Zamów w naszym sklepie
  • 12-636-18-51
  • wydawnictwo@plantpress.pl
ogrodinfo.pl
sad24.pl
warzywa.pl
Numer 04/2005

NARZĘDZIA WSPOMAGAJĄCE PROGRAMOWANIE

Utrzymanie właściwych parametrów klimatu w szklarni oraz pracy poszczególnych urządzeń sterowanych przez komputer nie jest proste. Optymalizacja ich pracy jest bardzo ważna, gdyż komputer może na przykład utrzymywać dobrze zadaną temperaturę, jednak nie może zbyt często reagować na drobne zmiany niektórych czynników — jak chociażby siły wiatru czy radiacji. Prowadziłoby to do szybkiego zużycia urządzeń i częstszych awarii niż w układzie prawidłowo sterowanym. W tym artykule przedstawiam krótki opis narzędzi, programów i procedur postępowania, które mogą ułatwić programowanie komputerów klimatycznych.

Statystyki, analizy, wykresy

Podejmowanie decyzji dotyczących parametrów pracy komputera klimatycznego mogą ułatwić między innymi programy podające statystyki dotyczące warunków klimatycznych w szklarni i przedstawiające ich kształtowanie się (fot. 1) oraz przebieg pracy poszczególnych urządzeń sterowanych przez komputer. Bardzo przydatne są również programy, które umożliwiają analizowanie zmian klimatu w szklarni pod wpływem pracy takich urządzeń. Programy te zazwyczaj wchodzą w skład oprogramowania dołączonego do komputerów klimatycznych. W wersji podstawowej może ich jednak nie być, dlatego przed zakupieniem takiej wersji powinniś­my dokładnie przeanalizować naszą decyzję i podjąć ją w sposób świadomy. Optymalizację pracy poszczególnych urządzeń możemy przeprowadzić nanosząc na jednym wykresie zarówno ich pracę, jak i mierzone parametry. Zobrazujmy to na przykładzie programu Synopta i sterowania wietrznikami. Jednym z podstawowych parametrów charakteryzujących zakres pracy i regulacji wietrzników jest P-Band. Określa on różnicę pomiędzy temperaturą, przy której wietrzniki rozpoczynają otwieranie i kończą je. Na przykład, gdy P-Band ma wartość 4, to znaczy, że jeżeli wietrzniki rozpoczną otwieranie się przy 20°C, to zostaną zupełnie otwarte przy temperaturze 24°C. Wartość P-Band jest obliczana przez komputer z uwzględnieniem poprawki na radiację, siłę wiatru i temperaturę powietrza. Nanosząc na wykres siłę wiatru i otwieranie wietrzników możemy zobaczyć, czy małe różnice w szybkości wiat­ru powodują otwieranie i zamykanie wietrzników. Jeżeli tak, to powinniśmy zwiększyć parametr określający wpływ wiatru na P-Band.


Fot. 1. Dane gromadzone przez komputer klimatyczny mogą być przedstawiane
w postaci wykresów

W Wielkiej Brytanii wykorzystuje się program do zarządzania energią współpracujący z komputerem klimatycznym MultiMa. Łączy się on z internetem (www.weatheronline.com) i wykorzystuje lokalne prognozy pogody w celu optymalizacji zużycia energii. Dzięki temu komputer "uczy się" zapotrzebowania na energię. Funkcje optymalizacji temperatury z wykorzystaniem prognoz pogody spotykane są także w innych komputerach klimatycznych.

W Holandii funkcjonuje również system GroNow (HortiMaX), który zbiera dane z różnych szklarni i od wielu producentów. Dzięki temu możliwe jest szukanie błędów i optymalizacja warunków, na podstawie porównania tych danych.

Symulatory wzrostu

W Polsce bardzo rzadko wykorzystywane są programy nadzorujące przebieg fotosyntezy oraz symulatory wzros­tu, które ułatwiają zaplanowanie produkcji i sterowanie. Symulatory oparte są często na bardzo zaawansowanych modelach matematycznych charakteryzujących fotosyntezę i przyrost masy poszczególnych części roślin. Dzięki temu można przeanalizować, jaki byłby plon w zależności od różnych warunków klimatycznych. Pozwala to na analizę popełnionych błędów i eliminację ich w przyszłości. Symulatory mogą wykorzystywać także prognozy pogody w celu "ustawienia" produkcji na kolejne dni z wykorzystaniem średnich wieloletnich danych klimatycznych. Umożliwiają nawet planowanie na cały okres uprawy. Symulatory wzrostu uwzględniają zazwyczaj temperaturę, radiację, poziom CO2, ale mogą również uwzględniać nawożenie, nawadnianie i inne czynniki wpływające na wzrost i plonowanie, a także koszty produkcji i ceny sprzedaży, co umożliwia maksymalizac­ję zysków, a nie tylko wielkości plonu. Zazwyczaj największą opłacalność produkcji uzyskuje się przy plonach nieco niższych od możliwych do osiągnięcia. Programy takie (na przykład Tomsin, czyt. HO 9/2002) zostały opracowane dla wielu gatunków roślin. Nie współpracują one jednak bezpośrednio z programami nadzorującymi klimat w szklarni, czyli nie mogą pobierać automatycznie danych o klimacie i zmieniać jego ustawień.

Wydajność fotosyntezy

Szczególnym rodzajem symulatorów są programy do optymalizacji fotosyntezy. Oparte są one na modelach matematycznych opisujących wydajność tego procesu na podstawie radiac­ji z uwzględnieniem temperatury i poziomu CO2, gdyż te parametry wpływają bezpośrednio na jego intensywność. Pozostałe czynniki — nawożenie, nawadnianie, występowanie chorób i szkodników — nie są uwzględnione w obliczeniach i programy te przyjmują, że utrzymują się one na optymalnym poziomie dla fotosyntezy. Optymalizacja intensywności fotosyntezy może być bardzo skutecznym narzędziem w produkcji każdego uprawianego gatunku, zarówno warzyw, roślin ozdobnych, jak i krzewów oraz drzew ozdobnych rozmnażanych w szklarni. Od niedawna możliwe jest również mierzenie intensywności tego procesu.

Produktem fotosyntezy są cukry proste, które następnie zamieniane są na inne związki — białka, tłuszcze, barwniki, wielocukry, a także wykorzystywane są jako źródło energii w wielu procesach. Różnice we wzroście pomiędzy gatunkami wynikają właśnie z różnego zagos­podarowania produktów fotosyntezy, choć sam proces przebiega bardzo podobnie.

Firma DGT-Volmatic ma w swojej ofercie program Phytosens™ Plant Speedometer. Współpracuje on z programem SuperLink, nadzorującym pracę komputerów klimatycznych tej firmy. Umożliwia dynamiczne sterowanie parametrami klimatu, tak aby stworzyć najlepsze warunki dla przebiegu fotosyntezy. Program ten podaje, jaka powinna być temperatura i poziom CO2, aby jak najlepiej wykorzystać światło. Obecnie wszystkie komputery klimatyczne umożliwiają sterowanie temperaturą na podstawie integracji jej wartości (utrzymywania sumy temperatury na poziomie dostosowanym do ilości światła), program Phytosens również można wykorzystywać w tym celu. Prawidłowo dobrana temperatura w czasie integracji musi mieścić się w zakresie wartości optymalnych dla fotosyntezy (w przeciwnym razie założenia dotyczące sterowania na podstawie integracji temperatury nie będą działały).

Nie zawsze to, co jest korzystne dla roślin, jest równocześnie korzystne dla ogrodnika, a właściwie dla jego finansów. Analiza kosztów produkcji i cen zbytu jest często ważnym kryterium przy programowaniu komputerów. W niektórych przypadkach utrzymuje się nieco wyższą temperaturę niż optymalna, gdyż przyspiesza to kwitnienie i dojrzewanie owoców. Sytuacja taka występuje czasami wiosną, kiedy za pierwsze warzywa uzyskujemy najwyższe ceny.


W ostatnim czasie pojawiają się nowe czujniki, dostarczające coraz większej liczby danych o warunkach klimatycznych w szklarni. Przykładem może być SensorTom — sztuczny pomidor (fot. 2) wypełniony specjalnym żelem, w którym umieszczono dwa czujniki mierzące temperaturę wewnątrz owocu i tuż przy jego powierzchni. Urządzenie to służy do zapobiegania kondensowania pary wodnej na owocach, jak również pozwala uniknąć ich przegrzewania się. Na podstawie analizy warunków w szklarni (temperatura, wilgotność powietrza, radiacja) oraz danych uzyskanych ze sztucznego pomidora, program określa możliwości wystąpienia kondensacji pary wodnej czy przegrzania owoców i daje sygnał do korekty parametrów.


Fot. 2. Czujnik wskazujący temperaturę owoców