Исследование энергоэффективности микроклимата тепличного комплекса

В работе рассмотрен вопрос энергоэффективности тепличного комплекса для выращивания виктории. Был разработан блок базы правил для микроконтроллера на основе нечеткой логики.Выработаны практические рекомендации по выращиванию культуры. По улучшению параметров температуры, влажности и углекислого газа.

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………… 11
1. РАЗВИТИЕ ТЕПЛИЧНЫХ КОМПЛЕКСОВ ……………………………………….. 15
1.1. Тепличные комплексы. История развития ……………………………………. 15
1.2. Основные параметры, контролируемые в теплице (автоматизированные),
требования к ним ……………………………………………………………………………….. 22
Вывод по первой главе:…………………………………………………………………………… 30
2. СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛИЧНЫМ МИКРОКЛИМАТОМ ………. 31
2.1. Общие сведения …………………………………………………………………………… 31
2.2 Требования, предъявляемые к оборудованию для микроклимата
тепличного комплекса ………………………………………………………………………… 33
2.3. Микроклимат, необходимый для с/х культуры (виктория) …………….. 34
2.4 Система управления микроклиматом теплицы HortiMaX …………………. 35
Вывод по второй главе: ………………………………………………………………………. 40
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ СИСТЕМЫ
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕПЛИЦЫ …………………………………………. …..45
3.1. Особенности объекта управления …………………………………………………. .45
3.3. Разработка базы правил ………………………………………………………………. 47
3.4. Модель нечеткого регулятора в пакете Fuzzy Logic Toolbox ………….. 53
Выводы по третьей главе: ……………………………………………………………………. 59
4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО
МИКРОКЛИМАТА ТЕПЛИЧНОГО КОМПЛЕКСА ………………………………… 60
4.1 Разработка matlab-модели системы нечеткого управления параметрами
микроклимата технологического процесса …………………………………………… 60
4.2 Практические рекомендации по выращиванию виктории в условиях
энергоэффективного микроклимата тепличного комплекса на базе нечеткой
логики. ………………………………………………………………………………………………. 68
Выводы по четвертой главе: ………………………………………………………………… 70
5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ………………………………………………………………………. 71
5.1 Инициализация проекта и его технико-экономическое обоснование.
Потенциальные потребители проекта. Анализ конкурентных технических
решений. ……………………………………………………………………………………………. 71
5.2 Анализ конкурентных технических решений ……………………………….. 72
5.2 Планирование исследовательских работ …………………………………………. 73
5.2.1 Структура работ в рамках исследования ……………………………………. 73
5.2.2 Определение трудоемкости выполнения работ …………………………… 75
5.2.3 Разработка графика проведения научного исследования …………….. 76
5.3 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) ………………………. 83
5.3.1. Расчет материальных затрат …………………………………………………….. 83
5.4 Основная заработная плата исполнителей темы ………………………………. 84
5.5 Определение pеcуpcoэффективнocти проекта ………………………………….. 86
6. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ………………………………………………. 89
6.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ….. 90
6.1.1. Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны)
правовые нормы трудового законодательства ……………………………………. 90
6.1.2. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ….. 90
6.2. Производственная безопасность ……………………………………………………. 91
6.2.1. Анализ потенциально возможных и опасных факторов, которые могут
возникнуть на рабочем месте при проведении исследований ………………. 91
6.2.2. Разработка мероприятий по снижению воздействия вредных и
опасных факторов ……………………………………………………………………………. 92
6.3. Экологическая безопасность …………………………………………………………. 99
6.3.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ……. 99
6.3.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду … 100
6.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………… 100
6.4.1. Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований и обоснование мероприятий по предотвращению ЧС ….. 100
6.4.2. Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть при проведении
исследований и обоснование мероприятий по предотвращению ЧС ….. 102
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………… 105
Приложение А …………………………………………………………………………………….. 106
Приложение Б ……………………………………………………………………………………… 110
Список используемой литературы ………………………………………………………….. 99
РЕФЕРАТ
Выпускная квалификационная работа содержит 134 с., 30 рис., 20 табл., 2
приложения, 50 источников литературы.
Ключевые слова: тепличный комплекс, микроклимат, микроконтроллер,
нечеткая логика, энергоэффективность.
Цель работы – исследовать вопрос энергоэффективности микроклимата
тепличного комплекса с использованием нечеткой логики, создать модель
работы климатического контроллера на базе правил нечеткого регулирования.
В ходе выполнения данной работы было проведено моделирование
переходных процессов в системе микроклимата тепличного комплекса с
использование регулятора нечеткого управления.
В результате работы была смоделирована система управления
микроклиматом тепличного комплекса с применение базы правил и нечеткого
регулирования. Проведен анализ графиков переходных процессов в системе
полученной модели.

1. П.В. Шишкин, В.О. Олейников. Полностью закрытая теплица с
технологией поддержанияпараметров микроклиматанаоснове
управления разделенными воздушными потоками (технология CODA-
Control Of Devided Airflows). – Теплицы России. – 2016, №2. – С.15-20.
2. История развития тепличных комплексов [Электронный ресурс]: –
Режимдоступа:https://glass-house.ru/information/stati/istoriya-
vozniknoveniya-teplits/, свободный [дата обращения: 15.02.2019]
3. ГишР.А.,КарпенкоЕ.Н.Модернизацияисовершенствование
управления параметрами микроклимата – Основа теплиц V поколения.
Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского
государственного аграрного университета КубГау, №123(09), 2016 года
4. Чебанов Т.Л., Рябощук Ю.А., Малеванный В.Ю. Область рационального
применения технологии строительства мобильных теплиц. – К.:
Строительное производство, 2017, №62/1. – С. 121-127.
5. Чебанов С.Л., Береза В.Б., Чебанов Л.С. Технология монтажа свайного
поля теплиц. – Теплицы России, 2014, №2. – с.21-27.
6. Селиванова М.В., Барабаш И.П., Романенко Е.С., Есаулко Н.А., Жабина
В.И., Гурская О.А., СОСЮРА Е.А., Нуднова А.Ф., Чернов А.И., Юхнова
А.А. Овощеводство защищенного грунта. – 2014 г.
7. Чебанов С.Л., Береза В.Б., Чебанов Л.С. Технология монтажа свайного
поля теплиц. – Теплицы России, 2014, №2. – С.21-27.
8. Промышленные теплицы [Электронный ресурс]: –Режим доступа
http://www.agrisovgaz.ru/?b=grinteh&products=10,свободный[дата
обращения: 23.11.2018]
9. Деменков, Н.П. Системы автоматического управления на основе
программируемых логических контроллеров. Schneider Electric. 2006. –
310с.
10. Разин А.Ф. Организация инновационного производства продукции АПК
на промышленной основе: на примере производства оборудования и
продукции защищенного грунта, Москва, 2011 г.
11. Богданов К.Б., Усков Е.И. Подкормка растений углекислым газом в
защищённом грунте – 2004. – 7с.
12. Боярцева, В.К. Микроклимат теплиц. Справочник садовода. – 2010.– 420
с.
13. Системы управления микроклиматом. [Электронный ресурс]: Электрон.
дан. – Режим доступа: http://profit-agro.ru/sistemy/sistemy-upravleniya-
mikroklimatom/ , свободный. [дата обращения: 10.03.2018]
14. Олссон, Г. Цифровые системы автоматизации и управления. / Г. Олссон,
Д. Пиани. – СПб.: Невский диалект, 2001 г. – 557 с.
15. Киселев Г.Е., Разработка технологической программы выращивания
пеларгонии и тюльпана. Цветоводство, М., 2011 г.
16. Соболев А.В. Эффективность регулирования микроклимата в теплицах
c помощью электричества. Вестник КрасГАУ. 2014. № 2
17. Тигранян Р.Э. Микроклимат. Электронные системы обеспечения. – ИП.
Радиософт, 2005 г.
18. Ротько Г.Ю. Микропроцессорная система автоматизации микроклимата
теплицы в зимний период. Минск, 2013 г..
19. Лизавенко М.В. Развитие овощеводства защищенного грунта на
инновационной основе. Ярославль, 2013– 169 с.
20. Киселев Г.Е., Разработка технологической программы выращивания
пеларгонии и тюльпана. Цветоводство, М., 2011 г.
21. Контроллер HortiMaX-Go! Умный контроллер для тепличного хозяйства
[Электронный ресурс]:– Режим доступа: https://docplayer.ru/46373679-
Kontroller-hortimax-go-umnyy-kontroller-dlya-teplichnogo-
hozyaystva.html, свободный, [дата обращения: 14.03.2019]
22. Семенов, В.Г. Математическая модель микроклимата теплицы. / В.Г.
Семенов, Е.Г. Крушель // Известия ВолгГТУ. – 2009. – №6. – С. 32–35.
23. Пешко М.С. Раскрытая математическая модель микроклимата грибной
теплицы. Молодой ученый.-09.2011.-№9(32) – 8 с.
24. ПешкоМ.С.Адаптивнаясистемауправленияпараметрами
микроклимата процессов производства и хранения пищевых продуктов
Омск – 2015.
25. Пешко М.С. Моделирование нечеткого регулятора технологического
режима процесса вегетации. ОмГТУ–2013 г. – 12 с.
26. Штовба, С. Д. Введение в теорию нечетких множеств и нечеткую
логику. – Винница: Континент-Прим., 2003. – 198 с.
27. Рутковская, Д. Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечеткие
системы / Д. Рутковская, М. Пилиньский, Л. Рутковский; перевод с
польского И. Д. Рудинский. – М.: Горячая линия – Телеком, 2006. – 452
с.
28. Колязов,К.А.Системауправленияэнергозатратамидля
технологических процессов на основе нечетких алгоритмов (на примере
автоматизации технологических установок в молочно-консервной
промышленности):05.13.06/К.А.Колязов;Уфимский
государственный авиационный технический университет. – Уфа, 2010. –
19 с.
29. Бураков, М. В. Синтез нечетких логических регуляторов / М. В. Бураков,
А. С. Коновалов // Информационно-управляющие системы. – Обработка
информации и управление. – 2011. – № 1. – С. 22-27.
30. Соловьев, В. В. Методика синтеза адаптивного нечеткого регулятора для
объекта с неопределенной моделью / В. В. Соловьев, В. И. Финаев //
Известия ЮФУ. Технические науки. – 2012. – том 126. – № 1. – С. 78-83.
31. Деменков Н.П. Нечеткое управление в технических системах. – М.:
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2005. – 200 с. -ISBN 5-7038-2742-6.
32. Усков, А. А. Устойчивость систем с блоками нечеткого логического
вывода в объекте управления / А. А. Усков // Управление большими
системами: сборник трудов. – 2012. – Т. 39. – С. 155-164.
33. Методическиеуказанияпоразработкераздела«Социальная
ответственность» выпускной квалификационной работы магистра,
специалиста и бакалавра всех направлений (специальностей) и форм
обучения ТПУ, Томск 2019
34. ГОСТ 12.0.003-2015 Опасные и вредные производственные факторы.
Классификация, 2015
35. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03 Гигиенические требования к естественному,
искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных
зданий, 2003
36. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03Гигиенические требования к персональным
электронно-вычислительным машинам и организации работы, 2003
37. СанПиН 2.2.4.1191-03 Электромагнитные поля в производственных
условиях, 2003
38. СП 52.13330.2011 Естественное и искусственное освещение, 2011
39. СанПиН2.2.4.548–96Гигиеническиетребованияк
микроклиматупроизводственных помещений, 1996
40. СН 2.2.4/2.1.8.562–96, Шум на рабочих местах, в помещениях
жилых,общественных зданий и на территории жилой застройки, 1996
41. ГОСТ30494-2011,Зданияжилыеиобщественные.Параметры
микроклимата в помещениях, 2011
42. ГОСТ 12.4.124-83 Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Средства защиты от статического электричества. Общие технические
требования, 1984
43. Пожарная безопасность серверной комнаты [Электронный ресурс] URL:
https://avtoritet.net/library/press/245/15479/articles/15515,Дата
обращения: 10.03.2019
44. Системы противопожарной защиты. Установки пожарной сигнализации
и пожаротушения автоматические, 2009
45. НПБ 105-03, Определение категорий помещений, зданий и наружных
установок по взрывопожарной и пожарной опасности, 2003
46. Трудовой кодекс Российской Федерации” от 30.12.2001 N 197-ФЗ (ред.
от 05.02.2018)
47. ГОСТ 12.2.032-78 Система стандартов безопасности труда. Рабочее
место при выполнении работ сидя, 2017
48. Правила устройства электроустановок. Седьмое издание, 2002
49. Специальная оценка условий труда в ТПУ. 2018.
50. ДашковскийА.Г.Расчетустройствазащитногозаземления.
Методические указания квыполнению самостоятельной работы по
дисциплине «Электробезопасность» длястудентов всех специальностей
ЭЛТИ. Томск, изд. ТПУ, 2010. – 8 с.