sistem kontrol iklim rumah kaca

Memasang berbagai peralatan pengendalian lingkungan di dalam rumah kaca dan menggunakan sistem kontrol otomatis untuk menyesuaikan iklim mikro internal telah menjadi konsensus dasar di antara mereka yang terlibat dalam budidaya rumah kaca. Kemajuan teknologi tidak ada habisnya. Inovasi dan peningkatan teknologi pengendalian lingkungan sangat erat kaitannya dengan pembaruan dan kemajuan teknologi lainnya.

1. Sistem penginderaan

(1) Sistem Sensor Penginderaan yang digunakan dalam budidaya rumah kaca meliputi:

A. Lingkungan gas: suhu, kelembaban relatif, sinar matahari, kecepatan angin, tekanan angin, konsentrasi karbon dioksida, dll.

B. Lingkungan akar: suhu substrat, nilai pH, nilai EC, setiap konsentrasi ion tunggal, kadar air substrat, dll.

C. Keadaan fisiologis tanaman: suhu daun, luas daun, sudut daun, kandungan klorofil, kandungan gula, konsentrasi N, bukaan stomata, kepadatan patogen, dll.

(2) Persyaratan kinerja sensor Persyaratan kinerja khusus dari sensor yang digunakan dalam sistem kontrol lingkungan rumah kaca:

A. Rentang akurasi adalah 25 persen dari rentang persyaratan kontrol

B. Dapat menahan suhu tinggi, kelembaban tinggi dan lingkungan berdebu.

C. Pengoperasian penginderaan sensor tidak menghambat pertumbuhan tanaman. Misalnya, pengukuran suhu daun harus dilakukan dengan teknologi non-kontak inframerah-dekat, dan kabel kontak tidak dapat dimasukkan ke dalam badan daun.

(3) Lokasi sensor

Penempatan sensor sangat penting. Itu harus representatif dan mewakili lingkungan nyata dari tanaman di dalam rumah kaca. Misalnya, jika pengukur kadar air substrat ditempatkan di wadah tanaman atau hamparan pertumbuhan tanaman di dekat lorong, nilai pengukuran kelembapannya akan rendah. Di sisi lain, penempatan sensor tidak boleh mempengaruhi akurasi pengukuran karena benda lain. Misalnya, jika pengukur sinar matahari dipengaruhi oleh bayangan sinar, nilai yang diukur akan rendah. Termometer dipasang pada balok dan kolom, dan nilai suhu yang terukur mudah dipengaruhi oleh penyerapan panas dan pembuangan panas dari bahan logam.

(4) Pemeliharaan sensor

Sensor suhu dan kelembaban harus menghindari sinar matahari langsung. Harus ada alat anti debu di atas pengukur sinar matahari agar tidak mempengaruhi panjang gelombang sinar matahari dan sudut penyimpangan sinar matahari. Elektroda pengukur pH, kelembapan, dan lainnya di dalam media harus tahan terhadap asam dan alkali. Keseluruhan sistem perlu memiliki perangkat perlindungan sengatan listrik, yang dapat menahan perubahan voltase mendadak dan listrik statis eksternal.

(5) Kalibrasi sensor

Berbagai sensor untuk lingkungan rumah kaca mengontrol arus keluaran atau sinyal tegangan untuk koneksi yang mudah dengan sistem kontrol industri. Namun, kinerja pengukuran sensor yang dikembangkan berdasarkan prinsip kelistrikan dipengaruhi oleh nonlinier, efek histeresis, fenomena penuaan, dll., dan akurasi serta reproduktifitasnya berubah sesuai lingkungan dan waktu penggunaan. Oleh karena itu, kalibrasi rutin diperlukan untuk memastikan keakuratan sensor. Performa terukur tersedia dengan benar. Di sisi lain, perlu dipertimbangkan apakah rumus bawaan sensor dapat diterapkan.

Keakuratan sensor secara langsung memengaruhi keberhasilan atau kegagalan operasi kontrol, tetapi operasi kalibrasi sensor menentukan kinerja pengukurannya. Operasi kalibrasi memerlukan penggunaan zat standar atau pembentukan lingkungan standar. Pekerjaan penetapan standar kalibrasi ini telah membentuk sistem dalam industri pengukuran, yang dapat diperkenalkan untuk kalibrasi kinerja sensor kontrol lingkungan.

2. Mengontrol sistem operasi

Sistem kontrol terdiri dari tiga elemen: peralatan kontrol lingkungan, sistem penginderaan dan strategi kontrol. Peralatan kontrol lingkungan seperti kipas tekanan negatif, kipas sirkulasi internal, dinding air, mesin pemanas, alat pengasapan, dll. Jika kinerja peralatan mekanis buruk atau gagal, fungsi pengaturan lingkungan tidak akan dapat dimainkan. Oleh karena itu, pekerjaan dasar pengendalian lingkungan rumah kaca adalah pemeliharaan peralatan secara teratur. Pekerjaan yang perlu dilakukan antara lain pengecekan derajat pemblokiran mist nozzle, pengecekan kekencangan fan belt, dan perawatan berbagai sensor.
2. Mengontrol sistem operasi

Sistem kontrol terdiri dari tiga elemen: peralatan kontrol lingkungan, sistem penginderaan dan strategi kontrol. Peralatan kontrol lingkungan seperti kipas tekanan negatif, kipas sirkulasi internal, dinding air, mesin pemanas, alat pengasapan, dll. Jika kinerja peralatan mekanis buruk atau gagal, fungsi pengaturan lingkungan tidak akan dapat dimainkan. Oleh karena itu, pekerjaan dasar pengendalian lingkungan rumah kaca adalah pemeliharaan peralatan secara teratur. Pekerjaan yang perlu dilakukan antara lain pengecekan derajat pemblokiran mist nozzle, pengecekan kekencangan fan belt, dan perawatan berbagai sensor.

(2) Kontrol proses

Fitur dari strategi kontrol ini adalah membandingkan satu sinyal penginderaan dengan beberapa nilai pengaturan, lalu mengontrol perangkat yang berbeda secara terpisah. Misalnya, suhu di dalam rumah kaca dibandingkan dengan suhu yang diatur dari rangkaian untuk mengontrol mesin pemanas, kipas sirkulasi internal, kipas tekanan negatif udara eksternal, dinding air, dan kabut secara berurutan.

Rentang kesalahan kontrol terkait dengan kinerja pengontrol.

(3) Kontrol komputer mikro

Menggunakan daya komputasi komputer mikro, iklim mikro dari beberapa bagian atau beberapa rumah kaca dapat dikontrol secara bersamaan. Fitur lain dari penggunaan komputer mikro adalah dapat merekam dan menyimpan nilai penginderaan iklim mikro di dalam dan di luar rumah kaca dan waktu tindakan dari berbagai peralatan pengendalian lingkungan, sehingga pengelola dapat melacak proses penanaman sebelumnya. Karena jenis peralatan ini terstandarisasi, transmisi data dapat dilakukan dengan mudah.

(4) Pengendalian terpadu

Teknologi kontrol semacam ini menggunakan daya komputasi, data dan kapasitas penyimpanan data dari komputer mikro, dan bekerja sama dengan pembentukan basis data pemasaran tanaman untuk membangun sistem komputasi di dalam sistem kontrol. Berdasarkan sistem ini, data dianalisis, dan penilaian serta sintesis dibuat berdasarkan data budidaya sebelumnya, yang menjadi strategi pengendalian yang optimal. Dengan menggunakan strategi ini, parameter kontrol iklim mikro di rumah kaca tidak ditetapkan sebagai nilai tetap, melainkan nilai variabel. Modus aksi dari sistem kontrol tersebut memiliki tingkatan yang berbeda:
A. Bertujuan untuk lingkungan terbaik untuk pertumbuhan tanaman: agar tanaman tumbuh lebih cepat dan dengan kualitas terbaik.

B. Biaya pertumbuhan tanaman target: Misalnya, menaikkan suhu dapat membuat tanaman tumbuh lebih cepat dan dijual lebih awal. Namun, lebih banyak biaya energi ditambahkan, sehingga penggunaan kontrol mode terintegrasi dapat mengevaluasi parameter kontrol lingkungan yang paling tepat berdasarkan kondisi biaya dan harga pasar produk, dengan fokus pada keuntungan terbaik.

(5) Pengendalian sistem pengetahuan

Sistem kontrol ini berisi sistem pengetahuan untuk penilaian "kecerdasan", dan hasil penilaian intelektual ini digunakan sebagai keputusan kontrol untuk merumuskan parameter kontrol (seperti suhu, kelembaban, sinar matahari, kelembaban substrat, dll.), dan kemudian perintahkan peralatan pengendalian lingkungan. Karena sistem pengetahuan dapat mencakup data operasi manajemen, sistem ini juga dapat digunakan untuk memerintahkan dan mengelola peralatan. Oleh karena itu, sistem kontrol dapat digunakan baik untuk pengendalian lingkungan rumah kaca maupun pengendalian operasi manajemen produksi.

Sistem pengetahuan mencakup model fisiologis yang diungkapkan oleh rumus matematika dan data profesional yang diproses oleh program logika. Sistem pengetahuan terdiri dari serangkaian database dan model matematika. Contoh penerapannya adalah sebagai berikut:
1. Pengendalian lingkungan rumah kaca

Pengguna memasukkan nama tanaman dan varietas yang ditanam di rumah kaca, dan kondisi budidaya varietas ini (suhu siang dan malam, kelembaban relatif, kuantitas cahaya, penyinaran, kelembaban sedang, konduktivitas listrik, dll.) telah disimpan sebelumnya. dalam database budidaya sistem pengetahuan. Ini adalah lingkungan Mengontrol nilai default sistem. Jika nilai default berbeda dari nilai pengukuran iklim mikro di dalam rumah kaca, dan nilai perbedaannya lebih tinggi dari nilai penyimpangan toleransi kontrol, sistem pengetahuan menggunakan perhitungan model iklim mikro rumah kaca untuk mengontrol jumlah penyesuaian dan urutan penyesuaian peralatan kontrol lingkungan. Di sisi lain, jika kondisi lingkungan internal mendekati nilai default, tetapi nilai lingkungan atmosfer terukur dan perhitungan model iklim mikro menunjukkan bahwa lingkungan eksternal akan segera mempengaruhi iklim mikro internal, sistem pengetahuan dapat mengaktifkan peralatan pengendalian lingkungan di muka untuk merespon terlebih dahulu, dan melaksanakan seperti awal Diajarkan operasi pengendalian lingkungan.
Data penginderaan dari lingkungan media atau pemantauan hama tanaman dapat menentukan apakah tanaman perlu diairi, dipupuk, dan diaplikasikan pestisida. Saat melakukan operasi manajemen ini, sistem kontrol lingkungan juga dapat melakukan penyesuaian yang sesuai, seperti menjaga ventilasi dan Mempercepat penguapan air di atas daun.

Sistem pengetahuan dapat digunakan untuk menghitung ulang biaya operasi jika terjadi perubahan kondisi biaya operasi di rumah kaca (misalnya, perubahan biaya energi). Dalam kondisi tidak mempengaruhi jadwal pasokan pasar, parameter pengaturan pengendalian lingkungan rumah kaca dapat disesuaikan lebih lanjut.
Karena perubahan informasi pasar, seperti persyaratan waktu pengiriman di muka atau tertunda, sistem pengetahuan dapat dihitung menggunakan model fisiologis untuk menentukan kondisi pengendalian lingkungan rumah kaca atau pemupukan dan operasi pasokan air di bawah persyaratan menyesuaikan jadwal produksi . perubahan, yang kemudian digunakan untuk menilai kembali biaya produksi.

Status produksi tanaman gagal mencapai titik manajemen mutu produksi atau muncul gejala. Sistem pengetahuan dapat menggunakan data iklim mikro masa lalu dari rumah kaca dan keadaan fisiologis tanaman saat ini untuk mengidentifikasi penyebab dan mengatasinya. Misalnya, penyebab pertumbuhan tanaman yang buruk dapat dikategorikan secara terpisah menjadi

1. Lingkungan pertumbuhan (udara atau bawah tanah) tidak cocok untuk varietas ini,

2. Cara pengelolaan yang tidak sesuai (terlalu banyak atau terlalu sedikit air dan pupuk),

3. Invasi penyakit dan serangga hama atau dampak virus.
3. Stasiun relai

Dalam operasi pengendalian di atas, sistem penginderaan internal rumah kaca, sistem pengetahuan, dan pengontrol bersama-sama membentuk stasiun relai untuk operasi pengendalian lingkungan rumah kaca. Data yang diterima stasiun relai ini meliputi data lingkungan atmosfer yang ditransmisikan oleh sistem manajemen pusat, nilai pengaturan penyesuaian iklim mikro rumah kaca, dan input parameter oleh pengontrol. Data eksternal ini dibandingkan dengan data iklim mikro rumah kaca dan data penginderaan kondisi fisiologis tanaman, kemudian dievaluasi dan dibandingkan dengan sistem pengetahuan di controller untuk mengontrol peralatan kontrol lingkungan.
Ciri dari gardu jenis ini adalah satu gardu induk menguasai satu atau beberapa unit rumah kaca. Stasiun relai dapat menerima data dari sistem manajemen pusat, dan juga mengirimkan data penginderaan dan tindakan kontrol dari setiap perangkat ke sistem manajemen pusat, tetapi tidak menerima sinyal perintah dari sistem manajemen pusat. Fungsi kontrol semacam ini terletak pada hanya operator di tempat yang dapat memasukkan perintah, dan personel jarak jauh tidak dapat secara langsung terlibat dalam operasi jarak jauh.

Sistem peringatan sinyal abnormal dapat digunakan bersamaan dengan sistem stasiun relai ini. Dan personel yang bertanggung jawab dapat diberi tahu melalui komunikasi kabel atau nirkabel

4. Transmisi sinyal dan data

Transmisi data dari stasiun relai ke sistem manajemen pusat dapat ditransmisikan melalui kabel atau nirkabel. Karena transmisi data dan data adalah operasi standar di industri, dapat langsung digunakan dalam sistem kontrol lingkungan rumah kaca.
5. Sistem manajemen pusat

Sistem manajemen pusat ini memiliki fungsi sebagai berikut:

1. Kumpulkan data terukur dari lingkungan atmosfer, rekam dan kirimkan ke setiap stasiun relai.

2. Terima data iklim mikro dan informasi tindakan peralatan dari setiap rumah kaca yang ditransmisikan oleh setiap stasiun relai.

3. Berdasarkan perubahan kondisi biaya operasi atau jadwal operasi, sistem pengetahuan bawaan digunakan untuk perhitungan dan evaluasi, dan parameter iklim mikro internal serta kondisi operasi pengelolaan rumah kaca ditentukan ulang, dan kemudian dikirim ke stasiun relai , dan kemudian diserahkan kepada personel manajemen untuk input dan kontrol sesuai dengan sistem kondisi setempat.

4. Bandingkan informasi pertumbuhan tanaman yang dikumpulkan setiap waktu yang tetap, dan gunakan teknologi kontrol kualitas untuk mengevaluasi apakah memenuhi kemajuan pertumbuhan yang telah ditentukan. Jika terdapat perbedaan sifat dan kualitas pertumbuhan (seperti kandungan pupuk nitrogen, panjang batang, dll), menilai berdasarkan informasi proses produksi yang ada dan data fisiologis tanaman, sebagai acuan penyesuaian dan pengelolaan parameter pengendalian lingkungan.

5. Situs web bawaan dari sistem manajemen dapat menyediakan unit administrasi perusahaan untuk menggunakan jaringan untuk mendapatkan informasi produksi yang relevan di berbagai wilayah. Status pertumbuhan tanaman dapat diberikan kepada pelanggan hilir untuk dilihat secara online melalui jaringan.