巨浪牧場(chǎng)蔬菜溫室地熱供暖智能控制系統的設計與實(shí)現

  摘要:選取地熱資源為研究對象,因地制宜,搭建蔬菜溫室,使用智能控制系統,將巨浪收場(chǎng)本地地熱資源應用在農業(yè)生產(chǎn)中.智能控制系統主要由底層傳感器,單片機控制系統和上位機控制軟件組成.使用溫度傳感器實(shí)時(shí)采集蔬菜溫室內溫度,將溫度信息傳遞至單片機控制系統,單片機控制系統通過(guò)RS232串口將溫度信息傳遞至上位機軟件.將蔬菜的最佳生長(cháng)溫度范圍錄入到上位機控制軟件數據庫中,通過(guò)實(shí)時(shí)判斷將處理信號反饋給單片機控制系統,通過(guò)單片機調節供熱管道開(kāi)關(guān)來(lái)控制溫室內溫度,實(shí)現了溫度的智能控制和地熱資源的合理利用.

 

  關(guān)鍵詞蔬菜溫室;地熱資源;智能控制;單片機.

 

  近年來(lái)濃業(yè)現代化技術(shù)有了高速發(fā)展濃業(yè)生產(chǎn)與高新技術(shù)結合地越來(lái)越緊密.設施農業(yè)是依靠科技進(jìn)步形成的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)是傳統農業(yè)向現代農業(yè)發(fā)展的重大飛躍是農業(yè)生產(chǎn)規?；?現代化的集中體現池是實(shí)現農業(yè)高產(chǎn)!優(yōu)質(zhì)的重要措施.溫室及其配套設施是當代設施農業(yè)應用的一個(gè)重要方面.

 

  傳統溫室的增溫主要依靠燃煤鍋爐產(chǎn)生熱量通過(guò)熱水管道熱輻射或者輸送熱風(fēng)來(lái)提高和保持溫室內的溫度.燃煤不僅成本較高而且鍋爐一般就近建在溫室旁邊產(chǎn)生的廢氣和煤塵不利于溫室內農作物的生長(cháng).地熱供暖提供了一種節能!環(huán)保的供暖方式同時(shí)將智能控制系統應用到蔬菜溫室當中提高了地熱資源的利用效率.

 

  1供暖方案的確定.

 

  1.1供暖循環(huán)流程.

 

  巨浪牧場(chǎng)內的地熱并為低溫地熱并,常年出口水溫40e一59e,以林熱1并為例出口水溫53e采用梯級利用方式.53e的地熱水經(jīng)過(guò)板式換熱器1[]后將熱量傳遞給供熱水供熱水水溫升至45e左右后開(kāi)始為建筑供暖建筑供暖后的尾水水溫降至30e.

 

  溫室在陰天和夜間需要進(jìn)行溫室增溫需要增溫時(shí)打開(kāi)閥門(mén)30e的供暖尾水進(jìn)入溫室進(jìn)行增溫增溫結束后尾水水溫降至7e進(jìn)行回灌如不需要增溫,閥門(mén)關(guān)閉洪暖尾水直接回灌.

 

  1.2溫室供熱管道的合理分布.

 

  巨浪牧場(chǎng)內的溫室為半坡溫室,承重骨架為保溫磚墻和鋼結構堅固耐用并且牧場(chǎng)內采用換熱器間接供暖的方式避免了地熱水對管道的腐蝕,所以溫室內采用吊裝供熱管道的方式進(jìn)行增溫,將換熱后的供暖水灌入供暖管道通過(guò)加熱管道外表面對流和熱輻射對溫室進(jìn)行增溫.牧場(chǎng)內的溫室長(cháng)為25m寬為6m,以lm的間距吊裝管道,所以每間溫室需要吊裝的供暖管道數量為3x6=18根.

 

  蔬菜栽種初期管道距離地面大約.05m高度隨著(zhù)作物的生長(cháng)高度而不斷變化作物成熟時(shí)可提高到l-nr1.5m左右.

 

  2蔬菜溫室智能控制系統結構.

 

  2.1硬件結構及控制原理.

 

  溫室供暖智能控制系統是單變量輸入輸出系統主要用來(lái)調控溫室內的溫度.常見(jiàn)的臺式計算機主板都有RS232串口為RS232串口的普及提供了極大的方便,但是232串口的有效傳輸距離短,超過(guò)10m后信號衰減嚴重,所以通信總線(xiàn)采用RS485串口與下位機連接在計算機與通信總線(xiàn)之間加一串口轉換模塊即可.上位機對整個(gè)系統進(jìn)行配置參考作物知識庫對溫度參數進(jìn)行設定實(shí)時(shí)判斷溫室當前溫度是否超過(guò)了設定的最佳范圍并向下位機發(fā)出控制信號同時(shí)可讀取存儲顯示和打印單片機測量的數據.下位機接受各個(gè)溫度傳感器采集來(lái)的實(shí)時(shí)溫度信息上傳給上位機系統并且接受上位機的開(kāi)關(guān)信號來(lái)控制供暖管道閥門(mén)的開(kāi)關(guān).單片機控制系統可以獨立于計算機工作,具有可靠性高及豐富的內置集成功能,斷電時(shí)對內置的數據進(jìn)行保護和保存,擁有豐富的擴展模塊.

 

  .22元器件的選取.

 

  溫度傳感器最常見(jiàn)的有熱電偶和熱敏電阻.熱電偶應用廣泛,價(jià)格便宜而且耐用.但是其非線(xiàn)性!精度中等!靈敏度低!穩定性低!

 

  通訊作者:劉桂陽(yáng).

 

  高溫下容易老化和有線(xiàn)性漂移并且測量需要參考量.熱敏電阻主要用于一200e到500e溫度范圍內的溫度測量,其反應速度快工藝好價(jià)格低但是溫度系數要大而且需要穩定的溫度源不適合牧場(chǎng)溫室使用.本控制系統采用數字式傳感器選擇0518B20作為溫度測量元件.OS18B20傳感器在測量過(guò)程中可對溫度進(jìn)行自動(dòng)校準淮確的測量溫度.產(chǎn)品互換性好相應速度快航干擾性強不需要外部參考源和外部器件.

 

  在單片機的選擇上采用TSC89C58單片機.此單片機是一款新型的51內核的單片機啟內部包含1.2KRAM超低功耗價(jià)格低,正常工作模式下功耗為4一7lT八空閑模式下小于21下八.它與傳統的51單片機相比具有超強的抗干擾能力能夠承受一40田5度的工作環(huán)境芯片內置高抗靜電電路河輕松抗過(guò)Zooov的快速脈沖干擾,同時(shí)對單片機的電源!時(shí)鐘!復位電路都進(jìn)行了特殊處理避免被人為干擾.

 

  .23上位機系統與下位機系統的通信.

 

  溫室供暖智能控制系統團主要是根據用戶(hù)設定的溫度參數與當前溫度做對比通過(guò)控制措施來(lái)調節溫室內部的溫度創(chuàng )造出適合作物生長(cháng)的最佳溫度環(huán)境.根據作物不同生長(cháng)階段的需求輸入不同的溫度參數與溫室環(huán)境的實(shí)時(shí)檢測參數進(jìn)行比較后調整供暖管道開(kāi)關(guān).單片機與上位機和其它設備之間采用串口通訊節約了電纜數量,降低了布線(xiàn)難度網(wǎng)絡(luò )傳輸距離可達1200嘰計算機通過(guò)通訊模塊以及I心接口與單片機相聯(lián)進(jìn)行數據與信息的交換,再經(jīng)過(guò)I心輸出接口控制繼電器以及與繼電器對應的電磁閥等設備.

 

  3智能控制系統的設計與實(shí)現.

 

  整個(gè)智能控制系統包含參數設置數據存儲歷史數據查詢(xún)溫度報警遠程控制退出系統及幫助菜單等選項.在軟件編制過(guò)程中充分考慮了經(jīng)濟!節能!實(shí)用的特性.軟件的參數設置功能用來(lái)設置作物生長(cháng)的溫度上限和溫度下限.當溫度低于下限或超過(guò)上限時(shí)會(huì )啟動(dòng)溫度報警功能,同時(shí)系統會(huì )自動(dòng)做出反應溫度超過(guò)上限時(shí)系統關(guān)閉供熱閥門(mén)打開(kāi)通風(fēng)窗口降溫溫度低于下限時(shí)系統打開(kāi)供熱閥門(mén)并關(guān)閉通風(fēng)窗口.單片機系統有完善的設備故障報警系統及傳感器數值校正功能并且各個(gè)傳感器獨立工作互不影響確保系統的正常運行.

 

  4結論.

 

  4.1地熱資源作為一種新型能源越來(lái)越受到重視,本設計利用本地熱能搭建溫室系統解決了傳統供熱方式高耗能!有污染的問(wèn)題肩很高的經(jīng)濟性和實(shí)用性.

 

  4.2將單片機與上位機結合使用實(shí)現了溫室供暖的自動(dòng)控制,合理利用了地熱資源,同時(shí)為用戶(hù)提供了良好的控制界面操作簡(jiǎn)便便于推廣.