ТЕПЛИЦЫ.ру

ТЕПЛИЦЫ.ру - промышленные теплицы, тепличные технологии

Теплицы зимние промышленные стеклянные, конструкции Venlo (Венло)



Организации

Публикации
Люди
Экология
Экономика
Удобрения
Защита растений
Семена и селекция
Тепличные хозяйства
Строительство теплиц
Тепличные технологии
Тепличное оборудование

Журналы
Форумы
Аналитика рынков
Тендеры, закупки
Бизнес-планы




Публикации / Тепличное оборудование / АСУМТ для тепличных комплексов

   АСУМТ для тепличных комплексов

 АСУМТ для тепличных комплексов, фермерских и индивидуальных теплиц

А.Н. Рыков, генеральный директор ООО НПО «Автоматика», к.т.н.

Ручное управление технологическими системами в теплицах для обеспечения требуемого микроклимата осталось в далёком прошлом. Большое количество различных исполнительных механизмов, высокие требования к качеству их функционирования и к качеству процессов управления, учёт большого количества внутренних и внешних параметров, желание снизить роль человеческого фактора делают неотъемлемой частью современных тепличных комплексов автоматизированные системы управления микроклиматом теплиц (АСУМТ).

Рассмотрим какие основные требования предъявляются к современным АСУМТ и какими средствами эти требования реализуются и обеспечиваются.

Тепличные комплексы, фермерские и индивидуальные теплицы

Говоря о системах управления, в первую очередь, необходимо учитывать для каких объектов они предназначены. Разобьём все виды теплиц на три основные группы по признаку размера и назначения:

  1. Тепличные комплексы – теплицы площадью от 0,5 га до нескольких десятков га. Как правило, тепличные комплексы состоят из блоков. Каждый блок включает в себя группу теплиц. Каждая теплица может состоять их нескольких отделений со своими одинаковыми или отличающимися комплектами технологических систем. Главное назначение тепличных комплексов – это промышленное производство сельскохозяйственной продукции для обеспечения потребностей населения. Обслуживаются тепличные комплексы профессиональными административными, агрономическими и техническими службами. Основные требования к промышленным теплицам и тепличным комплексам – это обеспечение требуемого ассортимента продукции, высокая урожайность, высокое качество и низкая себестоимость продукции.
  2. Фермерские теплицы – теплицы площадью от 500 до 5000 м2. Как правило, фермерские теплицы используются для выращивания отдельных сельскохозяйственных культур с мелкооптовым и розничным сбытом. Главное назначение фермерских теплиц – это вспомогательная, а иногда и основная, занятость отдельных семей. Основные требования к фермерским теплицам – это обеспечение небольшого ассортимента, получение хорошего качества и приемлемой урожайности продукции и её низкая себестоимость.
  3. Индивидуальные теплицы – теплицы площадью от 50 до 500 м2. Как правило, индивидуальные теплицы строятся на индивидуальных участках для личного потребления выращиваемой продукции и для удовольствия. Основные требования к индивидуальным теплицам – это обеспечение небольшого ассортимента экологически чистой сельскохозяйственной продукцией и её низкая себестоимость.

Основные требования к современным АСУМТ

Требования, предъявляемые к современным системам управления, в значительной степени общие для всех типов теплиц, но отличаются приоритетами. Рассмотрим основные факторы, учитываемые при выборе автоматизированной системы управления для конкретных теплиц:

  1. Стоимость системы управления . Этот фактор всегда учитывается в первую очередь и, зачастую, является решающим. Автоматизированные системы управления состоят из интеллектуальной, силовой и вспомогательной частей. Это:
    • Интеллектуальная часть - контроллеры и компьютеры с программным обеспечением, преобразователи входных и выходных сигналов, информационная сеть, датчики, индикаторы и мониторы;
    • Силовая часть - шкафы управления с коммутирующим и защитным оборудованием, органами ручного управления, световой сигнализацией, блоками питания;
    • Вспомогательная часть - кабель силовой и контрольный, коробки соединительные и распределительные, лотки, установочные и монтажные материалы.

    Очевидно, что для больших теплиц (тепличные комплексы) с большим количеством технологических систем и множеством функциональных возможностей состав и количество компонентов, а соответственно и стоимость систем управления, будет выше, чем для малых (индивидуальных) теплиц, у которых и систем меньше и требования к ним проще. Поэтому, стоимость систем управления определяется индивидуально для конкретных теплиц и анализируется в сравнении.

  2. Функциональные возможности системы управления . Практически все современные автоматизированные системы управления микроклиматом теплиц обладают достаточным набором функциональных возможностей, необходимых для управления микроклиматом теплиц, но отличаются деталями. Это:
    • Возможность автоматического управления имеющимися в теплице технологическими системами обогрева, форточной вентиляции, зашторивания, рециркуляции воздуха, полива, электрического досвечивания, подпитки СО2, химической защиты;
    • Возможность обеспечения взаимосогласованного управления различными технологическими системами и исполнительными механизмами;
    • Качество поддержания требуемого климата в теплицах или возможность имеющимися средствами добиться минимального отклонения от задания поддерживаемых климатических параметров: температуры, влажности, концентрации СО2, освещённости;
    • Возможность корректировки задаваемых параметров микроклимата в теплице в зависимости от состояния растений, времени суток, года и метеоусловий для повышения урожайности в теплице;
    • Возможность согласованного с потребностями теплицы управления вспомогательными тепловыми пунктами, электрогенерирующими установками и энергосберегающими системами.

    Следует отметить, что, если для малых теплиц достаточна сама возможность автоматичекого управления имеющимися технологическими системами, то для больших теплиц эта возможность рассматривается как безоговорочная и обсуждаются дополнительные возможности управления котельными, электростанциями и т.п. Продвинутые заказчики оценивают качество динамических процессов управления параметрами микроклимата.

  3. Степень автоматизации и методы управления. Имеющееся в названии любой автоматизированной системы управления микроклиматом теплиц слово «Автоматизированная» многих неискушённых пользователей вводит в заблуждение, вызывая уверенность, что эта автоматизированная система сама будет управлять всеми процессами в теплице. Необходимо учитывать, что в соответствии с существующей терминологией: «автоматическая система» - система, способная функционировать без участия человека; «автоматизированная система» - система, функционирующая с участием человека. Отличий у различных автоматизированных систем управления по способам достижения поставленных целей больше, чем сходств. Основные факторы, характеризующие функционирование системы управления:
    • Степень автоматизации функций управления. Чем выше степень автоматизации, тем меньше требуется вмешательств оператора в процессы управления. В идеале, агроному требуется задать название сорта посаженной культуры и все действия по управлению исполнительными механизмами для обеспечения необходимого климата сделает система автоматического управления. Реально, на практике, агрономом или оператором, по указанию агронома, задаются задающие графики поддержания микроклимата и режимы работы оборудования, которые автоматически корректируются в соответствии с процессами управления, состоянием растений и внешними метеоусловиями. Системы, в которых аргоном, как великий «гуру», постоянно колдует над процентами открытия форточек или градусами теплоносителя – слабые системы, требующие постоянного и квалифицированного вмешательства в работу системы. Сильные системы на основе задания параметров микроклимата и введённых ограничений сами определяют необходимые режимы функционирования технологических систем и обеспечивают их корректировку в соответствии с автоматически контролируемыми процессами работы оборудования и состоянием растений в теплицах, создавая объективные предпосылки для надёжного повышения урожайности и качества урожая;
    • Методы автоматического управления. Теплицы с множеством параметров, перекрёстных влияний, распределённостью на значительных площадях, изнашивающимся оборудованием, подверженностью непредсказуемым, а иногда и неизмеряемым, воздействиям относятся к классу сложных, многомерных, распределённых, нелинейных и нестационарных объектов управления. Методы управления должны быть соответствующие: оптимальные – обеспечивающие оптимизацию критерия качества, многосвязные – учитывающие многомерность объекта, динамические – учитывающие протяжённость процессов управления во времени, адаптивные и самообучающиеся – учитывающие нелинейность и изменяемость параметров объекта управления, с обратной связью по управлению и возмущениям. Традиционные ПИД-регуляторы, ситуационные регуляторы или балансные системы управления работают лишь в ограниченных диапазонах и условиях. Наилучшие результаты по качеству процессов управления обеспечивают системы, построенные на основе динамического моделирования процессов управления в теплицах. Причём, чем больше параметров учитывает используемая модель, тем точнее вычисляются процессы в теплицах и точнее определяются команды управления. Это относится как к процессам формирования микроклимата в теплицах, создающим условия для роста растений, так и к процессам самого роста растений.

    Степень автоматизации и применяемые в системах управления методы накладывают определённые требования на техническое обеспечение и, естественно, существенно влияют на стоимость систем управления. Поэтому, если к системам управления для промышленных тепличных комбинатов экономически целесообразно предъявлять максимальные требования, то к системам управления для средних (фермерских) и, тем более, для малых (индивидуальных) теплиц требования должны быть значительно ограничены.

  4. Техническая база системы управления . Техническая база или техническое обеспечение систем управления включает в себя две основные составляющие: средства контроля и ввода данных, преобразования, обработки и выдачи управляющих воздействий (интеллектуальная составляющая) и средства электрического питания, коммутации, защиты и подключения средств управления (силовая составляющая). При множестве специфических есть и ряд основных характеристик технического обеспечения:
    • Структура системы управления - количество уровней управления, централизованность или распределённость технических средств, структура сети передачи данных;
    • Надёжность элементной базы. Как правило: чем ниже надёжность элементов, тем ниже капитальные затраты при создании системы и выше стоимость эксплуатационных затрат на энергоносители и ремонт оборудования. И наоборот, надёжное оборудование позволяет меньше внимания уделять его работоспособности и больше – выращиванию урожая;
    • Наличие запаса по функциональным и количественным показателям;

    Техническая база формируется, в первую очередь, из соображений обеспечения функциональных возможностей системы управления. Во вторую очередь – из условия оптимизации соотношения цена/качество.

  5. Удобство эксплуатации и обслуживания . Как известно, ничто не вечно под Луной. Это относится и к системам управления. Со временем их приходится ремонтировать, а также желательно, для предотвращения сбоев в работе, выполнять профилактическое обслуживание. Удобство эксплуатации и обслуживания определяется наличием и полнотой технической и технологической документации, включая электрические принципиальные схемы, паспорта на оборудование, описания и инструкции по эксплуатации. Данные факторы и их актуальность зависят, в свою очередь, от других факторов: степени автоматизации, структуры, надёжности технического обеспечения, наличия проектной и эксплуатационной документации.

Реализация АСУМТ

НПО «АвтоматикА» разработало и успешно реализует системы управления микроклиматом для всех трёх основных групп теплиц. Подходы к их разработке наилучшим образом отвечают перечисленным выше требованиям.

АСУМТ для промышленных тепличных комплексов имеют двухуровневую структуру, реализованы на базе промышленных контроллеров и средств преобразования информации фирмы ICPDAS . Прикладное программное обеспечение на основе системы программирования ISaGRAF реализует систему оптимального многосвязного нелинейного управления с помощью модели теплицы, построенной на базе динамических графовых моделей и методов адаптации. АСУМТ для промышленных тепличных комплексов обеспечивают согласованное управление всеми имеющимися в теплицах технологическими системами, а также вспомогательным водо-, тепло- и электроснабжающим оборудованием. Данные системы управления обеспечивают высокое качество управления параметрами микроклимата в овощных, цветочных, рассадных и пр. теплицах при минимальном участии оператора в процессе управления. Реализованы на множестве теплиц и комплексов от 1 до 8 га.

 
 Как вариант совершенной системы управления, ООО НПО «АвтоматикА» создаёт и внедряет совместно с голландской фирмой « Hoogendoorn » АСУМТ на базе поставляемых из Голландии средств измерения, обработки и выдачи управляющих команд. Система реализует передовые голландские технологии управления процессами в теплицах. Данная система наиболее целесообразна для крупных тепличных комплексов, она отвечает всем современным наиболее полным и изощрённым требованиям.

Для фермерских теплиц ООО НПО «АвтоматикА» создаёт АСУМТ на такой же элементной базе, что и для крупных комплексов, но одноуровневую с некоторым ограничением функциональных возможностей и, за счёт этого, более дешёвые по цене, но эффективные по качеству.

 Для индивидуальных теплиц ООО НПО «АвтоматикА» создаёт и с 2009 года массово внедряет АСУМТ «Малый климат» - принципиально другие системы: более простые, но обеспечивающие автоматическое управление всеми основными системами в малых теплицах. Низкой стоимости при высокой надёжности удалось добиться благодаря применению малого промышленного контроллера серии « Alpha » производства фирмы Mitsubishi и схемотехническим решениям.

Калужская обл., г. Малоярославец, т/ф: (48431) 24904; 24905

NPO-AvtomaticA.ru; E-mail: info@NPO-AvtomaticA.ru












© Все права на материалы, размещенные на сайте, принадлежат их владельцам.
Нас считают:


ТЕПЛИЦЫ.ру

Информационная поддержка:
Ассоциация «ТЕПЛИЦЫ РОССИИ»

Техническая поддержка:
ООО НПФ «ФИТО»

© Теплицы.ру, при использовании материалов с сайта, обязательна прямая ссылка на сервер www.greenhouses.ru, а также указание имен авторов опубликованного материала!
Ваши предложения направляйте на