Разработка системы светодиодного освещения для тепличных хозяйств

ВВЕДЕНИЕ 6
1 Обзор фитосветильников представленных на российском рынке 8
2 Разработка макетного образца светодиодного фитосветильника 13
2.1 Предлагаемый подход к реализации фитосветильника 14
2.2 Разработка структурной схемы системы освещения для теплиц 16
2.3 Разработка функциональной схемы фитосветильника 18
2.4 Разработка конструкции светодиодного фитосветильника 19
3 Разработка программного обеспечения 27
3.1 Выбор программируемого логического контроллера 27
3.2 Конфигурация ПЛК 29
3.3 Описание программы 30
3.4 Выбор и конфигурация операторной панели 38
4 Испытания макетного образца фитосветильника 42
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 48
ПРИЛОЖЕНИЕ А (обязательное) Функциональная схема фитосветильника, структурная схема системы управления
ПРИЛОЖЕНИЕ Б (обязательное) Чертеж корпуса фитосветильника 50
ПРИЛОЖЕНИЕ В (обязательное) Код программы

Купить

В настоящее время одной из наиболее актуальных задач современной светотехники и электроники является внедрение светодиодных технологий в процесс освещения тепличных хозяйств. Известно, что светодиодные фитооблучатели превосходят применяемые в настоящее время в теплицах натриевые лампы высокого давления по энергоэффективности и по возможности оптимизации спектральных характеристик для выращивания определённых видов растений. Основной причиной, замедляющей появление в тепличных хозяйствах светодиодных облучателей, является их высокая стоимость и, соответственно, большой срок окупаемости. Над снижением стоимости конечной продукции активно работают ведущие мировые и отечественные компании. Однако, срок окупаемости светодиодных систем освещения можно снизить путём повышения их энергоэффективности и снижения затрат на электроэнергию.
Для решения поставленной задачи необходимо учитывать особенности влияния освещения на процессы, протекающие в растениях, и стадию их онтогенеза. С целью полноценного роста и развития растения обязательно должны облучаться светом со строго заданным спектром излучения, имеющим ярко выраженные пики спектральной плотности интенсивности излучения в синей и красной области спектра. Пик спектральной плотности интенсивности излучения в синей области спектра приходится на длину волны 450 нм, в красной области — на 670 нм. Выпускаемые сейчас светодиодные фитооблучатели рассчитаны и спроектированы таким образом, что спектр их излучения не может регулироваться и корректироваться в процессе эксплуатации, и все их фитосветодиоды всегда работают в номинальном режиме. Однако, данный подход является не совсем рациональным применительно к тепличному освещению. Очевидно, что освещённость и спектральный состав света внутри теплицы формируется на основе естественного и искусственного освещения.
Интенсивность излучения в определённой области спектра естественного излучения постоянно изменяется в зависимости от времени суток, времени года, погодных условий. На каждой стадии развития растения ему также требуется освещение, имеющее определённый спектральный состав и интенсивность излучения в разных областях спектра. Производители светодиодных фитооблучателей задают некий универсальный спектр излучения, условно подходящий для различных условий внешнего освещения и разных стадий онтогенеза растений. Применение подобных режимов приводит к завышенному потреблению электроэнергии. Таким образом, регулирование спектрального состава и спектральной плотности излучения в определённых областях спектра позволит экономить электроэнергию и увеличить ресурс фитооблучателя, замедлить процессы деградации светодиодов и смещения спектра излучения в область коротких длин волн.
Применение современных цифровых информационных технологий для реализации системы освещения позволит сделать её более многофункциональной, универсальной и ориентированной на пользователя. На основе подобного оборудования и программного обеспечения возможно реализовать самые сложные алгоритмы управления освещением, учитывающие все основные факторы световой среды, влияющие на процессы жизнедеятельности растений на каждой стадии их онтогенеза.
Таким образом, разработка энергоэффективных систем светодиодного освещения тепличных хозяйств, является актуальной задачей для агропромышленного комплекса России и современной светотехники.

Купить