ES2209614B1 - Procedimiento de control automatico integral de invernaderos y dispositivos para su puesta en practica. - Google Patents
Procedimiento de control automatico integral de invernaderos y dispositivos para su puesta en practica.Info
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Abstract
El objeto de esta Patente es un "Procedimiento de control automático integral de invernaderos y dispositivo para su puesta en práctica", cuyo uso aparece explícito en el enunciado de la invención. El procedimiento se desarrolla mediante las siguientes operaciones: Recepción en unidades distribuidas (1'')-(1'''') de información externa e interna. Transmisión de la información digitalizada a un PLC (2) a través de un bus de campo (3). Envío de la información a un PC (4) a través de una conexión física bidireccional (5). Devolución de la información procesada, del PC (4) al PLC (2). Transmisión de órdenes de actuación desde el PLC (2) a una unidad distribuida específica (6). El dispositivo comprende los siguientes elementos: dos unidades distribuidas (1'')-(1''''); un bus de campo (3); un autómata programable PLC (2); un PC. (4); una conexión física bidireccional (5); una unidad distribuida (6) para la transmisión de órdenes de actuación.
Description
Procedimiento de control automático integral de
invernaderos y dispositivo para su puesta en prácti-
ca.
ca.
El objeto al cual se refiere la invención que se
protege en esta Patente, consiste en un "Procedimiento de control
automático integral de invernaderos y dispositivo para su puesta en
práctica".
A tenor de lo previsto en el Artículo
8-b) del "Reglamento para la ejecución de la Ley
de Patentes", esta solicitud comprende reivindicaciones
independientes para el procedimiento y para el medio especialmente
concebido para su puesta en práctica, ya que unas y otras
"responden a la unidad de invención prevista en el Artículo 24 de
la Ley y están en congruencia con lo expresado en el título de la
invención".
Los procedimientos conocidos y actualmente
utilizados de control de las variables que condicionan la eficacia
de un invernadero, adolecen de numerosos inconvenientes y defectos
que contribuyen a distanciar los valores que las representan, de
sus magnitudes óptimas. Entre dichos inconvenientes pueden
señalarse:
Tradicionalmente, se han venido utilizando
equipos de control específicos (calefacción, ventilación,
nebulización, etc.) para medir y ajustar cada variable física del
invernadero (temperatura, humedad, etc.). Pero es destacable que la
regulación de cada variable por separado no afecta sólo al
comportamiento de ella, sino también al de las demás. Por ejemplo,
la nebulización afecta tanto a la temperatura como a la humedad
interior del invernadero.
Partiendo de este hecho, parece lógico que las
decisiones que se tomen para activar cada uno de los equipos, no
estén basadas en el estado de una única variable, sino que se tenga
en cuenta el comportamiento global del invernadero, mediante un
control integral del mismo, en el que, en función de todas las
variables climáticas, se decida la mejor acción de cada equipo para
optimizar el funcionamiento del invernadero.
El control de un invernadero conlleva la conexión
de los sensores y actuadores del mismo a los sistemas de control,
lo cual requiere un cableado que es extenso y complejo en el
sistema independiente tradicional, debido a la gran cantidad de
sensores que se suelen utilizar (sondas de temperatura y de
humedad, radiómetros, anemómetro, contadores de caudal, manómetros,
medidores de conductividad de la solución fertilizante,
humidificadores, termostatos, automatismos del riego, etc.).
Si además el invernadero se encuentra alejado de
la ubicación de los sistemas de control o el invernadero es grande,
las longitudes de las líneas aumentan agravando problemas como el
incremento de la sensibilidad a interferencias electromagnéticas,
degradación de las señales eléctricas, mayor coste de
mantenimiento, etc.
En el control de invernaderos no es conocido el
ofrecer un interfaz gráfico integral para el usuario (en este caso,
el horticultor) que permita la fácil comunicación con el mismo.
Un invernadero ha sido tradicionalmente una
instalación aislada, donde cualquier cambio en los parámetros de
los sistemas o equipamientos asociados, para el control de los
mismos, necesariamente pasaba por acudir a pie de invernadero para
realizar dichas modificaciones.
La finalidad de la invención que constituye el
objeto de esta Patente, consiste en la superación de los
inconvenientes propios de los procedimientos conocidos y
actualmente utilizados de control de las variables que condicionan
la eficacia de un invernadero, precedentemente expuestos, habiendo
sido concebida, estudiada, diseñada, desarrollada y ensayada
atendiendo a este objetivo prioritario.
Para ello, se han adoptado soluciones específicas
para la corrección de cada uno de los inconvenientes o defectos
señalados, integrando finalmente todas ellas en un sistema de
control automatizado para optimizar el funcionamiento del
invernadero.
Por lo que respecta a la extensión y complejidad
del cableado, el problema se soluciona mediante la tecnología de
"buses de campo", que consiste en el uso de una única línea de
transmisión de datos que conecta todos los sensores y actuadores
con el sistema de control, reduciendo el cableado y permitiendo, de
manera sencilla, la inclusión de nuevos sensores y actuadores en el
sistema, cuando sea necesario, sin necesidad de implantar nuevo
cableado o ampliar el existente.
La carencia de interfaz gráfico, se solventa
gracias a la tecnología informática que permite, además de
controlar el invernadero, proporcionar al horticultor información
en formato gráfico y en tiempo real sobre las magnitudes de las
variables físicas de sus invernaderos (temperaturas del aire y
sustrato, humedad, radiación solar, velocidad del viento, etc.) e
incluso gestionar las alarmas.
En cuanto a la falta de conexión exterior, la
extensión del uso de Internet es aprovechada para ofrecer al
horticultor la posibilidad de visualizar las variables, modificar
los parámetros de control y en definitiva, interactuar con el
invernadero a todos los niveles, sin necesidad de una actividad
presencial, y por tanto, resolviendo los problemas desde cualquier
ordenador conectado a Internet, por lejano que se encuentre.
La solución tecnológica integral se aplica al
sistema que se ha de controlar, es decir, a un invernadero cuyos
sensores y actuadores son conectados mediante el bus de campo al
sistema de control, que es un autómata programable (PLC), que se
encarga de activar los equipos de actuación, de modo que se consigan
las especificaciones requeridas por el horticultor. La conexión al
PLC con un ordenador personal (PC) facilita la potencia gráfica
necesaria para desarrollar un interfaz gráfico de usuario, que
permita conocer el estado del invernadero, mostrando gráficas
acerca de la evolución de las variables a lo largo del tiempo,
almacenar la información en bases de datos para su posterior
tratamiento, gestionar las alarmas, etc.
La conexión del ordenador a Internet permite
explotar este medio de comunicación para ofrecer al horticultor
información del invernadero, donde y cuando quiera, a través de
cualquier ordenador, lo cual implica mayor flexibilidad y menos
costes, ya que el horticultor puede supervisar el estado del
invernadero sin necesidad de trasladarse, proporcionando además
mayor seguridad al recibir avisos de las alarmas que puedan
producirse. Así, la explotación de Internet gestiona las alarmas de
un modo más eficiente al permitir, por ejemplo, enviar mensajes de
texto a teléfonos móviles, correos electrónicos, etc. ante
cualquier anomalía que se pudiera producir en el funcionamiento del
invernadero.
En resumen, el procedimiento reivindicado se
concibe como un sistema de control distribuido, constituido por
cuatro subsistemas:
- El bus de campo, que es la plataforma física de comunicación entre el autómata programable (PLC) y la periferia descentralizada.
- La periferia descentralizada, que se encarga de tomar la información de los sensores (de temperatura humedad relativa, etc.), digitalizarla y mandarla por el bus de campo al PLC. Por otra parte recoge las órdenes de éste y las ejecuta sobre los sistemas de actuación (posición de ventanas, nebulización, calefacción, etc.).
- El PLC que actúa como unidad de control, partiendo de la información de todos los sensores y de la lógica de control y determinando las actuaciones a realizar.
- El ordenador personal (PC), que utiliza el interfaz gráfico de usuario, trasladando la información del PLC al usuario y viceversa, realiza las funciones de servidor de Internet y además y principalmente, contiene y ejecuta los algoritmos de control de clima, riego y fertilización, en tiempo real.
Para complementar la descripción de la invención
y facilitarla interpretación de las características estructurales y
funcionales del dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento reivindicado, se acompaña como Figura 1 un esquema
del mismo, en el cual puede apreciarse la disposición relativa de
los distintos elementos que lo componen.
Para mostrar con claridad la naturaleza y el
alcance de la aplicación ventajosa del "Procedimiento de control
automático integral de invernaderos y dispositivo para su puesta en
práctica" que constituye el objeto de la invención reivindicada,
se describen seguidamente las operaciones que comprende el
procedimiento, así como la estructura y el funcionamiento del
dispositivo para su puesta en práctica, haciendo referencia a su
esquema que, por representar una realización preferente de dicho
objeto, con carácter informativo, debe considerarse en su sentido
más amplio y no como limitador de la aplicación y el contenido de
la invención reivindicada.
El procedimiento se desarrolla mediante las
siguientes operaciones:
- Recepción en unidades distribuidas independientes (1')-(1'') de la información captada por sensores externos (velocidad del viento, temperatura exterior, humedad exterior, radiación solar) y pos sensores internos (temperatura interior, humedad interior, posición de las ventanas de ventilación), constituyendo la periferia descentralizada del sistema.
- Transmisión de la información digitalizada a un autómata programable (2), a través de un sistema de interconexión bidireccional (bus de campo (3)), adecuado para la comunicación fiable a media distancia.
- Envío de la información desde el PLC (2) a un ordenador personal (4) a través de una conexión física bidireccional (5), regida por un protocolo para el intercambio de datos (MPI).
- Operación del ordenador (4) con una doble función : por una parte, contiene y ejecuta los algoritmos de control de clima, riego y fertilización, en tiempo real, a través de un software para la asistencia al control y adquisición de datos (SCADA) y por otra parte, utiliza el interfaz gráfico de usuario.
- Traslado de información desde el PC (4) al PLC (2), a través de la conexión física bidireccional (5).
- Ejecución por el PLC (2) de las actuaciones a realizar, y transmisión de las órdenes oportunas a una unidad distribuida específica (6), a través del bus de campo (3), la cual las distribuye sobre los sistemas de actuación.
- Entrada potestativa (7) en la red Internet, actuando como servidor el PC (4).
El dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento precedentemente descrito, comprende los siguientes
elementos:
- Dos unidades distribuidas (1')-(1'') para la recepción de la información captada por sensores externos e internos, respectivamente, y digitalización de la misma.
- Un sistema de interconexión bidireccional, constituido por un bus de campo (3).
- Un autómata programable (PLC)(2).
- Un ordenador personal (PC)(4).
- Una conexión física bidireccional (5), entre el PLC (2) y el PC (4).
- Una unidad distribuida específica (6) para la transmisión de órdenes a los sistemas de actuación.
Claims (2)
1. Procedimiento de control automático integral
de invernaderos, caracterizado porque se desarrolla mediante
las siguientes operaciones: Recepción en unidades distribuidas
independientes (1')-(1'') de la información captada por sensores
externos (velocidad del viento, temperatura exterior, humedad
exterior, radiación solar) y pos sensores internos (temperatura
interior, humedad interior, posición de las ventanas de
ventilación), constituyendo la periferia descentralizada del
sistema; Transmisión de la información digitalizada a un autómata
programable (2), a través de un sistema de interconexión
bidireccional (bus de campo (3)), adecuado para la comunicación
fiable a media distancia; Envío de la información desde el PLC (2) a
un ordenador personal (4) a través de una conexión física
bidireccional (5), regida por un protocolo para el intercambio de
datos (MPI); Operación del ordenador (4) con una doble función :
por una parte, contiene y ejecuta los algoritmos de control de
clima, riego y fertilización, en tiempo real, a través de un
software para la asistencia al control y adquisición de datos
(SCADA) y por otra parte, utiliza el interfaz gráfico de usuario;
Traslado de información desde el PC (4) al PLC (2), a través de la
conexión física bidireccional (5); Ejecución por el PLC (2) de las
actuaciones a realizar, y transmisión de las órdenes oportunas a
una unidad distribuida específica (6), a través del bus de campo
(3), la cual las distribuye sobre los sistemas de actuación;
Entrada potestativa (7) en la red Internet, actuando como servidor
el PC (4).
2. Dispositivo para la puesta en práctica del
procedimiento descrito en la Reivindicación 1ª,
caracterizado porque comprende los siguientes elementos: Dos
unidades distribuidas (1')-(1'') para la recepción de la información
captada por sensores externos e internos, respectivamente, y
digitalización de la misma; Un sistema de interconexión
bidireccional, constituido por un bus de campo (3); Un autómata
programable (PLC)(2); Un ordenador personal (PC)(4); Una conexión
física bidireccional (5), entre el PLC (2) y el PC (4); Una unidad
distribuida específica (6) para la transmisión de órdenes a los
sistemas de actuación.
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