DD265311A1

DD265311A1 - Verfahren und anlage zur automatischen naehrstoffdosierung bei mehreren anlagen mit zirkulierender naehrloesung in pflanzenanzuchtraeumen

Info

Publication number: DD265311A1
Application number: DD87307620A
Authority: DD
Inventors: Matthias Diezemann; Hartmut Schmeil; Frank Goehler; Michael Voigt
Original assignee: Adl Inst Gemueseproduktion
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1987-10-05
Publication date: 1989-03-01

Abstract

Verfahren und Anlage zur automatischen Naehrstoffdosierung bei mehreren Anlagen mit zirkulierender Naehrloesung in Pflanzenanzuchtraeumen dienen der Deckung des Naehrstoffbedarfes der Pflanzen durch eine automatische Regelung des p H-Wertes und der elektrischen Leitfaehigkeit der Naehrloesung entsprechend der pflanzenbaulich-physiologisch begruendeten Anforderungen. Bei Gewaechshaeusern und anderen Pflanzenanzuchtraeumen wird oftmals die Anzuchtflaeche in mehrere kleinere Anlagen mit zirkulierender Naehrloesung unterteilt, um einer grossflaechigen Verteilung eventuell auftretender Pflanzenkrankheiten ueber das Naehrloesungssystem vorzubeugen. Um den dabei auftretenden hohen geraetetechnischen Aufwand fuer die Steuerung jeder einzelnen Anlage zu minieren, wird ein zentrales Automatisierungssystem vorgeschlagen, bei dem die erforderlichen Messgroessen des p H-Wertes und der elektrischen Leitfaehigkeit in einer speziellen Messkammer zeitzyklisch erfasst werden und dem Steuerungssystem fuer die weitere Verarbeitung und Nutzung dieser Information zur Verfuegung gestellt werden.

Description

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Anwendungsgebiet dar Erfindung

Das Anwendungsgebiet der Erfindung umfaßt alle Verfahren und Anlagen der automatisch geregelten Nährstoffdosierung in Anlagen mit zirkulierender Nährlösung in Pflanzonanzuchträumen.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Der gegenwärtige Stand der Technik bei der automatischen Nährstoftdo3ierung in Anlagen mit zirkulierender Nährlösung in Gewächshäusern und anderen Pflanzenanzuchträumen wird durch einen hohen technischen Aufwand für die pH- und Leitfähigkeitsmessung und -steuerung jeder einzelnen AnInge charakterisiert.

Das Erfordernis, jeder Anlage mit zirkulierender Nährlösung je ein System zur Messung und Steuerung des pH-Wertes und der elektrischen Leitfähigkeit zuzuordnen, bedingt zwangsläufit einen hohen '.«jchnischen Aufwand für die Anwender bezogen auf den Umfang der Ausrüstungen, der daraus resultierenden Kosten und de< e.forderlichen Wertung.

Derartige Anlagenstrukturen werden beispielsweise in der Literatur von DREWS und MITTAG, (in: Gartenbau 33/1985, H. 1 !.von WEAVING u. HUGHERS (in: Nat. of Agric. Engin./Sisloe Bedford, 1979) und GRAVES (in: Hortic, Reviews, 1984/1, S. 1-44) beschrieben.

Darüber hinaus gibt es eine Vielzahl von Veröffentlichungen zur Anwendung der Nährfilmtechnik (NFT) und anderer substratsparender Verfahrenslösungen mit Automatisierungseinrichtungen aus der BRD, den Niederlanden und Belgien, in denen grundsätzlich auf Automatisierungslösungen einzelner Anlagen der Nährfilmtechnik eingegangen wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziol der Erfindung besteht darin, die genannten Nachteile durch grundsätzliche Veränderung das bisher bekannten Meß- und Steuerkonzeptes für pH- und Leitfähigkeit und einer damit einhergehenden Reduzierung der Aufwendungen für die Gerätetechnik aufzuheben.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe de^r beschriebenen Lösung besteht darin, bei mehreren Anlagen mit zirkulierender Nährlösung in Gewächshäusern und anderen Pflanzenanzuchträumen den Gesamtaufwand für die zur pH- und LeitfähigkeitSM&elung der Einzelanlagen erforderliche Meß- und Steuertechnik auf ein vertretbares Minimum zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aus den Nährlösungssammelbehältern der einzelnen Anlagen in vorgegebener Taktfolge eine Nährlösungsprobe in eine entsprechend zentral angeordnete Meßkammer geleitet wird, der pH- und Leitfähigkeitswert erfaßt wirdd und nach der Regelabweichung für die beiden Prozeßgrößen die Angabe des Steuersignals an die Steuerorgane erfolgt.

Dabei werden die Teilvorgänge des Spülens und Füllens der Meßkammer, der Meßvorgang in der Meßkammer sowie deren Entleerung taktgosteuert ausgeführt und jeder einzelne Nährlösungssammelbehälter nacheinander abgearbeitet.

Als zentrales Steuer- und Regelgerät ist vorzugsweise ein Mikrorechner einzusetzen.

Ausführungsbeispiele

Die Ausführungsbeispiele worden in den Figuren 1 bis 4 dargestellt:

Fig. 1: Meß- und Steuersystem für mehrere Anlagen mit zirkulierender Nährlösung unter Verwendung einer zentralen Meßkammer in unmittelbarer Nähe der Nährlösungssemmelbehälter

Fig. 2: Taktschema für die Steuerung von mehreren Anlagen mit zirkulierender Nährlösung gemäß Fig. 1 Fig. 3: Moß- und Steuersystem für mehrere Anlagen mit zirkulierender Nährlösung unter Verwendung einer zentralen

Meßkammer in größerer Entfernung von den Nährlöeungs&ammelbehältern Fig.4: Taktschema für die Steuerung von mehreren Anlagen mit zirkulierender Nährlösung gemäß Fig.3.

Aus dem Nährlösungssammelbehälter 1.1-1.η der einzelnen Anlagen mit zirkulierender Nährlösung (vorzugsweise n_mt» = 4) werden über die Hauptförderpumpe 2.1-2.η die in dem Rinnensystem 3.1-3.η stehenden Pflanzen mit Wasser und Nährstoffen versorgt. Über die Rückführleitung 4.1-4.Π wird das Restwasser in den Nährlösungssammelbehälter 1.1-1.η zurückgeführt. Die Zuführung von Säure bzw. Nährstoffen in den Nährstoffsemmelbehälter 1.1-1 .n erfolgt über getrennte, dem jeweiligen Nährstoffsammelbehülter1.1-1.n zugeordnete Analystinpumpe 16.1-1B.n zur Beeinflussung des pH-Wertes bzw. 16.1-16.nzur Beeinflussung der elekiriechen Leitfähigkeit. Die Frischwasserzuführung 17.1-17.η in die Nährlösungssammelbehalter erfolgt über eine Niveauregelung 18.1-18.n, die mit dem Steuorteil 14 gekoppelt sein kann. Zur Bestimmung der notwendig zuzuführenden Menge an Säure und Nährstoffe werdon entsprechend des Taktschemas nach Fig. 2 die pH- und l.eitfähigkeitewerte in den einzelnen Nährlösungssammelbehältern analysiert und ausgewertet.

D&zu wird an den Nährlösungssemmelbehaltern 1.1-1.η in vorgegebener Taktfolgu mit Hilfe von Förderpumpen 6.1-β.η Ober Filter 5.1- B.n zur Abfilterung von Schwebestoffen die Nährlösungsprobe der zentralen Meßkammer 7 zugeführt. Die Meßkammer 7 ist so dimensioniert, daß die Menge der zuzuführenden Nährlösungsprobe das für die Messung erforderliche Minimum an Volumen nicht übersteigt.

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Die Meßkammer 7 selbst ist mit einem Überlauf 10 und einem Reinigungs- bzw. Probenvorschluß 11 versahen, die boidj ir einen

zentralen Ablauf 13 münden.

In der Meßkammer sind die Elektroden zur Messung des pH-Wertes 8 und der elektrischen Leitfähigkeit 9 angeordnet. Der Ausgang der Meßkarnmer wird über ein Magnetventil 12 gesteuert und mündet ebenfalls in einem zentralen Ablauf 13. Die zentrale Steuereinheit 14, vorzugsweise ein Mikrorechner, bildet aus den gemessenen pH- und Leitfähigkoitswerten und Vergleich d'eser Werte mit den vorgegebenen Sollwerten die Steuersignale für die Analysenpumpen 15.1-15.η bzw. 16.1-16.Π. Gleichzeitig übernimmt sie die Taktsteuerung für die Analysenpumpen 6.1-·6.η und das Magnetventil 12 entsprechend des in Fig. 2 dargestellten Taktfolgeschemas. Die Zeiton für die Einzelzyklen des Spülons, Füllens, Messens und Leerens in der Meßkammer 7 können in Abhängigkeit von den

realisierbaren Zeitabläufen innerhalb des gesamten technologischen Prozesses variabel eingestellt und aufeinander abgestimmtwerden. Fig. 2 verdeutlicht das Taktfolgeschema.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel berücksichtigt den Fall der Verwendung einer zentralen Meßkammer in größerer Entfernung von den Nährlösungssammelbehältern. In diesem Fall reichen in der Regel die Förderpumpen 6.1-6.η zur Einspeisung in die Meßkeitimer 7 nicht aus, um längere Übertragungswege zwischen der verfahrenstechnischen Anlage und der Meßkammer überwinden /<i könnrr: Wie in Fig. 1 werden aus dem Nährlösungssammelhehalter 1.1-1.η der einzelnen Anlagen mit zirkulierender Nährlösung

(vorzugsweise n_m„ = 4) über die Hauptförderpumpe 2.1-2.η die in dem Rinnensystem 3.1-3.η stehenden Pflanzen mit Wasserund Nährstoffen versorgt. Über die Rückführleitung 4.1-4.η wird das Restwasser in den Nährlösungssammelbehältei' 1.1-1.ηzurückgeführt.

Die Zuführung von Säure bzw. Nährstoffen in den Nährlösungsbehälter 1.1-1.η erfolgt über getrennte, dem jeweiligen Nährlosungssammelbehölter 1.1-1. η zugeordneten Analysenpumpen 15.1-15.η zur Beeinflussung des pH-Wertes bzw.

16.1-16.n zur Beeinflussung der elektrischen Leitfähigkeit.

Die Frischwassercuführung 17.1-17.η in die Nährlösungssammelbehälter erfolgt über eine Niveauregelung 18.1-18.n, die mit

dem Steuerteil 14 gekoppelt sein kann.

Zur Bestimmung der notwendig zuzuführenden Menge an Säure und Nährstoffen werden entsprechend des Taktschemas nach Fig.4 die pH- und Leitfßhigkeitswerte in den einzelnen Nährlösungssammelbehältern analysiert und ausgewertet. Dazu wird im Un'erschied zu Fig. 1 der Förderstrom der Hauptförderpumpe 2.1-2.η angezapft und in vorgegebener Taktfolge

über Filter 5.1-0.n zur Abfilterung von Schwebestoffen und ein Steuerventil 19.1-19.η die Nährlösungsprobe der zentralen

Meßkammer 7 zugeführt. Die Meßkammer 7 mit den Meßelektroden 8 und 9, dem Überlauf 10, dem Reinigungs· bzw. Probenverschluß 11, dem Magnetventil 12 und dem Ablauf 13 ist in gleicher Weise gestaltet, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Die zentrale Steuereinrichtung 14, vorzugsweise ebenfalls ein Mikrorechner, zu Fig. 3 steuert in vorgegebener T.tktfolge die Steuerventile 19.1-19.η und das Magnetventil 14 entsprechend des in Fig. 4 dargestellten Taktfolgoschemas. Die Zeiten für die Einzelzyklen des Spülens, Füllens, Messens und Leerens in der Meßkammer 7 können, wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in Abhängigkeit von den realisierbaren Zeitabläufen variabel eingestellt und aufeinander abgestimmt werden. Fig.4 verdeutlicht das Taktfolgeschema für das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3.

Claims

1. Verfahren zur automatischen Nährstoffdosierung bei mehreren Anlagen mit zirkulierender Nährlösung in Pflanzenanzuchträumen, wie Gewächshäusern, Dunkelräumen u.a. mittels Nährlösung, die in einem Nährlösungssammelbehälter aus Frischwasser beliebiger Herkunft, Säure und Nährstoffkomponentengemischen in flüssiger Form gemischt wird, wobei die Mischung auf Grund des gemessenen pH-Weites der elektrischen Leitfähigkeit im Vergleich mit den vorgegebenen Sollwerten für die genannten Größen und den daraus resultierenden Abweichungen hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zentralen Meßkammer die Messung des pH-Wertes und der elektrischen Leitfähigkeit der Nährlösung zur Bestimmung des Ist-Wertes für jede einer Mehrzahl von Anlagen mit zirkulierender Nährlösung einzeln erfolgt und daß entsprechend des durchgeführten Vergleiches dieser Werte mit den vorgegebenen Sollwerten für jade dieser Einzelanlagen die entsprechend erforderlichen Ergänzungen an Säuren und/oder Nährstoffkomponentengemischen in flüssiger Form durchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Spülen, Füllen, Messen und Leeren aer bzw. in der zentralen Meßkammer nach einem variabel gestaltbaren Zeittakt, der den technologischen Erfordernissen entspricht, in dieser Reihenfolge für jede einzelne der eine Mehrzahl umfassenden Anlagen mit zirkulierender Nährlösung wiederholt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede einzelne der eine Mehrzahl umfassenden Anlagen mit zirkulierender Nährlösung in Aufeinanderfolge, zeitzyklisch gestaffelt, beliebig oft an die zentrale Meßkammer zur Messung des pH-Wertes und des Wertes der elektrischen Leitfähigkeit angeschlossen werden kann.

4. Anlage zur automatischen Nährstoffdosierung bei mehreren Anlagen mit zirkulierender Nährlösung in Pflanzenanzuchträumen, wie Gewächshäusern, Dunkelräumen u. a., bei der jede der einzelnen Anlagen aus einem Nährstoffsammelbehälter (1.1-i.n) mit Haiiptförderpumpe (2.1-2.n) zur Versorgung der Pflanzenrinnen (3.1-3.n), Analysenpumpen zur Zudosierung von Säuren (15.1—15.n) bzw. NährStoffkomponetitengemischen in flüssiger Form (16.1—16.n) in Abhängigkeit vom jeweiligen Sollwert sowie einer Frischwasserzuführung (17.1-17.n) mit Niveauregelung (18.1-18.n) und anderen notwendigen Armaturen besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage über eine zentrale Meßkammer (7) verfügt, an die die einzelnen Nährlösungssammelbehälter (1.1-1 .n) einzeln in serieller Folge zuschaltbar sind.

5. Anlage nach Anspruch A, dadurch gekennzeichnet, daß in die zentrale Meßkarnmer (7) die Meßelektroden zur Messung des pH-Wertes (8) und der elektrischen Leitfähigkeit (9) eingebaut sind und sie über einen Überlauf (10) sowie einen Reinigungs- bzw. Probenverschluß (11) verfügt, die beide in oinen Ablauf münden.

6. Anlage nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die zentrale Meßkammer (7) die Nährlösung zur Analyse und Bestimmung des Istwertes von pH-Wert und elektrischer Leitfähigkeit über separate Fördorpumpen (6.1-6.n) mit jeweils vorgeschalteten Filtern (5.1-5.n) aus den Nährstoffsammelbehältern (1.1-1 .n) in Taktfolge eingespeist werden, wenn sich die zentrale Meßkammer (7) in unmittelbarer Nähe der Mehrzahl der Anlagen mit zirkulierender Nährlösung befindet

7. Anlage nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle größerer Entfernungen der zentralen Meßkammer (7) von den Nährstoffsammelbehältemd.1-1.n) die Nährlösung zur Analyse und Bestimmung des Istwertes von pH-Wert und elektrischer Leitfähigkeit über die Hauptförderpumpen (2.1-2.n) nach nachgeschaltetem Filter (5.1-5.n) und Steuerventilen (19.1-19.n) zur Taktsteuerung in die zentiale Meßkammer (7) in Folge eingespeist v/erden.

8. Anlage nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Analysenpumpen (15.1-15.n) bzw. (16.1-16.n) in Abhängigkeit vom intern ermittelten Ergebnis des Soll-Ist-Wert-Vergleiches für pH-Wert und elektrische Leitfähigkeit und die Taktsteuerung der Förderpumpen (6.1-β.η) bzw. der Steuerventils (19.1—1S.n) im Zusammenspiel mit dem Magnotventil (12) für jede einzelne der eine Mehrzahl umfassende Anlagen mit zirkulierender Nährlösung über eine zentrale Steuereinrichtung (14), die vorzugsweise ein Mikrorechner sein kann, erfolgt und gleichzeitig din Niveauregelung (18.1-18.n) des Frischwassers übernimmt.

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen