Помощь студентам в учебе
Разработка автоматизированной системы выращивания земляники
|
Введение 12
Определения, обозначения, сокращения 14
1 Комплексный обзор материалов 15
1.1 Обзор земляники 15
1.1.1 Происхождение и хозяйственная ценность земляники 15
1.1.2 Биологические особенности земляники 15
1.2 Методы выращивания земляники с применением высоких технологий в
управлении параметрами микроклимата 17
1.3 Обзор автоматизированных системы выращивания земляники 18
1.4 Потенциалы и проблемы выращивания земляники во Вьетнаме 21
2 Подходы к регулирования параметров микроклимате в теплице
выращивания земляники 23
2.1 Факторы в проектировании системы выращивания земляники 23
2.2 Подходы к регулирования параметров микроклимата в теплице
выращивания земляники 25
2.2.1 Освещение 25
2.2.2 Регулирование температуры, влажности воздуха и вентиляция 26
2.2.3 Обогащение CO2 26
3 Расчеты параметров автоматизированной системы 27
3.1 Предложение по конструкций теплицы 27
3.2 Расчеты параметров автоматизированной системы 29
3.2.1 Система дополнительного освещения 30
3.2.2 Система регулирования температуры и влажности воздуха 31
3.2.3 Система обогащения CO2 40
4 Разработка автоматизированной системы выращивания земляники 41
4.1 Разработка структурной схемы системы 41
4.2 Разработка алгоритмов работы системы 43
4.3 Выбор средства реализации системы 44
4.4 Разработка функциональной схемы и схемы соединения системы 53
5 Моделирование системы 54
5.1 Моделирование процесса регулирование температуры и влажности ... 54
5.2 Проектирование 3Д-модели системы-теплицы 61
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ... 63
6.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследования с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 63
6.1.1 Анализ конкурентных технических решений 63
6.1.2 SWOT-анализ 64
6.2 Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований 66
6.3 Планирование и формирование бюджета научных исследований 67
6.3.1 Структура работ в рамках научного исследования 67
6.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ 67
6.3.3 Разработка графика проведения научного исследования 67
6.3.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 67
6.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования . 70
Вывод по разделу 72
7 Социальная ответственность 75
7.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 76
7.2 Производственная безопасность 79
7.3 Экологическая безопасность 83
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 84
Выводы по разделу 85
Заключение 87
Список использованных источников 88
Приложение А Технология регулирования температуры и влажности воздуха в теплице 101
Приложение Б Источники CO2 106
Приложение В Алгоритмы работы системы 108
Приложение Г Сравнение характеристик компонентов системы 111
Приложение Д Схема соединения компонентов системы 116
Приложение Е Моделирование процесса регулирования температуры и влажности 118
Приложение Ж SWOT-анализ 122
Приложение И Структура работ и трудоёмкость выполнения работ 127
Приложение К Календарный план-график проведения НИОКР 130
Приложение Л Затраты НТИ 132
Приложение М Возможные опасные и вредные факторы на рабочем месте инженера 136
Определения, обозначения, сокращения 14
1 Комплексный обзор материалов 15
1.1 Обзор земляники 15
1.1.1 Происхождение и хозяйственная ценность земляники 15
1.1.2 Биологические особенности земляники 15
1.2 Методы выращивания земляники с применением высоких технологий в
управлении параметрами микроклимата 17
1.3 Обзор автоматизированных системы выращивания земляники 18
1.4 Потенциалы и проблемы выращивания земляники во Вьетнаме 21
2 Подходы к регулирования параметров микроклимате в теплице
выращивания земляники 23
2.1 Факторы в проектировании системы выращивания земляники 23
2.2 Подходы к регулирования параметров микроклимата в теплице
выращивания земляники 25
2.2.1 Освещение 25
2.2.2 Регулирование температуры, влажности воздуха и вентиляция 26
2.2.3 Обогащение CO2 26
3 Расчеты параметров автоматизированной системы 27
3.1 Предложение по конструкций теплицы 27
3.2 Расчеты параметров автоматизированной системы 29
3.2.1 Система дополнительного освещения 30
3.2.2 Система регулирования температуры и влажности воздуха 31
3.2.3 Система обогащения CO2 40
4 Разработка автоматизированной системы выращивания земляники 41
4.1 Разработка структурной схемы системы 41
4.2 Разработка алгоритмов работы системы 43
4.3 Выбор средства реализации системы 44
4.4 Разработка функциональной схемы и схемы соединения системы 53
5 Моделирование системы 54
5.1 Моделирование процесса регулирование температуры и влажности ... 54
5.2 Проектирование 3Д-модели системы-теплицы 61
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ... 63
6.1 Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследования с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 63
6.1.1 Анализ конкурентных технических решений 63
6.1.2 SWOT-анализ 64
6.2 Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований 66
6.3 Планирование и формирование бюджета научных исследований 67
6.3.1 Структура работ в рамках научного исследования 67
6.3.2 Определение трудоемкости выполнения работ 67
6.3.3 Разработка графика проведения научного исследования 67
6.3.4 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 67
6.4 Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования . 70
Вывод по разделу 72
7 Социальная ответственность 75
7.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 76
7.2 Производственная безопасность 79
7.3 Экологическая безопасность 83
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 84
Выводы по разделу 85
Заключение 87
Список использованных источников 88
Приложение А Технология регулирования температуры и влажности воздуха в теплице 101
Приложение Б Источники CO2 106
Приложение В Алгоритмы работы системы 108
Приложение Г Сравнение характеристик компонентов системы 111
Приложение Д Схема соединения компонентов системы 116
Приложение Е Моделирование процесса регулирования температуры и влажности 118
Приложение Ж SWOT-анализ 122
Приложение И Структура работ и трудоёмкость выполнения работ 127
Приложение К Календарный план-график проведения НИОКР 130
Приложение Л Затраты НТИ 132
Приложение М Возможные опасные и вредные факторы на рабочем месте инженера 136
В условиях того, что мировая экономика находится в фазе восстановления после пандемии Covid-19 и находится под сильным влиянием нестабильности текущей мировой ситуации, экономика Вьетнама добилась определенных успехов, когда ее ВВП за первые три месяца 2023 года увеличился более чем на чем на 3 % по сравнению с аналогичным периодом прошлого года [1]. Сельскохозяйственный сектор всегда был прочной основой и внес значительный вклад в этот успех. Однако в настоящее время сельскохозяйственный сектор Вьетнама во все большей степени страдает от неблагоприятных последствий изменения климата. Повышение средних температур, засухи, наводнения, вредители и болезни, вызванные изменением экологической обстановки, препятствуют развитию сельского хозяйства Вьетнама.
Ананасная земляника (далее - земляника) — одна из культур с высокой экономической ценностью, выращиваемая в некоторых горных районах Вьетнама, таких как Далат, Сапа и Мокчау, благодаря благоприятным погодным условиям. В частности, в Далате землянику выращивают с 40-х годов 20 века, принося людям стабильный доход и став символом города в глазах вьетнамских потребителей [2]. Однако, поскольку на выращивание земляники сильно влияет погода из-за чувствительности растений к температуре и влажности окружающей среды, изменение климата угрожает устойчивому развитию выращивания земляники в этих местах. В то время как качество земляники в стране не гарантируется из-за проблем с климатом, земляника хорошего качества, выращенная с использованием высоких технологий, импортируется из-за рубежа, появляется все больше и постепенно доминирует на рынке [3].
Таким образом, в рамках выпускной квалификационной работы бакалавра ставится цель разработки автоматизированной системы выращивания земляники с возможностью регулирования параметров микроклимата под условия выращивания для применении в климате Вьетнама.
Для реализации поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
- сделать обзор характеристики земляники;
- сделать обзор и проанализировать существующие решения;
- изучить потенциалы и проблемы выращивании земляники во Вьетнаме;
- исследовать методы регулирования параметров микроклимата теплицы;
- выполнить расчёты параметров теплицы и системы;
- разработать структурную схему системы;
- разработать алгоритмы работы системы;
- выбрать средства реализации системы;
- разработать функциональную схему и схему соединения системы;
- спроектировать ЗД-модель системы-теплицы;
- смоделировать работу разработанной системы.
Ананасная земляника (далее - земляника) — одна из культур с высокой экономической ценностью, выращиваемая в некоторых горных районах Вьетнама, таких как Далат, Сапа и Мокчау, благодаря благоприятным погодным условиям. В частности, в Далате землянику выращивают с 40-х годов 20 века, принося людям стабильный доход и став символом города в глазах вьетнамских потребителей [2]. Однако, поскольку на выращивание земляники сильно влияет погода из-за чувствительности растений к температуре и влажности окружающей среды, изменение климата угрожает устойчивому развитию выращивания земляники в этих местах. В то время как качество земляники в стране не гарантируется из-за проблем с климатом, земляника хорошего качества, выращенная с использованием высоких технологий, импортируется из-за рубежа, появляется все больше и постепенно доминирует на рынке [3].
Таким образом, в рамках выпускной квалификационной работы бакалавра ставится цель разработки автоматизированной системы выращивания земляники с возможностью регулирования параметров микроклимата под условия выращивания для применении в климате Вьетнама.
Для реализации поставленной цели необходимо выполнить следующие задачи:
- сделать обзор характеристики земляники;
- сделать обзор и проанализировать существующие решения;
- изучить потенциалы и проблемы выращивании земляники во Вьетнаме;
- исследовать методы регулирования параметров микроклимата теплицы;
- выполнить расчёты параметров теплицы и системы;
- разработать структурную схему системы;
- разработать алгоритмы работы системы;
- выбрать средства реализации системы;
- разработать функциональную схему и схему соединения системы;
- спроектировать ЗД-модель системы-теплицы;
- смоделировать работу разработанной системы.
В результате выпускной квалификационной работы была разработана автоматизированная система выращивания земляники с возможностью регулирования параметров микроклимата под условия выращивания для применении в климате Вьетнама.
В ходе обзора материалов были изучены характеристики земляники, существенные аналогичные системы. Также были изучены настоящие потенциалы и проблемы в выращивании земляники Вьетнаме.
В ходе выполнения работы были рассмотрены существующие методы регулирования параметров микроклимата и предложена новая конструкция теплицы для применения вместе с разработанной системой. Были проведены необходимые расчеты мощности для системы и выбор компоненты для реализации системы. Также были разработаны структурная, функциональная схемы, схемы соединения и алгоритмы работы двух главных компонентов.
Кроме того, для данной системы были проведены моделирование процесса регулирования температуры и влажности воздуха в среде MATLAB Simulink. Также была создана 3Д-модель, которая дает общего представления о концепции комплекса системы-теплицы для будущего развития.
Таким образом, в рамках выпускной квалификационной работы были выполнены все поставленные задачи, что позволило достигнуть цель работы.
В ходе обзора материалов были изучены характеристики земляники, существенные аналогичные системы. Также были изучены настоящие потенциалы и проблемы в выращивании земляники Вьетнаме.
В ходе выполнения работы были рассмотрены существующие методы регулирования параметров микроклимата и предложена новая конструкция теплицы для применения вместе с разработанной системой. Были проведены необходимые расчеты мощности для системы и выбор компоненты для реализации системы. Также были разработаны структурная, функциональная схемы, схемы соединения и алгоритмы работы двух главных компонентов.
Кроме того, для данной системы были проведены моделирование процесса регулирования температуры и влажности воздуха в среде MATLAB Simulink. Также была создана 3Д-модель, которая дает общего представления о концепции комплекса системы-теплицы для будущего развития.
Таким образом, в рамках выпускной квалификационной работы были выполнены все поставленные задачи, что позволило достигнуть цель работы.