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巨浪牧场蔬菜温室地热供暖智能控制系统的设计与实现

更新时间：2022-01-14　点击量：946

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.

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.

.22元器件的选取.

温度传感器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单片机相比具有强大的能力能够承受一40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.

.23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*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*系统关闭供热阀门打开通风窗口降温温度低于下*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.

全自动野外地温监测系统/冻土地温自动监测系统

地源热泵分布式温度集中测控系统

矿井总线分散式温度测量系统方案

矿井分散式垂直测温系统/地热普查/地温监测哪家好选鸿鸥

矿井测温系统/矿建冻结法施工温度监测系统/深井温度场地温监测系统

地热井高精度传感器分层测温方案、地热井温梯度测井系统、井温梯度测井系统

地温冻土深水井地热井温度监测自动测温系统

岩土冻土地温深井电脑自动测温系统、水源地源热泵空调换热井测温系统

TD-016C型地源热泵能耗监控测温系统

产品关键词：地源热泵测温，地埋管测温，浅层地温在线监测系统，分布式地温监测系统

此款系统专门为地源热泵生产企业，新能源技术安装公司，地热井钻探公司以及节能环保产业等单位设计，通过连接我司单总线地热电缆，以及单通道或多通道485接口采集器，可对接到贵司单位的软件系统。欢迎各类单位以及经销商详询！此款设备支持贴牌，具体价格按量定制。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统【产品介绍】

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇,对建筑物进行供热和供冷.在埋地管换热器设计中,土壤的导热系数是很重要的参数.而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长,测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的测温电缆设计方法，单总线测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

采集服务器通过总线将现场与温度采集模块相连，温度采集模块通过单总线将各温度传感器采集到的数据发到总线上。每个采集模块可以连接内置1-60个温度传感器的测温电缆相连。本方案可以对大型试验场进行温度实时监测，支持180口井或测温电缆及1500点以上的观测井温度在线监测。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统：

1. 地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2. U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究，埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

竖直地埋管地源热泵温度测量系统，主要是一套*基于现场总线和数字传感器技术的在线监测及分析系统。它能有对地源热泵换热井进行实时温度监测并保存数据，为优化地源热泵设计、探讨地源热泵的可持续运行具有参考价值。

二、RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统本系统的重要特点：

１．结构简单，一根总线可以挂接1-60根传感器，总线采用三线制，所有的传感器就灯泡一样，可以直接挂在总线上．

２．总线距离长．采用强驱动模块，普通线，可以轻松测量500米深井.

３．的深井土壤检测传感器，防护等级达到ＩＰ６８，可耐压力高达5Mpa.

４．定制的防水抗拉电缆，增强了系统的稳定性和可靠特点总结：高性价格比，根据不同的需求，比你想象的*．

针对U型管口径小的问题，本系统是传统铂电阻测温系统理想的替代品. 可应用于：

１.地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2.U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

本系统技术参数：支持传感器：18B20高精度深井水温数字传感器，测井深：1000米，传感器耐压能力：5Mpa ,配置设备：远距离温度采集模块＋测井电缆＋传感器，

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统系统功能：

1、温度在线监测

2、报警功能

3、数据存储

4、定时保存设置

5、历史数据报表打印

6、历史曲线查询等功能。

【技术参数】

1、温度测量范围：-10℃ ～ +100℃

2、温度精度：正负0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采样点数：小于128

5、巡检周期：小于3s（可设置）

6、传输技术： RS485、RF(射频技术)、GPRS

7、测点线长：小于350米

8、供电方式： AC220V /内置锂电池可供电1-3年

9、工作温度： -30℃ ～ +80℃

10、工作湿度：小于90%RH

11、电缆防护等级：IP66

使用注意事项：

防水感温电缆经测试与检测，具备一定的防水和耐水压能力，使用时，请按以下方法操作与使用：
1．使用时，建议将感温电缆置于U形管内以方便后期维护。
若置与U形管外，请小心操作，做好电缆防护，防止在安装过程中电缆被划伤，以保持电缆的耐水压能力和使用寿命。
2. 电缆中不锈钢体为传感器所在位置，因温度为缓慢变化量，正常使用时，请等待测物热平衡后再进行测量。
3. 电缆采用三线制总线方式，红色为电源正，建议电源为3-5V DC，黑色为电源负，兰色为信号线。请严格按照此说明接线操作。
4. 系统理论上支持180个节点，实际使用应该限制在150个节点以内。
5.系统具备一定的纠错能力，但总线不能短路。
6. 系统供电，当总线距离在200米以内，则可以采用DC9V给现场模块供电，当距离在500米之内，可以采用DC12V给系统供电。

【北京鸿鸥成运仪器设备有限公司提供定制各个领域用的测温线缆产品介绍】

由北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出的地源热泵温度场测控系统，硬件采取*ARM技术；上位机软件使用编程语言技术设计，富有人性、直观明了；测温传感器直接封装在电缆内部，根据客户距离进行封装。目前该系统广泛应用于地源热泵地埋管、地源热泵温度场检测、地源热泵地埋换热井、地源热泵竖井及地源热泵温度场系统进行地温监测，本系统的可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

地源热泵诊断中土壤温度的监测方法：

为了实现地源热泵系统的诊断，必须首先制定保证系统正常运行的合理的标准。在系统的设计阶段，地下土壤温度的初始值是一个重要的依据参数，它也是在系统运行过程中可能产生变化的参数。如果在一个或几个空调采暖周期（一般一个空调采暖周期为1年）后，系统的取热和放热严重不平衡，则这个初始温度会有较大的变化，将会大大降低系统的运行效率。所以设计选用土壤温度变化曲线作为诊断系统是否正常的标准。
　　首先对地源热泵系统所控制的建筑物进行全年动态能耗分析，即输入建筑物的条件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、围护结构材料和房间功能等条件，计算出该区域全年供暖、制冷的负荷，我们根据该负荷，选择合适的系统配置，即地埋管数量以及必要的辅助冷热源，并动态模拟计算地源热泵植筋加固系统运行过程中土壤温度的变化情况，得到初始土壤温度标准曲线。采用满足土壤温度基本平衡要求的运行方案运行，同时系统实时监测土壤温度变化情况，即依靠埋置在地下的测温传感器监测土壤的温度，并且将测得的温度传递给地源热泵系统。

浅层地温能监测系统概况：

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇，对建筑物进行供热和供冷，在埋地管换热器设计中，土壤的导热系数是很重要的参数，而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长，测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地源热泵地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的地源热泵测温电缆设计方法，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的数字总线式测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

为方便研究土壤、水质等环境对空调换热井能效等方面的可靠研究或温度测量，目前地源热泵地埋管测温电缆对于地埋换热井，有口径小，深度较深等特点的测温方式,如果测量地下120米的地源热泵井，要放12路线PT100传感器。12根测温线缆若平均放置，即10米放一个探头，则所需线材要1500米，在井上需配置一个至少12通道的巡检仪，若需接入电脑进行温度实时记录，该巡检仪要有RS232或RS485功能,根据以上成本估计，这口井进行地热测温至少成本在8000元，虽然选择高精度的PT100可提高系统的测温精度，但对模拟量数据采集，提供精度的有效办法是提供仪器的AD转换器的位数，即提供巡检仪的测量精度，若能够在长距离测温的条件下进行多点测温，能够做到0.5度的精度，则是非常不容易。针对这一需求，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出“数字总线式地源热泵地埋管测温电缆”及相应系统。矿井深部地温监测，地源热泵温度监测研究，地源热泵温度测量系统，浅层地热测温系统。

地源热泵数字总线测温线缆与传统测温电缆对比分析：
传统的温度检测以热敏电阻、PT100或PT1000作为温度敏感元件，因其是模拟量，要对温度进行采集，若需较高精度，需要选择12位或以上的AD转换及信号处理电路，近距离时，其精度及可靠性受环境影响不大，但当大于30米距离传输时，宜采用三线制测方式，并需定期对温度进行校正。当进行多点采集时，需每个测温点放置一根电缆，因电阻作为模拟量及相互之间的干扰，其温度测量的准确度、系统的精度差，会受环境及时间的影响较大。模块量传感器在工作过程中都是以模拟信号的形式存在，而检测的环境往往存在电场、磁场等不确定因素，这些因素会对电信号产生较大的干扰，从而影响传感器实际的测量精度和系统的稳定性，每年需要进行校准，因而它们的使用有很大的局限性。

北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的总线式数字温度传感器，具有防水、防腐蚀、抗拉、耐磨的特性，总线式数字温度传感器采用测温芯片作为感应元件，感应元件位于传感器头部，传感器的精度和稳定性决定于美国进口测温芯片的特性及精度级别，无需校正，因数据传输采用总线方式，总线电缆或传感器外径可做得很小，直径不大于12mm,且线路长短不会对传感器精度造成任何影响。这是传统热电阻测温系统*的优势。所以数字总线式测温电缆是地源热泵地埋管管测温、地温能深井和地层温度监测理想的设备。数字总线式数据传感器本身自带12位高精度数据转换器和现场总线管理器，直接将温度数据转换成适合远距离传输的数字信号，而每个传感器本身都有唯的识别ID，所以很多传感器可以直接挂接在总线上，从而实现一根电缆检测很多温度点的功能。

地源热泵大数据监控平台建设

一、系统介绍

1、建设自动监测监测平台，可监测大楼内室内温度；热泵机组空调侧和地源侧温度、

压力、流量；系统空调侧和地源侧温度、压力、流量；热泵机组和水泵的电压、电流、功率、

电量等参数；地温场的变化等，实现热泵机组运行情况 24 小时实时监测，异常情况预

警，做到真正的无人值守。可对热泵系统的长期运行稳定性、系统对地温场的影响以及能效

比等进行综合的科学评价，为进一步示范推广与系统优化的工作提供数据指导依据。

具体测量要求如下：

1）各热泵机组实时运行情况；

2）室内温度监测数据及变化曲线；

3）室外环境温度数据及变化曲线；

4）机房内空调侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

5）机房内地埋管侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

6）机房内用电设备的电流、电压、功率、电能等监测数据及变化曲线；

7）地温场内不同深度的地温监测数据及变化曲线；

8）能耗综合分析、系统 COP 分析以及系统节能量的评价分析。

2、自动监测平台建成以后可以对已经安装自动监测设备的地热井实施自动监测的数据分

析展示，可实现地热井和回灌井的水位、水温、流量实施传输分析，并可实现数据异常情况预

警，做到实时监管，有地热井运行的稳定性。

1）开采水量及回水水量的流量监测及变化曲线；

2）开采水温及回水水温的温度监测及变化曲线；

3）开采井井内水位监测及变化曲线；

巨浪牧场蔬菜温室地热供暖智能控制系统的设计与实现

推荐产品如下：