Piotr Białek, nr 180469 Wrocław, 12.05.2010r.

Inteligentna szklarnia

Cel działania:

Wytworzenie, regulacja i utrzymanie w szklarni temperatury oraz wilgotności powietrza optymalnych dla rozwoju roślin. Zwiększenie wydajności zbiorów oraz zautomatyzowanie pracy w szklarni.

Elementy urządzenia:

• szklarnia

• czujnik temperatury

• czujnik wilgotności

• fotoelektryczny czujnik refleksyjny

• 2 regulatory P

• klimatyzacja

• nawiew z ciepłym powietrzem

• kilka wentylatorów (zależne od wielkości szklarni)

• kilka zraszaczy (zależne od wielkości szklarni)

• mechanizm zamykający drzwi

• wyświetlacz – wyświetla informacje o aktualnej temperaturze i wilgotności oraz stanie (włączony/wyłączony) zraszaczy, nawiewów, itp.

• panel operatorski – służy do zmiany oczekiwanej wartości temperatury i wilgotności

Opis działania:

W punkcie centralnym szklarni znajduje się skrzyneczka z czujnikiem wilgotności oraz temperatury ( osłonięty, żeby nie padało na niego światło). Do jednej ze ścian szklarni zamontowane są dwa nawiewy – jeden z ciepłym powietrzem (grzałka i wentylator), drugi z chłodnym (klimatyzacja). Na innej ścianie umieszczonych jest kilka wentylatorów odprowadzających ze szklarni parę wodną (zmniejszających wilgotność). Pod sufitem umieszczonych jest kilka zraszaczy, które puszczając mgiełkę wody zwiększają wilgotność powietrza. Ważne, by między zraszaczami a czujnikiem wilgotności była zachowana odległość pozwalająca na dyfuzję mgiełki w jak największej części szklarni przed odczytem wilgotności.

Do zmiany temperatury w szklarni został skonstruowany układ regulacji składający się z czujnika temperatury, regulatora P oraz dwóch nawiewów – ciepłego oraz zimnego powietrza. Kiedy aktualna temperatura jest mniejsza od oczekiwanej, elementem wykonawczym w układzie jest nawiew ciepłego powietrza. Po ogrzaniu powietrza do zadanej temperatury, układ wyłącza się. Ochłodzenie szklarni jest analogiczne, ale w tym przypadku elementem wykonawczym jest klimatyzacja. Układy regulacji temperatury uruchamiane są, gdy wartość aktualna odbiega od oczekiwanej o ±5 °C.

Do regulacji wilgotnością powietrza służy układ regulacji złożony z czujnika wilgotności, regulatora P, wentylatorów i zraszaczy. Gdy wilgotność powietrza przekracza wartość oczekiwaną, zostają uruchomione wentylatory, których zadaniem jest odprowadzenie nadmiaru pary wodnej poza szklarnie. Jeśli natomiast powietrze jest za suche, to zostają uruchomione zraszacze, które wypuszczają pulsacyjnie co kilkanaście sekund małe porcje mgiełek wody. Aby mgiełka zamieniona w parę wodną równomiernie rozeszła się po szklarni, zostają uruchomione wentylatory wspomagające cyrkulację powietrza. Układ regulujący wilgotność powietrza działa, gdy aktualna wartość różni się od zadanej o ±10%.

W celu wydajnego utrzymania odpowiednich warunków mikroklimatycznych, ważne jest, aby na temperaturę i wilgotność w szklarni nie miały znacznego wpływu warunki zewnętrzne. Dlatego ważne jest, aby wejście do szklarni było otwarte możliwie krótko. Fotoelektryczny czujnik refleksyjny sprawdza czy drzwi są zamknięte. Jeśli drzwi są otwarte dłużej niż 10 sekund, to dzięki odpowiedniemu mechanizmowi zostają one zamknięte.

Obsługa wyjątkowych stanów:

Jeśli jest problem z zamknięciem drzwi (np. na drodze stoi przeszkoda), to na ekranie wyświetlacza pojawia się odpowiedni komunikat, ale szklarnia pracuje nadal.

Jeśli drzwi pozostają otwarte dłużej niż 10 minut, następuje przerwanie pracy szklarni, ponieważ działanie warunków zewnętrznych jest tak duże, że praca szklarni nie przynosiłaby żadnych efektów wspomagających wzrost roślin, a ponadto byłyby duże straty energii.