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1、温室大棚中温室自动化控制系统解决方案设计温室自动化控制系统简介温室自动控制系统是专门为农业温室、农业环境控制、气象观测开发生产的环境自动控制系统。可测量风向、风速、温度、湿度、光照、气压、雨量、太阳辐射量、太阳紫外线、土壤温湿度等农业环境要素，根据温室植物生长要求，自动控制开窗、卷膜、风机湿帘、生物补光、灌溉施肥等环境控制设备，自动调控温室内环境，达到适宜植物生长的范围，为植物生长提供最佳环境。智能温室自动化控制系统是根据温室大棚内的温湿度、土壤水分、土壤温度等传感器采集到的信息，接到上位计算机上进行显示，报警，查询。监控中心将收到的采样数据以表格形式显示和存储，然后将其与设定的报警值相比较，
2、若实测值超出设定范围，则通过屏幕显示报警或语音报警，并打印记录。系统组网络以及通讯协议（1）系统组网络组成根据工艺运行的需求，我们做如下的网络系统设计：网络采用以太网络设计。每个站作为一个网络节点。这个网络采用性能可靠的工业以太网。可以将办公网络、自动控制网络无缝结合到该网络环境，实现“多网合一”。 整个系统可承载的数据分成如下的几个部分： 1：工业控制数据 2：采集数据 3：工业标准的MODBUS总线通讯 （2）组网特点自动化控制系统是开放的控制系统，除了具有良好的网络通讯能力外，还具有与其它控制系统通讯功能和标准的对外通讯接口，以后可以任意扩展控制系统。 整个系统采用多级网络结构，即生产管
3、理网和生产控制网，将过程实时数据、运行操作监视数据信息同非实时信息及共享资源信息分开，分别使用不同的网络。有效地提高了通讯的效率，降低了通讯负荷。（3）采用的通讯协议Modbus协议是应用于自动控制器上的一种通用协议。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以通信。它已经成为一种通用工业标准。现代农业大棚控制系统（1）控制系统概述随着社会经济的发展，设施农业作为农业可持续发展的一个重要途径，已经越来越受到世界各国的重视，而设施农业中问世工程的建设与发展是都市型发展的重要组成部分，是设施农业发展的高级阶段。希望通过改变植物生长的自然环境、创造适合植物最佳的生长条件
4、，避免外界恶劣的气候，达到调节产期，促进生长发育、防治病虫害等目的。 远程大棚监控系统是一种用于家庭、仓库(厂房、花棚和塑料薄膜大棚)内环境温湿度监控及控制的全自动远程智能调节系统。它通过控制加热器及制冷器(通风)对温度进行自动调节，同时通过控制加湿机及除湿机的工作自动调节环境的相对湿度，使环境的温度和湿度达到适宜的范围。（2）大棚环境特点与调控大棚因有塑料薄膜覆盖，形成了相对封闭与露地不同的特殊小气候。进行蔬菜大棚栽培，必须掌握大棚内环境的特点，并采取相应的调控措施，满足蔬菜生长发育的条件，从而获得优质高产。 大棚内环境条件： 1、光照 2、温度： 3、空气湿度 4、空气二氧化碳浓度5、土壤
5、湿度：（3）现代化大棚远程控制工艺本方案使用腾控系列系列高速32位控制器、高性能温度湿度以及氧气传感器、视频设备等硬件通过目前的高速光纤网络建造一个现代化农业用温室大棚环境监控系统。本系统可自动监测调节农作物环境的温湿度、光照、O2浓度、通风、卷帘升降、滴灌控制、门禁、巡更等参数，通过HMI输出帮助种植者作全面细致的数据分析，将数据通过网络和相关的通讯协议传递给上位数据存储和显示区域，实现远程的数据采集。并采取可靠的光纤通讯网络实现远程的设备的操作和相关数据的报警提示等。以及根据目前国家提倡的环保节能的标准对每个大棚都有相关的能源的计量装置，方便了客户对自己所用资源的调配和对运行参数的维护。（
6、4）控制系统的原理温室环境包括非常广泛的内容，但通常所说的温室环境主要指空气与土壤的温湿度、光照、CO2浓度等。计算机通过各种传感器接收各类环境因素信息，通过逻辑运算和判断控制相应温室设备运作以调节温室环境。输出和打印设备可帮助种植者作全面细致的数据分析，保存历史数据。（5）控制系统功能1风机控制系统2卷帘控制系统3滴灌控制系统4营养液喷淋系统5室内环境数据采集6室内温度湿度控制系统7室内灯光控制系统（1）系统的原理特点温室测控自动化注重于节省劳动力，提高温室生产的效率和技术水平，实现温度、湿度的测量记录和卷帘、滴灌等设备的自动化控制，实现农机和农艺的有机结合。从而大幅度提高温室生产的技术水平
7、，协助推进设施农业向精品、高端、高效方向发展。（2）系统的功能数据服务器负责数据的实时采集和存储。通讯服务器负责数据的运算和报表等逻辑的输出，操作员站进行控制回路的建立、修改局部控制器中的内部策略的参数 , 设置数据采集参数和报表供操作员对生产过程的控制回路、测量参数进行监测并实现自动记录、报表打印和报警打印；通过以太网通信完成与现场控制层的局部控制器进行通信。通过开放的OPC技术与其他系统连接。（3）上位组态软件及其开发我们将根据要求使用3-4套组态软件作为开发平台，开发系统是一个集成的开发环境，可以创建工程画面、分析曲线、报表生成，定义变量、编制动作脚本等，同时可以配置各种系统参数等。我们
8、说的“组态”就在这里完成，运行系统将开发完的系统进行执行，完成计算机监控的过程。开发人员可以在开发环境中完成监控界面的设计、动画连接的定义、数据库的配置等。开发系统可以方便的生成各种复杂生动的画面，可以逼真的反映现场数据。系统硬件配置PLC的简介西门子PLC外观图如图所示PLC的概述可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称PLC），它采用一类可编程的逻辑控制器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。基本结构可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算
9、机，可编程逻辑控制器其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：（1）电源可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此，可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%（15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。（2）中央处理单元（CPU）中央处理单元（CPU）是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/0以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行
10、时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/0映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/0映象区活数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/0映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性，近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。（1）存储器1. 存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。2. 存放应用软件的存储器称为用户程
11、序存储器。（2）输入输出接口电路1. 现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。2. 现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。工作原理当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。（1）输入采样阶段在输入采样阶段，可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并
12、将它们存入I/0映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/0映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则脉冲信号的宽度必须大雨一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。（2）用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图）。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的循序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或
13、者刷新该输出线圈在I/0映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/0映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/0映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。在程序执行的过程中如果使用立即I/0指令则可以直接存取I/0点。即使用I/0指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/0模块去痣，输出过
14、程影像寄存器会被立即更新，这与立即输入有些区别。（3）输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/0映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是可编程逻辑控制器的真正输出。功能特点可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点（1）系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的PID回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如DDC和DCS等，实现生产过程的综合自动化。（2）使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可
15、在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。（3）能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。选型规则在可编程逻辑控制器系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是可编程逻辑控制器工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。可编程逻辑控制器及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用可编程逻辑控制器应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，可编程逻辑控制器的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程逻辑控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算
16、时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定可编程逻辑控制器的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的可编程逻辑控制器和设计相应的控制系统。1.输入输出（I/0）点数的估算I/0点数估算时应考虑适当的余量，通常根据统计的输入输出点数，再增加10%20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需根据制造厂商可编程逻辑控制器的产品特点，对输入输出点数进行圆整。2.存储器容量的估算存储器的容量是可编程逻辑控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的
17、大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算，通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，许多文献资料中给出了不同公式，大体上都是安数字量I/0点数的1015倍，加上模拟I/0点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。3.控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。（1）运算功能简单可编程逻辑控制器的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通可编程逻辑控制器
18、的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运算、数据传送等；大型可编程逻辑控制器中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。随着开放系统的出现，目前在可编程逻辑控制器中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的通信，有些产品具有与同位机和上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。（2）控制功能控制功能包括PID控制运算、前馈补偿
19、控制运算、比值控制运算等，应根据控制要求确定。可编程逻辑控制器主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场合常采用单回路和多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的只能输入输出单元完成所需的控制功能，提高可编程逻辑控制器的处理速度和节省存储器容量。例如采用PID控制单元、高数计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。（3）通信功能大中型可编程逻辑控制器系统应支持多种现场总线和标准通信协（如TCP/IP），需要时应能与工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。可编程逻辑控制器系统的通信接口应包括串行和并行通信接口、RIO通信口、常用DCS接
20、口等；大中型可编程逻辑控制器通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。（4）编程功能离线编程方式：可编程逻辑控制器和编程器公用一个CPU，编程器在编程模式时，CPU只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程器切换到运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU，主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调
21、试和操作方便，在大中型可编程逻辑控制器中采用五种标准化编程语言：顺序功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123）,同时，还应支持多种语言变成形式，如C，Basic等，以满足特殊控制场合的控制要求。（5）诊断功能可编程逻辑控制器的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的鼓掌位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对可编程逻辑控制器的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。可编程逻辑控制
22、器的诊断功能的强弱，直接影响对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。（6）处理速度可编程逻辑控制器采用扫面方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好，如果信号持续时间小于扫描时间，则可编程逻辑控制器将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前，可编程逻辑控制器接点的响应快、速度高，每条二进制指令执行时间约0.20.4LS,因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.5ms/K；大中型可编程逻辑控制器的扫描时间不大于0.2ms/K。西门子S7-200西
23、门子S7-200外观图S7-200系列PLC 可提供4种不同的基本单元和6种型号的扩展单元。其系统构成包括基本单元、扩展单元、编程器、存储卡、写入器等。如采用的是CUP226.它具有24输入/16输出共40个数字量I/0点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/0点或35路模拟量I/0点。26K字节程序和数据存储空间。6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KKHz高速、脉冲输出，具有PID控制器。2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力。I/0端子很容易地整体拆卸。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快
24、的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。温湿度传感器温湿度传感器HT26-X从设备环境的不同位置采集温度，PLC获取采集的温度值，经处理后得到当前环境中一个比较稳定的温度值，再根据当前设定的温度上下限值，通过加热和降温对当前温度进行调整。当采集的温度经处理后超过设定温度的上限时，当采集的温度经处理后低于设定温度的下时，PLC通过开启热风幕提升大棚内温度。当采集的湿度经处理后低于设定温度的下时，PLC通过开启喷淋提升大棚内湿度。湿度传感器空气的干湿程度叫做湿度，常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示。通常空气的湿度越高，最大湿
25、度就越大。干空气和湿空气（Dry air and Wet air）通常把不含水汽的空气称为干空气，把包含干空气与水蒸气的混合气体称为湿空气。饱和蒸汽压（Saturation pressure of water vapor）由饱和蒸汽产生的部分压力，称为该温度下的饱和蒸汽压。饱和蒸汽压强仅与空气的温度有关，不受压力影响。绝对湿度是指在一定温度和压力条件下，每单位体积（1m3）的混合气体中所含水蒸汽的质量（g），单位为g/ m3 ，一般用符号AH表示。它的极限是饱和状态下的最高湿度。绝对湿度只有与温度联系起来才有意义，因为空气中湿度随温度而变化。其表达式为：式中的M为水汽的摩尔质量，R为理想气体常
26、数，T为空气的绝对温度。相对湿度（Relative humidity）相对湿度是指气体的绝对湿度与同一温度下大道饱和状态的绝对湿度之比，长表示为%RH，亦即式中Pw只为与待测空气温度T同温时水的饱和水气压。由于水汽的饱和气压会随着气温增高而增加，因此相对湿度相同的情况下，气温高时空气中的水汽重量比气温低时大，平时我们说空气很湿，就是表示空气相对湿度较大。根据气体定律，水蒸气的质量正比于水蒸气分压，所以，气体中的水蒸气分压（e）与该温度气体饱和水蒸汽压（e s）的比，用百分比表示。表示：RH=e/es100%.相对湿度最常用。相对湿度为100%的空气就是水蒸气饱和的空气。相对湿度同样也与温度联系
27、起来才有意义。通过相对湿度和温度也可以换算出表示温度的其他参数。相对湿度给出大气的潮湿程度，它是一个无量纲的量，在实际使用中多使用相对湿度这一概念。湿度传感器的分类湿度传感器，基本形式都为利用湿敏材料对水分子的吸附能力或对水分子产生物理效应的方法测量湿度。湿敏元件主要分为二大类：水分子亲和力型湿敏元件和非水分子亲和力型湿敏元件。利用水分子有较大的偶极距，易于附着并渗透入固体表面的特性制成的湿敏元件称为水分子亲和力型湿敏元件。金属氧化物是离子型结合物质，有较强的吸水性能看，不仅有物理吸附，而且有化学吸附，可制成金属氧化物湿敏元件。这类元件在应用时附着或浸入被测的水蒸气分子，与材料发生化学反应生成
28、氢氧化物，或一经浸入就有一部分残留在元件上而难以全部脱出，使重复使用时元件的特性不稳定，测量时有较大的滞后误差和较慢的反应速度。目前应用较多的均属于这类湿敏元件。另一类非亲和力型湿敏元件利用其与水分子接触产生的物理效应来测量湿度。TDR-4土壤水分传感器1、技术参数（1）测量参数：土壤容积含水率：（2）单 位：%（m3/m3）（3）量 程：0100%（4）探针长度：5.3cm（5）探针直径：3m（6）测量精度：3%（7）工作温度范围：-4085（8）工作电压：724V（电压型；724V电流型）（9）测量主频：100MHZ（10）输出信号：电压型01.875V DC；电流型020mA直流（11）
29、测量稳定时间：2秒（12）响应时间：1秒（13）测量区域：以中央探针为中心，围绕中央探针的直径7cm、高7cm的圆柱体2、功能及特点（1）本传感器体积小巧化设计，携带方便，安装、操作及维护简单。（2）结构设计合理，不锈钢探针保证使用寿命。（3）外部以环氧树脂纯胶体封装，密封性好，可直接埋入土壤中使用，且不受腐蚀。（4）土质影响较小，应用地区广泛。（5）测量精度高，性能可靠，确保正常工作。（6）响应速度快，数据传输效率高。3、适用范围适用于节水农业灌溉、温度大鹏蔬菜、花卉园艺、草地牧场、土壤速测、植物培养、科学试验等领域。光照强度传感器的简介光照传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，
30、它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光照传感器的不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。光照传感器是目前产量最多，应用最广的传感器之一它在自动控制和非电量电测技术中占有非常重要的地位。光敏电阻器是利用半导体光电导效应制成的一种特殊电阻器，对光线十分敏感，他的电阻值能随着外界光照强弱（明暗）变化而变化。他在无光照射时，呈高阻状态；当有光照射时，其电阻值迅速减小。广泛应用于各种控制电路（如自动照明灯控制电路、自动报警电路等）、家用电器（如电视机中的高度自动调节，照相机中的自动曝光控制等）及各种测量
31、仪器中。光敏电阻又称光导管，它几乎都是用半导体材料制成的光电器件。光敏电阻没有极性，纯粹是一个电阻器件，使用时既可加直流电压，也可以加交流电压。无光照时，光敏电阻值（暗电阻）很大，电路中电流（暗电流）很小。当光敏电阻受到一定波长范围的光照时，它的阻值（亮电阻）急剧减小，电路中电流迅速增大。一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好，此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧量级，亮电阻值在几千欧以下。该系统可通过光敏传感器将光照强弱信号转化为电信号通过发光二极管显示以及蜂鸣器报警从而成为光照强度自动显示检测系统。光照强度不同光明传感器的组织不同，当光照强度很强时，光敏传感器的阻值很小
32、；当光照强度弱时，光敏传感器的组织很大；当光照强度适宜时光敏传感器的阻值介于强光和弱光的阻值之间。因此可以通过光敏传感器将光信号变为电信号，并可以利用光照传感器受光照不同阻值不同产生的电信号不同从而显示不同的信号。GZD-100V2光照传感器1 原理采用先进光电转换模块，将光照强度值转化为电压值，再经调理电路将此电压值转化为02V或420mA。2 技术参数（1） 测量范围：200200000Lux（2） 光谱范围：400700（nm）可见光（3） 电源电压：24VDC(12VDC30VDC)（4） 输出信号：420mA或05V（5） 测量误差：小于7%（6） 工作环境温湿度：040、070%R
33、H（7） 储存环境温湿度：-10+50，080% RH（8） 大气压力：80110KPa 3 安装与使用该传感器应安装在四周空旷，感应面以上没有任何障碍物的地方（感应面应保持清洁），然后将其牢牢固定，再将传感器输出电缆与记录仪表相连接，即可观测。最好将电缆牢固地固定在安装架上，以减少断裂或在有风天发生间歇中断现象。传输方式，主要适合于异地城市之间数据的收发。二氧化碳浓度传感器温室是一个相对封闭的环境，作物在温室内不断进行着CO2的吸收与释放过程，因此，温室内的CO2浓度与外界环境有明显的差异。一般来说，白天温室内绿色植物光合作用旺盛，CO2浓度急剧下降；夜间光合作用停止，作物呼吸作用释放CO2
34、 ，CO2室内浓度主见升高。温室大棚的CO2来源包括空气和土壤。假定温室面积为As（），空间容积为V（m3），则其室内CO2的浓度对时间的变化率可用下式表示：式中：计算CO2施用量，g/h；CN设定的CO2目标浓度，g/ m3， 在常温常压下，1 g/ m3 相当于531ml /m3 Cw室外空气CO2 浓度，g/ m3，n换气次数，次/hPn净光合作用强度，一般1-8g/（.h）基于CO2浓度对时间的变化率，设计了红外吸收型二氧化碳传感器来检测温室内的CO2浓度。二氧化碳浓度传感器的工作原理红外吸收型CO2 气体传感器是基于气体的吸收光谱随物质的不同而存在差异的原理制成的。不同气体分子化学结
35、构不同，对不同波长的红外辐射的吸收程度就不同，因此，不同波长的红外辐射依次照射到样品物质时，某些波长的辐射能被样品物质选择吸收而变弱，产生红外吸收光谱，当知道某种物质的红外吸收光谱时，便能从中获得该物质在红外区的吸收峰。同一种物质不同浓度时，在同一吸收峰位置有不同的吸收强度，吸收强度与浓度成正比关系。因此通过检测气体对光的波长和强度的影响，便可以确定气体的浓度。根据比尔郎伯定律，输出光强度、输入光强度和气体浓度之间的关系为：式中为摩尔分子吸收系数；C为待测气体浓度；L为光和气体的作用长度（传感长度）。对上式（3）进行变换得：通过检测相关数据就可以得知气体的浓度。二氧化碳传感器探头结构二氧化碳传
36、感器探头结构如图所示。是由红外光源、测量气室、可调干涉滤光镜、光探测器、光调制电路、放大系统等组成。红外光源采用镍铬丝，其通电加热后可发出310 m的红外线，其中包含了4.26 m处CO2 气体的强吸收峰。在气室中，二氧化碳吸收光源发出特定波长的光，经探测器检测则可显示出二氧化碳对红外线的吸收情况。干涉滤光镜是可调的，调节他可改变其通过的光波段，从而改变探测器探测到信号的强弱。红外探测器为薄膜电容，吸收了红外能量后，气体温度升高，导致室内压力增大，电容两级间的距离就要改变，电容值随之改变。CO2 气体的浓度愈大，电容值改变也就愈大。CD28-CT型二氧化碳传感器CD28-CT型红外二氧化碳传感
37、器（以下简称传感器）是一种专门用以监测煤矿井下二氧化碳气体的本职安全型检测仪表。仪器能够连续检测二氧化碳气体浓度并就地显示，同时将浓度值转换成标准电信号传输给关联设备。本传感器还具有报警点、断电点任意设置，超限声光报警，故障自检等功能。1、产品特点（1）传感器采用非色散红外气体检测技术检测二氧化碳气体浓度，具有测量精度高、调校周期长、重复性好、测量范围宽、使用寿命长、不受其它背景气体（CH4、H2S 、SO2 、N2 、O2 等）影响等优点。（2）传感器在设计上采用高性能单片微机和高集成数字化电路，结构简单、性能可靠、调试、维护方便。（3）传感器的零点、灵敏度及报警点皆采用红外遥控器调节。（4
38、）传感器除可连续检测瓦斯，还具有声光报警、断电信号输出，故障自检等功能。（5）传感器整机采用低功耗设计，带载距离长。（6）传感器具有故障自检功能，使用、维护方便。（7）传感器的外壳采用了高强度结构设计，抗冲击能力强。2、型号的组成及其代表意义G传感器R二氧化碳G工作原理：光学5测量范围：0.00%CO2 5.00%CO2 H红外3、使用环境条件（1）工作温度：040（2）湿度：98%（3）大气压力：（80-116）KPa（4）风速：08m/s（5）机械环境：无显著振动和冲击的场合（6）贮存温度：（-4060）如今温室产业面临着这样的现状：一方面，能源、劳动力成本增加；另一方面，人们的环保意识逐
39、渐增强。因此，提高温室花卉生产效率、增加单位面积产量，同时降低能源和水资源消耗，成为温室使用者亟待解决的问题。为此，温室产业需要不断调整自身策略来适应。我们可以看到，现在越来越多的花卉种植者开始利用现有条件不断优化生产过程、建造更加先进的温室、降低资源消耗。尽管这是一个非常复杂的过程，对种植者的温室认知和管理水平提出了更高的要求，但是它促进了自动化的应用与发展。然而，诸如什么是自动化、自动化能够为种植者带来什么好处，许多温室用户似乎一直没有得到明确的答案。目前，专业温室如雨后春笋般建成并投入使用。现代化温室中配备了各种先进设备，一方面使对作物环境的干预变为可能，另一方面，也使得整个管理更加复杂
40、。如果种植者希望最大限度地发挥这些设备的作用，优化温室环境，就需要了解三个方面的知识物理学、植物生理学、温室管理技术。物理学。种植者需要清楚了解影响温室环境的每个单独气候因子，以及不同气候因子之间的关系，包括：光照/辐照、温度、湿度、二氧化碳、空气流动。植物生理学。温室种植的目的在于通过控制环境，优化作物生长过程。因此，需要明确温室环境对作物生长的影响，特别是对植物两个基本生长过程的作用，即光合作用和蒸腾作用。温室管理技术。现代化温室中包含各种环境控制设备，包括加热、通风、湿帘风机、帘幕、喷雾等等。合理操作这些设备和正确处理设备间的相互关系对种植者而言非常重要。掌握了上述方面，生产者就可以发现
41、，为了最终实现优化环境控制，温室自动化不可或缺。什么是温室自动化？温室自动化是一种温室管理工具。种植者根据不同作物的生理需求，利用自动化对温室各种不同设备进行管理。自动化主要体现在三个方面：1.现代化温室控制设备繁多，需要时刻关注、控制和调整，采用人工方法是无法及时做到的。由于对一些非常简单控制的疏忽，诸如没有按时拉开或者关闭帘幕都可能对作物未来的长势造成不可逆转的影响，导致温室减产或者花卉植物品质下降。2.温室气候因子是作物环境的重要组成部分。不同因子之间相互关联：光照会影响温室气温，气温会影响湿度等。不同设备使相应的因子变化，其他因子也将“联动”。自动化系统需要掌握各种设备的功能，根据种植
42、者的设定，做出控制策略，并动用相应设备尽可能满足作物的环境需求。3.为了提供一个稳定的气候环境，自动化系统仅仅掌握温室内各种设备的功能是不够的，还需要考虑各种设备的反应速度。比如，在打开天窗时，温室的降温速度会有多快；提高加热管道温度后，温室需要多少升温时间。自动化系统在了解了设备的反应速度后，能够根据温室内外不间断的气候数据，自动实现尽可能缓慢的调整效果。在提供稳定环境的同时，降低能耗和设备损耗。不同温室自动化基于不同控制水平，用户可选择单一方面作为自己的控制重点，也可以集上述三个方面于一身，真正提供可以称为“温室设备综合控制的艺术”的管理，从而降低不良气候条件影响，为作物提供优化种植环境，同时降低能源与资源的消耗。综上所述，现代化温室为园艺带来新的技术优势，使种植者追求更高环境控制效果的愿望变得可能，但是更高效、高产、更低能耗、更环保的实际要求增加了设备控制的复杂程度。不同控制水平的自动化，能够不同程度地帮助种植者从简单的设备控制，到综合的气候调节，再到持续的环境监控，实现高效增产、低耗环保的生产需要。 将自动化控制系统应用于温室花卉生产已成为众多生产者的选择。
