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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告</p><p> 系 別: 機(jī)電工程系 </p><p> 專 業(yè): 機(jī)電一體化 </p><p> 班 號(hào): 機(jī)電082 </p><p> 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書(shū)</p>&l
2、t;p> 一、課題名稱: 傳感器在智能溫室控制中的應(yīng)用 </p><p> 二、課題應(yīng)達(dá)到的要求: </p><p> 1.傳感器技術(shù)介紹
3、 </p><p> 2.傳感器在智能溫室控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀 </p><p> 3.傳感器在智能溫室控制中應(yīng)用的發(fā)展前景
4、 </p><p> 三、主要工作內(nèi)容: </p><p> 1.通過(guò)網(wǎng)絡(luò)和圖書(shū)館等渠道查閱資料,了解機(jī)電一體化技術(shù)
5、 </p><p> 2.分析傳感器在智能溫室控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀 </p><p> 3.展望傳感器在智能溫室控制中應(yīng)用的發(fā)展前景 </p><p><b> 四、主要參考文獻(xiàn):</b></p
6、><p> 1.章浩,張西良,周士沖.機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].農(nóng)機(jī)化研究,2006(7) </p><p> 2.梁俊彥,李玉翔.機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用[J].科技資訊,2007(9) </p><p> 3. 孫程光.基于智能溫室的多參數(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 河北工業(yè)大學(xué).2006
7、 </p><p> 4. 范薇薇. 基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室控制系統(tǒng)研究[D].沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué).2010(01) </p><p> 5. 王建. 用于設(shè)施農(nóng)業(yè)的智能傳感器網(wǎng)絡(luò)化模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].浙江大學(xué).2006 </p><p> 6. 王國(guó)美. 溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 西北農(nóng)林科技大學(xué).2001(05)
8、 </p><p> 學(xué) 生(簽名) 年 月 日</p><p> 指 導(dǎo) 教師(簽名) 年 月 日 </p><p> 教研室主任(簽名) 年 月 日</p><p>
9、 系 主 任(簽名) 年 月 日</p><p> 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告</p><p> 傳感器在智能溫室中的應(yīng)用</p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 第一章 緒論1</b></p>&
10、lt;p> 1.1 課題研究的背景和意義1</p><p> 1.2 本課題研究的主要內(nèi)容1</p><p> 第二章 我國(guó)傳感器在智能溫室控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀3</p><p> 2.1 國(guó)內(nèi)外溫室控制技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)3</p><p> 2.1.1 國(guó)外溫室控制技術(shù)發(fā)展3</p><p>
11、 2.1.2國(guó)內(nèi)溫室控制技術(shù)發(fā)展3</p><p> 2.1.3溫室環(huán)境測(cè)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)4</p><p> 2.2 傳感器的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)5</p><p> 2.3 傳感器在智能溫室控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀8</p><p> 2.3.1國(guó)外智能溫室的發(fā)展現(xiàn)狀8</p><p> 2.3.2國(guó)內(nèi)智能
12、溫室的發(fā)展現(xiàn)狀8</p><p> 2.3.3智能溫室的發(fā)展趨勢(shì)8</p><p> 第三章 作物生長(zhǎng)發(fā)育與環(huán)境參數(shù)10</p><p><b> 3.1 溫度10</b></p><p><b> 3.2 濕度10</b></p><p><b>
13、; 3.3 光照11</b></p><p> 3.4 CO2濃度11</p><p> 第四章 溫室設(shè)置(降溫、通風(fēng)、采暖、排水等)12</p><p> 第五章 幾種傳感器的具體應(yīng)用實(shí)例16</p><p> 5.1 溫度傳感器16</p><p> 5.2 濕度傳感器18<
14、;/p><p> 5.3 光照傳感器18</p><p> 5.4 CO2傳感器19</p><p> 第六章 傳感器在智能溫室控制中應(yīng)用存在的問(wèn)題、解決方法以及展望20</p><p><b> 結(jié)束語(yǔ)22</b></p><p><b> 答 謝 辭23</b&
15、gt;</p><p><b> 參考文獻(xiàn)18</b></p><p> 傳感器在智能溫室控制中的應(yīng)用</p><p><b> 摘要</b></p><p> 智能溫室作為新的農(nóng)作物種植技術(shù),己突破了傳統(tǒng)農(nóng)作物種植受地域、自然環(huán)境、氣候等諸多因素的限制,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有重大意義。而智能溫室
16、的監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)其生產(chǎn)自動(dòng)化、高效化最關(guān)鍵、最重要的環(huán)節(jié)。就農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境而言,溫度、濕度、光照、CO2,土壤PH值等是其最基本的因子。作為監(jiān)控系統(tǒng)必須能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)以上因子的數(shù)據(jù)采集與分析處理,以便進(jìn)行相應(yīng)的控制,使智能溫室為農(nóng)作物的生長(zhǎng)提供一個(gè)良好的環(huán)境。因此,研制能夠同時(shí)測(cè)量溫室環(huán)境中的空氣溫度、濕度和光照等環(huán)境因子,并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的高性能多參數(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可滿足現(xiàn)代智能溫室的需要。</p><p>
17、本文綜合應(yīng)用了現(xiàn)代傳感器相關(guān)知識(shí),研究設(shè)計(jì)了基于智能溫室的多參數(shù)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了以下功能:</p><p> 可對(duì)溫室中多路空氣溫度、空氣濕度、光照度等參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和顯示,并通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。處理數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作性能穩(wěn)定。</p><p> 系統(tǒng)移植性強(qiáng),只需改變前端測(cè)量用的傳感器類型,可在此基礎(chǔ)上修改為其它非電量參數(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。</p>
18、;<p> 關(guān)鍵詞:智能溫室,環(huán)境監(jiān)測(cè),傳感器</p><p> Abstract: As a new crop planting technology, greenhouse has broken the traditional crop planting restricted in region, natural environment, weather and so many factor
19、s, plays an important role in the agriculture. The measure control system of greenhouse is the most pivotal and important part in achieving producing automation and high efficiency. Temperature, humidity, light, CO2, and
20、 PH of soil are the most essential factors in the growth environment of the crop. Measure and control system can i</p><p> Modern technology of sensor circuits is used in this text. A multiparameter environ
21、mental monitor system based on intelligent greenhouse is designed, the function of it include:</p><p> It can collects, measures and displays the accurate data of multichannel air temperature, air humidity
22、and light. The system works stably. The structure of it is simple.</p><p> The system can be used in other non-electricity parameter measure system, only need to change the sensors.</p><p> KE
23、Y WORDS: intelligent greenhouse, environmental monitoring, sensor.第一章 緒論</p><p> 1.1 課題研究的背景和意義</p><p> 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,設(shè)施農(nóng)業(yè)作為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要途徑,已經(jīng)越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。而設(shè)施農(nóng)業(yè)中溫室工程的建設(shè)與發(fā)展是都市型現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要組成部分,是設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展
24、的高級(jí)階段。溫室生產(chǎn)突破了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式,避免了農(nóng)作物種植受地域、自然環(huán)境、氣候等諸因素的限制,從而成為一種新的農(nóng)作物種植技術(shù),對(duì)農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。近些年來(lái),智能溫室的研究已經(jīng)成為我國(guó)科學(xué)技術(shù)人員的一個(gè)重要課題。</p><p> 溫室工程是以綜合國(guó)力的強(qiáng)盛為背景,以農(nóng)用工業(yè)的發(fā)展為基礎(chǔ),以生物技術(shù)、工程技術(shù)、信息技術(shù)的發(fā)展為依托的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。自20世紀(jì)70年代以來(lái),我國(guó)溫室生產(chǎn)己經(jīng)有了很大的進(jìn)步,但這些
25、溫室是在充分利用高產(chǎn)栽培技術(shù)和屏障技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,其收入很難再有大的提高。要改變這種狀況,將現(xiàn)代電子技術(shù)等引入農(nóng)業(yè)溫室,實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的環(huán)境監(jiān)控,是最有效的途徑之一。</p><p> 溫室現(xiàn)代化主要體現(xiàn)在對(duì)溫室內(nèi)環(huán)境的監(jiān)控上,環(huán)境控制是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志,因此對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè),進(jìn)而實(shí)行自動(dòng)控制是非常必要的。溫室是一個(gè)集結(jié)構(gòu)、機(jī)電、生物與環(huán)境為一體的綜合系統(tǒng)。一個(gè)現(xiàn)代化的溫室由下列部分組成:溫室框架
26、結(jié)構(gòu)、覆蓋材料、通風(fēng)系統(tǒng)、灌溉施肥系統(tǒng)、室內(nèi)噴霧、遮陽(yáng)/m溫系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和必要的生產(chǎn)機(jī)具等川。這些組件在軟、硬件各方面相互配合的優(yōu)劣決定系統(tǒng)的成敗。其中傳感器是溫室生產(chǎn)中重要的一環(huán)。</p><p> 溫室中的環(huán)境由多個(gè)因子組成,諸如溫度、空氣相對(duì)濕度、光照、二氧化碳濃度、土壤水分等是其中較為重要的幾個(gè)。環(huán)境控制就是根據(jù)外界環(huán)境的溫度、濕度、二氧化碳含量、光照等,運(yùn)用一定的工程措施來(lái)改善不適合
27、作物生長(zhǎng)的環(huán)境條件,創(chuàng)造出最適合作物生長(zhǎng)的微氣候條件。完整的環(huán)境控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu),最簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)由單控制器+單傳感器+執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。因此,傳感器的合理利用對(duì)智能溫室起著決定性作用。</p><p> 1.2 本課題研究的主要內(nèi)容</p><p> 溫室作為設(shè)施農(nóng)業(yè)的一個(gè)方面,其環(huán)境檢測(cè)與控制系統(tǒng)利用自動(dòng)化、機(jī)械化和微電子智能化高新技術(shù),使溫室內(nèi)溫度、濕度、光照、水
28、分、營(yíng)養(yǎng)和CO2濃度等環(huán)境參數(shù)自動(dòng)調(diào)控到作物生長(zhǎng)所需的最佳狀態(tài)值,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)作業(yè)高度自動(dòng)化和機(jī)械化。由于系統(tǒng)中需要處理不同類型和性質(zhì)的對(duì)象,所以信息獲取手段是最關(guān)鍵的技術(shù)。而傳感器作為獲取信息環(huán)節(jié),作用至關(guān)重要,其性能指標(biāo)是制約溫室環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的關(guān)鍵性因素。</p><p> 本文就我國(guó)傳感器在智能溫室控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀、傳感器國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)發(fā)展概況,綜合國(guó)內(nèi)外溫室測(cè)控技術(shù) ,分析了傳感器在智能溫室中的應(yīng)用。
29、列舉了幾種作物生長(zhǎng)發(fā)育與環(huán)境的主要參數(shù)(溫度、濕度、光照、CO2濃度)。其中,主要從作物生長(zhǎng)發(fā)育與主要環(huán)境參數(shù)(溫度、濕度、光照、CO2濃度、土壤、水分等環(huán)境因子)間的密切關(guān)聯(lián)分析,進(jìn)而列舉出溫度、濕度、光照、CO2濃度等主要傳感器在智能溫室中的應(yīng)用。就傳感器及生產(chǎn)實(shí)際操作中存在的問(wèn)題,提出解決方法,并就傳感器在智能溫室中的應(yīng)用進(jìn)行展望。</p><p> 第二章 我國(guó)傳感器在智能溫室控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀</
30、p><p> 2.1 國(guó)內(nèi)外溫室控制技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)</p><p> 溫室環(huán)境控制技術(shù)決定現(xiàn)代溫室優(yōu)劣的重要因數(shù)之一,它隨著自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)、過(guò)程控制技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的。溫室通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將溫室有關(guān)的環(huán)境參數(shù)的數(shù)值(溫度、濕度、光照等)采集到計(jì)算機(jī)并按一定的控制規(guī)則驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(如天窗、風(fēng)機(jī)、濕簾等),以達(dá)到人工控制溫室環(huán)境的目的。 </p>&
31、lt;p> 2.1.1 國(guó)外溫室控制技術(shù)發(fā)展</p><p> 在溫室技術(shù)上,荷蘭、美國(guó)、以色列處于國(guó)際領(lǐng)先地位。荷蘭是設(shè)施農(nóng)業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家,從20世紀(jì)80年起就全面開(kāi)發(fā)溫室自動(dòng)控制技術(shù),并研發(fā)了形形色色的控制軟件。至2009年底,荷蘭擁有溫室約為1.47萬(wàn)hm2,其中使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行栽培的約占85%。美國(guó)針對(duì)溫室內(nèi)光照、溫度、濕度等的特點(diǎn),研發(fā)了計(jì)算機(jī)溫室管理系統(tǒng),利用其對(duì)溫室進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。此外,美國(guó)還
32、研發(fā)了全球定位系統(tǒng)、電腦和遙感遙測(cè)等高新技術(shù)應(yīng)用于溫室生產(chǎn)。以色列由于其干旱的沙漠氣候,首先對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行研究,其應(yīng)用于溫室的節(jié)水灌溉技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。通過(guò)安裝傳感器安裝于作物附近用來(lái)檢測(cè)水、肥的狀況,利用中心計(jì)算機(jī)對(duì)田間的控制器進(jìn)行遙控灌溉和施肥,使水肥的利用率達(dá)到80%-90%。.</p><p> 2.1.2國(guó)內(nèi)溫室控制技術(shù)發(fā)展</p><p> 我國(guó)對(duì)溫室技術(shù)的研究開(kāi)始于
33、20世紀(jì)70年代起,研究人員吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)并與我國(guó)國(guó)情相結(jié)合,對(duì)溫室控制技術(shù)不斷地創(chuàng)新。80年起,計(jì)算機(jī)就開(kāi)始應(yīng)用于我國(guó)溫室控制領(lǐng)域。90年代初期,溫室控制與管理系統(tǒng)在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)氣象研究所和蔬菜花卉研究所被研發(fā),并研發(fā)了其控制軟件。90年代中期,江蘇理工大學(xué)毛罕平等研制開(kāi)發(fā)了溫室軟硬件控制系統(tǒng),能對(duì)溫室內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境因子進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控,是國(guó)內(nèi)溫室控制系統(tǒng)的經(jīng)典之作。“九五”期間,為了提高計(jì)算機(jī)在溫室中應(yīng)用的利用率,國(guó)家科技
34、攻關(guān)項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金的增設(shè)了實(shí)施農(nóng)業(yè)研究項(xiàng)目,其中“智能型連棟塑料溫室結(jié)構(gòu)及調(diào)控設(shè)施的優(yōu)化設(shè)計(jì)及實(shí)施”的專題直接在國(guó)家重大科技產(chǎn)業(yè)工程“工廠化高效農(nóng)業(yè)示范工程”中被設(shè)置。“十五”期間,我國(guó)啟動(dòng)了“溫室環(huán)境智能控制關(guān)鍵技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)”課題。此外,國(guó)家“863”計(jì)劃包含溫室自動(dòng)控制系統(tǒng),信息采集系統(tǒng)等。</p><p> 我國(guó)溫室控制技術(shù)雖然發(fā)展歷史悠久,并也創(chuàng)造出很多科技成果,但由于我國(guó)國(guó)土遼闊,地區(qū)貧富差
35、異不均,導(dǎo)致大部分溫室仍然靠人工手動(dòng)管理。這不僅使在生產(chǎn)中誤差量較大,而且產(chǎn)出率低,影響經(jīng)濟(jì)效應(yīng)??梢?jiàn)發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)是提高我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ),大力發(fā)展溫室控制技術(shù)是提高設(shè)施農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵之一。</p><p> 2.1.3溫室環(huán)境測(cè)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p> “工業(yè)—科技一信息”是當(dāng)今世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的轉(zhuǎn)變趨勢(shì)?,F(xiàn)代溫室自動(dòng)化發(fā)展的目標(biāo)是“以高新技術(shù)為核心,以信息電子化為手段,提高工
36、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品附加值”。當(dāng)今溫室應(yīng)用的自動(dòng)化控制系統(tǒng)正向著分布式、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、無(wú)線通訊化的方向發(fā)展。</p><p><b> (1)分布式</b></p><p> 分布式系統(tǒng)是建立在網(wǎng)絡(luò)之上的軟件系統(tǒng)。正是因?yàn)檐浖奶匦?,所以分布式系統(tǒng)具有高度的內(nèi)聚性和透明性。因此,網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)之間的區(qū)別更多的在于高層軟件(特別是操作系統(tǒng)),而不是硬件??紤]到國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)承受能
37、力、對(duì)可靠性的要求以及具體的使用環(huán)境(溫室環(huán)境電氣干擾較小),在溫室環(huán)境控制系統(tǒng)中,各個(gè)溫室的控制功能一般由ARM(子處理器)完成。分布式控制方式具有高可靠性、開(kāi)放性、靈活性、易于維護(hù)、協(xié)調(diào)性、控制功能齊全等優(yōu)點(diǎn),因此它將在現(xiàn)在和以后很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期廣泛應(yīng)用于溫室環(huán)境控制系統(tǒng)中。</p><p><b> (2)網(wǎng)絡(luò)化</b></p><p> 網(wǎng)絡(luò)化是指將原來(lái)的散落
38、的工作狀態(tài),落后的單機(jī)技術(shù),通過(guò)聯(lián)網(wǎng),斷口通信等技術(shù)改良,成為具有高效能傳輸,高資源共享,高技術(shù)支持的新的技術(shù)和設(shè)備狀態(tài)。它是90年代最具活力、發(fā)展速度最快的高新技術(shù)。把網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè),能及時(shí)解決農(nóng)業(yè)發(fā)展中的技術(shù)問(wèn)題。隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的規(guī)?;彤a(chǎn)業(yè)化程度的不斷提高,網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)會(huì)在溫室控制與管理中得到廣泛的應(yīng)用。從微觀上看,現(xiàn)有的總線技術(shù)及串口通訊技術(shù)可以被網(wǎng)絡(luò)技術(shù)所代替。從宏觀上看,隨著網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展,地區(qū)之間甚至跨國(guó)之間可以通過(guò)
39、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù),進(jìn)行遠(yuǎn)程控制或診斷。我國(guó)幅員遼闊氣候復(fù)雜,種植模式多樣,利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行在線服務(wù)具有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p><b> (3)智能化</b></p><p> 智能化農(nóng)業(yè)即利用智能化家業(yè)信息技術(shù)來(lái)指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。以農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)為代表,它是一種擁有高層次、多方面農(nóng)業(yè)專家知識(shí)、并能模仿人類的推理過(guò)程,在計(jì)算機(jī)上以形象、直觀的方式向使用者提供各種
40、農(nóng)業(yè)問(wèn)題決策咨詢服務(wù)的實(shí)用軟件系統(tǒng)。智能化溫室是基于農(nóng)業(yè)科技與計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)于一體的新型農(nóng)業(yè),它是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的物質(zhì)基礎(chǔ)。栽培者通過(guò)使用計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)對(duì)溫室內(nèi)溫濕度等環(huán)境因子進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè),并實(shí)時(shí)存儲(chǔ),同時(shí)通過(guò)控制算法對(duì)環(huán)境因子進(jìn)行調(diào)節(jié),驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),為作物生長(zhǎng)創(chuàng)造一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境。目前PID控制,模糊控制等人工智能技術(shù)在溫室控制中得到重視并逐步發(fā)展。</p><p><b> (4)無(wú)
41、線通訊技術(shù)</b></p><p> 隨著溫室技術(shù)的不斷發(fā)展,溫室面積逐漸擴(kuò)大,且溫室作物對(duì)溫室環(huán)境要求越來(lái)越高。所以在容積大的溫室系統(tǒng)中,各測(cè)控點(diǎn)分布范圍廣、數(shù)量多、距離遠(yuǎn),因此鋪設(shè)電纜難度大,布線困難。采用無(wú)線通訊技術(shù)在溫室控制系統(tǒng)中運(yùn)用有著非?,F(xiàn)實(shí)的意義。傳感器之間通過(guò)無(wú)線傳輸協(xié)議,不但提高了溫室作物的測(cè)量精度,而且布線少,方便,美觀。目前在各種無(wú)線通訊技術(shù)中,GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆?/p>
42、式不同,是以封包(Packet)式來(lái)傳輸,因此使用者所負(fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計(jì)算,并非使用其整個(gè)頻道,理論上較為便宜。短距離無(wú)線通信中,基于Zigbee技術(shù)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò),也開(kāi)始受到廣泛的關(guān)注。</p><p> 2.2 傳感器的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)</p><p> 1 微型化(Micro)</p><p> 為了能夠與信息時(shí)代信息量激增、要求捕獲和處理
43、信息的能力日益增強(qiáng)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)保持一致,對(duì)于傳感器性能指標(biāo)(包括精確性、可靠性、靈敏性等)的要求越來(lái)越嚴(yán)格;與此同時(shí),傳感器系統(tǒng)的操作友好性亦被提上了議事日程,因此還要求傳感器必須配有標(biāo)準(zhǔn)的輸出模式;而傳統(tǒng)的大體積弱功能傳感器往往很難滿足上述要求,所以它們已逐步被各種不同類型的高性能微型傳感器所取代;后者主要由硅材料構(gòu)成,具有體積小、重量輕、反應(yīng)快、靈敏度高以及成本低等優(yōu)點(diǎn)。</p><p> 就當(dāng)前技術(shù)發(fā)展
44、現(xiàn)狀來(lái)看,微型傳感器已經(jīng)對(duì)大量不同應(yīng)用領(lǐng)域,如航空、遠(yuǎn)距離探測(cè)、醫(yī)療及工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的信號(hào)探測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響;目前開(kāi)發(fā)并進(jìn)入實(shí)用階段的微型傳感器已可以用來(lái)測(cè)量各種物理量、化學(xué)量和生物量,如位移、速度/加速度、壓力、應(yīng)力、應(yīng)變、聲、光、電、磁、熱、PH值、離子濃度及生物分子濃度等。</p><p> 2 智能化(Smart)</p><p> 智能化傳感器(Smart Sensor
45、)是20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)的另外一種涉及多種學(xué)科的新型傳感器系統(tǒng)。此類傳感器系統(tǒng)一經(jīng)問(wèn)世即刻受到科研界的普遍重視,尤其在探測(cè)器應(yīng)用領(lǐng)域,如分布式實(shí)時(shí)探測(cè)、網(wǎng)絡(luò)探測(cè)和多信號(hào)探測(cè)方面一直頗受歡迎,產(chǎn)生的影響較大。</p><p> 目前,智能化傳感器技術(shù)正處于蓬勃發(fā)展時(shí)期,具有代表意義的典型產(chǎn)品是美國(guó)霍尼韋爾公司的ST-3000系列智能變送器和德國(guó)斯特曼公司的二維加速度傳感器,以及另外一些含有微處理器(MCU)的單
46、片集成壓力傳感器、具有多維檢測(cè)能力的智能傳感器和固體圖像傳感器(SSIS)等。與此同時(shí),基于模糊理論的新型智能傳感器和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能化傳感器系統(tǒng)的研究和發(fā)展中的重要作用也日益受到了相關(guān)研究人員的極大重視。</p><p> 需要特別指出的一點(diǎn)是:目前的智能化傳感器系統(tǒng)本身盡管全都是數(shù)字式的,但其通信協(xié)議卻仍需借助于4~20 mA的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)。一些國(guó)際性標(biāo)準(zhǔn)化研究機(jī)構(gòu)目前正在積極研究推出相關(guān)的通用現(xiàn)場(chǎng)
47、總線數(shù)字信號(hào)傳輸標(biāo)準(zhǔn);不過(guò),在眼下過(guò)渡階段仍大多采用遠(yuǎn)距離總線尋址傳感器(HART)協(xié)議,即Highway Addressable Remote Transducer。這是一種適用于智能化傳感器的通信協(xié)議,與目前使用4~20mA模擬信號(hào)的系統(tǒng)完全兼容,模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)可以同時(shí)進(jìn)行通信,從而使不同生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品具有通用性。</p><p> 目前,智能化傳感器多用于壓力、力、振動(dòng)沖擊加速度、流量、溫濕度的測(cè)量,
48、如美國(guó)霍尼韋爾公司的ST3000系列全智能變送器和德國(guó)斯特曼公司的二維加速度傳感器就屬于這一類傳感器。另外,智能化傳感器在空間技術(shù)研究領(lǐng)域亦有比較成功的應(yīng)用實(shí)例。</p><p> 在今后的發(fā)展中,智能化傳感器無(wú)疑將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)展到化學(xué)、電磁、光學(xué)和核物理等研究領(lǐng)域。可以預(yù)見(jiàn),新興的智能化傳感器將會(huì)在關(guān)系到全人類國(guó)民生的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越大作用。</p><p> 3 多功能傳感器(Mu
49、ltifunction)</p><p> 如前所述,通常情況下一個(gè)傳感器只能用來(lái)探測(cè)一種物理量,但在許多應(yīng)用領(lǐng)域中,為了能夠完美而準(zhǔn)確地反映客觀事物和環(huán)境,往往需要同時(shí)測(cè)量大量的物理量。由若干種敏感元件組成的多功能傳感器則是一種體積小巧而多種功能兼?zhèn)涞男乱淮綔y(cè)系統(tǒng),它可以借助于敏感元件中不同的物理結(jié)構(gòu)或化學(xué)物質(zhì)及其各不相同的表征方式,用單獨(dú)一個(gè)傳感器系統(tǒng)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)多種傳感器的功能。隨著傳感器技術(shù)和微機(jī)技術(shù)的
50、飛速發(fā)展,目前已經(jīng)可以生產(chǎn)出來(lái)將若干種敏感元件綜裝在同一種材料或單獨(dú)一塊芯片上的一體化多功能傳感器。</p><p> 多功能傳感器無(wú)疑是當(dāng)前傳感器技術(shù)發(fā)展中一個(gè)全新的研究方向,日前有許多學(xué)者正在積極從事于該領(lǐng)域的研究工作。如將某些類型的傳感器進(jìn)行適當(dāng)組合而使之成為新的傳感器,如用來(lái)測(cè)量流體壓力和互異壓力的組合傳感器。又如,為了能夠以較高的靈敏度和較小的粒度同時(shí)探測(cè)多種信號(hào),微型數(shù)字式三端口傳感器可以同時(shí)采用熱
51、敏元件、光敏元件和磁敏元件;這種組配方式的傳感器不但能夠輸出模擬信號(hào),而且還能夠輸出頻率信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。</p><p> 從目前的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看,最熱門的研究領(lǐng)域也許是各種類型的仿生傳感器了,而且在感觸、刺激以及視聽(tīng)辨別等方面已有最新研究成果問(wèn)世。從實(shí)用的角度考慮,多功能傳感器中應(yīng)用較多的是各種類型的多功能觸覺(jué)傳感器,譬如人造皮膚觸覺(jué)傳感器就是其中之一,這種傳感器系統(tǒng)由PVDF材料、無(wú)觸點(diǎn)皮膚敏感系統(tǒng)以及具有壓
52、力敏感傳導(dǎo)功能的橡膠觸覺(jué)傳感器等組成。據(jù)悉,美國(guó)MERRITT公司研制開(kāi)發(fā)的無(wú)觸點(diǎn)皮膚敏感系統(tǒng)獲得了較大的成功,其無(wú)觸點(diǎn)超聲波傳感器、紅外輻射引導(dǎo)傳感器、薄膜式電容傳感器、以及溫度、氣體傳感器等在美國(guó)本土應(yīng)用甚廣。</p><p> 4 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)化(wireless networked)</p><p> 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)對(duì)我們來(lái)說(shuō)并不陌生,比如手機(jī),無(wú)線上網(wǎng),電視機(jī)。傳感器對(duì)我們來(lái)說(shuō)也不陌生
53、,比如溫度傳感器、壓力傳感器,還有比較新穎的氣味傳感器。但是,把二者結(jié)合在起來(lái),提出無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks)這個(gè)概念,卻是近幾年才發(fā)生的事情。 </p><p> 這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的主要組成部分就是一個(gè)個(gè)可愛(ài)的傳感器節(jié)點(diǎn)。說(shuō)它們可愛(ài),是因?yàn)樗鼈兊捏w積都非常小巧。這些節(jié)點(diǎn)可以感受溫度的高低、濕度的變化、壓力的增減、噪聲的升降。更讓人感興趣的是,每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都是一個(gè)可以進(jìn)行快速運(yùn)算的
54、微型計(jì)算機(jī),它們將傳感器收集到的信息轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號(hào),進(jìn)行編碼,然后通過(guò)節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間自行建立的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給具有更大處理能力的服務(wù)器</p><p> 傳感器網(wǎng)絡(luò)有著巨大的應(yīng)用前景,被認(rèn)為是將對(duì)21 世紀(jì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一。已有和潛在的傳感器應(yīng)用領(lǐng)域包括:軍事偵察、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)療、建筑物監(jiān)測(cè)等等。隨著傳感器技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)、計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,各種傳感器網(wǎng)絡(luò)將遍布我們生活環(huán)境,從而真正實(shí)現(xiàn)“無(wú)處
55、不在的計(jì)算”。以下簡(jiǎn)要介紹傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些應(yīng)用。</p><p><b> (1)軍事應(yīng)用</b></p><p> 傳感器網(wǎng)絡(luò)研究最早起源于軍事領(lǐng)域,實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有海洋聲納監(jiān)測(cè)的大規(guī)模傳感器網(wǎng)絡(luò),也有監(jiān)測(cè)地面物體的小型傳感器網(wǎng)絡(luò)?,F(xiàn)代傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中,通過(guò)飛機(jī)撒播、特種炮彈發(fā)射等手段,可以將大量便宜的傳感器密集地撒布于人員不便于到達(dá)的觀察區(qū)域如敵方陣地內(nèi),收集到有用
56、的微觀數(shù)據(jù);在一部分傳感器因?yàn)樵馄茐牡仍蚴r(shí),傳感器網(wǎng)絡(luò)作為整傳感器網(wǎng)絡(luò)體仍能完成觀察任務(wù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的上述特點(diǎn)使得它具有重大軍事價(jià)值,可以應(yīng)用于如下一些場(chǎng)景中:</p><p> 監(jiān)測(cè)人員、裝備等情況以及單兵系統(tǒng):通過(guò)在人員、裝備上附帶各種傳感器,可以讓各級(jí)指揮員比較準(zhǔn)確、及時(shí)地掌握己方的保存狀態(tài)。通過(guò)在敵方陣地部署各種傳感器,可以了解敵方武器部署情況,為己方確定進(jìn)攻目標(biāo)和進(jìn)攻路線提供依據(jù)。</p&
57、gt;<p> 監(jiān)測(cè)敵軍進(jìn)攻:在敵軍駐地和可能的進(jìn)攻路線上部署大量傳感器,從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)敵軍的進(jìn)攻行動(dòng)、爭(zhēng)取寶貴的應(yīng)對(duì)時(shí)間。并可根據(jù)戰(zhàn)況快速調(diào)整和部署新的傳感器網(wǎng)絡(luò)。</p><p> 評(píng)估戰(zhàn)果:在進(jìn)攻前后,在攻擊目標(biāo)附近部署傳感器網(wǎng)絡(luò),從而收集目標(biāo)被破壞程度的數(shù)據(jù)。</p><p> 核能、生物、化學(xué)攻擊的偵察:借助于傳感器網(wǎng)絡(luò)可以及早發(fā)現(xiàn)己方陣地上的生、化污染,提供快
58、速反應(yīng)時(shí)間從而減少損失。不派人員就可以獲取一些核、生、化爆炸現(xiàn)場(chǎng)的詳細(xì)數(shù)據(jù)。</p><p><b> (2)環(huán)境應(yīng)用</b></p><p> 應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)的傳感器網(wǎng)絡(luò),一般具有部署簡(jiǎn)單、便宜、長(zhǎng)期不需更換電池、無(wú)需派人現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)密集的節(jié)點(diǎn)布置,可以觀察到微觀的環(huán)境因素,為環(huán)境研究和環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了嶄新的途徑傳感器網(wǎng)絡(luò)研究在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域已經(jīng)有很多的實(shí)例
59、。這些應(yīng)用實(shí)例包括:對(duì)海島鳥(niǎo)類生活規(guī)律的觀測(cè);氣象現(xiàn)象的觀測(cè)和天氣預(yù)報(bào);森林火警;生物群落的微觀觀測(cè)等</p><p> 洪災(zāi)的預(yù)警:通過(guò)在水壩、山區(qū)中關(guān)鍵地點(diǎn)合理地布置一些水壓、土壤濕度等傳感器,可以在洪災(zāi)到來(lái)之前發(fā)布預(yù)警信息,從而及時(shí)排除險(xiǎn)情或者減少損失。</p><p> 農(nóng)田管理:通過(guò)在農(nóng)田部署一定密度的空氣溫度、土壤濕度、土壤肥料含量、光照強(qiáng)度、風(fēng)速等傳感器,可以更好地對(duì)農(nóng)田
60、管理微觀調(diào)控,促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)。</p><p><b> (3)家庭應(yīng)用</b></p><p> 建筑及城市管理各種無(wú)線傳感器可以靈活方便地布置于建筑物內(nèi),獲取室內(nèi)環(huán)境參數(shù),從而為居室環(huán)境控制和危險(xiǎn)報(bào)警提供依據(jù)。</p><p> 智能家居:通過(guò)布置于房間內(nèi)的溫度、濕度、光照、空氣成分等無(wú)線傳感器,感知居室不同部分的微觀狀況,從而對(duì)空調(diào)
61、、門窗以及其他家電進(jìn)行自動(dòng)控制,提供給人們智能、舒適的居住環(huán)境。</p><p> 建筑安全:通過(guò)布置于建筑物內(nèi)的圖像、聲音、氣體檢測(cè)、溫度、壓力、輻射等傳感器,發(fā)現(xiàn)異常事件及時(shí)報(bào)警,自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急措施。</p><p> 智能交通:通過(guò)布置于道路上的速度、識(shí)別傳感器,監(jiān)測(cè)交通流量等信息,為出行者提供信息服務(wù),發(fā)現(xiàn)違章能及時(shí)報(bào)警和記錄。反恐和公共安全通過(guò)特殊用途的傳感器,特別是生物化學(xué)傳
62、感器監(jiān)測(cè)有害物、危險(xiǎn)物的信息,最大限度地減少其對(duì)人民群眾生命安全造成的傷害。</p><p> 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是新興的通信應(yīng)用網(wǎng)絡(luò),其應(yīng)用可以涉及到人類生活和社會(huì)活動(dòng)的所有領(lǐng)域。因此,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將是未來(lái)的一個(gè)無(wú)孔不入的十分龐大的網(wǎng)絡(luò),需要各種技術(shù)支撐。目前,成熟的通信技術(shù)都可能經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)和進(jìn)一步發(fā)展,應(yīng)用到無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中,形成新的市場(chǎng)增長(zhǎng)點(diǎn),創(chuàng)造無(wú)線通信的新天地。</p><p&g
63、t; 2.3 傳感器在智能溫室控制中的應(yīng)用現(xiàn)狀</p><p> 2.3.1國(guó)外智能溫室的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p> 將計(jì)算機(jī)技術(shù)用于溫室控制始于20世紀(jì)60年代,到80年代中期,用于溫室中的計(jì)算機(jī)在日本已有1000多臺(tái),荷蘭5000多臺(tái)。目前,荷蘭、以色列、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家可以根據(jù)溫室作物的要求和特點(diǎn),對(duì)溫室內(nèi)光照、溫度、水、氣、肥等諸多因子進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控,美國(guó)和荷蘭還利用溫室管理技術(shù)
64、,實(shí)現(xiàn)對(duì)花卉、果蔬等產(chǎn)品的開(kāi)花和成熟期進(jìn)行控制,以滿足生產(chǎn)和市場(chǎng)的需要。日本和荷蘭還研究了一系列用于植物組織增殖、嫁接、育苗、采收等的機(jī)器人,大大提高了勞動(dòng)效率。另外,奧地利、美國(guó)、日本等國(guó)家目前建造了世界上最為先進(jìn)的植物工廠,采取完全封閉生產(chǎn)、人工補(bǔ)充光照,全部采用電腦控制和采用機(jī)器人或機(jī)械手進(jìn)行播種、移動(dòng)作業(yè)、采收等。以色列溫室環(huán)境控制系統(tǒng)是現(xiàn)階段國(guó)際比較典型的代表性產(chǎn)品,具有很強(qiáng)的實(shí)用性,可以根據(jù)控制對(duì)象的特點(diǎn)選用不同類型的控制器
65、及外圍設(shè)備,充分實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化溫室內(nèi)部的環(huán)境需求。具體特點(diǎn)包括:具有一個(gè)綜合性的、實(shí)用靈活的、有許多控制應(yīng)用程序構(gòu)成的軟件包;可監(jiān)測(cè)溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、光照、CO2、雨量等數(shù)據(jù);主控機(jī)與控制網(wǎng)絡(luò)之間的通信可以通過(guò)電纜、無(wú)線或移動(dòng)電話等方式進(jìn)行;軟件基于Windows平臺(tái),以圖表形式實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)</p><p> 2.3.2國(guó)內(nèi)智能溫室的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p> 在我國(guó)將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于溫室
66、控制開(kāi)始于20世紀(jì)70年代中期,自70年代末起,我國(guó)陸續(xù)從以色列、美國(guó)、日本、荷蘭等國(guó)引進(jìn)了許多先進(jìn)的現(xiàn)代化溫室,在吸收國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家高科技溫室生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上,我國(guó)科研工作人員進(jìn)行了溫室內(nèi)部溫度、濕度、光照、CO2濃度等環(huán)境因子控制技術(shù)的綜合研究。到了90年代初期,計(jì)算機(jī)開(kāi)始用于溫室的管理和控制領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)自主開(kāi)展了一些研究并取得了一定的成果。目前國(guó)內(nèi)單因子監(jiān)測(cè)控制較多,控制主要采用傳統(tǒng)的一些方法(如常規(guī)的PID調(diào)節(jié)),精度和穩(wěn)定性方面與
67、國(guó)外還有一定差距。控制系統(tǒng)大多是以單片機(jī)控制為主的現(xiàn)場(chǎng)控制,一些上位機(jī)對(duì)溫室的管理只限于存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù),不能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集與處理。</p><p> 2.3.3智能溫室的發(fā)展趨勢(shì)</p><p> 近年來(lái),神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模糊理論等人工智能方法在國(guó)外溫室環(huán)境控制技術(shù)中得到重視并逐步發(fā)展,其中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法應(yīng)用較廣。另外,采用多個(gè)環(huán)境因子綜合考慮的多因子控制方式替代現(xiàn)行的單個(gè)環(huán)境因子
68、分別考慮的單因子控制方式也是研究的一個(gè)重要方向。目前在溫室環(huán)境控制系統(tǒng)中,分布式系統(tǒng)是主要發(fā)展方向,系統(tǒng)中不存在一個(gè)控制中心,主要控制功能由各分布的子處理器完成。各個(gè)溫室的控制功能一般由單片機(jī)(子處理器)完成,PC機(jī)作為主處理器,僅實(shí)現(xiàn)輔助功能,脫離主處理器,整個(gè)控制系統(tǒng)仍可工作。分布式控制方式具有價(jià)格低、控制靈活、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),將在以后很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期內(nèi)廣泛應(yīng)用于溫室環(huán)境控制系統(tǒng)中。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,可以通過(guò)Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程控
69、制或診斷,在辦公室通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)溫室設(shè)備進(jìn)行操作,達(dá)到減輕生產(chǎn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高設(shè)備利用效率、改善溫室氣候的目的,具有廣闊的應(yīng)用前景。</p><p> 第三章 作物生長(zhǎng)發(fā)育與環(huán)境參數(shù)</p><p> 作物的生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)品器官的形成,一方面取決于作物本身的遺傳特性,另一方面取決于外界環(huán)境條件。在生產(chǎn)上,要通過(guò)育種技術(shù)來(lái)獲得具有新的遺傳性狀的新品種,同時(shí),也要通過(guò)優(yōu)良的栽培技術(shù)及適宜的環(huán)境
70、條件來(lái)控制生長(zhǎng)和發(fā)育。影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的主要環(huán)境條件包括:溫度(空氣溫度及土壤溫度),光照(光的組成,光強(qiáng)度和光周期),水分(空氣濕度和土壤濕度),土壤(土壤肥力,化學(xué)組成,物理性質(zhì)及土壤溶液的反應(yīng)),空氣(大氣及土壤中空氣的特性,CO2的含量,有毒氣體的含量),生物條件(土壤微生物,雜草及病蟲(chóng)害)等。所有這些條件之間是相互作用、相互聯(lián)系、相互禍合的,作物的生長(zhǎng)發(fā)育是這些條件綜合作用的結(jié)果。下面就這些參數(shù)對(duì)溫室環(huán)境的影響進(jìn)行一定的說(shuō)明.
71、</p><p><b> 3.1 溫度</b></p><p> 植物在生命周期中的一切生物化學(xué)作用,都必須在一定的溫度條件下進(jìn)行,溫度在空間上隨著緯度和海拔的升高而降低,在時(shí)間上隨四季及晝夜而周期性變化,因此影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境條件中,以溫度最為敏感,也最為重要.作物的種類不同對(duì)溫度的要求有所不同,作物的不同發(fā)育期對(duì)溫度亦有不同的要求,而且在同一發(fā)育期間內(nèi)對(duì)
72、溫度的要求也會(huì)隨著晝夜變化而周期性地發(fā)生變化。此外溫室內(nèi)的氣溫主要受太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的影響,且其變化趨勢(shì)滯后于太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的變化約1 ~2h:室外氣溫的變化對(duì)室內(nèi)氣溫也有一定影響,但陰天日出后的室外氣溫保持基本不變,而室內(nèi)氣溫卻能穩(wěn)定上升。在溫室環(huán)境的自動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)該考慮到溫室的這種變化情況。</p><p><b> 3.2 濕度</b></p><p> 溫室內(nèi)
73、作物對(duì)水分的要求也就是對(duì)空氣濕度和土壤濕度的要求。根據(jù)1996年和1997年7~8月的溫濕度記載,除了陰雨天以外,室內(nèi)午后過(guò)低的空氣濕度會(huì)導(dǎo)致作物發(fā)生光合作用的午休現(xiàn)象.空氣相對(duì)濕度的大小直接影響到植物的光合作用,因?yàn)楣夂献饔脧?qiáng),需要更多的水分。土壤濕度對(duì)植物的影響也很大,如果溫室中排水不良,或者灌水不當(dāng),土壤滲水性不好,造成土壤水分過(guò)剩,濕度過(guò)高,使土壤中的氧氣減少,植物根部呼吸困難,從而危害作物的生長(zhǎng)發(fā)育。但是,當(dāng)土壤含水量逐漸減少
74、時(shí),植物根部呼吸的水分減少,從而影響植物的水分代謝,阻滯植物的生長(zhǎng)或者使植物出現(xiàn)嚴(yán)重的萎蔫。所以不同的植物對(duì)濕度的要求不同,即使是同一植物在不同發(fā)育期的不同階段對(duì)濕度的要求也不同。因此在溫室中應(yīng)該考慮到濕度的管理問(wèn)題。</p><p> 溫室中的濕度管理指的是對(duì)溫室中的空氣濕度和土壤濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)以滿足作物生長(zhǎng)的要求??諝鉂穸扔每諝獾南鄬?duì)濕度而不用絕對(duì)濕度來(lái)表示,因?yàn)橄鄬?duì)濕度更能反應(yīng)事實(shí)。溫室中空氣濕度的管理包括
75、增濕和除濕,當(dāng)白天濕度太低時(shí),作物會(huì)發(fā)生光合作用午休現(xiàn)象,這時(shí)就需要向溫室增加濕度;當(dāng)濕度較高的情況下,可能會(huì)誘發(fā)一些病蟲(chóng)害。土壤濕度的管理就是把灌溉系統(tǒng)包括滲灌、滴灌、微灌等應(yīng)用到溫室中來(lái),傳統(tǒng)的灌溉方法既浪費(fèi)水資源(特別在干旱地區(qū)就大大增加溫室作物的成本,這是不必要的),又容易使土塊板結(jié),提高室內(nèi)濕度。在溫室中應(yīng)用滲灌灌水均勻,能提高地溫,保持土壤疏松,降低室內(nèi)濕度,減輕病害發(fā)生,生育期提前。</p><p>
76、;<b> 3.3 光照</b></p><p> 光照是作物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵條件之一。沒(méi)有光照,就談不上植物的生長(zhǎng),光照不足,勢(shì)必影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。但在溫室生長(zhǎng)上,我們對(duì)于光的作用,往往沒(méi)有象對(duì)溫度、水分等那樣注意,因?yàn)闇囟鹊母叩?,水分的多少,?huì)在很短的時(shí)間內(nèi),影響到植物的生長(zhǎng)發(fā)育,只要幾個(gè)小時(shí)的冰凍或干旱,就會(huì)凍死或干死。而光的影響沒(méi)有這樣明顯,一時(shí)的缺光,還不致于死亡。但光的強(qiáng)度、
77、光的組成、以及光照時(shí)間長(zhǎng)短,對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育,都很重要。</p><p> 光照的強(qiáng)度直接影響到光合作用的強(qiáng)度。作物生長(zhǎng)發(fā)育所需的光照在一定的范圍內(nèi),過(guò)高或過(guò)低對(duì)作物都有害,因此必須對(duì)溫室中光照進(jìn)行管理。夏天,中午前后光照強(qiáng)度大,室外空曠地可達(dá)8~10萬(wàn)lx,室內(nèi)也有5~8萬(wàn)lx,超過(guò)了一般葉菜類作物的光飽和點(diǎn)。強(qiáng)光照射不僅使溫度提高,濕度過(guò)低,造成植株凈光合積累少,對(duì)三葉芹等需光較低的作物還可造成因灼燒和呼吸消耗
78、過(guò)高而黃化死亡。而啟動(dòng)遮陽(yáng)網(wǎng),可以使光照度下降到3萬(wàn)lx左右,遮光效果約15%,這一光強(qiáng)度對(duì)蔬菜作物是合適的。在室內(nèi)光照強(qiáng)度低于30001x時(shí)采用人工補(bǔ)光。人們?cè)谶x擇人工光源時(shí),一般根據(jù)光源的光譜性能、發(fā)光效率、壽命和價(jià)格等方面來(lái)考慮。溫室常用的人工光源有白熾燈、鹵鎢燈、高壓水銀熒光燈、高壓鈉燈、摘燈、金屬鹵化物燈等。</p><p><b> 3.4 CO2濃度</b></p>
79、;<p> CO2是作物進(jìn)行光合作用的主要原料,蔬菜作物的產(chǎn)量90%~95%靠光合作用制造。在露天大田生產(chǎn)條件下,空氣中的CO2濃度為300ppm即0. 03%,一般能滿足光合作用的需要,但是在密閉的溫室中栽培蔬菜卻常顯得嚴(yán)重不足,如二氧化碳不足,盡管光照好,水肥足,植物仍不能進(jìn)行旺盛的光合作用,使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)積累少,作物生長(zhǎng)衰弱,難以早熟高產(chǎn)。CO2施肥在國(guó)外己由試驗(yàn)發(fā)展到實(shí)際應(yīng)用階段。因此,人工補(bǔ)充CO2己成為發(fā)展高產(chǎn)、
80、優(yōu)質(zhì)、高效農(nóng)業(yè)的重要措施之一,這也就涉及到溫室中的CO2管理問(wèn)題。</p><p> 溫室內(nèi)二氧化碳的管理就是掌握好濃度。如若濃度過(guò)低,達(dá)不到增產(chǎn)的目的;濃度過(guò)高,又可能對(duì)作物造成危害,出現(xiàn)葉片周邊焦邊,甚至死亡等。應(yīng)根據(jù)不同的作物和不同的生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期以及天氣條件等來(lái)調(diào)整二氧化碳的施放濃度。為了最大限度的提高二氧化碳的施肥效果,施放二氧化碳時(shí),必須控制在溫度、濕度、光照度滿足之后進(jìn)行。</p>&
81、lt;p> 第四章 溫室設(shè)置(降溫、通風(fēng)、采暖、排水等)</p><p> 溫室設(shè)置有外遮陽(yáng)系統(tǒng);內(nèi)遮陽(yáng)系統(tǒng);風(fēng)機(jī)-濕簾降溫系統(tǒng);側(cè)部開(kāi)窗系統(tǒng);頂部電通風(fēng)系統(tǒng);噴淋系統(tǒng)、移動(dòng)苗床系統(tǒng);采暖系統(tǒng);電控系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng);防滴露系統(tǒng);環(huán)流風(fēng)機(jī)系統(tǒng)等。</p><p> 1 溫室外遮陽(yáng)降溫系統(tǒng)</p><p> 外遮陽(yáng)端立柱與端橫梁均采用100×5
82、0×3.0mm方管,中間立柱與橫梁采用50×50×2.0mm方管,遮陽(yáng)幕布采用溫室專用外用遮陽(yáng)幕(黑網(wǎng)),遮陽(yáng)率75%。系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)采用齒輪齒條驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。溫室遮蔭系統(tǒng)啟閉采用自動(dòng)/手動(dòng)控制模式,沿溫室開(kāi)間方向啟閉;采用統(tǒng)一控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。溫室電控柜上裝有手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),與計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)連接。</p><p><b> 2 溫室內(nèi)遮陽(yáng)系統(tǒng)</b></p&
83、gt;<p> 采用溫室專用內(nèi)用鋁箔遮蔭保溫幕,遮陽(yáng)率65%。系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)采用齒輪齒條驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。溫室遮蔭系統(tǒng)啟閉采用自動(dòng)/手動(dòng)控制模式,沿溫室開(kāi)間方向啟閉;每個(gè)操作分區(qū)均為單獨(dú)控制。通道內(nèi)部不布置。溫室電控柜上裝有手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān),與計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)連接。</p><p> 3風(fēng)機(jī)-濕簾降溫系統(tǒng)</p><p> 濕簾采用鋁合金框架,濕簾高度適宜,共設(shè)置4套供水系統(tǒng),即
84、每個(gè)分區(qū)1套,均為單獨(dú)控制,并可與計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)連接。</p><p> 采用軸流節(jié)能風(fēng)機(jī),每跨設(shè)置兩臺(tái),采用手動(dòng)/自動(dòng)啟閉,可與計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)連接。</p><p> 濕簾安裝在溫室通道的南側(cè),天溝下部,濕簾外采用防蟲(chóng)網(wǎng)密封,風(fēng)機(jī)安裝在溫室南側(cè),在通道的北側(cè),即溫室的北側(cè)部,對(duì)應(yīng)濕簾設(shè)置電動(dòng)窗系統(tǒng),電動(dòng)窗啟動(dòng)方式,采用手動(dòng)/自動(dòng)啟閉,與計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)連接。</p&g
85、t;<p><b> 4 組合降溫系統(tǒng)</b></p><p> 在我國(guó)亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),夏季常遇高溫高濕,降溫難度大,采用單一的降溫方式難以滿足所有氣候條件的降溫要求。組合降溫是目前最好的解決措施,該系統(tǒng)由降溫膜、外遮陽(yáng)、自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)、濕簾風(fēng)機(jī)和地下水管道循環(huán)等多種方式組合降溫系統(tǒng)組合流程圖如1所示。</p><p> 降溫系統(tǒng)有多種組合的
86、工作方式,呈現(xiàn)較復(fù)雜的多態(tài)性,每種工作狀況都有自身適合的氣候條件與范圍,它受外界溫度、濕度、輻照量和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性等因素影響。外部氣候不穩(wěn)定性的變化,需要系統(tǒng)這種多態(tài)性的工作方式去相協(xié)和。組合方式的選擇與判斷,一般根據(jù)確立的準(zhǔn)則和代表性的數(shù)據(jù),通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),并用遺傳算法優(yōu)化建立映射關(guān)系,建立完善的判斷模型。級(jí)差排序則在校驗(yàn)過(guò)程中為可能出現(xiàn)的偏差進(jìn)行模式調(diào)整時(shí)提供最接近的組合方案。地下水管道循環(huán)降溫是利用移動(dòng)苗床、熱水加溫系統(tǒng)或部分結(jié)構(gòu)
87、骨架等構(gòu)成的管道系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的,設(shè)施成本低。在南方地區(qū)氣候高溫高濕,地下潛水也比較豐富,在地下10m處的水溫一般高于年平均氣溫2℃左右,利用這種區(qū)域特點(diǎn),低溫的</p><p> 地下潛水用作管道的循環(huán)降溫,降溫后尾水再作其它有序利用。但地下水降溫也存在需水量大、降溫效率低的不足,較適合在系統(tǒng)中用作由極端炎熱等氣候下的輔助降溫手段。</p><p> 5 溫室側(cè)部開(kāi)窗系統(tǒng)</p>
88、;<p> 采用分區(qū)獨(dú)立控制,窗戶大小為2.0m長(zhǎng)×1.0m,寬每跨設(shè)置12個(gè);共為該溫室設(shè)置5套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),均采用手動(dòng)/自動(dòng)啟閉,與計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)連接。</p><p><b> 6 混合式通風(fēng)系統(tǒng)</b></p><p> 溫室通風(fēng)是調(diào)和與改善溫室內(nèi)環(huán)境的重要手段。現(xiàn)代溫室多以機(jī)械通風(fēng)為主,其可控性強(qiáng),通風(fēng)效果可靠,但要消耗一定的能
89、源。自然通風(fēng)正相反,它的通風(fēng)效果受外界氣候的影響性大,但因其節(jié)能且經(jīng)濟(jì)而被廣泛采用。國(guó)外的研究也十分關(guān)注加強(qiáng)自然通風(fēng)問(wèn)題,如近來(lái)出現(xiàn)的可收放的全開(kāi)型屋頂通風(fēng)溫室等。機(jī)械通風(fēng)的溫室雖也有一定的自然通風(fēng)功能,但總體很弱。</p><p> 而溫室混合式通風(fēng)系統(tǒng)(hybrid ventilation)的技術(shù)方法,屬一種新的節(jié)能型通風(fēng)方式,它通過(guò)自然通風(fēng)和機(jī)械通風(fēng)的相互轉(zhuǎn)換或兩種通風(fēng)模式的共存來(lái)實(shí)現(xiàn)。溫室具備自然通風(fēng)與
90、機(jī)械通風(fēng)功能。自然通風(fēng)根據(jù)窗體開(kāi)度劃分為通風(fēng)等級(jí);機(jī)械通風(fēng)根據(jù)風(fēng)機(jī)的數(shù)量,劃分一級(jí)強(qiáng)制通風(fēng)與二級(jí)強(qiáng)制通風(fēng)?;旌鲜酵L(fēng)系統(tǒng)的工作狀態(tài)也具有多態(tài)性的特征。在室外氣候適合自然通風(fēng)的情況下,機(jī)械通風(fēng)關(guān)閉;當(dāng)溫室內(nèi)的溫濕度將升高至設(shè)定限度時(shí),自然通風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉而機(jī)械通風(fēng)開(kāi)啟。自然通風(fēng)在密封性保障的條件下,對(duì)機(jī)械通風(fēng)基本無(wú)干擾。對(duì)于亞熱帶季風(fēng)氣候類型,其四季分明,春秋季節(jié)時(shí)間長(zhǎng),夏季有持續(xù)的高溫期,有時(shí)一天中的氣候變化輻度也很大?;旌鲜酵L(fēng)系統(tǒng)通過(guò)對(duì)
91、兩種模式的響應(yīng)與轉(zhuǎn)換,達(dá)到對(duì)氣候的適應(yīng)性。在有利的氣候條件下,利用熱壓和風(fēng)壓產(chǎn)生的自然驅(qū)動(dòng)力實(shí)現(xiàn)通風(fēng)要求;而在不利的氣候條件下,通過(guò)機(jī)械負(fù)壓抽風(fēng)實(shí)現(xiàn)主動(dòng)控制性?;旌贤L(fēng)系統(tǒng)是在明確主導(dǎo)風(fēng)向情況下,組織安排溫室空間尺寸,整體協(xié)調(diào)兩種通風(fēng)模式效率的發(fā)揮,通過(guò)在溫室端側(cè)部和頂部布置大面積的窗體來(lái)實(shí)現(xiàn)通風(fēng)功能。其中,部分的自然通風(fēng)窗體可用作機(jī)械通風(fēng)的進(jìn)風(fēng)口。兩種通風(fēng)模式的共存對(duì)溫室尺寸范</p><p><b>
92、; 7 采暖系統(tǒng)</b></p><p> 采用溫室專用的高頻焊接熱浸鍍鋅鋼制園翼型散熱器,每開(kāi)間內(nèi)散熱器數(shù)量原則上多于常規(guī)的生產(chǎn)型溫室。要求在冬季最冷時(shí),室內(nèi)最低溫度不低于15℃。</p><p><b> 8 移動(dòng)式苗床系統(tǒng)</b></p><p> 苗床規(guī)格為1.7米寬,15米長(zhǎng),高度為0.8米,每跨布置5架,苗床基礎(chǔ)
93、及室內(nèi)地面需要滿足使用要求,苗床之間通道采用水泥地面,苗床下面鋪設(shè)鵝卵石。</p><p><b> 9 環(huán)流風(fēng)機(jī)系統(tǒng)</b></p><p> 為每跨配備2臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)(根據(jù)參數(shù)設(shè)計(jì)需要匹配型號(hào)),共布置10臺(tái),采用手動(dòng)/自動(dòng)啟閉,與計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)連接。</p><p><b> 10 噴淋系統(tǒng)</b></
94、p><p> 在各個(gè)操作區(qū)域內(nèi)布置好上下水管道,噴淋、澆灌設(shè)施到位,并能夠局部控制。11排水系統(tǒng)</p><p> 溫室四周外側(cè)采用瓷磚進(jìn)行裝飾,內(nèi)側(cè)采用水泥抹面;在溫室四周設(shè)有混凝土散水,寬度、厚度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),散水外設(shè)置排水溝(加蓋)。</p><p> 溫室內(nèi)每個(gè)分區(qū)至少安裝一套水龍頭,滿足溫室正常用水需要。并安裝水表、電表。</p><
95、p> 室內(nèi)地面采用水泥混凝土打底,頂部趕光,厚度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。室內(nèi)設(shè)置排水系統(tǒng),并與外部排水系統(tǒng)聯(lián)通。</p><p><b> 12 電動(dòng)控制系統(tǒng)</b></p><p> 為每個(gè)操作間均配備照明裝置及5孔插座,并滿足足夠負(fù)荷。通道內(nèi)設(shè)置照明裝置,同套內(nèi)和分區(qū)內(nèi)均采用單獨(dú)控制。分區(qū)內(nèi)控制柜除控制溫室內(nèi)所有用電設(shè)備外,還要預(yù)留補(bǔ)光系統(tǒng)接口。通道內(nèi)控制柜,控
96、制外遮陽(yáng),北側(cè)墻開(kāi)窗及室內(nèi)照明等。電纜線布線采用線槽方式;溫室內(nèi)導(dǎo)線均采用防潮型絕緣導(dǎo)線,導(dǎo)線規(guī)格必須滿足符合需要。</p><p> 13 計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng) </p><p> 監(jiān)測(cè)各個(gè)分區(qū)內(nèi)溫、濕度,并根據(jù)需要對(duì)溫室開(kāi)窗通風(fēng)、遮陽(yáng)、強(qiáng)制降溫等系統(tǒng)進(jìn)行控制。于計(jì)算機(jī)控制室內(nèi)設(shè)置電子顯示屏一套(計(jì)算機(jī)控制室設(shè)在50米距離內(nèi)的辦公樓里),與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)連接,在A區(qū)內(nèi)設(shè)置視頻系統(tǒng)一套。
97、</p><p> 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)主要設(shè)備均采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備,具有以下功能:</p><p> (1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)測(cè)控及數(shù)據(jù)處理:完成溫室內(nèi)、外環(huán)境參數(shù)的測(cè)量及對(duì)溫室內(nèi)設(shè)備的控制運(yùn)行,在主機(jī)上完成對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)控制操作及數(shù)據(jù)處理。</p><p> ?。?)本地?cái)?shù)據(jù)處理及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示:數(shù)據(jù)采集控制器可完成每個(gè)溫室分區(qū)內(nèi)測(cè)量數(shù)據(jù)的顯示、記錄、存儲(chǔ)和各項(xiàng)邏輯設(shè)置。并能夠通
98、過(guò)通道內(nèi)電子顯示屏實(shí)時(shí)顯示。</p><p> (3)IP地址訪問(wèn):可通過(guò)任意一臺(tái)鏈接到Internet的計(jì)算機(jī),依據(jù)授權(quán)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行訪問(wèn)和數(shù)據(jù)查詢。</p><p> 系統(tǒng)主要組成設(shè)備:控制中心設(shè)名牌PC主機(jī),網(wǎng)絡(luò)集線器,打印機(jī),顯示器各一臺(tái),該中心完成對(duì)系統(tǒng)的日常操作和管理、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)通訊調(diào)度等功能。</p><p><b> (4)室外氣象站
99、</b></p><p> 功能:完成室外溫濕度、光照、風(fēng)速、風(fēng)向測(cè)量及測(cè)量結(jié)果顯示。</p><p><b> 硬件配置</b></p><p> 傳感器部分:數(shù)字式溫濕度一體化傳感器;數(shù)字式光照強(qiáng)度傳感器;風(fēng)速及風(fēng)向傳感器。上述傳感器戶外均屋頂安裝,傳感器線敷設(shè)至數(shù)據(jù)采集器。</p><p> 數(shù)
100、據(jù)采集器:配置1臺(tái)數(shù)據(jù)采集器,負(fù)責(zé)完成室外傳感器數(shù)據(jù)采集,及本地顯示。</p><p> 第五章 幾種傳感器的具體應(yīng)用實(shí)例</p><p> 傳感器是溫室自動(dòng)控制的基礎(chǔ)元器件,承擔(dān)著各環(huán)境因素的檢測(cè)并將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行控制的任務(wù)。在溫室自動(dòng)化管理系統(tǒng)中應(yīng)用的傳感器主要有溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、CO2濃度傳感器等。</p><p><b>
101、 5.1 溫度傳感器</b></p><p> 其作用是將室內(nèi)溫度的變化量轉(zhuǎn)換成電信號(hào),再經(jīng)放大器放大,模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換,送進(jìn)微機(jī)與設(shè)定值比較,以便發(fā)出控制信號(hào)。根據(jù)溫度調(diào)節(jié)的原理不同,控制信號(hào)通過(guò)控制相應(yīng)的開(kāi)關(guān),或控制通風(fēng)換氣設(shè)備,或控制采暖設(shè)備,或控制降溫系統(tǒng),或控制幕簾系統(tǒng),對(duì)室溫進(jìn)行調(diào)節(jié)。常用的溫度傳感器有熱敏電阻傳感器(如圖2所示溫度測(cè)量、控制用NTC熱敏電阻器)、乙醚水銀傳感器等。&
102、lt;/p><p> 熱敏電阻是利用半導(dǎo)體的電阻值隨介質(zhì)溫度改變而改變的特性制成的熱敏元件。溫度升高則電阻值下降,其敏感部分主要由鉆、錳、鎳的金屬氧化物粉末按一定比例燒結(jié)而成,按使用要求可制成片狀、桿狀、球狀、圈狀等。在熱敏部分需加接引線,外面還要用殼體加以保護(hù)。熱敏電阻的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高,體積小,反應(yīng)快,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低,它的測(cè)溫范圍在-100~+300“C之間。</p><p>
103、乙醚水銀傳感器是利用乙醚隨溫度變化具有明顯的熱脹冷縮的特性而進(jìn)行工作的。它由小玻璃瓶、彎玻璃管及一段有刻度的直玻璃管構(gòu)成連通容器,在玻璃瓶的底部裝有乙醚,并充入一定體積的水銀,在玻璃管內(nèi)插入連有導(dǎo)線的鋼細(xì)桿,鋼細(xì)桿的插入長(zhǎng)度可以根據(jù)控制溫度值的大小進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)溫度升高時(shí),乙醚熱脹,其體積增大,壓力增加,推動(dòng)水銀柱上升,到預(yù)定溫度處,水銀和鋼桿接觸,繼電器電路接通,活動(dòng)觸點(diǎn)被繼電器吸住,與固定觸點(diǎn)分開(kāi),斷開(kāi)采暖設(shè)備的電路,采暖設(shè)備即停止
104、工作,當(dāng)溫度下降時(shí),則相反,這樣就能把溫室內(nèi)的溫度保持在一定值上。</p><p> 圖2 溫度測(cè)量、控制用NTC熱敏電阻器</p><p><b> 5.2 濕度傳感器</b></p><p> 濕度傳感器包括空氣濕度傳感器(如圖3所示空氣濕度傳感器)和土壤濕度傳感器(如圖4所示土壤濕度傳感器)兩類。溫室內(nèi)使用的空氣濕度傳感器一般用毛
105、發(fā)濕度計(jì)或感濕電阻做成。毛發(fā)濕度計(jì)是利毛發(fā)對(duì)濕度的敏感性進(jìn)行工作的,空氣中相對(duì)濕度大時(shí),毛發(fā)受潮伸長(zhǎng),濕度小時(shí)毛發(fā)縮短。根據(jù)最高最低濕度要求,預(yù)先設(shè)定兩個(gè)控制點(diǎn),一個(gè)控制點(diǎn)使電路接通,噴霧裝置噴霧,提高濕度,另一個(gè)使電路斷開(kāi),停止噴霧,室內(nèi)濕度不再增加。從而保持空氣濕度在一個(gè)合適的范圍值內(nèi)。感濕電阻同熱敏電阻一樣進(jìn)行工作。</p><p> 圖3 空氣濕度傳感器 圖4
106、土壤濕度傳感器</p><p><b> 5.3 光照傳感器</b></p><p> 如圖5所示光照傳感器它是利用光敏電阻的光電效應(yīng)進(jìn)行工作的。在黑暗的環(huán)境下光敏電阻的電阻值很大,導(dǎo)電性降低,受光線照射后,電阻值降低,導(dǎo)電性增強(qiáng)。常用的光敏器件有光敏二極管和三極管,作光照傳感器使用時(shí),一般和一個(gè)電阻相串聯(lián),接入到電橋電路中去。這種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,反應(yīng)快,精度
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