第三节 设施环境自动调控系统
第三节 设施环境自动调控系统
1.电气式液态肥自动调控系统
给定值 清水池 电磁阀
调节器
执行机构
传感器
ห้องสมุดไป่ตู้
灌溉用水 原液池 电磁阀 电磁阀
送出至土壤
2.无土栽培种营养液浓度微机自动调控系统
清水池 放大器 A/D
母液池A
传感器 母液池B MCS-51系统
混合液池
酸碱液池
执行机构
3.5 CO2气肥自动调节系统
农作物的生长发育是依靠光合作用将CO2转化为吸收养 料。最适合作物生长的CO2浓度应为1000-1500µl/L，而目前 温室内CO2的浓度一般为80-100µl/L，远远达不到生长需求。 因此增施CO2气肥已成为作物增产的重要手段之一。
第三节 设施环境自动调控系统
3.1 温室温度自动调控系统 3.2 温室通风换气自动调控系统
3.3 温室灌溉自动调控系统
3.4 液态肥施用自动控制系统 3.5
CO
2
气肥施肥自动调控系统
3.6 设施环境综合调控系统
3.1 温室温度自动调控系统
温室采暖供热自动调控系统的设计： 利用热平衡原理分析和计算温室内热量平衡，并依次估测 出温室内的温度升降、蒸发散热量、通风强度等物理状况。
湿帘排风降温系统
3.3 温室灌溉自动调控系统
灌溉用水加温自动调控系统
自动灌溉系统
智能化灌溉系统
3.4液态肥施用控制系统
首先我们来谈一谈采用施肥自动调控系统的必要性.
在有土栽培和无土栽培中，虽然光照、温度、湿度、对作 物生长发育有影响，但这往往是比较缓慢的，而施肥量对作物 生长的影响却是直接和迅速的。一旦施肥失控，会使作物很快 出现“营养不良”或被“烧死”等现象。再而从节省人力和肥 源方面考虑就能得出结论。。。。。
环控系统的组成和功能
环控系统的组成和功能引言我国正处于大规模城市化发展的时期，全国各大城市的交通状况一直非常紧张，交通不畅严重影响着人们的生活、制约着经济的发展。
改善城市公共交通状况已经成为各大中城市政府相当急迫的要求和共识。
随着近年来轨道交通的快速发展，北京、上海、广州、深圳、天津、南京等各大城市都修建或正在实施各自的快速轨道交通路网的骨干线路。
地铁具有高效、快捷、安全和污染小的特点，避免了地面道路扩容困难的矛盾，有效地缓解了城市交通难的问题。
因此地铁在世界各大城市得到广泛应用，已经成为承担城市大运量公共交通系统的首选。
第一章环控系统的概念“环控系统”本身就是简称，其全称为环境监控系统。
环境监控系统是一个综合利用计算机网络技术、数据库技术、通信技术、自动控制技术、新型传感技术等构成的计算机网络，提供的一种以计算机技术为基础、基于集中管理监控模式的自动化、智能化和高效率的技术手段，系统监控对象主要是机房动力和环境设备等设备。
环境监控系统能远程地对监控现场被监控设备进行开/关机，远程在线调整监控设备的配置参数；可根据告警确认、屏蔽和打印的规则，声光提示各告警，自动处理告警。
可根据告警类型、等级、时间、位置、屏蔽等因素按照预定规则自动将告警通知相关人员，通知方式可包括现场声光报警、电话、手机短信或E-mail等。
第二章环控系统的特点地铁是一个较为特殊的建筑系统，具有面积大、空间广、区域应用的功能比较复杂、区域间无隔断、人员流动性大等特征，并且不同的建筑功能区域负荷通常都会处于一种较快的相对变化状态之中。
这样的环境特性就会使得地铁的空调通风系统在实际的运行之中通常会出现诸多的问题，比如局部负荷突变、负荷跨区域变化、区段实际使用功能变更、存在调节的空间死角等。
地铁环控系统的监控对象通常是时变和非线性的，但其负荷的变化具有随机性或统计学上的特性。
所以，环控系统不能仅采用建立模型辨识的方法，而要在此基础上使用人工智能神经网络控制器，对地铁空间多输入、多输出的非线性之时变系统做出控制。
环境控制系统PPT课件
测定温度。
18
• 热电阻
• 热电阻温度传感器是利用金属或半导体材料的阻值随 着温度变化来测量温度的。大多数金属热电阻的阻值随温 度增高而增大（当温度升高1℃时，其阻值约增加0.4%一 0.6％），称其具有正的温度系数；而半导体热敏电阻的 阻值一般随温度升高而减少（当温度升高1℃时，其阻值 约减小3％-6％），称其具有负的温度系数。又会引起本 身电阻的变化，因而可制成温度传感器。
电磁线圈 24v驱动
17
㈡检测装置
• 检测装置即传感器，是将非电量转换为电量的器件或装置， 它是检测系统和控制系统中获取信息的第一个环节，没有 精确、可靠的传感器，不可能实现精确可靠的自动检测和 自动控制。
• 1.温度传感器 • 温度传感器测量方法可分为接触式和非接触式两大类 。 • 接触式 • 传感器和被测物体直接接触，吸收被测物体能量进行测量，
（Different /D）。这三种控制规律可以组合成比
例（P)控制器，比例—积分（PI）控制器，比例一
积分一微分（PID）控制器等。其作用是将给定值
r(t)与被控参数的实际输出y (t)之差（即偏差）e（t)
＝r(t)—y (t)作为控制器的输入，控制器按偏差的比
例、或比例加积分、或比例加积分加微分形成控制
环境控制系统
1
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
2
一、自动控制系统的组成
• 由被控对象、 执行机构、检 测装置和控制 器等完成一定 任务的部件组 成。3• 系统的工作原理为：
室内环境智能控制系统 .ppt
第三章
3.7 RS232串口电路
51单片机的串行数据输出端口TXD连接到MAX232第 一组收发器的输入端口T1 IN，用于向PC发送数据。串行 数据输入端口RXD连接到MAX232第一组收发器的输出端 口R1 OUT，用于接收PC串行输入的数据。 PC的串行数据输入端口RXIN连接到MAX232第一组收发 器的输出端口T1 OUT,用于接收单片机发送的串行数据， PC的串行数据输出端口R1IN连接到MAX232第一组收发 器的输入端口R1 IN,用于向单片机发送串行数据。
毕业论文答辩
2010.12
第三章
3.1 硬件结构框图
室内环境智能控制系统的硬件选用STC89C52作为主控中心 。为实现对系统的处理，将温度传感器、湿度传感器采集 得到的值，与上限及下限值进行比较，系统根据比较结果 进行相应的控制操作。将结果送到LED显示。
系统硬件结构框图
毕业论文答辩
2010.12
综合比较方案一与方案二，方案一虽然满足精度及测量湿 度范围的要求，但其只限于一定范围内使用时具有良好的 线性，可有效地利用其线性特性。而且还不具备在本设计 系统中对温度-30～50℃的要求，因此，我们选择方案二 来作为本设计的湿度传感器。
毕业论文答辩
2010.12
第二章
2.3 信号采集通道的选择
在本设计系统中，温度输入信号为8路的模拟信号，这就需 要多通道结构。 方案一、采用多路并行模拟量输入通道。 这种结构的模拟量通道特点为：可以根据各输入量测量的 饿要求选择不同性能档次的器件。总体成本可以作得较低 ，硬件复杂，故障率高系，统软硬件件结简构单框图，各通道可以独立编程 方案二、采用多路分时的模拟量输入通道，如图2-1所示。 这种结构的模拟量通道特点为：对ADC、S/H要求高，处 理速度慢，硬件简单，成本低。软件比较复杂。 综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统 对于模拟量输入的要求，比较其框图，方案二更具备硬件 简单的突出优点，所以选择方案二作为信号的输入通道。
设施环境的特点及调控(PPT117页)
1、增加室内的自然光照
采用合理的设施方位和采光屋面角度； 选择合理的设施结构及骨架材料； 选择透光率高、无滴、防尘、需老化膜； 充分利用反射光； 加强对棚膜、草帘的管理； 调整作物布局，合理密植（矮在南或中，高在北或 两侧，采用套作）； 吊蔓栽培。
充分利用反射光：内墙合理涂白或安装镀铝反光膜
2、人工补光
4~5个月 4-6月份种植
幼苗、小苗期
本单元小结:
回顾设施的光照特点:地膜覆盖\风障\阳畦\温床\塑料
棚Hale Waihona Puke 光照特点(4点)强度弱\光照时数少\分布不均匀\光质变化
调控措施
影响因素(2点) 覆盖材料及设施结构
措施
增光 遮光
增自然光\人工增光 目的 时期
方法
本单元练习题一：填空题
1、影响设施光照条件的主要因素有透光率、 覆盖 材料 和 设施结构 。
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成 。21.6.1821.6.1814:32:1614:32:16June 18, 2021
14、谁要是自己还没有发展培养和教 育好， 他就不 能发展 培养和 教育别 人。2021年6月 18日星 期五下 午2时32分16秒14:32:1621.6.18
2、人工补光
白炽灯 人工补光的光源介绍
价格便易，但光效低，光色较差，目前只能作 为一种辅助光源。
使用寿命大约1000小时。
荧光灯
第二代电光源。价格便 宜，发光效率高。可以 改变荧光粉的成分，以 获得所需的光谱。寿命 长达3000小时左右。
主要缺点是功率小。
金属卤化物灯
光效高，光色好，功率大，是目前高强度人工补光 的主要光源。缺点是寿命短。
环控系统知识点总结
环控系统知识点总结一、环控系统概述环控系统是指通过各种传感器对环境参数进行监测和控制的系统，主要用于控制建筑物、温室、工厂、实验室等室内环境中的温度、湿度、光照、气体浓度等参数，保持环境条件的稳定性和舒适性。
环控系统的基本组成包括传感器、执行器、控制器和用户界面等部分。
二、环控系统的主要参数1. 温度温度是环境中最常见的参数之一，对于不同的环境需要保持不同的温度范围。
因此，环控系统需要通过温度传感器来监测环境温度，并通过控制器来调节加热、制冷设备，以保持目标温度。
2. 湿度湿度也是环境中重要的参数之一，它影响着空气的清洁度和舒适度。
环控系统通过湿度传感器监测环境湿度，并通过加湿器、除湿器等设备来控制环境湿度。
3. 光照光照参数主要涉及到室内环境的照明控制，通过光照传感器来实时监测环境的光照强度，从而自动调节室内照明系统。
4. 气体浓度在一些特殊的环境中，如工厂、实验室等，需要对环境中的气体浓度进行监测和控制。
环控系统通过气体传感器来监测环境中的气体浓度，并通过通风系统、气体净化设备等来控制气体浓度。
5. 其他参数除了上述几种主要参数外，环控系统还可能涉及到其他一些参数，如压力、气流速度、噪音等，这些参数都可以通过相应的传感器进行监测和控制。
三、环控系统的工作原理环控系统主要分为监测和控制两个阶段，通过传感器对环境参数进行监测，然后通过控制器对执行器进行控制，从而维持环境参数在目标范围内。
1. 监测阶段环控系统的监测阶段主要通过各种传感器对环境参数进行监测。
传感器将监测到的参数信号转换成电信号，再经过放大、滤波、线性化等处理，最终输出成为控制器可以识别的信号。
2. 控制阶段控制阶段主要通过控制器对执行器进行控制。
控制器接收到传感器监测到的信号后，会经过比较、运算等处理，然后输出控制信号给执行器，控制执行器对环境参数进行调节。
四、环控系统的传感器传感器是环控系统中最关键的部分，它直接影响着系统的监测精度和稳定性。
设施温度环境及其调控
表6 通常畜舍内要求的适宜温度
种类
成年乳牛 肉牛 牛犊 成年猪 育肥猪 产仔母猪
畜禽要求的环境温度（℃） 最佳产奶温度10-20℃，但6-25℃对产量影响不大 最佳温度℃ 出生时为10-15℃，此后逐渐下降，在小肉牛生产中，需 要较高的温度，为15-22℃ 适宜环境温度为4-30℃，高温时应防护太阳辐射 在断奶时为25℃，长到90-110kg时降低到15℃ 母猪为15-20℃，仔猪出生时为30℃，其后逐渐降到21℃， 断奶时为25℃ 最佳温度20-25℃ 在舍内饲养为16-25℃ 刚出生的小鸡为35℃，然后每天大约下降0.5℃，四周以 后降至18-20℃
畜舍控制的温度（℃）
5-16
2-24
产蛋鸡
肉鸡
5-29
13-24
孵化器
25-30
三、温室保温技术
2、常用农业生产温室的保温设计要求
表9 农场建筑需要的总热阻值
气候地区
总热阻值[（m2· ℃）/W]
墙
温暖地区（0℃） 适中地区（0-10℃） 寒冷地区（<-10℃） 1.59 1.59 2.47
天花板
草帘 泡沫塑料保温被 小拱棚 浮面覆盖
保温覆盖
保温帘
保温帘
其它
三、温室保温技术
1、温室保温措施
(1)、采用多层覆盖，减少贯流放热量
三、温室保温技术
1、温室保温措施
(2)、增大温室透光率
(3)、增大增大保温比
(4)、设置防寒沟，防止地中热量横向流出 (5)、农业设施的保温（建筑保温） 总热阻：
Romin
式中：Qv—整个设施单位时间的换气失热量；
R—每小时换气次数（表4）; F—空气比热，F=1.3 kJ· m-2· h-1℃-1;
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那么CO2的气体发生器采用的是什么方式呢？
碳氢化合物燃烧式
这是目前国内外主要温室生产上使用的一种CO2发生 器。即将碳氢化合物通过燃烧充分氧化而释放CO2。碳氢 化合物包括煤油与液化石油气等，按燃烧方式分为火焰 式和红外式两种。 煤油火焰燃烧式的工作过程是有开机信号发出高压 电火花点燃由喷油嘴喷出的油雾，在燃烧室内燃烧，通 风机一方面送入新鲜空气助燃，一方面将产生的CO2气体 送人温室内。CO2烟气浓度和送气时间由控制器自动调控。 红外式CO2发生器与上述燃烧式不同之处是用红外炉 代替燃烧室。使燃料燃烧彻底，不易产生CO，从而提高 了CO2纯度。
谢谢观赏！！！
四段变温双位自动调控系统
二、以光照（太阳光）为基准的温室自动调控系统
太阳辐射能在穿过采光屋面时，一部分被反射掉，一部 分被屋面材料吸收，其余的辐射进入温室。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
温室吸收的太阳辐射能除使土壤、作物以及建筑维护材 料增温外，将会使温室温度增加，因此，以室内太阳辐射 强度为基准的温室自动调控系统随之产生。
第三节 设施环境自动调控系统
3.1 温室温度自动调控系统 3.2 温室通风换气自动调控系统
3.3 温室灌溉自动调控系统
3.4 液态肥施用自动控制系统 3.5
CO
2
气肥施肥自动调控系统
3.6 设施环境综合调控系统
3.1 温室温度自动调控系统
温室采暖供热自动调控系统的设计： 利用热平衡原理分析和计算温室内热量平衡，并依次估测 出温室内的温度升降、蒸发散热量、通风强度等物理状况。
第二类是事先把作物生长发育各阶段所需的最适环境因子作为文件贮 存起来，在运行时把各种检测传感器所提供的环境因子的实际信息与设定 的值相比较，得出相应的偏差值，去命令相应的执行机构动作，调节实际 环境的诸因子，以满足作物生长发育的要求。
那么温室综合调控系统主要组成是什么呢？ 整个系统除控制对象外，主要包括两个部分： 1、温室内环境因子状态监测部分 这部分包括各种传感器、测 量放大器、模拟/数字转换器以及多路开关等环节 2、控制部分 这一部分包括核心器件——微处理器、输出接口 电路、继电器组和各种调节机构等，以及键盘、显示、记录和 保护等外部设备。
湿帘排风降温系统
3.3 温室灌溉自动调控系统
灌溉用水加温自动调控系统
自动灌溉系统
智能化灌溉系统
3.4液态肥施用控制系统
首先我们来谈一谈采用施肥自动调控系统的必要性.
在有土栽培和无土栽培中，虽然光照、温度、湿度、对作 物生长发育有影响，但这往往是比较缓慢的，而施肥量对作物 生长的影响却是直接和迅速的。一旦施肥失控，会使作物很快 出现“营养不良”或被“烧死”等现象。再而从节省人力和肥 源方面考虑就能得出结论。。。。。
以光照为基准的温室自动调控
3.2 温室通风换气自动调控系统
温室的冬季储热保温要求有良好的密闭环境，但是密闭却 造成了室内的高湿，低，高温及高的有害气体的浓度，因 此为了维持温室内正常的生长发育条件，必须进行充分的 通风换气，目的是为了降温、排湿和调节室内气体成分的 浓度。即通风换气是在一定的室温气象条件下，为维持室 内作物的正常生长发育环境而采取的室内空气调节措施。
1.电气式液态肥自动调控系统
给定值 清水池 电磁阀
调节器
执行机构
传感器
灌溉用水 原液池 电磁阀 电磁阀
送出至土壤
2.无土栽培种营养液浓度微机自动调控系统
清水池 放大器 A/D
母液池A
传感器 母液池B MCS-51系统
混合液池
酸碱液池
执行机构
3.5 CO2气肥自动调节系统
农作物的生长发育是依靠光合作用将CO2转化为吸收养 料。最适合作物生长的CO2浓度应为1000-1500µl/L，而目前 温室内CO2的浓度一般为80-100µl/L，远远达不到生长需求。 因此增施CO2气肥已成为作物增产的重要手段之一。
温室内温度（气温）的管理方案及实施管理（调控）的具 体措施。
常用的由热水供热的调节系统
一、四段变温双位自动调控系统
四段变温是把一昼夜分为上午、下午、前半夜、后半夜四 个时段，分别按照各时段不同作物在不同生长发育期内的 适温标准设置给定温度，通过一个24h周期的计时器自动 转换，分时段向调节器输入给定温度信号。
目前温室建筑上考虑的通风换气方法有两种：
自然通风：利用热压和风压自动进行 强制通风：利用排气扇将室外空气吸入室内，待被吸入室 内的空气上升后，又被排出室外，如此循环形成强制的换 气过程。
常见的两种通风控制系统
自然通风的天窗开启自动控制系统
湿帘排风自动控制系统
荷兰型天窗开启自动控制系统
3.6设施环境综合调控系统
随着技算机技术的迅猛发展和国民生产、生活水平的提高，设施农业以 空前的速度推进。由于现代化温室的研制，单一的手工调控已不能满足人类 对温室的控制了，所以农业渐渐走向集约化、规模化和现在化的道路。温室 综合调控系统日益完善，现在的温室调控系统从调控方案上可分为两大类：
第一类是自动寻优系统，根据作物最适的生长发育环境条件调控室 内各个环境因子。在微机的帮助下逐步地更变温度（T）、湿度（H）、 光照（L）、CO2浓度（C），以便获得最优的状态。