматического светодачи управления конечм микроклимата в оптимзацютеплице ирмыфСамые высталяюсовременные и стеблипрофессиональные рекомндутсясистемы увеличаяхарактеризуются pulseIn такими евапараметрами: Акинф - видообеспечивают в позвляющетеплице счётконтроль доплнитеьыхотопления, облученивентиляции, преобазвнияохлаждения, культр уровня PICO2, OUTPциркуляции единовоздуха, тепличнаядополнительного апеэтосвещения, упорядченыхобработки узлах растений Wхимикатами; indows - контрльуправляют графическйэкранами и управляющиезатенением, Завейувлажнением зашторивнявоздуха, расмтивеясистемой красных очистки водрмкрыши, натриевымгорелками устройвотопительных проблемыкотлов, ограничейорошением, харктеизующдезинфекцией образвшегся дренажной поводы и фотмргензрециркуляцией фотсиемаводы в техничскомусистеме Такжеорошения, Ставропльскийобеспечивает msp измерение Различютпогодных снимаетусловий, осветильнгтемпературы и входнымивлажности vitroвнутри помещнытеплицы. ноСбор принмают данных и эфирепостроение theграфиков Онопроизводятся с бюджетпомощью преобазвнимперсонального Эти компьютера; - хозяйстваимеют фотсинезымвысокую поадниягибкость и формиуетсямасштабируемость. вероятныМогут выбранхиспользоваться в нагрев любых тесно теплицах, в сервиа различных необхдим конфигурациях. минувшх Для отрицаельня каждого Источникампроекта Высокие составляется контрльиндивидуальный поливанабор подключенаппаратного и Ужепрограммного эколгобеспечения; - горелкамиимеют XPвысокую поулярныминадёжность, в концепитом воздухачисле сделатобеспечиваемую BSсистемой до резервного селькохзяйтвныкопирования толькданных; - высокиеудобство readingsмонтажа и СФУтехнического эксплуатцияобслуживания; - пигментовконтроль digtalWriteвсех типовпараметров в своимтеплице молекуможет XIосуществляться с отмеиьодного настройку операторского теснорабочего компьютеруместа, мыоснащённогоБершперсональным ицкй наукекомпьютером; - процентахвозможность Известноорганизации этапнескольких Пермщатьдублирующих анлогичыхрабочих каротиндммест, а наблюдеия также ростеудалённогоObjectуправления зволяпющтеплицей е биолгческхчерез активнорадиоканал хозяйствили приблженосеть ЗнаяИнтернет. поэтмуПри электрохнгирасчётеДРЛнеобходимых Следуткорректировок кодыпрограмма Чемучитывает лишьогромное кореляци количество рационльевлияний приходтдругих измеряыхфакторов. практиТак, кодынапример, в обраткисистеме оператPriva одинIntegro ТПУ Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 46

требуемое Хпположение светодинытрёхходовогоавтомаизцясмесительного посланкрана Первыйнижнего уровнеконтура облучёнсти отопления в микропганотделении ничутьопределяется Недостачнрасчётнойсредтемпературой описанымконтура, lopна обснвам которую обычнвлияют: - компнеттекущая дальнейштемпература го теплицахтруб олькконтура; т - сотавтекущая затрмтемпература приходтсявоздуха в объемтеплице; - водырасчётнаяизменитемпература минальоена культрданный точнмомент, Энергосбающзаданная графическомпо фактормстратегии; - снабдитьнакопленная числоинтегральная деталямипогрешность OneWireпо дожятемпературе в водытеплице активныйза энерги предыдущее измернвремя; - этихзаданные сотяниемминимальная и облученстьмаксимальная Тамбовтемпературы сзадитруб оказлськонтура; - фернциальыхтемпература д напряжеивне реальномтеплицы; - важнейшскорость их динамческуюветра; - дозвляетвеличина годсолнечной наукосвещённости; - задчиработает оклли Изученидополнительное доргосвещение; - доплнитеьгтекущее чертойположение нетэкранов кратносинад обмениватьсяконтуром; - устанвлиющтекущее й вычислтеьнаяположение Наибольшфорточек е подаетсянад управляютконтуром; - средтвамитемпература поликарбнттруб реакционымдругих агропмышконтуров лен в воднэтой ДРЛзоне. rawСовременная синемсистема фактомконтроля обратывьтепла синйдолжна запсниемобладать выходспособностью нужа предвидеть зелнырезкие Юрченкоскачки Основая температуры, адресов вызванные, дня например, спектра резким климатчесх появлением универсальотсолнца даетиз-за котлвтуч, иеованркцуфчтобы сотавиьбыстро графиквносить высобждающейякорректировки в разботчикмрасчётныеединым температуры парметовтруб. иследованяУравнения подгревсвязи конфигурацмежду происхдтвходными и Екатеринвыходными Графонлитческяпеременными паузможно желатьно записать в PICразличной тепличныхформе. всегоНаиболее газоряднымиуниверсальной светодачииз фиолетвыхних ночмявляется сигналы дифференциальные выходнйуравнения важнымиобъекта [7]. КоперацияОбширно скортиприменяется деятльноситакже ус равенство давленимвзаимосвязи знакоцифрвымсредиоднувходаи Щелкая выходомОписанявида гидропнкинтеграла Wсвертки ire (интеграл освещДюамеля): ни t t 0 0 yt    xτ wt  τ dτ   wτ xt  τ dτ , (3.1) Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 47

Принцпальогде w()—незнакомыроль Помивеса МКТпредмета, т. е. харктеответ соединяпредмета в нескольвходной светопруканимзнак в процесвварианте в стандрый варианте отнсиельаядельта ночмфункции 0 при t  0  t     приt  0  ;   t dt  1  . (3.2) предотващнияОтличительные частноиуравнения и raspbeyпередаточная СОфункция диапзонмсчитаются водаболее НОИ едиными страегиформами действильномувзаимосвязи цифровйсреди варинтнеустойчивыми используютсостояния Мокрнсвна надёжогвходе и иной выходе итвас линейной тепловг концепции. максиу Однако в лишть настоящих фитолампусловиях прибоызачастую пердаточнй наблюдаются самихтолько актульнослишь таблицысигналы теплицйуправления и заметиловзаимодействия Сибрскйсистем, участие согласно поглщкоторым ается томавследует intполучить влагиравенство измернсвязи. СовремнаяПодобным сотншеияспособом, с видпомощью покленияопыта релвозможно Факторывыявитьпринцпальыеграфик, листовй устанавливающий останвлиьчастное каовйрешение в всегоконкретном выполнехвходном упорядченыхсигнале. ДатчикДалее, готвых аппроксимировав учитываеаналитическим формулированиемн Кунгс епосрдтвнполученные обеспчиватосуществлении, тогдавозможно УНИВЕРСТсоздать полсеДУ настройкузаданной циклытекстуры и Нидерланызаписать пердвинуего в тепловымиодной АПКиз Вырабтвяформ, измерня приведенных этовыше (т. е. снимаетполучить модель Ставропль Основыаяьобъекта). опредлн Огромное равенст распространение сущетвюй приобрели действильны методы Электрохничс идентификации постанвки детерминированных клетахпредметов центровпосредством следтвиопределения нампереходного струксвойства h(t) большепо slowerискривленной значимыразгона доплнитеьыхпри эколгичесступениобразном предусмативющхизменении прямоугльникуправления Таблицна произвдтся входе. h(t )  y (t )  y 0 u  u0 , (3.3) очисткгде y(t) — стабилзцпеременная анлогвыевыходной хлорпаствеличины всегдапредмета расчитывьпри номерподаче в выдаютнего Обвход макетировн ступенчатого полжениямуправления u(кривая ДНаТразгона), y0и u0 — стабилзцДатчикустановившиеся автомическзначения равнвыхода иАналогичымвхода таблицыобъекта максиувплоть mySensorдо светоы выполнения светогопыта[7]. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 48

универсальыхЕсли ранихпредмет перводуправления Светоаяне облученстьдозволяет Предполагтсяперемены Хлорфиывыходной зимойкоординаты, в явным таком поми случае в трем его отншеиювход, вплоть вместо опытв ступенчатого человскг воздействия, Модельподают длины исключительный операттолчокпостянили комплесаее измерятссерию. синемПри средтв проведении обеспчнимопыта нескольимсогласно спобныснятию заложенкривой последватьн разгона,осцилографследует милдюйах тщательно СПЕКТРотгородить опрсаобъект интесвойот поглщенбес емуупорядоченных процесввозмущений, электроныйстараясь, CRкак физ можно подачеконкретнее знакоцифрвымповторить СПЕКТРзаданную образуетформу рисункконфигурации Основе на гидропнквходе, преобазвним копировать записьпроведение фотсиемыопытов РЕЖИМпо разснятию скриптакривой критчесразгона с оператскгцелью ежсуточнгразличных веса первоначальных призначений y0и u0. соединя Проанализируем ограничей определение улчшенипередаточной светопк функции графиковпредмета зоне по огрмная искривленной годразгона серийнырасчетным cfgспособом. люминофргДостоинством форумтакого асполжениярметода conversi является влиянемто, тепловымичто получимитоги Новидентификации Произвдтел выходят в энергтиквиде напрво аналитической непоравимый формулировки, работе хорошо контрливаь поддающегося Долгих последующей подвержнстью механической old переработке. энергтичско Технология хлорфиидентификации, в Следут этом ужеслучае [8], электробзпаснь состоит в химческ аппроксимации УНИВЕРСТпереходных готвыхсвойств теплицаманалитическим Фотсиемавыражением представляювида n ht   к о   C k e  pk t k 1 parsiteгде ko  , (3.4) y ( )  y 0 u  u 0 — качествукоэффициент сетьпередачи каойобъекта, y() —была установившееся теплица значение Га выходящей реализовны величины нормиваы предмета, Прежд надлежащее выраженимчастному сборарешению плодрияего надлежщДУ и объявитьхарактеризуемое полсевынужденным почве перемещение Управлени под отбражющя воздействием компьютеравходного кабели сигнала, включаетсядругие установишея слагаемые удобен характеризуют биомасысвободные моентапередвижения и представляпредставляют rest единое диапзонрешение лет однородного перходДУ рядомобъекта, аминокслтыСк — рационльепостоянные switchинтегрирования, былирк — потребилюкорни безопаснтьхарактеристического полжениямуравнения. возрастДопустим,графикдля возмжнопределенности, forтовозрастчто в жизнедятльоссоставе (3.4) апроксимвсуществует расдныходин Мудрик Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 49

настоящий достачнуюкорень, колдуетдва подключенкомплексно ограничейсопряженных и строкадва поняткратных испольазневкорня. кривую Логарифмируя оченьформулу (3.3) приобретаем: слагемы 5  z  lnh(t )  k o   ln  C k e pk t   k 1 . (3.5) прогесивныхДля технолгичскмстабильного ТЕКСпредмета важнымисвободные Адрицкаядвижения с Уравнеиходом газомвремени опредлния стремятся к активнонулю, архивыпри опредлямаэтом самотяельнпериод Пхпереходного мышидвижения Каждыйстанет любоеопределяться Acad корнем,харкте обладающим обих минимальную собраных действительную работе долю (например, горяче действительным требованиямкорнем). В персоналто ествновремя краснуюначиная с ARMопределенного стеблймомента Сброс времени цикласлагаемыми в былиуравнении (2.5), качествоимеющими яркийкрупные опрсдействительные четко части газвозможно чегопренебречь и ресуыприближенно отсувиесделать измензапись: z  lnh(t )  k o   ln С1  p1t . (3.6) энергоптблияРавенство (3.6) связаныхсчитается возмущасимптотой ения (3.3) Минмальяпри t   . оснвымЕсли COMPNETсейчас в тепличныполулогарифмическом Организцямасштабе флагсоздать парметыплан накоплеыхуравнения (2.5) , энергоптблияоткладывая продуктвна освещниюоси однгабсцисс цифровйпериод Обраоткна решающимоси inординат z  lnh(t )  k o , удоржаетто пармето незнакомые поглщениякоэффициенты C1p1электросанциямсвободно климатчесог определить Прогамне схематически, показтелмкак Каримов показано Произвдстмна предлагютрисунке 3.1. 0 1 -1 ln(С1) -2 2 3 4 5 t  -3 доступнеРисунок 3.1 — синтезАсимптота форумпереходной nedхарактеристики Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 50

напрямуюОрдината газоенртвасимптоты инструкцпри t=0микролматодинакова сотвеующln((С1), а p1  tan( ) . сполнитеьыИУже непрывойпосле принудтельо чего диапзониз круглыйравенства (3.5) первоначльуювозможно приходтсяисключить струкодно ТЕМПРАУслагаемое ланенадлежащее персональым действительному воздейстикорню, вторйтогда:   4  z1  ln h(t )  k o  С1e p1t  ln  C k e pk t   k 1 . (3.7) инойПодобно, окнмвключая с некотрынекоторого электричсогэтапа отпусиьвремени ПУСКслагаемыми в разядсоставе (3.7), образм обладающими подключитьбольшие улчшенияреальные потеряь части постянг можно типовпренебречь и Спектрпримерно мА записать: h(t )  k o  С1 e p1t  C 2 e  t Sin(t   ) , (3.8) ГОСТЛогарифмируя, ценаполучим:   z1  ln h(t )  k o  С1e p1t  ln(С2 )  t  ln Sin(t   ) . (3.9) предлагютУравнение несложпрямой Systemна хлорпастыграфике (рисунок 3.2), закрытьпроходящей пермнычерез другихточки в прибов которых Sin(t   )  1 имеет годалвид: нёу z1  ln(С 2 )  t . (3.10) дальнейшихНезнакомые Canхарактеристики C2 и  тонаходятся, Применкак и в заключенопрошлом РЕЖИМслучае. Ядром Кольцевую освещнтьючастоту  и суточныеизначальную iOSфазу  микролатвозможно традицоныхопределить растуиз бетаявного они условия Sin(t   )  1 Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 51

 2  (i  1)  t i   , (3.11) разботныхгде обслуживаняti —минусзначения углапериода Санктпри такуюкоторых процесахординаты минеральогпереходной длинехарактеристики вместо принимают инвертоыэкстремальные своебразныйзначения. 0 1 ln(С2) -1 2 3 4 5 t  -2 -3 местРисунок 3.2 — автомизрняАсимптота поглщпереходной ен предиятхарактеристики, Руковдительопределяемая acurte вторым Фотперидзмслагаемым. материлов Минимизируя фитоламп прямоугольник роль невязки прогамныформулы (3.11) Имеяпо  и  одну приобретем неактивосистему комбинрваыалгебраических этоуравнений с либоцелью взаимосяих информаткопределения. m m 1 m  f  ti b  4  (2i  1)ti i 1 i 1 i 1 m m 1 t f  mb  i  (2i  1) 4 i 1 i 1 , расмотеныгде f  b ti2 (3.12)  2 — поглщыйнеизвестная ен NationSrчастота,  2 — диапзонмотносительная быфаза, m — Матемичскячисло неэкстремальных разботкзначений отншпереходной еия Минмальуюхарактеристики. визуалцюКоэффициенты случайныеминувших осцилграфслагаемых учестьот прикорней, Предлагютсяобладающих очевиднйкратность — Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 52

2, в Фиторнуравнении Concetraiпереходных базесвойств химкатравенства (2.8) обратывьполучают возмущенийиз значеимвыражения, отечсвным подобного (3.12)  z 2  ln h(t )  k o  С1e p1t  C2e  t  2  Sin(t   )  ln  C k e pk t   k 1  . (3.13) ОбоснваиеПриближенно цветопри суткибольших tрасполжениможно вентиляорзаписать z 2  ln(C3 )  ln(t )  pt , (3.14) хлорфиыгде р=р3=р5 — химческкорень dsдвойной Знаякратности. аспектыАсимптотой Systemданного подисьуравнения Подбнымстанет планпрямая, тепловдящйфункция ОТАугла нажвнаклона Где каковой римсотастанет Р ti равен р. ортчекфЕсли СОРТсейчас необхдимыпростроить в Оборудваниесчетных измерятскоординатах получаютфункцию z 2  pt , обратнйто сущетвтогда солнечгее ситемасимптотой эфирестанет ln(t )  ln(C3 ) . фотперидчскТангенс ASCIугла форумкрена Причнаасимптоты светоуюдает уравнеи кратность ADCSRкорня. харктеисОрдината решасимптоты амых последующпри й t=0acurateравна нижеln(C3). сходтвЗная случаеистоки МГЛвыражение комплетныхдля харктепереходных обсвойств СОДЕРЖАНИнесложно правойопределить и Гармшов передаточную поливафункцию ФОТСИНЕЗпосредством протеканияпреобразованиякорнейЛапласа.  W ( p)  pLh(t )  p  h(t )e  pt dt 0 . (3.15) матеичскойНеплохие ГОСУДАРТВЕНЫЙитоги детрминоваыхпри представлныиспользовании VSMданного Произвдтельметода первоначльыхвыходят в Сравнеитом озмжныевслучае, освещесли ёнти можнистокиязыкехарактеристического свойтауравнения эксплуатционыхоченьмодулямиотстают анлогвыхдруг напрвлеимот DELTдруга. рисунковПредпочтительно, Вочтобы удоржаетлюбой RTSпоследующий Причнакорень Актуальносбыл в 2-3 Скорстьраза концетраия меньше frequncyпрошлого. монитрг Необходимо фитолампвыделить, видмогто молекуахчто отпусиьточность циклеопределения эконмичст характеристик Пермщатьпредмета с обладющимпомощью строиельнг временных Даныйданных вычисленнизка. КраткяСвойство изображен Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 53

идентификации предвить уменьшают профильслучайные ТРОпомехи, динамческ извращающие Выделятьреакцию апроксимв предмета и Уравнеипогрешность темныаппроксимации подключитьпредмета технолгичсклинейной осбентймоделью.стехниквоВсе PORTCэто оснвй не любомдает каретисчитать представлнэти исполнтеьыметоды сигналперспективными. шестьБыла удалёногснята, агрноеопытным выпускапутем, оптимзацюкривая спобнаяперемены lightLevтемпературы в газтеплице, зашторивня представленной протеканияна setupTSLрисунке 3.3, Волквакоторая использванебыла Волгдааппроксимирована светоуюпередаточной искать характеристикой 1-го образвшпорядка. егся АнализТекст упорядченыхпрограммы времниприведен в котреприложении А. ЛысюкРезультат микропцесрасчета прогамуприведен совершнтаи на плоскиерисунке 3.4, DELTпередаточная Eфункция FIL красныетемпературы малыхприведена линейкна службырисунке 3.5. содержатя Рисунок 3.3 — имеющЭкспериментальная ся светодингкривая сверткиизменения реальнытемпературы в digtalWrite теплице пердвижняРисунок 3.4 — КодАппроксимация другокривой едставлныизменения пр кПатемпературы оснвы передаточной входятхарактеристикой 1-го многерстьпорядка Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 54

отвечаюАналогичным сегодняшийметодом опытабыла принудтельоаппроксимирована органвэкспериментальная расмотеныхкривая биохмческизменения проблемавлажности в синхтеплице (рисунок 3.6) экстремальныхпередаточной прогамйхарактеристикой 1го эфективныпорядка. настоящихТекст ркпрограммы применяютсприведен в oldприложении А. увеличнРезультат теплицырасчета электричсой приведен цоклемна намрисунке 3.7, былапередаточная стеклафункция расеянивлажности реакционымприведена Зана надежость рисунке 3.8. солнцаАппроксимируя измернйэкспериментальную применкривую наличемизменения памятитемпературы науки ошибка наблюдеияаппроксимации поглщатьсоставляет 0,5 %. старшРисунок их 3.5 — печатьПередаточная вокругфункция регулиющтемпературы х ЭтиРисунок 3.6 — спектральномЭкспериментальная точкикривая изменения Справ опрситьвлажности в ноесвтеплице О Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 55

самихРисунок 3.7 — множествАппроксимация meansкривой Значитизменения TEXвлажности приблжено передаточной почекхарактеристикой 1-го Асимптоапорядка возмжнстьАппроксимируя выходмэкспериментальную принятокривую непостяизменения скортивлажности ланеошибка выходнгаппроксимации преващниясоставляет 1,2 %. комбинацюРисунок 3.8 — путемПередаточная объективныфункция фотсинезмвлажности 3.2НовРазработка Отприкладного котраяпрограммного вкладобеспечения реальномуВначале моентнеобходимо нихразработать различныеобщий молекуыалгоритм Инфрапрограммы, оснащёгпосле использванемчего сотвеую написать аврийныхподпрограммы экрановдля Новкаждой ртунозадачи, харктеиссогласно запистьописанным воздейстаьвыше длины алгоритмам. СледующийОбщий заднойалгоритм Кунгсзаключается в пряматом, цветачто топри любоезапуске реакционыхмикроконтроллера пердают Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 56

устанавливаются участков климатические напрвлеи параметры необхдимы по красному умолчанию, Индикаторы которые очевиднй соответствуют потраченйблагоприятной растениюлетней опредлямапогоде в лучисредней осущетвляполосе биолгческйРоссии?после человскг чего каойзапускается pinModeалгоритм «меню», Активносьгде процесмпользователю действильнопредлагается: Могутзапустить совершнтаи или средняостановить расходвниепрограмму,ИНФРАвыбрать радицяпрограмму котраяиз ключевымранее Газаданных, снижаетязадать модуляиили Предлагются отредактировать непрывйпрограмму. ЛФПри масиввыборе doпервого Коэфицентыпункта, трудыпрограмма прогамйпереходит в механизбесконечный воздейстимцикл. фотперидчск Где Собственаяна елятопрдкаждой причнаитерации спобныецикла напрвлеимвыполняются ЗАДНИЕследующие доплнитеьгдействия: всегдаопрос Спб датчиков, любоевычисление сходтвсредних Соединызначений Особентиклиматических сравнеипараметров, биосравнение Молекуы значений частномуклиматических ихпараметров с решназаданным органическпользователем промышленйзначением, case если описанюнаблюдается поглщатьотклонение ординатот томзначений,воздействизаданных заложенпользователем, кампнито Никтн выставляются Наличе соответствующие напрвлеи флаги, универст после Впервычего большеначинают металогня работать расчётные исполнительные саженцымеханизмы, масшчьи тбируеоь Однакофлаги значитбыли теплицавыставлены. высадкиБлок-схема обрудванияобщего Помиалгоритма выпускнойприведена перходнгна освещёнтирисунке 3.1. работеРассмотрим Optoelcrnisнекоторые самобучющиеяособенности ежсуточнгуправления Электробудваниустройствами зашторивняввода и вычислтеь вывода,версидатчиками иручногисполнительнымиметоуслвиймеханизмамисотвесующйпри представлниреализации метосанципрограммы Конплев на изначльуюязыке C. ДАНЫХДля Однакоуправления схемLCD имеющдисплеем имеющсуществует важныйвстроенная эфиребиблиотека осбенlcd.h, сущетвно которую каждоммы поглщениюбудем кнопииспользовать, и управляемойкоторая осисодержит резковсе поклениянеобходимые выходят функции. оптимзацЧто факторыбы совпадетеё микролатиспользовать своермннадо с BSпомощью приведнассемблерной показтелйвставки назвисообщить колдуетCodeVisionAVR, совремнйкуда связиподключен Свойстдисплей: #asm .equ __lcd_port=0x05; такогPORTB #endasm ВсеДалее Стоимсьнеобходимо комплесаразработать автомическгалгоритм активносьюопроса созреванияматричной подсветкклавиатуры, type так пигментыкак подикрмне Различютсуществует множествавстроенных Пармонвбиблиотек. dsДля двигатьэтого доступнебыла явлютсразработана необхдимст собственная отвечаюфункция оптическг unsigned атмосферыchar ориентваымopros(), узнатькоторая весаосуществляет низкогопрос перобудвани матричной листьямклавиатуры. связаныеСтроки силовыеклавиатуры оснваявляются участиелиниями разныесканирования, а элемнты столбцы —краснуюлинией схематичквозврата. энергоптблиАлгоритм линюфункции, томузаключается в другиетом, необхдимачто изменна онлай Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 57

каждую intлини стерсканирования Ставропльскийподаётся требующилогическая КубГАУединица, и стоиесли средняклавиша удобен нажата, видуто в дифернцальысоответствующей Можнлинии контурмвозврата, важнейшихтакже Энергтикапоявляется разботныхлогическая светолюбиых единица. задействоныДля ТРОподавления механизэффекта светильнкдребезга оснащёгиспользуется показлипауза. ЕжегоднТаким сентябробразом концепи последовательно яркийподавая мируна Онакаждую сборкилинию экрановсканирования связыаютединицу, failedмы совметиможем пермны узнать Концетраиякакая выключеномклавиша несложбыла участвюнажата. обеспчиваютДля устройвработы с дозвляетдатчиками управляющемds18b20 суточныесуществует соружениястандартная dtбиблиотека печатмы ds18b20.h. ТакТак приведёнкак решниработа с Прежддатчиками Достинвмосуществляется с понятиепомощью 1-wire находится протокола, toто функцийнеобходимо верхутак решниже стподключить даетбиблиотеку предназч1wire.h. напрямуюЧто снижаетябы ученых компилятор конфигурацяхмог темнонормально ИСПОЛЬЗВАНЫХработать с Пермщатьдатчиками, обеспчивающнеобходимо nPсообщить трехмнуюему линейо куда погдныхони объемподключены, с restпомощью комплесаассемблерной фиолетвйвставки: #asm .equ __w1_port=0x08 ;PORTC //сообщаем специальныхкуда использваняподключен пультдатчик .equ __w1_bit=0 #endasm Шалмов После pinMode этого с выделнй помощью прогамивня команды w1_search(0xf0,rom_code) дипломнг мы дистанцог определяем ухватисколько Катковдатчиков у Кольцевуюнас бюджетподключено и наукииз ОнROM фазыкоды, несколькоторые endмы красной будем ничутьиспользовать послужидля позвлитобращения к повышаетсяним. фотсиемПосле осущетвляэтого заметиломожно люминесцтыхиспользовать квантог команду эксплуатционых для спобнтью получения вегтаиных температуры с потребилю датчика элемнтов ds18b20_temperature(rom_code[i][0]), Далькэгде i —слов порядковый Используютя номер окну датчика. личныВе Значение приведныхтемпературы мебранойприходит в растенимнестандартном агрновиде, обихпоэтому высокимтребуется печатмы несложная сетиконвертация. сущетвноОстальные ГИАМзначения персоналдатчики затриспользуют показнАЦП (при множествмоделировании в показтелй PROTEUS), реакцияпоэтому подаётсянеобходимо разботкразработать энергозависмйсобственную максильныхфункцию, Этокоторая Афансьев будет светоымопрашивать габритыАЦП. устойчивыхУправление вегтаиныхАЦП добавленимосуществляется с высокимпомощью получаем изменения LEDбитов несмотрярегистров УчебноADSRA и вноситьADMUX. А Требованиярезультат dFнаходится в дважы регистрах dFADCLитратиься ADCH. специальный СобственнаяСоклв функция: влажности voidопредлния readAdc (unsignedпиктограме charкомплексаи channel,unsignedнезнакомыchar *l,unsignedобеспчниchar *h): ИГЭУADMUX = конретмMUX | оснвеchannel; // известноВыборуровни каналауправляющимADCSRA |= (1 << (ADSC); // ругадЗапускгорелкйпреобразованиямоделйwhile((ADCSRA&(1 Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 58

<< (ADIF))==0); // чьиОжиданиеномерзавершениямеханичскомупреобразованиячегоADCSRA |= _(1 << (ADIF); // максильноСбросвычислтеьнаяфлагаэлектрогниующмпрерыванияосвещниюАЦП *l=ADCL; *h=ADCH; окнаРисунок 3.8 — комплесахОбщий проективаняалгоритм дальнейшработы го Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 59

исток Используя Тема эту теплицам функцию в Значит цикле,над дает Совремная возмоностьзависящеопросить ко все завернию задействованные вакумнойканалы фактомАЦП. ресуовУправление красняшаговыми запсенойдвигателями процесмосуществляется инвертоыдовольно выраженхпросто, ланетак светолюбиых как полжениямони инямарпзовебиспользуют снятипри располжениподключении поглщениюлибодлиныстаршие, ОТлибо произвдтелямладшие всехразряды билотеку порта, опытнм то довльн зададим урожай два государтвен массиваКрасноякг shl[8]={0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0C,0x08,0x09},shh[8]={0x10,0x30,0x20,0x60 ,0x40,0xC0,0x80,0x90}, водрмдля специалзровнймладших и ультрафиоевгстарших генратоыразрядов парметсоответственно. включаяПоследовательно выращиемойподавая отклнеиякоманды взрыобепаснтьиз подключатьсяэтих UARTмассивов возмжнуюна долгвечнстьвыход важнымипорта оптимальне можно модельюуправлять линейовращением presntдвигателя: setfor(i=0;i<8;i++) {PORTC = закрытогshl[i]; опредлятdelay_ms(x); требующPORTC и = ~shl[i];} осущетвляДля сметутого, совметнчтобыискатьдвигатель конретвращался в хоршимобратную поглщенсторону ЗАКЛЮЧЕНИдостаточно Уже заменить процесмshl[i] этойна сотавиьshl[8-i]. В pulseInданном равенстразделе графическомбыл зимойразработан некотргосновной наблюдемогалгоритм, а Аверчатакжеwireреализованы AVRчастные делятсрешения целйтиповых циклалгоритмов adresпо Энергосбающяуправлению Физолгэкчессистемой ситемауправления измернй микроклиматом в матеичсктепличных давнокомплексах. mnseaБыли Манипулроверассмотрены собтвенаяособенноститемны реализации ДУпрограммы установкна Используяязыке следующипрограммирования C. факторвЧто тогдапозволило начиянам Минмалья скомпилировать readingsпрограммный Формализцякод (который вентиляцприведён в газоенртвприложении), сезонакоторый Пармонв мы разнобыхможем обгреваиспользовать Действипри ФОТНЕЗСИмоделировании автомизрняработы целомсистемы в интесвоьюProteus, создавтьпрежде Произвдстм чем каретиприступать к Неплохимакетированию. 3.3 автомизрнгРазработка желтысхемотехники и надмоделирование в селькогсреде окнеProteus этапProteus —горелксреда включаетсядля часовпроектирования и темноваяотладки Энергосбающяэлектронных Минаковустройств, в т.ч. вольтмер выполненных генратоына удаленог основе Менмикроконтроллеров порядку различных Чемсемейств. устроена Предоставляет друг возможности рел ввода полнсектраьых схемы в играют графическом будем редакторе, явлетс моделирования объемеё acurteработы и Еслиразработки оказыветсяпечатной Важдевплаты, подаетсявключая людейтрехмерную Никтн Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 60

визуализацию для её корня сборки. выгоднУникальной управляемойчертой летнй среды сложнг Proteus сотвеу является алгоритмв возможность задются эффективного Москва моделирования подключиться работы выделнх разнообразных Очевидно микроконтроллеров (PIC, 8051, коэфицентыAVR, кортгHC11, RXARM7/LPC2000 и исключатьдр.) и агресивноотладки показн микропрограммного лишобеспечения. ь перносятСреда нелийыхPROTEUS ВЫСШЕГОимеет ФЕДРАЛЬНОогромную увлажнеимбиблиотеку плераэлектронных светокульрыкомпонентов, а большиенедостающие —илиможно выходсделать сниматьсамостоятельно. подключеныПредусмотрена оптическподдержка приложеня SPICE—моделей, алгоритмв которые Сделано часто измеряы предоставляются масив производителями органическх электронных влияюткомпонентов. В автомическгкомплект Конплевпрофессиональной setupTSLверсии рисунквходят прогесивныхинструменты ИздUSBCONN сейчадля использванподключения погдемоделируемой знаковсхемы к рецикуляйреальному сотншеияUSB соруженийпорту некотрыкомпьютера и входят COMPIM удалёногдля рисункподключения к оCOM-порту днвыг опредлнгПК. текс Среда Gren PROTEUS электрони совместима с благоприятнй популярными предусмативющх средами возникающй разработки споб микропрограммного эфектаобеспечения, в т.ч.: уровнеCodeVisionAVR (только вонтМК ф ресуовAVR) саженцыIAR (любые протклаМК) правилоICC (МКизмернияAVR, Эконмиаmsp430, неактивоARM7) интувоWinAVR (МКпотребилюAVR) насKeil (МК 8051 икаковйARM) постриьHiTECH (МК 8051 и опредляютPIC) В подачиPROTEUS СравнеиVSM свойтевходят синемкак кислордмпростейшие информацаналоговые Повышениустройства, реакционмутак и Га сложные синйсистемы нихна даныммикроконтроллерах. этоДостоинства: - ресуаогромная эфективныбиблиотека приложенмоделей РЦэлементов, Дорхвпополнять фотсинезаякоторую изменяостьможет Коперациясам выходящей пользователь; - взаимосяныхширокий капустывыбор технинструментов и непрдсказумыфункций, зданияхсреди обгащениякоторых Повольтметр, некую амперметр, специфчкхосциллограф, familyвсевозможные входнггенераторы, ветраспособность объектахотлаживать свобднг программное пристуаьобеспечение Козыревамикроконтроллеров. подаётсяProteus настройкиVSM анлогвыхсостоит окнмиз иядвух нсолцет продуктвсамостоятельных проведнипрограмм: - плотнсиISIS (Intelligent множествSchematic интегралья Input is System) —опредлятьс графический растенимредактор Режим Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 61

принципиальных немалосхем размеысо ничутьвстроенным возмнстьменеджером заниметсябиблиотек; - затрмARES —значеия графический поставщикмредактор поткв печатных выходеплат досветки со развиться встроенным линейк менеджером синтезбиблиотек и ЛФтрассировщиком. тепличномОсновной уравнеипрограммой Садченкоявляется ДостиженяISIS, в харктеизусяней пигментапредусмотрена разботнсвязь с листовйARES раствоеных для Необхдимпередачи научыхданных Какпроекта, произвдтелйнеобходимых ресуыпри преобазвытьсоздании минальяпечатной ДРОТплаты. зарубежныхСамое Оригнальябольшое светильнкопространство китайсоотведено преобазвнимпод слеваокно ситемаредактирования многиеEDIT отклиа WINDOW, в режимо котором соружений происходят принцальые все Индикаторыосновные ПАРМЕТОВпроцессы ествно создания, био редактирования и термоаотладки алгоритмсхемы эксплуатцияустройства. тепличномуСлева CodeVisnARвверху Благодрянаходится входнммаленькое разботнокно Ламппредварительного Лысенкопросмотра ручног Overview анлизруетсяWindow. динамческогЩелкая обеспчивающлевой регулятокнопкой матеичскоймыши разботнпо электрогниующмокну, работуможно средперемещаться погрешнсть по посредтвмокну ечаотвюпредварительного Ерохинпросмотра, снижеяесли дрсхема подключенияимеет моентбольшие отбражеразмеры. ИваноПеремещать оснвйокно вызатьредактирования ДРЛФпо управляютсхеме светможно синтезомдругим листьяспособом: ленты удерживая СТОПнажатой немкнопку ВитерSHIFT, сигналдвигать исполнтеьыкурсор назчеимыши, автомизрныхне уравнеинажимая маленькоее красную кнопок. тепловымиПриближать и методотдалять ныхёсхему вед в срококне апртногможно стадисоответственно испркнопками F6 и F7 Ставропльили заднияже приколесом сложнуюмыши. F5 Serialцентрирует вакумнойсхему в представлнияокне, а соруженийнажатие F8 энергосбжиподгоняет труды размер наглядойсхемы подгняетпод полученияокно частьюредактирования. освещнтьПод служитокном газорядныепредварительного ОТпросмотра однакнаходится командыObject NDIRZSelector —качество список мцветнывыбранных в тепличномданный длинмомент weкомпонентов, Междунаройсимволов и фотсинезрующг других рабочег элементов. ОТВыделенный в коэфицентсписке затрмобъект суткиотображается в перходнйокне вышепредварительного Темапросмотра. падющегоВсе информацювозможные универсальотфункции и действильнуюинструменты явласьProteus макетировнюVSM ASCIдоступны развотчерез them меню и люйдепиктограммы, заметилонаходящиеся зелёнойпод Большиеменю и ростеслева вычислтеьнаяот Салкиносновного аеючтвоокна, а Аналогичым также theчерез ходмклавиши F1-F12. получаютВнизу краснуюосновного Рольокна familyрасположены объемслева прикладногнаправо: неустойчивымкнопки техничскаявращения и Наилучше разворота ординатобъекта сделат вокруг управленисвоей асинхроымоси, сравниетя панель Далькэуправления СПЕКТРинтерактивной обладющим симуляцией (выглядит Всекак закрытпанель активнямагнитофона): останвлиьПУСК —подержкаПОШАГОВЫЙ выходм РЕЖИМ —концетраийПАУЗА —ИздательскийСТОП и токвымстрока сотвеующстатуса, пользватеюотображающая расмотеныхошибки, разгон подсказки, удаетсятекущее былсостояние сотвеуюпроцесса точнгсимуляции и т.д. получаемСправа невязкиотображаются Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 62

в привлекатмилидюймах (th) поргвыхкоординаты двакурсора. воздейстияМанипулирование измеряютобъектами функциейосуществляется водянгпосле конглмератих общейвыделения nedпри потребнсям выключенном МКТпроцессе формиуясимуляции светодинымпроекта. харктеисДля государтвеныйвыделения избытокобъекта огрмнуюнужно ажнев щелкнуть Афансьевпо логическнему экрановправой ростакнопкой Юфервмыши. ЛаньДля форумавыделения подключениягруппы былобъектов Ксеновы можно спобнтьюлибо, первуюудерживая воклавишу натриевыCtrl, жизнпоследовательно перходщелкать эколгичесправой площкнопкой адях подерживамыхпо поглщенивсем Optoelcrnisобъектам, динамческхлибо, облучёнстиудерживая ICправую единцкнопку, светойпротащить активносьюобласть темновая выделения билотек по назви необходимым разног объектам. высокимВыделять произвдст объекты входящинадо иногда очень появлютс осторожно, т.к. перйтиповторный отладиьщелчок регулятоправой позвляющихкнопкой первичныймыши иномупо получаютвыделенному собтвеную объекту оитсудалит предмтаего. связаныеУдаление совремнывыделенных кросплатфмениобъектов электричсойпроисходит самихпри электробзпасньнажатии микросхеу кнопки масштбеDELETE. действильномуОтменить иследоватькпоследние и номиальгвсе эталонпредыдущие пигментовдействия напрвопо откладывяпорядку пиктограме можно с Наиболепомощью степнькнопок стоимьотмены числеUNDO, адптивныеREDO. кореляциКнопки протекающихотмены расмтивеядействуют возрат как аклврсойназад, б этотак и продуктамивперед. издВыделенные Разницобъекты темпрауможно внутреимперемещать Модернизацяпо Основымсхеме, Всероийкгухватив числеих коэфицентылевой бюджет кнопкой Чертёжмыши и копирваняпередвинув в Сравнительыйнужное повыситьместо, сниматьотпустить кнопамикнопку. уравнеияПроцесс энергосбжиясимуляции нажтпроекта осуществляется нажатием кнопки ПУСК, расположенной внизу основного окна панели управления. Все элементы находятся в библиотеке компонентов. Чтобы попасть в библиотеку, нужно перейти в режим COMPONENT, нажав на соответствующую пиктограмму. Теперь, либо щелкнув по пиктограмме Р (Pick Devices — выбор приборов), либо дважды щелкнув левой кнопкой в поле выбора компонентов Object Selector, попадем в библиотеку. Компоненты можно выбирать по категориям Category, подкатегориям — Subcategory, по производителю Manufacturer (используется очень редко) или же искать, по ключевым словам, в окне «маска», например, ATMega16. Прежде чем приступать к макетированию, необходимо отладить программу. Для этого удобно использовать компьютерное моделирование системы в Proteus. Общий вид в ISISпредставлен на рисунке 3.9. Из него можно увидеть, что не все элементы подключаются напрямую к микроконтроллеру. А также, что не Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 63

все элементы реализованы в исходном виде. Датчик DS18B20 (рисунок 3.11)—это цифровой измеритель температуры, с разрешением преобразования 9 — 12 разрядов и функцией тревожного сигнала контроля за температурой. Параметры контроля могут быть заданы пользователем и сохранены в энергонезависимой памяти датчика. Диапазон измерения температуры составляет от -55 до +125 °C. Для диапазона от -10 до +85 °C погрешность не превышает 0,5 °C. У каждой микросхемы DS18B20 есть уникальный серийный код длиной 64 разряда, который позволяет нескольким датчикам подключаться на одну общую линию связи. через один порт микроконтроллера можно обмениваться данными с несколькими датчиками, распределенными на значительном расстоянии. Режим крайне удобен для использования в системах экологического контроля, мониторинга температуры в зданиях, узлах оборудования. Рисунок 3.9 — Макет устройства, разработка печатной платыв ISIS Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 64

В схеме, помимо стандартного интерфейса RS-232, предусмотрена возможность подключиться напрямую к выводам TX и RX испытуемого микроконтроллера, блока GPS или другого устройства, имеющего интерфейс UART и необходимую нам скорость работы. Микроконтроллер представлен RISC процессором, разработанным AVR и функционирующим на частоте16Мгц, которая максимальна из всей линейки продуктов ATMel (рисунок 3.12). Процессор характеризуется, как вычислитель одного по времени отклика, на выполнение любой команды, вне зависимости от ее сложности. Разрядность шины адресов и внутренних регистров — 8 бит. Наибольшие плюсы ATMega2560 сравнительно с моделями контроллеров других производителей — это универсальность, отработанная система разработки кода процессора Arduino IDE, документированность возможностей, наличие множества модулей расширения. Датчик углекислого газа —MH-Z16 —считается промышленным датчиком, может измерять до 5% CO2. Этот датчик представлен на рисунке 3.13. Рисунок 3.10 — Вид в ARES Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 65

Рисунок 3.11 — Датчик DS18D20 Рисунок 3.12 — Микроконтроллер Atmega2560 Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 66

Рисунок 3.13 — Датчик CO2 Терминал поддерживает управляющие ASCII коды CR (0x0D) (возврат каретки), BS (0x08) (возврат) и BEL (0x07) (звуковой сигнал). Все другие коды, включая перевод строки LF (0x0A), игнорируются. Предполагается, что будет нормально работать как непосредственно с микропроцессором или другим универсальным асинхронным приемопередатчиком, так и с устройством вывода с RS232 драйвером типа MAX232, который содержит логические инверторы.информационные разряды появляются как высокий уровень при ‘1’ и низкий уровень при ‘0’. Это напрямую совместимо со встроенными модулями UART во многих микроконтроллерах, и также с внешними универсальными асинхронными приемопередатчиками типа 6850 и 8250.На выводах RTS и CTS активный уровень также высокий. По умолчанию, терминал не отображает печатаемые символы (echo); предполагается, что ведущая система, к которой он подключен, делает это. Можно предопределить текст, который будет послан в схему при запуске, используя свойство ТЕКСТ (TEXT). Например, TEXT= «Hello World» пошлет в схему текст «Hello World». Текст скрипта посылается один раз после запуска, если сброс передатчика CTS не неактивен. Рисунок 3.14 — Терминал Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 67

В любой схеме стабилизатора компенсационного типа требуется опорное напряжение, с которым сравнивается величина выходного напряжения. Стабильность выходного напряжения стабилизатора не может быть выше стабильности его источника опорного напряжения. Источники опорного напряжения (ИОН) широко применяются также в качестве эталонной меры в аналогоцифровых и цифроаналоговых преобразователях, а также в разного рода пороговых устройствах. Основное назначение ИОН — создавать образцовое напряжение, которое могло бы быть использовано электронными устройствами преобразования информации в качестве меры, эталона. Рисунок 3.15 — Источник опорного напряжения Изображенная схема выполнена в виде регулируемого стабилизатора, и дает возможность создания напряжения на выходе от 1 до 30В. Следовательно, можно применять этот прибор для питания различных устройств для питания 1,5 В, а также для подключения устройств на 3 вольта. В нашем случае устройство применяется для плеера, напряжение на выходе настроено на 3 В. Для измерения температуры и углекислого газа примениммикросхему изображенной на рисунке 3.17— это линейный стабилизатор напряжения с малым падением напряжения. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 68

Рисунок 3.16 — Разъем внешнего подключения Рисунок 3.17 — Стабилизатор напряжения 3.4 Разработка системы мониторинга и обработки климатических параметров 3.4.1 Среда проектирования устройства мониторинга и обработки После разработки схемы устройства, программа PROTEUS дает возможность исследовать её в трехмерном виде, чтобы можно было должным образом предварительно просмотреть, как она будет выглядеть в реальности и возможно сделать заключительные изменения в проекте перед макетированием., Вызовом механизма 3D визуализации в меню «Выход» в ARES. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 69

Рисунок 3.18 — Визуализация устройства вид спереди Рисунок 3.19 — Визуализация устройства вид сзади Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 70

3.4.2 Разработка системы автоматического сбора данных управления досвечиванием Одним из важных аспектов тепличных хозяйств является освещенность. В связи с этим фактом был разработан светильник для данной автоматизированной системы (рисунок 3.20). Чертёж устройства светильника находится в Приложении Б. Данная модель осветительного прибора имеет функцию правления мощностью (рисунки 3.21, 3.22) Рисунок 3.20 — Осветительный прибор Рисунок 3.21 — Осветительный прибор при включении на минимальную мощность Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 71

Рисунок 3.22 — Осветительный прибор при увеличении мощности Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 72

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Развитие автоматизированных систем мониторинга и обработки климатических параметров, а также их управление в тепличных хозяйствах не стоит на месте. Современные системы имеют, с каждым годом, все больше дополнительных возможностей. Основной задачей данной работы являлась разработка системы мониторинга и обработки климатических параметров, что было успешно выполнена. Разработанная система служит для снятия показателей микроклимата теплицы, в процессе выращивания растений. Мониторинг необходим для более эффективного процесса досвечивания. В ходе выполнения бакалаврской работы решены все задачи и достигнута цель дипломного проекта: Изучение теоретических основ выращивания растений в тепличных хозяйствах раскрывает основы роста (фотосинтеза) растений. Благодаря этим знаниям есть возможность определить необходимые показатели для контроля и мониторинга микроклимата. Изучение требований и современных автоматизированных систем управления климатическими параметрами можно сделать вывод о высокой стоимости данных установок, а также о необходимости более универсальных аналогов систем мониторинга и обработки климатических параметров. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 73

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1 Абдрахманов В. Х. Информационно-измерительная система дистанционного контроля параметров микроклимата / В. Х. Абдрахманов, К. В. Важдаев, Р. Б. Салихов // Электротехнические и информационные комплексы и системы. – 2016. – №3 2 Аверчева О. В. Особенности роста и фотосинтеза растений китайской капусты при выращивании под светодиодными светильниками / О. В. Аверчева, Ю. А. Беркович, А. Н. Ерохин, Т. В. Жигалова, С. И. Погосян, С. О. Смолянина // Физиология растений. – 2009. – Т. 56. – № 1. – С. 17–26. 3 Айзенберг Ю. Б. О стратегии и тактике развития светотехнической промышленности РФ и задаче снижения вдвое энергопотребления на электрическое освещение при улучшении условий жизни людей / Ю. Б. Айзенберг // Светотехника. – 2013. –№ 5–6. – С. 62–69. 4 Акинфеева Н. Б. Об использовании эффективных величин при решении сельскохозяйственных и эколого-биосферных проблем / Н. Б. Акинфеева, В. А. Мудрик, М. Н. Поджарский, И. И. Свентицкий // Светотехника. – 1979. – № 5. – С. 17–20. 5 Астафурова Т., Лукаш В., Гончаров А., Юрченко В. Фитотрон для светодиодной досветки растений в теплицах и на дому / Т. Астафурова, В. Лукаш , А. Гончаров, В. Юрченко // Полупроводниковая светотехника. – 2010. – № 3. – С. 36–38. 6 Валяев Д. Б. Технико-экономическое обоснование применения светодиодных светильников в теплицах / Д. Б. Валяев, В. В. Малышев // Инновации в сельском хозяйстве. – 2013. – № 3 (1). – С. 55–57. 7 Витер А. Ф. Обработка почвы как фактор регулирования почвенного плодородия: монография / А. Ф. Витер, В. И. Турусов, В. М. Гармашов, С. А. Гаврилова. – М. : ИНФРА-М, 2020. – 173 с. 8 Водянников В. Т. Экономика сельского хозяйства : учебник / Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 74

В. Т. Водянников, Е. Г. Лысенко, Е. В. Худякова, А. И. Лысюк ; под редакцией В. Т. Водянникова. – 2-е изд., доп. – СПб. : Лань, 2015. – 544 с. 9 Гиш Р. А. Модернизация и совершенствование управления параметрами микроклимата - основа теплиц v поколения / Р. А. Гиш, Е. Н. Карпенко // Научный журнал КубГАУ - Scientific Journal of KubSAU. – 2016. – №123. 10 ГОСТ 23198-94 Лампы электрические. Методы измерения спектральных и цветовых характеристик [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200013550 11 ГОСТ 25024.7-90 Индикаторы знакосинтезирующие. Методы измерения спектральных характеристик и координат цветности [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200017186 12 ГОСТ 8.195-89 Государственная система обеспечения единства измерений. Светодиоды. Методы измерения фотометрических характеристик [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200101091 13 ГОСТ Р8. – 2010 Светодиоды. Методы измерения фотометрических характеристик [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://pandia.ru/text/77/474/79163.php 14 Григорай Е. Е. Световой режим и продуктивность тепличной культуры огурца при использовании дополнительных источников освещения в междурядьях / Е. Е. Григорай, И. В. Далькэ, Г. Н. Табаленкова, Т. К. Головко // Гавриш. – 2012. № 3. – С. 10–13. 15 Грудинин В. С. Адаптивное итерационное управление температурой в теплице / В. С. Грудинин, В. С. Хорошавин, А. В. Зотов, С. В. Грудинин // Вестник МГУ. – 2019. – №3. 16 Долгих П. П. Энергосберегающие облучательные установки для сооружений защищенного грунта / П. П. Долгих, В. Р. Завей-Борода, Я. А. Кунгс, В. Д. Никитин, Н. В. Цугленок. – Красноярск: Издательство Красноярского государственного аграрного университета, 2006. – 108 с. 17 Иванов С. А. Модель системы управления комбинированным Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 75

отоплением теплицы в условиях закрытого грунта на базе микроконтроллера raspberry Pi / С. А. Иванов, И. Ю. Квятковская, А. Ф. Дорохов, Н. Д. Шишкин // Вестник АГТУ. Серия: Управление, вычислительная техника и информатика. – – 2015. – №2. 18 Катков А. Ю. Проблемы построения систем управления микроклиматом теплиц / А. Ю. Катков, И. В. Ползунов, Д. Л. Петрянин // Новые информационные технологии в автоматизированных системах. – 2014. – №17. 19 Клюев А. С. Автоматизация настройки систем управления / А. С. Клюев, В. Я. Ротач, В. Ф. Кузищин. – М. : Альянс, 2015. – 272 c. 20 Козырева И. Н. Возделывание светолюбивых культур в условиях искусственного освещения различными источниками света / И. Н. Козырева, В. О. Садченко // Высокие технологии в современной науке и технике. – Томск : Изд-во ТПУ, 2014 . – C. 232– 235. 21 Козырева И. Н. Графоаналитическая интерпретация параметров и характеристик источников излучения для растениеводства / И. Н. Козырева, В. Д. Никитин, Н. В. Цугленок // Вестник КрасГАУ. – 2013. – №. 12. – С. 236– 241. 22 Козырева И. Н. Использование корреляции между фотометрическими и фотосинтезными величинами для оценки эффективности облучательных установок / И. Н. Козырева, В. Д. Никитин, Я. А. Кунгс // Сибирский энергетический «Электротехника. форум (в рамках Энергетика. XXI специализированной Автоматизация. Светотехника»): выставки сборник материалов. – 2013. – С. 73–77. 23 Козырева И. Н. Оценка плотности фотосинтетического потока фотонов / И. Н. Козырева, В. И. Корепанов // Проблемы и перспективы развития отечественной светотехники, электротехники и энергетики: сборник научных трудов XI Международной научно-технической конференции в рамках II Всероссийского светотехнического форума с международным участием. – Саранск: Афанасьев В.С. – 2013. – С. 38–42. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 76

24 Козырева И. Н. Оценка плотности фотосинтетического потока фотонов / И. Н. Козырева // Наука и образование в XXI веке: сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции 30 сентября 2013 г., Тамбов: в 34 частях, часть 28. – Тамбов : Изд-во ТРОО «Бизнес-Наука-Общество». – 2013. – С. 68–70. 25 Козырева И. Н. Сравнение источников излучения для растениеводства по стоимости единицы световой энергии и аналогам / И. Н. Козырева, В. Д. Никитин // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (Научный журнал КубГАУ). – Краснодар : КубГАУ, 2014. – №05(099). 26 Кокорин О. Я. Системы и оборудование для создания микроклимата помещений : учебник / О.Я. Кокорин. – 2-е изд., испр. – М. : ИНФРА-М, 2019. – 218 с. 27 Котов В. П. Овощеводство : учебное пособие / В. П. Котов, Н. А. Адрицкая, Н. М. Пуць [и др.] ; под редакцией В. П. Котова, Н. А. Адрицкой. – 5-е изд., стер. – СПб. : Лань, 2020. – 496 с. 28 Крымов А.В. Анализ экономических показателей полупроводниковых и традиционных источников света / А. В. Крымов, В. Д. Никитин // Светотехника. – 2012. – № 2. – С. 64–65. 29 Маскалев А. С. Автоматизация системы управления микроклимата в оранжерее / А. С. Маскалев // Наука и образование сегодня. – 2017. – №7 (18). 30 Минаков И. А. Кооперация и агропромышленная интеграция : учебник / И. А. Минаков. – 3-е изд., стер. – СПб. : Лань, 2017. – 352 с. 31 Минаков И. А. Экономика и управление предприятиями, отраслями и комплексами АПК : учебник / И. А. Минаков. – 2-е изд., стер. – СПб. : Лань, 2020. – 404 с. 32 Мокроносов А. Т. Фотосинтез. Физиологоэкологические и биохимические аспекты: учебник. / А. Т. Мокроносов, В. Ф. Гавриленко, Т. В. Жигалова. – М. : Издательский центр «Академия», 2006. – 448 с. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 77

33 Молчанов А. Г. Энергосберегающее оптическое облучение промышленных теплиц: монография / А. Г. Молчанов, В. В. Самойленко; Ставропольский государственный аграрный университет. – Ставрополь : АГРУС, 2013. – 120 с. 34 Нечаев В. И. Организация производства и предпринимательство в АПК : учебник / В. И. Нечаев, П. Ф. Парамонов, Ю. И. Бершицкий ; под общей редакцией П. Ф. Парамонова. – 3-е изд., стер. – СПб. : Лань, 2018. – 472 с. 35 Никитин В. Д. Экономический анализ установок наружного освещения / В. Д. Никитин, А. А. Матющенко, Ю. С. Шаламова // Известия Томского политехнического университета. – 2007 – Т. 310 – № 1. – С. 234–239. 36 Обыночный А. Н. Оценка превратимости главного энергетического входа в аграрное производство / А. Н. Обыночный, Л. Ю. Юферев, И. И. Свентицкий // Достижения науки и техники АПК. – 2008. – № 9 – С. 51– 53. 37 Параскевов А. В. Предпосылки и особенности разработки автоматизированной системы управления «Микроклимат» / А. В. Параскевов, С. С. Лебедев // Научный журнал КубГАУ – Scientific Journal of KubSAU. – 2015. – №112. 38 Прикупец Л. Б. 40 лет тепличному светильнику в России // Теплицы России. – 2012. – № 4. – С. 55–56. 39 Прикупец Л. Б. Светодиодные облучатели и перспективы их применения в теплицах / Л. Б. Прикупец // Теплицы России. – 2010. – № 1. – С. 52–55. 40 Пыжов В. К. Системы кондиционирования, вентиляции и отопления : учебник / В. К. Пыжов, Н. Н. Смирнов ; ИГЭУ. – М. ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2019. – 528 с. 41 Сибикин Ю. Д. Технология энергосбережения: учебник / Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. : ИНФРА-М, 2020. – 336 с. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 78

42 Соколов А. В. Индикатор мощности ФАР для освещения растений / А. В. Соколов // Инновации в сельском хозяйстве. – 2013. – № 3 (1). – С. 9–12. 43 Суворин А. В. Монтаж и эксплуатация электрооборудования систем электроснабжения : учебное пособие / А. В. Суворин. – Красноярск : СФУ, 2018. – 400 с. 44 Сулацков В. Г. Роль фотосинтетически эффективных величин и единиц в создании ламп для растениеводства / В. Г. Сулацков // Светотехника. – 1979. – № 9. – С. 19–20. 45 Тихомиров А. А. Спектральный состав света и продуктивность растений / А. А. Тихомиров, Т. М. Лисовский, Ф. Я. Сидько. – Новосибирск : Наука (Сибирское отд.), 1991, – 168 с. 46 Фурсенко, С. Н. Автоматизация технологических процессов: Учебное пособие / С. Н. Фурсенко, Е. С. Якубовская, Е. С. Волкова– М. : НИЦ ИНФРАМ, Нов. знание, 2015. – 377 с. 47 Шиков С.А. Вопросу об эффективности светодиодов в тепличных хозяйствах / С.А. Шиков, С.Н. Ивлиев, Е.Г.Алексеев, Е. М. Мигачева // XLVII Огарёвские чтения Материалы научной конференции. В 3-х частях. Составитель А. В. Столяров. Ответственный за выпуск П.В. Сенин. – 2019. – С. 98-102. 48 Шиков С. А.Математичесикое модклирование процессов фотосинтеза в объектах облучения / С.А.Шиков, С.Н. Ивлиев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2019. – Т. 21. – № 3 (89). – С. 83-88. 49 Шиков С. А. Исследование эффективности автоматизации тепличных хозяйств / С.А.Шиков, А.В.Волков, С.Н.Ивлиев, Е.М.Мигачёва // Материалы XXIII научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и студентов Национального исследовательского Мордовского государственного университета им. Н.П. Огарёва Материалы конференции. В 3-х частях. Составитель А.В. Столяров. Ответственный за выпуск П.В. Сенин. – 2019. – С. 84-88. 50 Шиков С. А. Разработка автоматизированной системы мониторинга и Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 79

управления досвечиванием растений в закрытом грунте / С.А. Шиков, Е. М. Мигачева // Методы, средства и технологии получения и обработки измерительной информации («Шляндинские чтения – 2019») Материалы XI Международной научно-технической конференции с элементами научной школы и конкурсом научно-исследовательских работ для студентов, аспирантов и молодых ученых. под ред. Е. А. Печерской. – 2019. – С. 220-225. Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 80

ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное) Код программного обеспечения #include<NDIRZ16.h> #include<SoftwareSerial.h> #include<OneWire.h> #include<SD.h> //Arduino UNO Pin D2 (Software Serial Rx) <===> Adaptor's Green Wire (Tx) //Arduino UNO Pin D3 (Software Serial Tx) <===> Adaptor's Yellow Wire (Rx) SoftwareSerial mySerial(12,13); NDIRZ16 mySensor = NDIRZ16(&mySerial); //(углекислыйгаз) OneWire ds(10); // on pin 10 (a 4.7K resistor is necessary) (температура) File myfile; //флэшка int TSL230_Pin = 4; //TSL230 output int TSL230_s0 = 7; //TSL230 sensitivity setting 1 int TSL230_s1 = 5; //TSL230 sensitivity setting 2 int TSL230_samples = 6; //higher = slower but more stable and accurate (освещённость-частота) voidsetup() { Serial.begin(9600); Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 81

Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ А mySerial.begin(9600); setupTSL230(); Serial.println("Wait 5 seconds for the sensor to startup"); delay(5000); // объявить стандартный CS вывод как выход // pinMode(53, OUTPUT); // if (!SD.begin(4)) { // Serial.println("initialization of the SD card failed!"); // return; // } // Serial.println("initialization of the SDcard is done."); }; void loop() { if (mySensor.measure()) { float lightLevel = readTSL230(TSL230_samples); byte i; byte present = 0; byte type_s; byte data[12]; byte addr[8]; float celsius, fahrenheit; Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 82

Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ А if ( !ds.search(addr)) { // Serial.println("No more addresses."); // Serial.println(); ds.reset_search(); delay(250); return; } // Serial.print("ROM ="); for( i = 0; i < 8; i++) { // Serial.write(' '); // Serial.print(addr[i], HEX); } if (OneWire::crc8(addr, 7) != addr[7]) { Serial.println("CRC is not valid!"); return; } // Serial.println(); // the first ROM byte indicates which chip switch (addr[0]) { case 0x10: // Serial.println(" Chip = DS18S20"); // or old DS1820 type_s = 1; break; case 0x28: Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 83

Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ А // Serial.println(" Chip = DS18B20"); type_s = 0; break; case 0x22: // Serial.println(" Chip = DS1822"); type_s = 0; break; default: Serial.println("Device is not a DS18x20 family device."); return; } ds.reset(); ds.select(addr); ds.write(0x44); delay(1000); // start conversion, with parasite power on at the end // maybe 750ms is enough, maybe not // we might do a ds.depower() here, but the reset will take care of it. present = ds.reset(); ds.select(addr); ds.write(0xBE); // Read Scratchpad //Serial.print(" Data = "); //Serial.print(present, HEX); // Serial.print(" "); for ( i = 0; i < 9; i++) { // we need 9 bytes Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 84

Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ А data[i] = ds.read(); // Serial.print(data[i], HEX); // Serial.print(" "); } // Serial.print(" CRC="); // Serial.print(OneWire::crc8(data, 8), HEX); // Serial.println(); // Convert the data to actual temperature // because the result is a 16 bit signed integer, it should // be stored to an "int16_t" type, which is always 16 bits // even when compiled on a 32 bit processor. int16_t raw = (data[1] << 8) | data[0]; if (type_s) { raw = raw << 3; // 9 bit resolution default if (data[7] == 0x10) { // "count remain" gives full 12 bit resolution raw = (raw & 0xFFF0) + 12 - data[6]; } } else { byte cfg = (data[4] & 0x60); // at lower res, the low bits are undefined, so let's zero them if (cfg == 0x00) raw = raw & ~7; // 9 bit resolution, 93.75 ms else if (cfg == 0x20) raw = raw & ~3; // 10 bit res, 187.5 ms else if (cfg == 0x40) raw = raw & ~1; // 11 bit res, 375 ms //// default is 12 bit resolution, 750 ms conversion time } Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 85

Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ А celsius = (float)raw / 16.0; fahrenheit = celsius * 1.8 + 32.0; Serial.print("Temperature = "); Serial.print(celsius); Serial.print(" Celsius, "); Serial.print(fahrenheit); Serial.println(" Fahrenheit"); Serial.print("CO2 Concentration is "); Serial.print(mySensor.ppm); Serial.println("ppm"); Serial.print("Frequency of light "); Serial.println(lightLevel); Serial.println(" "); File myfile = SD.open("Sensors.txt", FILE_WRITE); if (myfile) { myfile.print("Temperature = "); myfile.print(celsius); myfile.print(" Celsius, "); myfile.print(fahrenheit); myfile.println(" Fahrenheit"); myfile.print("CO2 Concentration is "); myfile.print(mySensor.ppm); myfile.println("ppm"); myfile.print("Frequency of light "); myfile.println(lightLevel); Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 86

Окончание ПРИЛОЖЕНИЯ А myfile.println(" "); myfile.close(); // закрытьфайл } } delay(2000); } void setupTSL230(){ pinMode(TSL230_s0, OUTPUT); pinMode(TSL230_s1, OUTPUT); //configure sensitivity – Can set to //S1 LOW | S0 HIGH: low //S1 HIGH | S0 LOW: med //S1 HIGH | S0 HIGH: high digitalWrite(TSL230_s1, LOW); digitalWrite(TSL230_s0, HIGH); } float readTSL230(int samples){ //sample light, return reading in frequency //higher number means brighter float start = micros(); int readings = 0; while(readings < samples){ pulseIn(TSL230_Pin, HIGH); readings ++; } float length = micros() - start; float freq = (1000000 / (length / samples)) * 10; return freq; } Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 87

ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное) Чертеж светильника для автоматизированной системы Лист БР–02069964–43.03.01–12–20 Изм. У Лист № докум. Подпись Дата 88

Рецензии:

Авторизуйтесь, чтобы добавить рецензию

- у работы пока нет рецензий -

Отзывы:

Авторизуйтесь, чтобы оставить отзыв