20070403258_张传伟_温室大棚自动控温系统设计.doc

1 前言 1.1 课题背景及研究目的 温室大棚就是一种室内温室栽培装置，包括栽种槽、供水系统、温控系统、辅助照明系统湿度控制系统；栽种槽设于窗底或做成隔屏状，栽种植物；供水系统自动适时适量供给水分；温控系统包括排风扇、热风扇、温度感应器恒温系统控制箱，以适时调节温度；辅助照明系统包含植物灯反射镜，装于栽种槽周边，无日光时提供照明，植物进行光合作用，并经光线的折射作用呈现出美丽景观；湿度控制系统配合排风扇而调节湿度降低室内温度。 　　温室是以采光覆盖材料作为全部或部分围护结构材料，可在冬季或其它不适宜露地植物生长季节供栽培植物的建筑。 　　温室是采光建筑，因而透光率是评价温室透光性能的一项最基本指标。透光率是透进温室内的光照量室外光照量的百分比。温室透光率受温室透光覆盖材料透光性能温室骨架阴影率的影响，随着不同季节太阳辐射角度的不同，温室的透光率也随时变化。温室透光率高低就成为作物生长选择种植作物品种直接影响因素。连栋塑料温室在50%~60%，玻璃温室的透光率在60%~70%，日光温室可达到70%以上。 　　加温耗能是温室冬季运行的主要障碍。提高温室保温性能，降低能耗，提高温室生产效益的最直接手段。温室的保温比衡量温室保温性能的一项基本指标。温室保温比是指热阻较小的温室透光材料覆盖面积热阻较大的温室围护结构覆盖面积同地面积之和的比。保温比越大，说明温室的保温性能越好。 　　温室建设必须要考虑其耐久性。温室耐久性受温室材料耐老化性能、温室主体结构的承载能力等因素的影响。透光材料耐久性除了自身的强度外，还表现在材料透光率随着时间延长而不断衰减，透光率的衰减程度是影响透光材料使用寿命决定性因素。钢结构温室使用寿命在15年以上。要求设计风、雪荷载用25年一遇最大荷载；竹木结构简易温室使用寿命5~10年，设计风、雪荷载用15年一遇最大荷载。 由于温室运行长期处于高温、高湿环境下，构件表面防腐就影响温室使用寿命的重要因素之一。钢结构温室，受力主体结构一般采用薄壁型钢，自身抗腐蚀能力较差，在温室中采用热浸镀锌表面防腐处理，镀层厚度达到150~200微米以上，可保证15年的使用寿命。1.2 国内外研究状况 温室控制技术随着温室农业发展应运而生，目前，荷兰、以色列、美国等发达国家可以根据不同温室作物的要求和特点，对温室内光照、温度、空气、水、肥等诸多因子进行自动调控;美国和荷兰利用温室管理技术，实现对花卉、果蔬等产品的开花和成熟期来进行控制，以满足生产和市场需要，提高了劳动效率。另外，奥地利、美国、日本等国家建造了世界上最为先进的植物工厂，采取了完全封闭生产、人工补充光照，全部采用电脑来控制和采用机器人或机械手进行播种、采收、移动作业等植物工厂摆脱了自然条件的束缚，但投资成本过高，能源消耗太大，从经济效益上来说不可行，因此现阶段只为宇航等超前研究提供技术储备。 国内温室控制技术开始于七十年代末期，到了八十年代后期，计算机开始应用于温室管理和控制领域，具中主要应用方向用来实现温室环境控制的自动化。到九十年代中后期，出现了温室环境的自动控制系统，能实现对营养液系统、温度、光照等综合控制，是目前国产化的温室环境控制系统典型的研究成果。在此期间，中国科学院的石家庄现代化研究所、中国农业大学、中国科学院的上海植物生理研究所等单位也都在不同领域开展了温室设施计算机控制和管理技术方面的研究。总的来说，我国温室环境的控制技术在总体上，正在从消化吸收、简单应用的阶段向实用化、综合性应用的阶段过渡和发展，但所研制的控制系统，很大一部分需要人工手动控制辅助，因此控制效果、自动化程度、可靠性与可操作性比较差。 1.3 课题研究方法 本课题控制部分的硬件的设计主要采用 Protel 99se作为设计工具，软件设计主要采用的 C语言编程，用Keil软件调试完成。信号的采集是利用温度传感器AD59来采集温度值，通过单片机89S52来进行处理，来完成相关操作。 机械部分以控温天窗为执行机构。 1.4 系统功能及工艺要求 1.4.1 系统功能 （1）（2）（）1.4.2 工艺要求 （1）（）1℃(温度范围：-10～100℃) （）C语言 2 降温方案的比较与选择 2.1 前言 根据作物的生长规律与要求，在作物生长的过程中，需要通过喷洒农药和点燃剂对作物进行防病治病，因所以温室内的空气变得不够纯净，因此有必要对温室内的空气进行交换，来把温室内含杂质较多的空气以及温室外相对纯净的空气来进行交换，给作物提供了更为良好的气体环境。 如果仅以降温作为目的，可以采用空调来降温或通风降温。在温室大棚里，如果用空调制冷来降温的话，温室大棚内的气体就得不到交换，虽然温室大棚里的温度下降了，但确实还是原来温室内的空气。 如果用通风降温方案，降低温度的同时，还可以对温室内的原有气体进行交