溫室大棚自動(dòng)控溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科學(xué)位論文.doc

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1、濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1前言1.1課題背景及研究目的溫室大棚就是一種室內(nèi)溫室栽培裝置，包括栽種槽、供水系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、輔助照明系統(tǒng)和濕度控制系統(tǒng)；栽種槽是設(shè)于窗底或做成隔屏狀，用來栽種植物；供水系統(tǒng)自動(dòng)適時(shí)適量的供給水分；溫控系統(tǒng)包括排風(fēng)扇、熱風(fēng)扇、溫度感應(yīng)器和恒溫系統(tǒng)控制箱，以適時(shí)的調(diào)節(jié)溫度；輔助照明系統(tǒng)也包含植物燈和反射鏡，裝于栽種槽周邊，在無日光時(shí)提供照明，讓植物進(jìn)行光合作用，并經(jīng)光線的折射作用，呈現(xiàn)出美麗景觀；濕度控制系統(tǒng)來配合排風(fēng)扇而調(diào)節(jié)濕度和降低室內(nèi)溫度。　　溫室是以采光覆蓋材料來作為全部或部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料，我們可在冬季或其

2、它不適宜露地植物生長季節(jié)供栽培植物的建筑。　　溫室就是采光建筑，因而透光率就是評(píng)價(jià)溫室透光性能的一項(xiàng)最基本指標(biāo)。透光率是透進(jìn)溫室內(nèi)的光照量和室外光照量的百分比。溫室透光率是受溫室透光覆蓋材料透光性能與溫室骨架陰影率的影響，隨著不同季節(jié)太陽輻射角度的不同而不同，溫室的透光率也隨時(shí)變化。溫室透光率高低就成為作物生長與選擇種植作物品種的直接影響因素。通常連棟塑料溫室在50%~60%，玻璃溫室的透光率在60%~70%，而日光溫室可達(dá)到70%以上。　　加溫耗能也是溫室冬季運(yùn)行的主要障礙。提高溫室保溫性能，能降低能耗，提高溫室生產(chǎn)效益的最直接

3、手段。溫室的保溫比就是衡量溫室保溫性能的一項(xiàng)基本指標(biāo)。溫室保溫比就是指熱阻較小的溫室透光材料覆蓋面積和熱阻較大的溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)覆蓋面積同地面積之和的比。如果保溫比越大，說明溫室的保溫性能就越好?！　厥医ㄔO(shè)必須要考慮到其耐久性。溫室的耐久性受溫室材料耐老化性能、溫室的主體結(jié)構(gòu)的承載能力等其他因素的影響。透光材料本身的耐久性除了自身的強(qiáng)度外，還表現(xiàn)在其材料透光率隨著時(shí)間延長而不斷衰減，透光率的衰減程度也是影響透光材料使用壽命決定性因素。通常鋼結(jié)構(gòu)溫室使用壽命在15年以上。這就要求設(shè)計(jì)風(fēng)、雪荷載用25年一遇的最大荷載；竹木結(jié)構(gòu)簡易溫室的

4、使用壽命5~10年，設(shè)計(jì)的風(fēng)、雪荷載用15年一遇最大荷載。由于溫室的運(yùn)行長期處于高溫、高濕的環(huán)境下，構(gòu)件表面防腐就是影響溫室使用壽命的重要因素之一。鋼結(jié)構(gòu)的溫室，受力主體的結(jié)構(gòu)一般采用薄壁型鋼，自身抗腐蝕能力也較差，在溫室中采用用熱浸鍍鋅表面防腐處理，它的鍍層厚度達(dá)到150~200微米以上，就可保證15年的使用壽命。在我國，溫室大棚得發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛，特別是中國壽光的蔬菜大棚，成為人民發(fā)家致富的一大法寶，它的前途一片光明。-29-濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1.2國內(nèi)外研究狀況溫室控制技術(shù)隨著溫室農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，目前，荷蘭、以色列、美國等

5、發(fā)達(dá)國家可以根據(jù)不同溫室作物的要求和特點(diǎn)，對(duì)溫室內(nèi)光照、溫度、空氣、水、肥等諸多因子進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控;美國和荷蘭利用溫室管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)花卉、果蔬等產(chǎn)品的開花和成熟期來進(jìn)行控制，以滿足生產(chǎn)和市場需要，提高了勞動(dòng)效率。另外，奧地利、美國、日本等國家建造了世界上最為先進(jìn)的植物工廠，采取了完全封閉生產(chǎn)、人工補(bǔ)充光照，全部采用電腦來控制和采用機(jī)器人或機(jī)械手進(jìn)行播種、采收、移動(dòng)作業(yè)等植物工廠擺脫了自然條件的束縛，但投資成本過高，能源消耗太大，從經(jīng)濟(jì)效益上來說不可行，因此現(xiàn)階段只為宇航等超前研究提供技術(shù)儲(chǔ)備。國內(nèi)溫室控制技術(shù)開始于七十年代末期，到

6、了八十年代后期，計(jì)算機(jī)開始應(yīng)用于溫室管理和控制領(lǐng)域，具中主要應(yīng)用方向用來實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境控制的自動(dòng)化。到九十年代中后期，出現(xiàn)了溫室環(huán)境的自動(dòng)控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)營養(yǎng)液系統(tǒng)、溫度、光照等綜合控制，是目前國產(chǎn)化的溫室環(huán)境控制系統(tǒng)典型的研究成果。在此期間，中國科學(xué)院的石家莊現(xiàn)代化研究所、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院的上海植物生理研究所等單位也都在不同領(lǐng)域開展了溫室設(shè)施計(jì)算機(jī)控制和管理技術(shù)方面的研究?？偟膩碚f，我國溫室環(huán)境的控制技術(shù)在總體上，正在從消化吸收、簡單應(yīng)用的階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用的階段過渡和發(fā)展，但所研制的控制系統(tǒng)，很大一部分需要人工手

7、動(dòng)控制輔助，因此控制效果、自動(dòng)化程度、可靠性與可操作性比較差。1.3課題研究方法本課題控制部分的硬件的設(shè)計(jì)主要采用Protel99se作為設(shè)計(jì)工具，軟件設(shè)計(jì)主要采用的C語言編程，用Keil軟件調(diào)試完成。信號(hào)的采集是利用溫度傳感器AD59來采集溫度值，通過單片機(jī)89S52來進(jìn)行處理，來完成相關(guān)操作。機(jī)械部分以控溫天窗為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。1.4系統(tǒng)功能及工藝要求1.4.1系統(tǒng)功能（1）對(duì)溫室大棚內(nèi)溫度來進(jìn)行連續(xù)檢測，可根據(jù)需要來進(jìn)行定時(shí)檢測、選點(diǎn)檢測、和巡回檢測。（2）機(jī)械通風(fēng)的升降溫功能：根據(jù)采集到溫度值與設(shè)定溫度值進(jìn)行比較，經(jīng)過分析和處理

8、，控溫天窗在指定單片機(jī)相應(yīng)控制信號(hào)的作用下來進(jìn)行開啟升降溫。（3）實(shí)時(shí)報(bào)警的功能：根據(jù)溫度實(shí)測值和人工設(shè)定的超限值或相關(guān)數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行對(duì)比分析，若實(shí)測值真的超過設(shè)定的范圍，則語音報(bào)警。-29-濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1.4.2工藝要求（1）控制的芯片：8位