巨浪牧场蔬菜温室地热供暖智能控制系统的设计与实现

 摘要:选取地热资源为研究对象,因地制宜,搭建蔬菜温室,使用智能控制系统,将巨浪收场本地地热资源应用在农业生产中.智能控制系统主要由底层传感器,单片机控制系统和上位机控制软件组成.使用温度传感器实时采集蔬菜温室内温度,将温度信息传递至单片机控制系统,单片机控制系统通过RS232串口将温度信息传递至上位机软件.将蔬菜的最佳生长温度范围录入到上位机控制软件数据库中,通过实时判断将处理信号反馈给单片机控制系统,通过单片机调节供热管道开关来控制温室内温度,实现了温度的智能控制和地热资源的合理利用.
 
关键词蔬菜温室;地热资源;智能控制;单片机;地热供暖
 
  近年来浓业现代化技术有了高速发展浓业生产与高新技术结合地越来越紧密.设施农业是依靠科技进步形成的高新技术产业是传统农业向现代农业发展的重大飞跃是农业生产规模化!现代化的集中体现池是实现农业高产!优质的重要措施.温室及其配套设施是当代设施农业应用的一个重要方面.
 
  传统温室的增温主要依靠燃煤锅炉产生热量通过热水管道热辐射或者输送热风来提高和保持温室内的温度.燃煤不仅成本较高而且锅炉一般就近建在温室旁边产生的废气和煤尘不利于温室内农作物的生长.地热供暖提供了一种节能!环保的供暖方式同时将智能控制系统应用到蔬菜温室当中提高了地热资源的利用效率.
 
  1供暖方案的确定.
 
  1.1供暖循环流程.
 
  巨浪牧场内的地热并为低温地热并,常年出口水温40e一59e,以林热1并为例出口水温53e采用梯级利用方式.53e的地热水经过板式换热器1[]后将热量传递给供热水供热水水温升至45e左右后开始为建筑供暖建筑供暖后的尾水水温降至30e.
 
  温室在阴天和夜间需要进行温室增温需要增温时打开阀门30e的供暖尾水进入温室进行增温增温结束后尾水水温降至7e进行回灌如不需要增温,阀门关闭洪暖尾水直接回灌.
 
  1.2温室供热管道的合理分布.
 
  巨浪牧场内的温室为半坡温室,承重骨架为保温砖墙和钢结构坚固耐用并且牧场内采用换热器间接供暖的方式避免了地热水对管道的腐蚀,所以温室内采用吊装供热管道的方式进行增温,将换热后的供暖水灌入供暖管道通过加热管道外表面对流和热辐射对温室进行增温.牧场内的温室长为25m宽为6m,以lm的间距吊装管道,所以每间温室需要吊装的供暖管道数量为3x6=18根.
 
  蔬菜栽种初期管道距离地面大约.05m高度随着作物的生长高度而不断变化作物成熟时可提高到l-nr1.5m左右.
 
  2蔬菜温室智能控制系统结构.
 
  2.1硬件结构及控制原理.
 
  温室供暖智能控制系统是单变量输入输出系统主要用来调控温室内的温度.常见的台式计算机主板都有RS232串口为RS232串口的普及提供了极大的方便,但是232串口的有效传输距离短,超过10m后信号衰减严重,所以通信总线采用RS485串口与下位机连接在计算机与通信总线之间加一串口转换模块即可.上位机对整个系统进行配置参考作物知识库对温度参数进行设定实时判断温室当前温度是否超过了设定的最佳范围并向下位机发出控制信号同时可读取存储显示和打印单片机测量的数据.下位机接受各个温度传感器采集来的实时温度信息上传给上位机系统并且接受上位机的开关信号来控制供暖管道阀门的开关.单片机控制系统可以独立于计算机工作,具有可靠性高及丰富的内置集成功能,断电时对内置的数据进行保护和保存,拥有丰富的扩展模块元器件的选取温度传感器最常见的有热电偶和热敏电阻.热电偶应用广泛,价格便宜而且耐用.但是其非线性!精度中等!灵敏度低!稳定性低!
 
  高温下容易老化和有线性漂移并且测量需要参考量.热敏电阻主要用于一200e到500e温度范围内的温度测量,其反应速度快工艺好价格低但是温度系数要大而且需要稳定的温度源不适合牧场温室使用.本控制系统采用数字式传感器选择0518B20作为温度测量元件.OS18B20传感器在测量过程中可对温度进行自动校准淮确的测量温度.产品互换性好相应速度快航干扰性强不需要外部参考源和外部器件.
 
  在单片机的选择上采用TSC89C58单片机.此单片机是一款新型的51内核的单片机启内部包含1.2KRAM超低功耗价格低,正常工作模式下功耗为4一7lT八空闲模式下小于21下八.它与传统的51单片机相比具有超强的抗干扰能力能够承受一40田5度的工作环境芯片内置高抗静电电路河轻松抗过Zooov的快速脉冲干扰,同时对单片机的电源!时钟!复位电路都进行了特殊处理避免被人为干扰.
 
  上位机系统与下位机系统的通信.
 
  温室供暖智能控制系统团主要是根据用户设定的温度参数与当前温度做对比通过控制措施来调节温室内部的温度创造出适合作物生长的最佳温度环境.根据作物不同生长阶段的需求输入不同的温度参数与温室环境的实时检测参数进行比较后调整供暖管道开关.单片机与上位机和其它设备之间采用串口通讯节约了电缆数量,降低了布线难度网络传输距离可达1200叽计算机通过通讯模块以及I心接口与单片机相联进行数据与信息的交换,再经过I心输出接口控制继电器以及与继电器对应的电磁阀等设备.
 
  3智能控制系统的设计与实现.
 
  整个智能控制系统包含参数设置数据存储历史数据查询温度报警远程控制退出系统及帮助菜单等选项.在软件编制过程中充分考虑了经济!节能!实用的特性.软件的参数设置功能用来设置作物生长的温度上限和温度下限.当温度低于下限或超过上限时会启动温度报警功能,同时系统会自动做出反应温度超过上限时系统关闭供热阀门打开通风窗口降温温度低于下限时系统打开供热阀门并关闭通风窗口.单片机系统有完善的设备故障报警系统及传感器数值校正功能并且各个传感器独立工作互不影响确保系统的正常运行.
 
  4结论.
 
  4.1地热资源作为一种新型能源越来越受到重视,本设计利用本地热能搭建温室系统解决了传统供热方式高耗能!有污染的问题肩很高的经济性和实用性.
 
  4.2将单片机与上位机结合使用实现了温室供暖的自动控制,合理利用了地热资源,同时为用户提供了良好的控制界面操作简便便于推广.