طراحی و پیاده‌سازی سامانه کنترل فازی در یک گلخانه مدل و بررسی کارایی آن با کشت محصول ریحان

در این پژوهش طراحی یک سامانه کنترل فازی و ارزیابی تأثیر آن بر کنترل دما و رطوبت داخل یک گلخانه و نیز تأثیر آن بر رشد محصول مدنظر بود. بدین‌منظور ابتدا الگوریتم کنترل فازی طراحی شده و در محیط نرم‌افزار Fuzzy Tech پیاده‌سازی شد. پس از آماده‌سازی گلخانه‌های مدل و شاهد، تجهیزات کنترل فازی شامل بوردهای الکترونیکی، حسگرهای دما، رطوبت محیط و رطوبت اطراف ریشه و نیز عملگرهای فن، بخاری، مه‌پاش و شیرهای برقی، درون گلخانه مدل نصب شد. در طی 40 روز آزمایش‌ها، تغییرات دما و رطوبت نسبی هوا درون و بیرون گلخانه‌ها ثبت شد. پس از آن محصول برداشت شد و برخی پارامترهای عملکردی گیاه ریحان اندازه­گیری شد. نتایج نشان داد که گلخانه با کنترل فازی نسبت به گلخانه شاهد دارای توان بیشتری در فراهم کردن شرایط مساعد رشد گیاه است. ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) در کنترل دمای گلخانه‌های مدل و شاهد به‌ترتیب برابر با 33/1 و 71/5 درجه سلسیوس و در کنترل رطوبت نسبی هوای آنها برابر با 29/2 و 45/19 درصد به‌دست آمد که بیانگر عملکرد بهتر سامانه کنترل فازی نسبت به کنترل On/Off در تأمین دما و رطوبت مطلوب برای رشد گیاه است. از نظر درصد جوانه‌زنی، گلخانه‌های شاهد و مدل دارای عملکرد یکسانی بودند، اما از نظر سایر پارامترهای رشدی محصول، گلخانه مدل عملکرد بهتری داشت. مقادیر اندازه‌گیری شده برای وزن خشک و وزن تازه اندام‌های مختلف گیاه ریحان در گلخانه مدل نسبت به گلخانه شاهد به‌ترتیب نشان از افزایش 50 و 35 درصدی عملکرد محصول داشت. در مجموع نتایج این پژوهش نشان داد که روش کنترل فازی قادر به کنترل بهینه شرایط محیطی گلخانه‌ها است؛ از این‌رو برای استفاده در گلخانه‌های جدید پیشنهاد می‌شود.

Keywords:

Microcontroller , Temperature , Relative humidity , Nutrition solution , Crop performance , میکروکنترلر , دما , رطوبت نسبی , محلول غذایی , عملکرد محصول