Архитектура разрабатываемой системы имеет два уровня: нижний – подсистема управления (датчики, микроконтроллер, исполнительные механизмы и оборудование) и верхний – пост оператора (персональный компьютер). Связь между уровнями осуществляется по интерфейсу RS-485. Реализация алгоритмов управления осуществляется с помощью автоматизированного модуля верхнего уровня, который также отвечает за интерфейс на посту оператора.
Автоматизированная система управления и контроля климата в тепличных хозяйствах выполнена на базе микропроцессорной техники.
По иерархическому принципу АСУ ККТХ должна подразделяться на уровни:
- регуляторами форсунок увлажнения, открытия клапана подачи воды, включения и выключения отопительной системы, и кондиционера;
- датчики температуры воздуха, влажности;
- устройства световой и звуковой сигнализации несанкционированного проникновения на территорию теплицы;
- регулирующие и другие исполнительные механизмы;
- микропроцессорные контроллеры мониторинга и управления регуляторами форсунок увлажнения, открытия клапана подачи воды, включения и выключения отопительной системы и кондиционера.
- операторская станция (рабочее место оператора).
Автоматизированный контроль и управление оборудованием контроля климата в тепличных хозяйствах может осуществляться без постоянного присутствия эксплуатационного персонала в зоне размещения технологического оборудования.
Связь между компонентами системы должна осуществляться по физическим и интерфейсным каналам.
АСУ ККТХ должна быть подключена к гарантированной системе электропитания с использованием агрегатов бесперебойного питания.
Каждая операторская станция должна включать:
- ОЗУ 128 Мб, накопитель на гибких дисках, накопитель на жестком диске емкостью 10-20 Гб;
Технологическая клавиатура предназначена для оперативного управления процессом и должна иметь набор функциональных клавиш, программно привязанных к видеограммам дисплея и позволяющих однозначно выполнять команды управления технологическим процессом. Клавиатура должна быть удобной и простой в использовании.
АСУ ККТХ должна:
- обеспечивать эффективную работу технологического оборудования без постоянного присутствия эксплуатационного персонала в зоне размещения оборудования с минимальным количеством ручных операций и безопасными условиями труда;
- повышение производительности теплицы за счет жесткого автоматического поддержания требуемых параметров микроклимата;
- обеспечивать высокую надежность автоматического регулирования и управления технологическим процессом за счёт применения современных технических средств и программного обеспечения;
- обеспечивать обслуживающий персонал своевременной и достоверной информацией о ходе технологического процесса;
- обеспечение персонала достоверной и своевременной технологической информацией;
- обеспечивать снижение энергопотребления;
- обеспечивать световую и звуковую аварийную сигнализацию при несанкционированном проникновении на территорию ВЗУ, в павильоны скважин, а также снятии люков с резервуара.
АСУ ККТХ также должна обеспечивать взаимодействие с:
- системами сбора и обработки информации - по физическим каналам связи.
- исполнительными механизмами и агрегатами - по физическим каналам связи;
- пультом управления оператора – по сети RS-485.
Практически все тепличные хозяйства строятся по единой схеме: теплоизолированное помещение, в котором к нужным значениям с помощью системы обогрева, системы опрыскивания растений, датчиков температуры воздуха и воды (для полива), влажности почвы, и воздуха.
Тепличные хозяйства различаются лишь в зависимости от объекта культивирования.
Т.е. различие системе технического обогрева помещения, системе увлажнения и пр. Сбор информации будет проходить по всем основным ОУ, необходимым для успешного выполнения поставленных задач. По этим параметрам оператор будет принимать решения по управлению.
Эффективность работы АСУ ККТХ в большей степени будет зависеть от того как она будет спроектирована. Тепличное хозяйство будет полностью автоматизировано за исключением случаев либо слишком сильного не предусмотренного воздействия на данную систему, либо при случаях несанкционированного вмешательства в работу системы.
Системы управления ККТХ могут отличаться между собой лишь уровнем автоматизации, т.е. количеством и качеством регулируемых параметров объекта. Схема же систем в большинстве случаев остается постоянной. Это в значительной степени обусловлено радом требований к АСУ ВЗУ со стороны ГОСТов и СПИНов. Среди таких требований можно выделить следующие:
- Общие положения (СНиП 2.10.04-85);
- Объемно-планировочные и конструктивные решения (ОНТП-СХ.10-81);
- Водопровод, водостоки и дренаж (ОНТП-СХ. 10-81);
- Отопление и вентиляция (СНиП II-33-75);
- Электротехнические устройства (ОНТП-СХ.10-81).
Вспомогательные помещения для работающих в теплицах и парниках следует проектировать в соответствии с требованиями СНиП II-92-76. Геометрические параметры теплиц и парников должны назначаться в соответствии с технологической частью проекта. Теплицы следует проектировать с деревянным или металлическим каркасом в соответствии с требованиями ТП 101-81. Парники необходимо проектировать с деревянным или железобетонным каркасом.
Светопрозрачные ограждения зимних теплиц следует проектировать из стекла или пленки, как правило, двухслойными или однослойными с дополнительной трансформирующейся шторой или теплозащитным экраном, а весенних теплиц - из пленки, снимаемой на зимний период. В стенах теплиц, предназначенных для выращивания рассады, высаживаемой в открытый грунт, необходимо предусматривать вентиляционные проемы.
Нормы и режим водопотребления, качество и температуру воды для полива и других технологических целей следует принимать в соответствии с требованиями ОНТП-СХ. 10-81.
При проектировании систем водоснабжения теплиц и парников необходимо руководствоваться указаниями СНиП 2.04.01-85 и СНиП 2.04.02-84 с учетом требований настоящего раздела. Для полива в теплицах и для других производственных целей допускается при обосновании подавать воду питьевого качества. Если в сеть производственного водопровода подаются удобрения или другие вещества, он должен присоединяться к хозяйственно-питьевому водопроводу с разрывом струи не менее 50 мм от максимального уровня воды в баке или в резервуаре до низа подающего трубопровода. Предусматривать внутреннее и наружное пожаротушение теплиц и парников не следует. Внутренний водопровод теплиц должен присоединяться к наружному, как правило, одним вводом. Водопровод в теплицах должен быть оборудован форсунками или капельницами для полива почвы, форсунками для увлажнения воздуха, а также кранами для полива, мытья проездов и других технологических целей. В теплицах, предназначенных для выращивания овощей на искусственных субстратах, водопровод должен быть оборудован в соответствии с требованиями технологии. Водопровод парников должен иметь краны для полива.
Постоянный свободный напор воды в трубопроводах у форсунок и капельниц, зоны их действия и другие характеристики, необходимые для проектирования, следует принимать по данным заводов-изготовителей. Краны для полива должны иметь условный диаметр 20 мм. Радиус зоны обслуживания одним краном не должен быть более 45 м.
Внутренние сети водопровода и водостоков теплиц следует проектировать, как правило, из неметаллических труб; гребенки, фасонные части, их соединения и при обосновании магистральные трубопроводы, прокладываемые по коридорам и теплицам, - из металла.
Внутренние сети водопровода и водостоков теплиц допускается прокладывать по поверхности земли и в земле.
Трубопроводы должны иметь устройства для опорожнения.
На вводах в теплицы следует предусматривать установку водомеров. Допускается установка водомеров на группу или блок теплиц.
Запорную арматуру необходимо устанавливать на вводах в теплицы и на ответвлениях от магистральных трубопроводов теплиц и парников.
Управление поливом следует предусматривать, как правило, дистанционным по заданной программе. Категория надежности систем водоснабжения теплиц должна быть не ниже II, парников - не ниже III согласно классификации СНиП 2.04.02-84.