THE ANALYTICAL STUDIES OF THE TEMPERATURE-HUMIDITY REGIME IN A GREENHOUSE

Authors

Keywords:

greenhouse, temperature and humidity conditions, controllability, observability, automatic control system

Abstract

The article presents an analytical study of the temperature-humidity regime in greenhouses as one of the key factors determining the efficiency of crop cultivation in protected soil. Under current climate conditions and rising energy costs, maintaining an optimal microclimate in greenhouses is becoming increasingly relevant. The paper proposes a mathematical model of heat and mass exchange processes between the main components of a greenhouse – soil, air, translucent enclosure, and plants.The model is implemented in the form of a system of differential equations describing the heat balance, taking into account solar radiation intensity, heating system power, outside air temperature, and other parameters. The resulting system is reduced to the standard Cauchy form, which makes it possible to perform structural and analytical analysis of the control object and assess its controllability and observability using Kalman’s criteria. State, controllability, and observability matrices are calculated based on actual design parameters of a selected greenhouse type. The modeling results confirm full controllability and observability of the system, creating the prerequisites for the implementation of efficient automatic microclimate control systems.It is noted that due to the high inertia of the object, it is advisable to apply intelligent adaptive control systems, in particular those based on neural networks and fuzzy logic. The optimal control criteria – air temperature and soil temperature – are determined according to agronomic standards. The need to transition from traditional schedule-based heating control to intelligent systems that account for a wide range of influencing factors and ensure energy efficiency and climate stability in greenhouse operations is substantiated.

References

Блохін Л. М., Осадчий С. І., Дідик О. К. та ін. Технології конструювання сучасних конкурентоспроможних комплексів керування стохастичним рухом об’єктів: монографія. Кропивницький: Видавець Лисенко. 2023. 292 с.

Віхрова Л. Г., Каліч В. М., Прокопенко Т. О. Адаптивна автоматизована система збору та контролю основних параметрів мікроклімату в теплиці. Техніка в сільськогосподарському виробництві, галузеве машинобудування, автоматизація. 2016. вип. 29. С. 168–172.

Прокопенко Т. О., Березюк І. А., Зубенко В. О. Автоматизована система керування температурно–вологісним режимом теплиці на основі апарату нечіткої логіки. Вчені записки Таврійського національного університету імені В. І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 2020. Т. 31(70), № 6, ч. 1. С. 129–134.

Лисенко В. П., Болбот І. М., Лендєл Т. І., Чернов І. І. Програмно-апаратне забезпечення системи фітомоніторингу в теплиці. Енергетика та комп’ютерно-інтегровані технології в АПК. 2018. № 2. С. 65.

Лайко Б., Цопа О. Інформаційна система керування мікрокліматом розумної теплиці. V International Scientific and Theoretical Conference «The driving force of science and trends in its development: матеріали наук. – прак. конф. 22 грудня 2023 р. Ковентрі, Велика Британія : SCIENTIA. 2023. С. 125–128.

Діордієв В. Т., Кашкарьов А. О., Діордієв О. О. Автоматизована система моніторингу та керування мікрокліматом у теплиці. Науковий вісник Таврійського державного агротехнологічного університету. 2018. Вип. 8, т. 2. C. 1–9.

Васильєва Ю. Д., Морозова М. М. Нейромережа для контролю параметрів мікроклімату теплиці. Погляд у майбутнє приладобудування: зб. праць XII Всеукр. наук.-практ. конф. студентів, аспірантів та молодих вчених, м. Київ, 2019р. Київ. : ПБФ, КПІ ім. Ігоря Сікорського, Центр учбової літератури, 2019. С. 429–432.

Євсеєнко О. М. Розробка апаратно-програмної системи керування мікрокліматом теплиці. Технічна інженерія. 2020. № 1(85). С. 104–109.

Гайдукевич С. В., Семенова Н. П., Леськів Я. А. Підвищення ефективності в системах керування мікрокліматичними параметрами приміщень закритого ґрунту. Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Серія: технічні науки. 2020. № 6. С. 58–64. 10. Hoque J., Ahmed R., Hannan S. An Automated Greenhouse Monitoring and Controlling System using Sensors and Solar Power. European Journal of Engineering Research and Science. 2020. Vol. 5(4). P. 510–515.

Лактіонов І. С., Вовна А. В., Бережной М. О., Лебедєв В. А. Комп’ютеризована система комплексного моніторингу і управління мікрокліматом промислових теплиць на базі нечіткої логіки. Вісник КрНУ імені Михайла Остроградського. 2019. № 3(116). С. 120–129.

Maher A., Kamel E., Enrico F., Atif I., Abdelkader M. An intelligent system for the climate control and energy savings in agricultural greenhouses. Energy Efficiency. 2016. Vol. 9. P. 1241–1255.

Канарський Є., Орєхов О., Желтухін О. Розробка автоматизованої системи керування тепличним господарством. Молодий вчений. 2022. № 3(103). С. 5–12.

Published

2025-05-29

How to Cite

Березюк, І. А., & Зубенко, В. О. (2025). THE ANALYTICAL STUDIES OF THE TEMPERATURE-HUMIDITY REGIME IN A GREENHOUSE. Таuridа Scientific Herald. Series: Technical Sciences, (2), 18-27. Retrieved from http://journals.ksauniv.ks.ua/index.php/tech/article/view/867

Issue

Section

COMPUTER SCIENCE AND INFORMATION TECHNOLOGY