Original Title: Model Predictive Control versus Traditional Relay Control in a High Energy Efficiency Greenhouse
Source: doi.org/10.3390/en14113353
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការត្រួតពិនិត្យការព្យាករណ៍គំរូ ធៀបនឹងការត្រួតពិនិត្យបញ្ជូនតបែបប្រពៃណី នៅក្នុងផ្ទះកញ្ចក់ដែលមានប្រសិទ្ធភាពថាមពលខ្ពស់

ចំណងជើងដើម៖ Model Predictive Control versus Traditional Relay Control in a High Energy Efficiency Greenhouse

អ្នកនិពន្ធ៖ Chiara Bersani (University of Genoa), Marco Fossa (University of Genoa), Antonella Priarone (University of Genoa), Roberto Sacile (University of Genoa), Enrico Zero (University of Genoa)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2021 Energies

វិស័យសិក្សា៖ Smart Agriculture / Control Systems Engineering

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ការសិក្សានេះដោះស្រាយបញ្ហានៃការប្រើប្រាស់ថាមពលខ្ពស់ និងការគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពមិនមានស្ថិរភាពនៅក្នុងផ្ទះកញ្ចក់ ដែលបណ្តាលមកពីការប្រើប្រាស់ប្រព័ន្ធត្រួតពិនិត្យបែបប្រពៃណី (Traditional Relay Control)។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ អ្នកស្រាវជ្រាវបានបង្កើត និងអនុវត្តប្រព័ន្ធត្រួតពិនិត្យការព្យាករណ៍គំរូ (MPC) ដោយផ្អែកលើគំរូបង្កើនប្រសិទ្ធភាពពហុគោលបំណង ដើម្បីគ្រប់គ្រងសីតុណ្ហភាពខ្យល់នៅក្នុងផ្ទះកញ្ចក់ឆ្លាតវៃមួយនៅប្រទេសអ៊ីតាលី។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Model Predictive Control (MPC)
ការគ្រប់គ្រងដោយប្រើគំរូព្យាករណ៍ (MPC)
មានសមត្ថភាពសន្សំសំចៃថាមពលខ្ពស់ កាត់បន្ថយការបិទបើកម៉ាស៊ីនញឹកញាប់ និងរក្សាសីតុណ្ហភាពបានថេរល្អ។ ទាមទារឱ្យមានគំរូគណិតវិទ្យា (Mathematical Model) ច្បាស់លាស់ និងត្រូវការប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រដែលមានសមត្ថភាពគណនាខ្ពស់។ សន្សំសំចៃថាមពលអគ្គិសនីបានប្រហែល ៣០% បើធៀបនឹងការគ្រប់គ្រងបែបប្រពៃណី។
Traditional Relay Control (Reactive)
ការគ្រប់គ្រងតាមបែបប្រពៃណី (On/Off Control)
ងាយស្រួលក្នុងការដំឡើង ចំណាយតិច និងមិនទាមទារការគណនាស្មុគស្មាញ។ ធ្វើឱ្យម៉ាស៊ីនបិទបើកញឹកញាប់ពេក (Wear and tear) និងមានការប្រែប្រួលសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ដែលប៉ះពាល់ដល់ដំណាំ។ ប្រើប្រាស់ថាមពលច្រើនជាង និងមានអស្ថិរភាពសីតុណ្ហភាពខ្ពស់។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអនុវត្តប្រព័ន្ធនេះទាមទារការវិនិយោគលើឧបករណ៍ចាប់សញ្ញា និងប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រត្រួតពិនិត្យកម្រិតខ្ពស់។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងនៅប្រទេសអ៊ីតាលី (តំបន់ Liguria) ដែលមានអាកាសធាតុត្រជាក់ក្នុងរដូវរងា ដូច្នេះការផ្តោតសំខាន់គឺលើប្រព័ន្ធកំដៅ (Heating)។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជាដែលមានអាកាសធាតុត្រូពិក ការអនុវត្តអាចខុសគ្នាដោយសារយើងត្រូវការប្រព័ន្ធត្រជាក់ (Cooling) និងការគ្រប់គ្រងសំណើមជាចម្បង។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកវិទ្យានេះមានប្រយោជន៍ខ្លាំងសម្រាប់កម្ពុជា ប៉ុន្តែត្រូវកែសម្រួលពីការគ្រប់គ្រងកំដៅ មកជាការគ្រប់គ្រងប្រព័ន្ធត្រជាក់ និងសំណើមវិញ។

MPC គឺជាដំណោះស្រាយដ៏ល្អសម្រាប់កសិកម្មទំនើបនៅកម្ពុជា ដើម្បីកាត់បន្ថយថ្លៃដើមផលិតកម្ម ប៉ុន្តែត្រូវការអ្នកជំនាញដើម្បីកែសម្រួលកូដឱ្យត្រូវនឹងអាកាសធាតុក្តៅ។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃប្រព័ន្ធ MPC: និស្សិតគួរចាប់ផ្តើមសិក្សាពីទ្រឹស្តី Control Theory និងរបៀបបង្កើតគំរូគណិតវិទ្យា ដោយប្រើប្រាស់កម្មវិធី (MATLAB/Simulink) ឬ (Python Control Library)។
  2. ការពិសោធន៍លើគំរូតូច (Prototyping): បង្កើតគំរូផ្ទះកញ្ចក់ខ្នាតតូចដោយប្រើ (Raspberry Pi) ឬ (Arduino) ភ្ជាប់ជាមួយសេនស័រ (DHT22) និងកង្ហារ ដើម្បីសាកល្បងកូដ MPC លើការគ្រប់គ្រងកំដៅ/ត្រជាក់។
  3. ការប្រមូលទិន្នន័យអាកាសធាតុក្នុងស្រុក: ដំឡើងឧបករណ៍វាស់សីតុណ្ហភាព និងសំណើមនៅក្នុងផ្ទះកញ្ចក់ជាក់ស្តែងនៅកម្ពុជា ដើម្បីយកទិន្នន័យមកបង្កើតជាគំរូ (System Identification)។
  4. ការកែសម្រួលសម្រាប់ប្រព័ន្ធត្រជាក់ (Cooling Optimization): កែប្រែសមីការក្នុងកូដ MPC ពីការគ្រប់គ្រងកំដៅ (Heating) មកជាការគ្រប់គ្រងប្រព័ន្ធត្រជាក់ (Evaporative Cooling) ដែលសាកសមនឹងអាកាសធាតុកម្ពុជា។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Model Predictive Control (MPC) គឺជាបច្ចេកទេសគ្រប់គ្រងកម្រិតខ្ពស់ដែលប្រើគំរូគណិតវិទ្យាដើម្បីទស្សន៍ទាយលទ្ធផលនាពេលអនាគតនៃប្រព័ន្ធមួយ និងធ្វើការសម្រេចចិត្តលើសកម្មភាពបច្ចុប្បន្នដើម្បីទទួលបានលទ្ធផលល្អបំផុត (Optimal Control)។ វាគិតគូរពីឧបសគ្គផ្សេងៗ និងការប្រែប្រួលមុនពេលវាកើតឡើង។ ដូចជាអ្នកបើកបរឡានដែលសម្លឹងមើលផ្លូវខាងមុខឆ្ងាយ ដើម្បីត្រៀមបត់ ឬជាន់ហ្វ្រាំងជាមុន មិនមែនចាំដល់កៀកទើបធ្វើនោះទេ។
Ground Coupled Heat Pump (GCHP) ជាប្រព័ន្ធបូមកំដៅដែលប្រើប្រាស់ដីជាកន្លែងផ្លាស់ប្តូរកំដៅ។ ដោយសារសីតុណ្ហភាពក្រោមដីមានភាពថេរពេញមួយឆ្នាំ វាអាចប្រើដើម្បីកម្តៅក្នុងរដូវរងា និងធ្វើឱ្យត្រជាក់ក្នុងរដូវក្តៅដោយសន្សំសំចៃថាមពលខ្ពស់។ ប្រៀបដូចជាការប្រើទឹកក្នុងអណ្តូងមកងូត ព្រោះទឹកក្នុងអណ្តូងតែងតែត្រជាក់ជាងអាកាសធាតុខាងក្រៅនៅពេលថ្ងៃក្តៅ និងក្ដៅជាងអាកាសធាតុខាងក្រៅនៅពេលថ្ងៃត្រជាក់។
Objective Function ជាសមីការគណិតវិទ្យាដែលកំណត់គោលដៅសំខាន់ៗ (ដូចជាការកាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់អគ្គិសនី ឬការរក្សាសីតុណ្ហភាពឱ្យថេរ) ដែលប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រត្រូវព្យាយាមដោះស្រាយដើម្បីទទួលបានតម្លៃអប្បបរមា ឬអតិបរមា។ ដូចជាការកំណត់ពិន្ទុក្នុងការប្រឡង ដែលយើងចង់បានពិន្ទុកំហុសឱ្យតិចបំផុត ដើម្បីទទួលបានលទ្ធផលល្អបំផុត។
Receding Horizon ជាយុទ្ធសាស្ត្រគណនារបស់ MPC ដែលធ្វើការទស្សន៍ទាយក្នុងរយៈពេលកំណត់មួយ (ឧទាហរណ៍ ២០ ម៉ោងខាងមុខ)។ នៅពេលពេលវេលាដើរទៅមុខមួយជំហាន បង្អួចនៃការព្យាករណ៍ក៏រំកិលទៅមុខមួយជំហានដែរ ដើម្បីធ្វើបច្ចុប្បន្នភាពទិន្នន័យ។ ដូចជាពេលយើងដើរនៅពេលយប់ដោយប្រើពិល យើងមើលឃើញតែចម្ងាយ ៥ ម៉ែត្រខាងមុខ ហើយពេលយើងដើរទៅមុខ ពន្លឺពិលក៏បំភ្លឺផ្លូវខាងមុខបន្តទៀតជានិច្ច។
Coefficient of Performance (COP) ជាកម្រិតរង្វាស់ប្រសិទ្ធភាពនៃម៉ាស៊ីនបូមកំដៅ ឬម៉ាស៊ីនត្រជាក់។ វាគឺជាផលធៀបរវាងថាមពលកំដៅ/ត្រជាក់ដែលម៉ាស៊ីនផលិតបាន និងថាមពលអគ្គិសនីដែលម៉ាស៊ីនប្រើប្រាស់។ ដូចជាការវិនិយោគប្រាក់ ១ ដុល្លារ ហើយទទួលបានផលចំណេញមកវិញ ៣ ឬ ៤ ដុល្លារ (បើលេខ COP កាន់តែខ្ពស់ កាន់តែចំណេញភ្លើង)។
Relay Control ជាប្រព័ន្ធគ្រប់គ្រងបែបប្រពៃណីដែលដំណើរការដោយការ បិទ ឬ បើក ម៉ាស៊ីនទាំងស្រុង នៅពេលសីតុណ្ហភាពឡើងដល់ ឬធ្លាក់ចុះដល់កម្រិតកំណត់។ វាមានលក្ខណៈសាមញ្ញប៉ុន្តែអាចធ្វើឱ្យម៉ាស៊ីនឆាប់ខូច និងស៊ីភ្លើង។ ដូចជាកុងតាក់ភ្លើង ឬម៉ាស៊ីនត្រជាក់ធម្មតា ដែលកាត់ផ្តាច់ភ្លើងនៅពេលត្រជាក់ដល់កម្រិត ហើយដំណើរការវិញពេញទំហឹងនៅពេលក្តៅ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖