Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Обоснование принципов создания системы мониторинга адаптивных светодиодных облучательных установок для теплиц

Работа №9602
Тип работыДипломные работы
Предметанализ хозяйственной деятельности
Объем работы69
Год сдачи2016
Стоимость2700 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено 22
Не подходит работа?

Узнай цену на написание
Введение 13
1 Обзор литературы 16
1.1 Светокультура растений 16
1.2 Влияние спектрального состава и интенсивности излучения на рост,
урожайность и развитие растений 20
1.3 Геометрия выращивания 22
1.4 Фотобиологические процессы при воздействии оптического излучения
на растения 24
1.4.1 Красный свет 26
1.4.2 Синяя область 28
1.4.3 Зеленая область 28
1.5 Основные требования к источникам облучения, применяемых в
светокультуре растений 31
1.6 Динамика солнечной радиации (динамика ФАР) 33
1.7 Вывод по первой главе 36
2 Методики измерений 37
2.1 Многофункциональные оптоволоконные спектрометры Avantes B.V. .. 37
2.1.1 Измерительная система для растениеводства 38
2.1.2 Косинусный корректор 39
2.2 Градуировки спектральной чувствительности измерительного тракта
спектрометра 40
2.3 Онлайн калькулятор солнечной радиации 42
3 Результаты исследований 45
3.1 Динамика ФАР в г. Томске 46
3.1.1 Динамика солнечной радиации и режимы досвечивания растений 47
3.1.2 Суточные колебания потока солнечной радиации 57
3.2 Спектральный состав солнечной радиации 65
3.3 Обсуждение и выводы 66
Заключение 79
Для нормального развития растений требуется определенный набор благоприятных внешних факторов. Условия, близкие идеальным, можно создавать в теплицах.
Поэтому производство сельхозпродукции в теплицах постоянно расширяется. Тенденция такова, что из-за высоких цен на логистику производство выгодно приблизить к потребителю. Отсюда идеология - «Городская Ферма» или «Городская теплица». Поэтому в настоящее время теплицы есть во всех регионах мира: от Камчатки и Аляски до Израиля. Для России этот вид производства имеет явные перспективы развития, так как площади под теплицами в нашей стране в десятки раз меньше, чем в Голландии и Китае. Учитывая масштабы тепличного хозяйства, определяющим фактором развития становится решение ряда связанных между собой проблем.
Основные проблемы производства сельхозпродукции в теплицах:
- Повышение урожайности
- Повышение продуктивности теплиц
- Уменьшение потребления электроэнергии
Решение этих проблем требуют внедрения новых технологий производства сельскохозяйственной продукции, в частности внедрения светодиодной досветки растений.
На рост, развитие и продуктивность растений оказывают влияние следующие факторы:
- свет,
- вода,
- температура,
- окружающая среда (углекислый газ, например),
- удобрения.
Они должны быть сбалансированы между собой. Скорость роста лимитируется тем фактором, который является наименьшим относительно оптимального.
Одним из определяющих факторов является, падающий на растения поток фотонов. Под действием излучения в спектральном диапазоне фотосинтетической активной радиации (ФАР) происходит фотосинтез - основной процесс, а также фоторегуляция всех биохимических процессов в растении. Недостаток света приводит к замедлению роста растений и нарушению их развития, например, к чрезмерному удлинению и хрупкости стеблей, неправильному созреванию и т.д.
Солнце не является идеальным источником излучения, так как спектр действия фотохимического процесса в растении (например, фотосинтеза) определяется спектрами поглощения пигментов. Кроме того, количество солнечной радиации зависит от метеоусловий, места произрастания растения, времени года и других факторов. Поэтому для достижения требуемых идеальных условий облучения растений, в дополнение к солнечному излучению, требуется досветка. Ясно, что в условиях изменчивости потока солнечной радиации наиболее перспективной является создание управляемой по потоку и спектру досветки (адаптивная досветка). Такая возможность появилась в связи с применением светодиодов. Однако принципы управления еще не обоснованы в полном объеме. Одним из способов создания таких адаптивных систем досветки является применение системы мониторинга состояния (параметров излучения) окружающей среды и создание на ее основе обратной связи в схемах управления токами светодиодов.
Цель работы: обоснование принципов создания системы мониторинга адаптивных светодиодных облучательных установок для теплиц.
Из необходимости определения требуемых количественных и качественных параметров и характеристик досветки, выяснения доли излучения из различных участков спектра источников, применяемых для досветки,
установления пределов регулирования токами светодиодов в различные месяцы года и при разных погодных условий вытекают задачи настоящей работы:
- анализ динамики потока фотосинтетической активной солнечной радиации,
- анализ динамики спектрального состава фотосинтетической активной солнечной радиаций,
- обоснование выбора схемы и элементной базы системы мониторинга,
- экономическая оценка применения системы мониторинга.
Научная новизна работы: Впервые детально изучены необходимые
параметры (спектральный состав и плотность потока) внешнего излучения для досветки растений в телицах в районе г. Томске. Разработаны принципы управления параметрами досветки в зависимости от времени года, времени суток и погодных условий.
В настоящей работе на основе литературных источников и проведенных исследований сделан:
-анализ динамики потока фотосинтетической активной солнечной радиации в г. Томске,
- анализ динамики спектрального состава фотосинтетической активной солнечной
радиаций,
- обоснование выбора схемы и элементной базы системы мониторинга,
- экономическая оценка применения системы мониторинга.
Проведенные исследования позволяют уточнить функциональные
требования к отдельным элементам адаптивной светодиодной системы досветки растений в теплицах и внести изменения в алгоритме управления количеством и качеством излучения ОбУ.
1. Спектральный состав солнечной радиации на широте данной местности не зависит от погодных условий, изменяется только ранним утром и поздним вечером, когда потоки СР малы и в течение года медленно изменяется от месяца к месяцу. Поэтому не имеет смысла включать измерение спектрального состава в систему мониторинга. Целесообразно учитывать изменения спектра излучения солнечной радиации на поверхности земли в районе расположения теплицы в «Базе данных».
2. Изменение плотности потока СР сильно зависит от погодных условий и носит случайный характер. По этой причине для организации необходимых и достаточных значений досветки в теплице требуется постоянно отслеживать значения плотности потока СР, без измерения его спектрального состава. Поэтому в качестве датчика ФАР может быть выбран один из описанных промышленных датчиков, например датчик фотосинтетического активного излучения S-LIA-M003.
3. Экономический анализ показал, что внедрение системы управления токами светодиодиодов (уравления потоками досветки) на основе предлагаемой системы мониторинга позволит снизить расходы электроэнергии в 2,5 раза.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.

Пожалуйста, укажите откуда вы узнали о сайте!
Обновить рисунок

© 2008-2018 Сервис продажи готовых курсовых работ, дипломных проектов, рефератов, контрольных и прочих студенческих работ.