陕西自动化薄膜温室承建,什么是智能化薄膜温室大棚 -爱游戏平台

苗坤旺离型膜

摘要:本文讲述如何实现一个智能农业大棚系统,该系统需要采集光照强度、二氧化碳浓度、温湿度等等各类参数,且可以通过微信小程序查看各类传感器采集的数据,并可通过小程序控制水泵、排气扇和光照灯营造适合农作物生长的环境。

一、本系统主要用到的元器件:

stc12c5a60s2单片机

esp8266-01s

dht11温湿度传感器

sgp30二氧化碳传感器

bh1750光照强度传感器

土壤温湿度传感器

oled显示模块

蜂鸣器

ams1117降压芯片

三极管

电阻、电容等

二、本系统的实现流程

1、传感器的数据采集

传感器是本系统的重要组成之一,传感器的数据采集关乎着整个系统运转。通过传感器,我们可以获取大棚内部的二氧化碳浓度、光照强度、温湿度、土壤湿度等数据参数,通过分析获得的数据参数有利于我们对大棚的实时管理。

比如土壤湿度传感器,其是一种常用的农业传感器,用于检测土壤中的水分含量。其工作原理基于土壤中水分对电阻的影响。当土壤中含有水分时,电阻会相应地发生变化,从而可以通过测量电阻来确定土壤的湿度。但是土壤湿度传感器的一边检测到的结果为模拟量,本文用到的主控模块为stc12c5a60s2单片机,该单片机自带adc转换器,可以将土壤湿度传感器采集的模拟量转换成数据量。

2、微信小程序设计

在本系统中,我们选用微信小程序作为整个系统的上位机,可以将采集到的数据更好的展现给用户,可供用户随时随地查看大棚内部的环境参数。因此本节主要讲解如何实现微信小程序的ui界面设计和微信小程序与巴法云平台的交互。

微信小程序的ui界面设计,主要为小程序界面设置、显示字体的样式和大小设置、获取数据的显示位置和背景图的设计等。下面是本系统的ui界面展示:

? ? ? ??

微信小程序与巴法云交互需要的条件有:巴法云控制台的用户秘钥(详见巴法云用户手册)、连接巴法云提供的服务器(详见巴法云用户手册)、与之交互的执行函数等等。

3、自动化控制实现

除了上述两点,实现自动化控制也是本系统的重点,本系统有三个执行模块,分别为光照灯、水泵和排气扇。这三个模块可通过微信小程序发送指令进行控制,亦可通过判断大棚内部环境是否符合设置的范围内启动调节。

总的来说,本系统的实现流程可以概括为:传感器采集数据,将数据发送到微信小程序中进行显示和控制,根据预设条件自动化地控制大棚内部的设备,实现对大棚内部环境的实时监控和控制。

主控模块的部分代码:

#include "stc12c5a60s2.h"

#include "delay.h"

#include "dht11.h"

#include "sgp30.h"

#include "bh1750.h"

#include "oled.h"

#include "init.h"

#include "uart.h"

#include "main.h"

#include "string.h"

#include "soil.h"

#include "alarm.h"

uchar flag;

uchar s_flag;

uchar dis_data;

void main()

{

beep = 0;

timer0init(); //定时器初始化

uart_init(); //串口初始化

co2_init(); //sgp30模块初始化

oled_init();//oled初始化

oled_clear();//清屏

oled_show(); //显示

esp8266_connect(); //发送指令连接手机热点,同时订阅巴法云主题

while(1)

{

sendoutdh11str();//读取dht11的值

co2_get();//读取co2的值

dis_data_get();//获取光照强度的值

soil_get();//读取土壤湿度的值

all_oled_show();//显示数据

judge();

esp8266_send();//wifi上传数据函数

if(s_flag == 1)

{

prints("cmd=0&msg=ping"); //发送心跳

s_flag = 0;

}

}

}

//连接巴法云

void esp8266_connect()

{

/*模块作为服务器,模块设置为server模式,手机连接模块*/

prints("at cwjap=\"honor\",\"12345678\"\r\n");

delay_ms(6000);

delay_ms(2000);

prints("at cipmode=1\r\n"); //进入透传模式

delay_ms(200);

prints("at cipstart=\"tcp\",\"bemfa.com\",8344\r\n"); //连接巴法云的服务器

delay_ms(200);

prints("at cipsend\r\n"); //开始透传

delay_ms(200);

prints("cmd=1&uid=xxxxx&topic=led\r\n"); //订阅巴法云的主题

delay_ms(200);

prints("cmd=1&uid=xxxxx&topic=fan\r\n");

delay_ms(200);

prints("cmd=1&uid=xxxxx&topic=pump\r\n");

delay_ms(200);

prints("cmd=1&uid=xxxxx&topic=test\r\n");

delay_ms(200);

}

//通过esp8266上传数据

void esp8266_send()

{

prints("cmd=2&uid=xxxxx&topic=test&msg=#");

putnum(rh);//发送湿度数据

putchar('#');

putnum(th);//发送温度数据

putchar('#');

putnum(co2);//发送二氧化碳浓度数据

putchar('#');

putnum(dis_data);//发送光照强度数据

putchar('#');

putnum(resl);//发送土壤湿度数据

prints("\r\n");

delay_ms(2000);

}

//显示函数

void all_oled_show()

{

oled_shownum(40,0,th/10, 1, 16);

oled_shownum(50,0,th, 1, 16);

oled_shownum(110,0,(rh)/10, 1, 16);

oled_shownum(120,0,(rh), 1, 16);

oled_shownum(40,2,dis_data/1000, 1, 16);

oled_shownum(50,2,dis_data/100, 1, 16);

oled_shownum(60,2,dis_data/10, 1, 16);

oled_shownum(70,2,dis_data, 1, 16);

oled_shownum(40,4,resl/10, 1, 16);

oled_shownum(50,4,resl, 1, 16);

oled_shownum(40,6,co2/1000, 1, 16);

oled_shownum(50,6,co2/100, 1, 16);

oled_shownum(60,6,co2/10, 1, 16);

oled_shownum(70,6,co2, 1, 16);

}

?微信小程序的部分代码:

data: {

//需要修改的地方

uid:"xxxxxxx",//用户密钥,巴法云控制台获取

ledtopic:"led",//控制led的主题,创客云控制台创建

dhttopic:"test",//传输温湿度的主题,创客云控制台创建

fantopic:"fan",//控制风扇的主题

pumptopic:"pump",//控制水泵的主题

datatime:"", //记录数据上传的时间

wendu:"",//温度值,默认为空

shidu:"",//湿度值,默认为空

co2 :"",//二氧化碳浓度

guangzhao:"",//光照强度

tudi:"",//土壤湿度

client: null,//mqtt客户端,默认为空

adcode:'',

city:'',//城市

humidity:'',//湿度

province:'',//省份

reporttime:'',//发布时间

temperature:'',//实时温度

weather:'',//天气

winddirection:'',//风向

windpower:'',//风力

},

仅供参考,有不正之处勿喷。

智能温室大棚设计方案

智能温室大棚设计方案 2020-02-09 13:17:34 本工程为智能温室大棚设计,

11 连栋,长 32 米,宽 88 米,大,轴线面积 2816 平方米外遮阳温 室, 2 栋,共 5632 平方米。工程内容主要包括大棚主体设计、

制作、安装 。二.温室规格

根据建筑方要求,该大棚为薄膜温室,型号为 pgr-8l。大

棚采用圆拱形屋面结构,跨度 8 米,肩高 3 米,脊高 4.8 米,加

外遮阳系统总高度 5.3 米,墙裙高 0.3m,拱杆间距 1m,立柱 4

米。大棚的两侧及顶部安装卷膜机构,并用宽 1.5m 米的防虫网,

门洞尺寸(宽3高)为 232 米, 11 联栋。外遮阳连栋温室,每

跨温室前端配置排风机;后端面安装降温湿帘;温室安装倒挂

式微喷灌。见《连栋温室大棚端面结构图》与《连栋温室大棚

侧面结构图》

三.大棚的结构设计

本设计参照美国?温室设计标准?和国家相关标准设计。包括

? 建筑结构载荷规范 ? ( gbj9-87 ), ? 钢结构设计规范

?(gbj17-88),?冷弯薄壁型钢结构技术规范?(gbj18-87),《建筑

物最小设计荷载要求》等。

根据西南气候及本温室大棚等资料,轻钢结构,外型设计使 用圆拱型,圆拱室顶比尖拱型室顶采光性高 20%,;圆拱型温室

具有良好的通风性能,跨度 8 米,也具有良好的落水性能;并结

构性能更好。见阳光照射示意图。

风载:1.53kn/m2

雪载:22.4kn/m2

恒载:116.2kg/m2

吊挂载荷:118.3kg/m2

最大排雨量:1150mm/h

见载荷设计示意图。

------------------------------------------------------------------------------4

温室主体结构包括:主体结构、通风系统、覆盖物、等。 温室基础采用独立墩基础以及基础墙,与地面平齐,四周砌

0.3 米高的墙裙。温室主体结构使用寿命95 年。

四.材料选型

骨架采用双热镀钢材 kt37,该钢材含硅低,表面处理采用热镀

锌;覆盖材料采用的 55 丝无滴膜。

1、温室主体结构:

(1)、拱杆:拱杆是该产品中用料最多,也是最重要的部件,它

的好坏直接影响温室的使用寿命及美观性,因此在选料上选用钢

管精细加工、定型,再经热镀锌处理,使用寿命95 年。经过受

力分析及应力计算,选用 80 管。

(2)、脊梁、支撑杆:考虑坚固耐用及安装方便,选用热镀锌管,

经过受力分析及应力计算,选用 2035.5 钢管。

(3)、门柱、端竖管:为使安装方便、结实耐用,故也选用热镀

------------------------------------------------------------------------------5

锌矩管, 经过受力分析及应力计算, 考虑经济性, 选用

5033031.8 矩管。

(4)、侧竖杆:用于支撑槽板及安装卷膜机构,要求结实耐用,

因此选用热镀锌管,选用 90 管。

(5)、立柱:是主要的支撑受力部件,要求坚固耐用、连接方便,

选用热镀锌管,经过受力分析、应力计算及用户要求,立柱选用

6036035.0 矩管,包含边立柱和端立柱。

(6)、拉杆:温室的主要定型部件,直接关系到温室的使用寿命

及安全。经过受力分析及应力计算,选用 3239.5 热镀锌钢管。

(7)、水槽:水槽是温室各拱之间的连接件,并用于排水和安装

人员行走,要求坚固耐用、连接方便,选用镀锌板,经过受力分

析及应力计算,选用 5.0 镀锌板冷成形,采用螺栓连接。

(8)、卷膜杆:用于卷棚侧薄膜,要求不得划伤薄膜、结实耐用, 自重要求轻,也因此选用镀锌管,考虑卷膜效率等因素,选用 ф90

热镀锌管。

(9)、用于棚内的保温,要求采光性能好。采用 0.15mm 无滴薄

膜。

2、大门:两端面各设 30m33m 双开扇大门两个,推拉结构。

3、通风系统:该系统使棚内空气能够得到充分改善。温室两侧

及顶部安装卷膜机构,采用手动拉链卷膜,自动控制。

1、采用“湿帘——风机”降温系统。湿帘风机降温系统由湿帘、

风机、水循环系统及控制装置组成。它是利用水蒸发降温原理,

将湿帘与风机分别装于密闭房舍的两端山墙上,当风机抽风时,

造成室内负压,迫使室外未饱和空气流经多孔湿润的湿帘表面,

引起水分蒸发,使室内的空气温度降低,该系统使棚内空气能够

得到充分改善。湿帘–风机降温系统功能特点:

2 降温效果好――湿帘风阻小,蒸发效率高,能承受较高的过流风

速,这样单位面积的就能使更多的空气通过并降温。保养良好的

湿帘降温系统能年复一年地保证 75-80%的降温效率。

湿润净化空气――通过湿帘进入温室的空气更加清闲湿润,更适 宜农作物生长。 操作简单,费用低――湿帘风扇系统提供了一个简单而经济有效 的降温途径,所需机械部分仅仅是水泵与排风机。 强制通风,配合温室面积及需要换气量,风机系统做不同时间, 不同阶段启动。 温室的温度保证外界 40℃时,温室内温度不超过 30℃ a、湿帘参数:

⑴水帘厚度 10cm,孔径 7mm。

⑵波级夹度 45° 15°。 ⑶纸壳型号 7090。

⑷外框材质铝合金。

⑸水帘纸要求硬度大、深色。

b、风机参数:

⑴尺寸:1380x1380。

⑵功率:1100w。 c、循环蓄水池要求:

⑴规格 3m(长)31.5m(宽)32m(深),共 9m3。⑵用

标准页岩砖“二2四”墙砌边壁,用 1:3 水泥砂浆满缝安砌, 安砌完毕后用 1:3 水泥砂浆粉糊内墙体,然后刷 2-3 次净水 泥浆。⑶用高标号水泥和 6#钢筋预制板封盖。

湿 帘

2、温室两侧及顶部安装卷膜器。

4、遮阳系统:外遮阳系统,骨架采用框架结构,齿轮齿条传动,

电机做动力,控制箱控制,外遮阳采用黑色。本系统包括控制

箱、优质专用电机、传动部分、行程限位开关等组件。按下

控制箱启动开关按钮,电机启动。电机通过传动机构驱动传

动轴运转,传动轴通过连接组件带动齿条运行,通风窗打开

后触动行程限位器开关,电机停止,该行程运行结束。该控

制箱备有手动控制,如需要中途停止,可以按下停止按钮,

即可停止运行,并可以实现智能控制。

电动外遮阳系统

5、钢结构的采用:

圆型钢管最大优点是各向同性,便于取材和加工。其缺点是:

------------------------------------------------------------------------------10

① 钻孔之处无镀锌保护;②几乎不可能看清楚钢管内部的状况;

③外形为圆形,可能产生滑动,④管与管不可能确保用夹板装

置连接良好并固定不动。

冷弯型矩管其特点是:

① 最终成品要精确的多;②更易于装配;③断面状况便于监视, 观察到问题更容易处理;④材料成本高。⑤抗风栽和雪载等载 荷强。

综上所述,根据本温室用途及用户要求,采用冷弯型矩管与圆型 钢管,并进行热镀锌处理。

五.系统构成

1、 骨架:立柱、拱杆、拉杆、竖杆。

2、 排水系统:水槽、下水管,温室采用六道水槽,基本让温室 雨水通过水槽、下水管进入排水沟。

3、 降温系统:14 套卷膜机构,12 套顶卷膜,2 套侧卷膜、喷灌、 风机、湿帘。

侧卷膜

4、 基础:基础是连接结构与地基的构件,必须将重力、浮力 倾斜荷载,安全传达到地基。预制地基比现浇地基多养护 期,故牢固,采用现浇地基。在水槽方向有 0.3%的坡度, 便于排走所有雨水;在垂直水槽方向,其坡度应小于 0.1%。

5、降温系统

(1)温室两侧推拉窗、风机、喷灌、门以及风机湿帘系统可

使温室内温度基本与室外温度相差不大。

(2)喷灌降温系统

喷雾降温系统,通过技术手段将水以细微颗粒状喷入空

气中,使水与空气充分接触,利用水蒸发吸热降低空气温度

的方法称为喷雾降温。喷雾降温系统分类:根据水是否直接 喷入温室内以降低温室内空气温度,可分为直接式喷雾降温 和间接式喷雾降温,直接式喷雾降温将水喷洒在温室内,间

接式喷雾降温将水喷洒在温室覆盖材料上,本处采用直接式 喷雾降温,并可增加温室湿度,增加作物叶面供水与施肥。

喷灌降温系统

6.总控 温室控制系统就是依据温室内外装设的信息,通过控制设备

(如控制箱、控制器等)控制驱动/执行机构(如风机系统、

开窗系统、灌溉施肥系统等),对温室内的环境气候和灌溉施

肥进行调节控制以达到栽培作物的生长发育需要。

六.温室微气候

1、 光照

光照调节方法:①补充光照,安装照明设备(用户自己根据需

要自行安排);②覆盖材料的光选择性,15 丝无滴膜,透光性

好,抗紫外线强,安全系数高。

温室通风

① 自然通风

使用天窗、侧开窗、门,以及增加水槽高度,温室外的冷空

气通过天窗、侧开窗、门进入室内,室内热空气通过天窗出

去,形成自然通风。自然通风运行费用低、安装费用少,但

不易控制温湿度。

②风机排风

通过排风机,可以加快温室内空气流动,有效控制温室的温

度,达到作物生长需要的最佳效果。随着人们生活水平的提高,温室技术也越来越多,因为温室中种植的时令蔬菜正变得越来越不可分割。温度控制是最重要的部分:基于plc的灵活性和易于操作的优点,设计了基于plc的温度控制系统。让我们介绍温室控制系统的结构,包括信息收集单元,智能控制单元和最终执行单元。这次设计的温度可以改变许多因素,包括照明,湿度,通风和其他因素。该系统包括一个温度上升和下降系统,一个辅助照明系统,一个遮阳系统,一个加湿系统,一个co2系统和一个用于全面调节温度的通风系统。变化可确保温度精度。由于已根据设计需求和经济综合因素选择了siemens s7-200 plc控制装置,因此它不仅可以实现输入和输出控制,而且还可以实现输入和输出控制还实现了高性价比:通过设计给出控制系统的软硬件设计,在step7软件中输入,调试和仿真梯形图,完全可以满足设计要求。

(1)温度利用率较低。通风口必须相对较大,以防止高温影响天气对植物生长的影响。这会导致热区的温差大,然后室内的冷区会导致温度下降并减缓植物生长。

(2)当天气多雨,下雪或多风时,温室内的温度不能保持恒定并且植被不能在适当的温度下生长。虫害和疾病往往造成经济损失;

(3)不受控制的临时温度通常会造成不可逆转的损失;例如,树木开花期间的一两个高温导致一年的生产损失;

(4)劳动强度大,难以及时调整温度。蔬菜护理温度约占总时间的50%,而水果护理温度约占总时间的85%。近年来,出现了单机械通风口技术,但是由于不能解决实际问题,因此尚未得到广泛应用。

第2章系统设计设计

本系统以plc为控制核心设计,分为三个部分:

(1)信息采集系统,包括温度/湿度传感器,光传感器和co2传感器。主要实时监测温室内部的环境。在执行设备工作时,也要执行反馈工作。这是影响系统精度的主要因素。

(2)智能控制单元。它主要包括模糊控制器,mcgs配置(人机交互界面)和plc(系统的核心部分)。信息获取系统将信号输出到模糊控制器。模糊控制器处理信号(由plc确定并执行先前的分析)。模糊控制信号在发送到mcgs配置之前先经过处理。 mcgs配置会创建趋势曲线。它在人与计算机之间交换信息,例如动画演示,最后将信号发送到plc。 plc将信号与设定值进行比较,并做出相应的决定来控制下一部分工作。

(3)系统执行单元根据来自plc的信号包括前进和后退装置以及包括开关装置在内的最终装置,并相应地响应以控制温度等以达到目的。你呢在最终信息收集部分,将信息收集并反馈,并重复上述步骤以实现智能温度控制的效果。您也可以手动或自动切换以确保温度精度。

示了系统的自动温度控制梯形图。

薄膜温室大棚也叫日光温室,现如今我国也是温室大棚在覆盖方面使用率最高的国家,通过多年的努力已经缩短了与发达国家在塑料棚膜方面的差距。众所周知,传统的反季节蔬菜大棚越冬农作物生产对于水、电、煤等资源需求量较大,与现代农业发展背道而驰。为进一步发展绿色现代农业,经过不断探索研究出现了现在易清洁、环保、节能型的智能薄膜温室。

控制系统

智能薄膜大棚的物联网控制系统可根据传感器来自动调节成适宜农作物生长所需的温湿度,通过室外气象站可测量外部环境、风速、光照、雨量、太阳光照等因素、根据薄膜大棚内种植作物需求,自动控制植物补光灯、风机湿帘、水肥一体化等设施设备,为作物提供良好的生存环境。这份功劳主要归功农业物联网传感器与计算机的自动决策系统,也是作为创造作物最佳环境必不可少的要素,通过气象站采集温室外部的环境因素,运用自动化程序加工、处理各项参数,然后反馈到相应的控制器上,以此来实现设施设备的自动启停。

通风系统

智能薄膜温室通风系统主要是为室内提供新鲜空气,加大室内空气流通,以此为农作物提供最佳的生长条件。薄膜温室通风系统由齿条、齿轮、摆杆,以及一系列的限位构件组成,齿轮会在系统自动化控制作用下做逆时针的绕轴运动,同时带动齿条实现窗体的闭合。快速发展的人工智能技术促使薄膜温室不断应用高端技术对原有温室设施设备进行优化,通过自动降温、调节气流、调节co2浓度等对作物生长环境加以修正,稳步推进了设施农业产业的稳定发展。

灌溉系统

智能薄膜温室灌溉系统作为地区蔬菜水果生长的重要保障,可根据温室内作物的生长规律与实际生长情况,定时定量地补充生长所需的养分与水分。薄膜温室通风系统由首部枢纽、回收液储水罐、滴灌毛管、田间管网所组成,系统前端的传感器可以通过土壤、作物、气象等采集到有关作物生长的数据,由中央控制系统综合分析汇集的数据信息,然后对灌溉补偿点、灌溉饱和点进行合理推断与预测,使得阀门在系统指令的控制下实现自动启闭,以此保障地区春冬蔬菜水果的稳定供应。薄膜温室灌溉系统还可对雨水进行回收利用,主要是通过设置的雨水回收池收集屋面雨水,不仅有利于温室运行成本的降低,还有利于维持地区生态平衡,避免雨水污染地下水。回收的雨水被存入储水罐中,为温室每日运行提供足够的用水量。

移栽系统

智能薄膜温室移栽系统是温室内作物健康生长的重要保障,主要用于蔬菜、花卉等无土栽培作物,为保证栽培系统的稳定性,需要对悬挂的钢丝绳进行特殊设计,使得挂钩与栽培槽能够稳定相连。薄膜温室栽培系统的运用应结合作物生长特点对离地面的高度进行合理设定,一般将离地高度控制在0.6m~13m范围之内。此外,为提高操作便捷性,使用电动栽培槽实现系统的水平移动,同时结合人工操作,实现作物栽培密度提高的目标。半自动化的栽培系统具有光照充足、操作方便、通风良好等特点,在很大程度上实现了回收利用废液的目标。随着薄膜温室在甘肃敦煌地区的广泛应用,极大地提高了区域土壤资源的利用效率,夏季降温后的热量会储存在地下,为冬季温室内供暖提供充足的热量,有效维持周年的热量平衡。

智能化薄膜温室是一种集阳光、地热、保温等功能为一体的新技术,具有较高的节能环保水平。该项技术的最大特点就是集热快、保温好、效率高,解决了反季蔬菜与越冬农作物供应不足的问题。在经济社会快速发展的背景下,节能保温是薄膜温室未来发展的第一任务。为进一步增强薄膜温室推广与利用效果,市场上还出现了可通过语音播报、手机app操作软件、微型控制器等多种设备远程控制薄膜温室内的各项指标与参数,并选用与温室建设规模相符的硬件、软件,以此适应不同建造标准、建设规格的薄膜温室建设与使用需求。农业生产不仅能够提高农民的收入,还具有一定的生态屏障作用,自动化的薄膜温室设施设备的推广与使用,对地区绿色生态农业产业的发展具有重要意义,在很大程度上推动了生态循环发展工作的开展。由于薄膜温室建造成本低、投入产出比较高,是现代新兴农业事业可持续发展的重要保障。

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