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(tǒng),將巨浪收場本地地熱資源應用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中.智能控制系統(tǒng)主要由底層傳感器,單片機控制系統(tǒng)和上位機控制軟件組成.使用溫度傳感器實時采集蔬菜溫室內(nèi)溫度,將溫度信息傳遞至單片機控制系統(tǒng),單片機控制系統(tǒng)通過RS232串口將溫度信息傳遞至上位機軟件.將蔬菜的最佳生長溫度范圍錄入到上位機控制軟件數(shù)據(jù)庫中,通過實時判斷將處理信號反饋給單片機控制系統(tǒng),通過單片機調(diào)節(jié)供熱管道開關來控制溫室內(nèi)溫度,實現(xiàn)了溫度的智能控制和地熱資源的合理利用.

 

  關鍵詞蔬菜溫室;地熱資源;智能控制;單片機.

 

  近年來濃業(yè)現(xiàn)代化技術有了高速發(fā)展?jié)鈽I(yè)生產(chǎn)與高新技術結(jié)合地越來越緊密.設施農(nóng)業(yè)是依靠科技進步形成的高新技術產(chǎn)業(yè)是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重大飛躍是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模化!現(xiàn)代化的集中體現(xiàn)池是實現(xiàn)農(nóng)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(nóng)業(yè)應用的一個重要方面.

 

  傳統(tǒng)溫室的增溫主要依靠燃煤鍋爐產(chǎn)生熱量通過熱水管道熱輻射或者輸送熱風來提高和保持溫室內(nèi)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(nèi)農(nóng)作物的生長.地熱供暖提供了一種節(jié)能!環(huán)保的供暖方式同時將智能控制系統(tǒng)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.

 

  巨浪牧場內(nèi)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行溫室增溫需要增溫時打開閥門30e的供暖尾水進入溫室進行增溫增溫結(jié)束后尾水水溫降至7e進行回灌如不需要增溫,閥門關閉洪暖尾水直接回灌.

 

  1.2溫室供熱管道的合理分布.

 

  巨浪牧場內(nèi)的溫室為半坡溫室,承重骨架為保溫磚墻和鋼結(jié)構(gòu)堅固耐用并且牧場內(nèi)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(nèi)采用吊裝供熱管道的方式進行增溫,將換熱后的供暖水灌入供暖管道通過加熱管道外表面對流和熱輻射對溫室進行增溫.牧場內(nèi)的溫室長為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(shù)量為3x6=18根.

 

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

 

  2蔬菜溫室智能控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu).

 

  2.1硬件結(jié)構(gòu)及控制原理.

 

  溫室供暖智能控制系統(tǒng)是單變量輸入輸出系統(tǒng)主要用來調(diào)控溫室內(nèi)的溫度.常見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10m后信號衰減嚴重,所以通信總線采用RS485串口與下位機連接在計算機與通信總線之間加一串口轉(zhuǎn)換模塊即可.上位機對整個系統(tǒng)進行配置參考作物知識庫對溫度參數(shù)進行設定實時判斷溫室當前溫度是否超過了設定的最佳范圍并向下位機發(fā)出控制信號同時可讀取存儲顯示和打印單片機測量的數(shù)據(jù).下位機接受各個溫度傳感器采集來的實時溫度信息上傳給上位機系統(tǒng)并且接受上位機的開關信號來控制供暖管道閥門的開關.單片機控制系統(tǒng)可以獨立于計算機工作,具有可靠性高及豐富的內(nèi)置集成功能,斷電時對內(nèi)置的數(shù)據(jù)進行保護和保存,擁有豐富的擴展模塊.

 

  .22元器件的選取.

 

  溫度傳感器最常見的有熱電偶和熱敏電阻.熱電偶應用廣泛,價格便宜而且耐用.但是其非線性!精度中等!靈敏度低!穩(wěn)定性低!

 

  通訊作者:劉桂陽.

 

  高溫下容易老化和有線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(nèi)的溫度測量,其反應速度快工藝好價格低但是溫度系數(shù)要大而且需要穩(wěn)定的溫度源不適合牧場溫室使用.本控制系統(tǒng)采用數(shù)字式傳感器選擇0518B20作為溫度測量元件.OS18B20傳感器在測量過程中可對溫度進行自動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(nèi)核的單片機啟內(nèi)部包含1.2KRAM超低功耗價格低,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(tǒng)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(nèi)置高抗靜電電路河輕松抗過Zooov的快速脈沖干擾,同時對單片機的電源!時鐘!復位電路都進行了特殊處理避免被人為干擾.

 

  .23上位機系統(tǒng)與下位機系統(tǒng)的通信.

 

  溫室供暖智能控制系統(tǒng)團主要是根據(jù)用戶設定的溫度參數(shù)與當前溫度做對比通過控制措施來調(diào)節(jié)溫室內(nèi)部的溫度創(chuàng)造出適合作物生長的最佳溫度環(huán)境.根據(jù)作物不同生長階段的需求輸入不同的溫度參數(shù)與溫室環(huán)境的實時檢測參數(shù)進行比較后調(diào)整供暖管道開關.單片機與上位機和其它設備之間采用串口通訊節(jié)約了電纜數(shù)量,降低了布線難度網(wǎng)絡傳輸距離可達1200嘰計算機通過通訊模塊以及I心接口與單片機相聯(lián)進行數(shù)據(jù)與信息的交換,再經(jīng)過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(tǒng)的設計與實現(xiàn).

 

  整個智能控制系統(tǒng)包含參數(shù)設置數(shù)據(jù)存儲歷史數(shù)據(jù)查詢溫度報警遠程控制退出系統(tǒng)及幫助菜單等選項.在軟件編制過程中充分考慮了經(jīng)濟!節(jié)能!實用的特性.軟件的參數(shù)設置功能用來設置作物生長的溫度上限和溫度下限.當溫度低于下限或超過上限時會啟動溫度報警功能,同時系統(tǒng)會自動做出反應溫度超過上限時系統(tǒng)關閉供熱閥門打開通風窗口降溫溫度低于下限時系統(tǒng)打開供熱閥門并關閉通風窗口.單片機系統(tǒng)有完善的設備故障報警系統(tǒng)及傳感器數(shù)值校正功能并且各個傳感器獨立工作互不影響確保系統(tǒng)的正常運行.

 

  4結(jié)論.

 

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

 

  4.2將單片機與上位機結(jié)合使用實現(xiàn)了溫室供暖的自動控制,合理利用了地熱資源,同時為用戶提供了良好的控制界面操作簡便便于推廣.