Мехатронна система керування вологістю мікроклімату теплиці

Анотація

Проаналізовано вплив загальних параметрів температури і вологості на мікроклімат малих теплиць. Визначено основні властивості, що забезпечують найбільш сприятливі умови для росту і розвитку рослин, серед яких значну роль відіграє вологість повітря. Для забезпечення стабільного режиму повітря всередині тепличного приміщення необхідно підтримувати баланс вологості. Метою роботи є створення мехатронної системи керування вологістю повітря в тепличному господарстві. Особливістю підходу є зміщений алгоритм керування розпилювачами на основі щоденного прогнозу погоди. Обґрунтовано та розроблено комп’ютерну модель тепличного комплексу, яка враховує додаткову компенсацію водяної пари, конвекцію та вимушений рух повітряних мас у теплиці. За результатами досліджень розроблено математичну модель зміни витрати водяної пари в теплиці відповідно до зміни вологості зовнішнього повітря протягом доби в програмному середовищі SOLIDWORKS. Проведено моделювання зміни параметрів повітря в теплиці протягом однієї доби для прогнозу погоди в Херсонській області (17 травня 2023 року). В основу моделювання було покладено проектні параметри теплиці, початкову температуру в теплиці 20 °C, температуру навколишнього середовища в діапазоні від 13,9 °C до 26,2 °C згідно з прогнозом погоди та початкову вологість повітря 70 %. Встановлено, що отримані характеристики дозволяють оцінити загальний коефіцієнт насичення повітря водяною парою, що послужило основою для визначення необхідної продуктивності компенсуючих інжекторів і розробки циклограми керування системою стабілізації вологості повітря в теплиці. Для забезпечення стабільної вологості в теплиці розроблена мехатронна гідравлічна система туманоутворення. За результатами модельного експерименту визначено координати розташування інжекторів та розроблено режим їх роботи, а саме алгоритм керування. Результати дослідження та розроблений алгоритм керування придатні для використання в мехатронних системах керування мікрокліматом з урахуванням добових змін параметрів навколишнього середовища. В алгоритмі передбачено вмикання системи туманоутворення, оновлення поточних значень змінних, опитування датчиків та оновлення комплекту команд керування. Логіка процесу керування базується на визначенні і відпрацюванні режимів в трьох діапазонах вологості: 70–65 %; 65–60 %; 60–50 %