Support

Modellbaserad vattningsautomatik

2012-06-23 av Olle Magnusson

CAISA

CM Teknik har utvecklat ett modellbaserat behovsstyrt vattningssystem i stället för att använda ett otal sensorer både av kostnadsskäl och för att göra systemet så flexibelt som möjligt. Basen för systemet är en ET-modell (EvapoTranspirationsmodell).

Howard Penman (1909 - 1984) utvecklade redan 1948 en modell för att beräkna avdunstningen från en öppen vattenyta. Under senare år började han utveckla funktioner för motstånd mot ångflöde relaterade till markbeskaffenhet och växter. Detta tog John Monteith (1929 - ) upp och utvecklade 1973 Penman-Monteith-algoritmerna (PM) för evapotranspiration (ET).

PM har senare modifierats på olika sätt för att passa in i speciella tillämpningar eller standarder.

ASCE - American Society of Civil Engineers - har modifierat PM så att den kan användas som en standard (potentiell evapotranspiration) med två olika kulturer som exempel, klippt gräs (12 cm) och Alfalfa (50 cm).

CM Teknik har modifierat PM så att den även passar in i växthussammanhang för olika kulturer och ger en löpande uträkning av aktuell ET. Med hjälp av inställbara parametrar kan systemet anpassas till olika typer av växthus, gardiner, uppvärmningssystem, belysning, placering av växterna och olika kulturer. Man kan även anpassa systemet för odling utomhus.

ET-systemet ger ingångsvärden för en bevattningsautomat som kan starta vattningar för att kompensera för den vattenmängd som växterna förbrukat. Denna kompensation kan också ställas in för ett valbart överskott av vatten (dränprocent, övervattningsgrad). En av många spin-off-effekter av systemet är att det kan detektera när förhållandena i växthuset kan medföra kondens på plantorna (negativ ET), och därmed utgöra risk för angrepp av t ex gråmögel (Botrytis cinerea) eller svartpricksjuka (Didymella bryoniae).
När detta uppstår kan systemet föreslå ändringar i klimatstyrningen för att undvika att kondensering sker.

Transpirationen styrs av två grundelement:

  1. Evaporation (avdunstning) från cellerna runt bladets inre hålrum (stomakaviteten).
  2. Massflöde (förflyttning) av vattenånga från bladets inre hålrum ut genom stomata (klyvöppningar).

Evaporationen, både från marken och bladen är i huvudsak en energifråga. Den kortvågiga (ljus) och långvågiga (värme) energistrålning som träffar bladet används i hög grad till att förånga vatten. Med hänsyn till faktorer som bl a temperatur, albedo (bladens reflektionsförmåga), bladens emissivitet (förmåga att stråla ut energi), växternas höjd och LAI (bladyteindex) kan man räkna ut hur mycket energi av den instrålade som kommer till nytta för evaporation.

Instrålad (kortvågig) energi motarbetas av utstrålad (långvågig) energi och resulatatet, nettoinstrålningen används till en del för evaporation. Nettoinstrålningen påverkas av hinder för utstrålning till exempel molntäcke, täckningsmateriel (växthus, plasttunnlar, skuggardiner etc). Observera att vi här talar om solljusets energiinnehåll (W/m2) och inte dess fotonflöde (umol/m2, s).

Även andra energi/strålningskällor ska beaktas. Sålunda är i växthus ofta belysningsinstallationer bidragande med både kort- och långvågig strålning liksom värmerören (långvågig strålning).

Massflödet, dvs flödet av vattenånga inifrån bladet och ut i den omgivande luften (bulkluften), har som huvudsaklig drivkraft ångtrycksskillnaden mellan luften inne i bladet och bulkluften. Eftersom massrörelser sker från områden med högt till lågt partialtryck (ångtrycket för ämnet i fråga - här vattenånga) kommer drivkraften att öka i proportion till ångtrycksskillnaden. Ångtrycket står i en viss proportion mot mängden vattenmolekyler i en volym eller massa samt temperaturen.

Ångflödet motverkas av olika motstånd. Som reglerande organ finns stomata (klyvöppningar). Stomaaperturen (klyvöppningens öppningsgrad), bestäms av ett flertal faktorer. Motståndet genom klyvöppningen kallas stomaresistans, eller omvänt ledningsförmågan kallas stomakonduktans. Se figur nedan ett exempel hur olika förhållanden kan påverka stomakonduktansen.

Vad består CM Tekniks modellbaserade vattningsautomat av?

  • Själva modellen är en modul som kan byggas in i olika bevattningautomater. Den består av en styrdator som huserar programmet samt förser programmet med mätvärden genom analoga och digitala ingångar. Styrdatorn är även försedd med en modul för kommunikation med vattningsautomater, gödselblandare och liknande. Tima virkesbevattning är ett exempel. Irma vattningsautomat kan också denna förses med en modellmodul. All gödslings- och vattningsautomatik från Senmatic, t ex AMI Quattro kan förses med en extern modellmodul.

Det ligger i sakens natur att bevattningsautomatiken byggs upp som ett system. Systemets ingående delar anpassas efter den typ av vattning som ska automatiseras.

Låter det ovannämnda intressant, kontakta oss, så lämnar vi gärna ett förslag på en bra lösning av ert bevattningsproblem. Ansvarig för CM Tekniks Modellbaserade Vattningsautomat är Olle Magnusson.




Rekommenderad programvara

2012-02-22 av Jonatan Magnusson

Här följer en lista på programvara som CM Teknik rekommenderar. Läs mer.




Gardinstyrning med Completa

2011-01-31 av Jonatan Magnusson

Gardinerna i växthusen har mycket stor inverkan på odlingsmiljön och energiförbrukningen. Därför är gardinstyrningen av naturliga skäl ganska komplex. Detta kräver att odlaren har god hand med sitt verktyg, växthusdatorn. Läs mer.




Ljus- och/eller energimätning för fotosyntes

2011-01-31 av Jonatan Magnusson

Det råder viss förvirring kring de begrepp och mätenheter som används vid ljus och energimätning, och deras respektive användningsområden. Denna artikel avser att reda ut begreppen, främst i relation till vårt särskilda intresseområde: fotosyntes. Läs mer.




Odlingsvåg för tomater och gurka

2010-12-24 av Jonatan Magnusson

Kontrollerade bevattningsförhållanden vid odling av t ex tomat, gurka och paprika är ofta avgörande för tillväxt, skörd och angrepp av skadegörare.

Odlaren behöver ett lättolkat hjälpmedel som med tillräcklig noggrannhet kan spegla vattningsförhållandena. Odlingsvågen är ett sådant hjälpmedel. Läs mer.