太阳能蔬菜育苗自动控制系统项目技术总结_(编辑修改稿)

太阳能蔬菜育苗自动控制系统项目技术总结_(编辑修改稿)内容摘要：

低。 目前，温湿度控制器技术比较成熟，控制采样和输出灵明度都比较理想，因此，在控制系统中我们采用了 TDK0302 智能温湿度控制器。 其 特点： ① 、温湿度控制器选用高可靠性电脑芯片高精度温湿传感器以智能化软件控制技术组合而成。 ② 、控制器具有抗干扰能力强，控制精度高，控制方式灵活，能根据不同的温湿度控制需要可对温湿度上下限，控制回差，控制方式分别进行设定，可适应绝大多数温湿度监控需要。 （ 2）、 补充 光源 9 植物的生命活动都 与光照密不可分 ,因为人类赖以生存的物质基础是通过光合作用制造出来的。 目前 ,苗室 内的光照仍以 自然 光照为主 ,但光照强度一般较弱 ,这是因为自然光要透过透明屋面覆盖材料才能进入 苗 室内 ,这个过程中会由于覆盖材料吸收、反射、覆盖材料内表面结露的水珠折射、吸收等而降低透光率。 如果透明材料不清洁 ,使用时间长而染尘、老化等因素 ,其透光率甚至不足自然光的 50%。 补光有调节 蔬菜苗期 的光合作用 ,促进作物生长。 据研究 ,当温室内 苗 床面上光照日总量小 于 100 W/m2 时 ,或光照时数 每天 不足 时 ,就应进行人工补光。 因此 ,在北方冬季 更 需要这种补光 ,补光的光源是电光源 ，要求有一定的光谱能量分布 或 太阳光的连续光谱 ， 可以模拟自然光照或采用类似 蔬菜育苗 生理辐射的光谱。 可见光 （日光） 波长 ： 光色 波长 λ （ nm) 代表波长 红（ Red） 780～ 630 700 橙（ Orange） 630～ 600 620 黄（ Yellow） 600～ 570 580 绿（ Green） 570～ 500 550 青（ Cyan） 500～ 470 500 蓝（ Blue） 470～ 420 470 紫（ Violet） 420～ 380 420 光谱范围对植物生理的影响 ： 280 315nm 对形态与生理过程的影响极小 315 400nm 叶绿素吸收少，影响光周 期效应，阻止茎伸长 400 520nm（蓝） 叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大，对光合作用影响最大 520 610nm（绿） 色素的吸收率不高 610 720nm（红） 叶绿素吸收率低，对光合作用与光周期效应有显 10 著影响 720 1000nm 吸收率低，刺激细胞延长，影响开花与种子发芽 ＞ 1000nm 转换成为热量 从上面的数据来看，不同波长的光线对于植物光合作用的影响是不同的，植物光合作用需要的光线，波长在 400720nm 左右。 400520nm（蓝色）的光线以及 610720nm（红色）对于光合作用贡献最大。 按照以上原理， 补光 光源 应该 做成红蓝组合 ，并且可单独工作于 全蓝、全红 模式 ，以提供 蔬菜育苗 所需的波长范围。 红蓝灯色谱比例一般可选 7 或 9： 1的比例。 白光 大功率 LED 灯，最普遍的是使用 紫外线 激发黄色荧光粉，由此复合产生视觉上的白光效果。 能量分布上，在 445nm 的蓝色区和 550nm 的黄绿色区存在两个峰值。 而植物所需的 610720nm 红光，则非常缺乏。 我们选用 波长 峰值为 470nm 的蓝光和 峰值为 650nm 的红光 1W与 3W 大功率 LED 颗粒， 排 列组合构成 补光 光源。 （ 3）、 超导加热系统 传统供热方式一般为火炉烟道加温、沼气炉与土暖气供暖方式，这些方式虽然简单易行，但很难做到自动化控制。 我们选取了水箱热交换方式，对水箱的加热能量来自暖气与电加热，热水在水箱里与热超导液进行热交换，然后送入苗床。 超导育苗加热系统是由热交换单元、育苗架单元、超导加热管路单元、安全控制单元组成。 ① 、热交换单元 热交换单元分为三个部分：箱体部分、水暖管路加热与电加热部分、箱体内集热排管热交换部分组成。 水箱 箱体选用 6 毫米的冷轧钢板焊接而成，在 箱体 内壁焊接有 3 厘米宽的加强板 条 与拉筋 ， 内置有热交换管网、电加热器， 外部有安全阀、压力表等，充分的考虑到箱体在一定的压力下的安全性。 箱体 主要 使用水暖加热，在 停暖 11 季节 和 供暖不足时 ，使用 箱体内 的 电加热系统，保障 了苗床 上始终保持着稳定的设定温度。 箱体内集热 式 热交换排管由无缝钢管焊接而成 ，采用容器加排管方式组合 ， 既有较大的容积，又有足够热交换效率。 通过 热交换将箱体内的热量， 传递 给排管内的超导液，由超导液传输热量到 苗床。 ② 、育苗架单元 育苗架单元由 国标 角铁焊接而成， 苗床 分为三层 ，总高度 米，便于 育苗盘操作。 每层表面焊接有三根横向的角铁，用以 放置育苗盘。 在每层下约 5厘米位置固定有 超导加热管 ，用来给苗床加热。 在育苗架两端设有 2 组低压强力排风扇，可使苗床除湿时空气对流。 在苗床侧方，安装有 1 对 LED 双光源投光灯，用于补光照明。 育苗架超导加热管 与水箱箱体采用法兰盘连接，便于运输和维护。 ③ 、超导加热管路单元 超导加热管路单元中的加热管，选用 优质 无缝钢管焊接而成。 加热管安装在每层育苗架的底部，每层底部按一定比例横向 排 列三根加热管，三层加热管的连接是从高到低串接而成，这样的摆列和连接考虑到每层育苗架的任何位置温度是均衡的，有利于出苗和生长的一致性。 ④ 、安 全监控单元： 安全监控单元分为：热交换箱体安全监控部分与超导加热管路安全监控部分。 箱体压力安全控制部分，是为了保障在暖气加热与电加热过程中箱体在一个安全的条件下工作（多重压力安全保护）。 安全部件有：压力安全阀、温度控制 探头 、 温度保护探头、 压力控制电磁阀、压力表。 超导管路安全监控部分部件有压力安全阀、正压力表、负压力表。 三 、 技术 方案 项目蔬菜育苗自动化控制系统中应用单片机技术、测量模块技术、风机、微喷灌、真空热超导供热散热器和 LED 组合光源等，对蔬菜育苗环境的温度、湿度以及光照进行控制。 12 关键 技术 在于 蔬菜 育苗过程中温湿度及光照的自动 控制和热超导供热系统。 为解决关键技术，项目控制系统硬件由温湿度自动控制、光照自动控制、热源自动控制和人工干预控制四部分构成，编制了三套应用程序，解决了蔬菜育苗中的自动化监测与控制。 温湿度 控制 本 系统中 温湿度 控制单元 可实时采集温室内温度 和 湿度 的 环境参数，以直观的 数显 方式显示给用户，并根据 所育苗蔬菜品种 需求 设定温度与湿度区间值。 当温湿度超过设定值的时候，自动开启或者关闭指定设备 ， 直至回落到各回差设定值时为止。 温湿度控制单元的硬件主要包括：单片计算机，检测系统，显示电路， A/D电路、输出控制电路等。 利用传感器测量苗室内的温湿度，经过信号处理，将传感器测得的数据送至控制系统（单片机），与预设的育苗蔬菜的温湿度值的上下限进行对比，并通过显示电路将测得的温湿度进行实时显示。 控制系统根据比较的结果对调节系统发出相应的指令，启动控制相应的调节设备：微喷灌，换风风扇，热超导供热系统，这样就实现了对苗室温湿度的自动控制。 温湿度控制原理图：。