STM32与育苗温室控制

发表于 2019-8-24 18:20

为了提高漂浮育苗技术在冬季的使用能力，实施循环加热营养液的方式来保证苗
体所需的最佳生长温度。这种增温措施导致大棚内空气湿度过高、温度不稳定。针对
这一问题，本文通过分析水体加热条件下漂浮育苗温室的水分蒸发情况，构造了相应
的湿度模型。采用了空气一空气热交换的方式对温室大棚进行保温除湿，并通过实验
分析了通风量、大棚内外温差和大棚内外空气含湿量的差值对热交换效率的影响。结
合湿度模型和影响热交换效率的环境因素对漂浮育苗温室大棚的除湿进行指导。

发表于 2019-8-24 18:21

针对单栋漂浮育苗温室的温湿度调控，研制了保温除湿热交换换气机以及基于
STM32单片机的换气机控制系统。其中换气机控制系统包含了温湿度传感器、单片机、
风机和水阀控制装置及人机交互模块，可以实时显示大棚内的环境参数和换气机工作
状态，并可根据设定的环境参数，通过对风机和水阀的组合控制对大棚内的温湿度进
行自动调控。
研制了基于GPRS的远程监控系统，系统能与热交换换气机控制系统进行远程数
据通信，实现对温室大棚环境的实时远程监控。
将研制的温湿度控制系统应用于温室育苗生产实践，试验数据表明，系统具有良
好的去湿效果，试验大棚平均湿度较对照降低6.7%，平均能量回收效率为59.35%，大
棚内苗体茎高增加0.04cm、茎围增加0.06cm o

发表于 2019-8-24 18:23

循环加热水体，会加速加热水体的蒸发;植物旺盛的蒸腾作用也会给育苗大棚带来更多的水汽，这样将直接导致大棚内的湿度上升。大棚内湿度过高会引起作物缺钙、叶片坏死、真菌病害、叶片发软变瘦、作物出苗率降低和生长发育过程被打乱〔9J等问题。此外过高的湿度环境还会对作物的授粉产生影响￡’。〕;室内外较高的温度差加速了育苗大棚内壁水汽的凝结，凝结的水滴落在培养的苗体上，也会对苗的生长带来不利影响。

发表于 2019-8-24 18:23

发表于 2019-8-24 18:24

1、针对水体加热条件下的漂浮育苗大棚的水汽来源构建大棚的湿度模型，通过水
体加热的育苗试验对构建的湿度模型进行验证。
2、采用交换室内外空气的方式对温室进行除湿，通过试验分析不同的通风量、室
内外空气的温度差、室内外空气的含湿量差对热交换换气机换热效率的影响。
3、试制通过直接置换室内外空气来降低温室大棚的湿度并回收温室内空气热能的
热交换换气机，换气机能对新风进行再加热，使新风温度接近大棚温度，实现温室的
保温。
4、研制基于STM32单片机的换气机控制系统。换气机控制系统包含了温湿度传
感器、单片机、风机和水阀控制装置及人机交互模块，可以实时显示大棚内的环境参
数和换气机工作状态，并可根据设定的环境参数，通过对风机和水阀的组合动作的控
制对大棚内的温湿度进行自动调控。
5、研制基于GPRS的远程监控系统，系统能与热交换换气机控制系统进行远程数
据通信，实现对温室大棚环境的实时远程监控。
6、通过生产试验验证在水体加热情况下温湿度控制系统的除湿能力和热回收效率，
以及通过使用保温除湿系统后苗体的生长状况。

发表于 2019-8-24 18:25

目前主要有两种方式对温室的温度和湿度进行调控:单因子调控和多因子调控。
单因子调控是技术相对单一的控制手段，就是在调控过程中只针对某一个环境因子进
行调控，而不考虑其它环境因子的变化和产生的影响，这种控制方式具有一定的局限
性。多因子综合控制也称复合控制，是对影响作物的环境因子进行共同控制。针对影
响作物生长的多种环境因子之间的相互关系，当某一因子发生改变时，其它因子也做
出相对应的调整和改变，能使环境组合因子更加优化，可一定程度弥补单因子控制方
法的缺陷。现实中影响作物成长的环境因素之间是互相制约和互相促进的，当其中一
个因素发生改变时，有关的其它因素也会发生相对应的改变，所以可以针对漂浮育苗
大棚温室水蒸气的来源对大棚的湿度进行建模，通过模型得到大棚湿度改变的根源，
并对湿度产生的不同时间段和环境背景进行模拟分析，从而得到大棚温室温度和湿度
的相对关系，为系统的控制逻辑提供相应的依据。

发表于 2019-8-24 18:25

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实验装置调控的环境因子受其它环境因子的影响较大，实验员出入实验室会改变相应的环境参数，所以以手工为主设定每组实验的实验参数。环境因子的调控思路为:室外空气进口连接到室外，室内进入风管道连接加热和加湿装置，根据所需的不同实验条件调节加热加湿装置以满足所设定的值，通过调节电压调控旋钮控制风机的实际功率来调节风机的转速来调节通风量，通过调节加热管的实际功率来调节室内空气的温度。在热交换风机的四个风腔内分别安装温度传感器来检测温度，温度在安装了温度检测软件的笔记本电脑上显示。

发表于 2019-8-24 18:28

(1)热交换风机的选取与安装考虑试验的可控性，选用了功率较低的风机对热回收效率的三个影响因素进行验证。选用的风机总功率为60W，芯体为叉流板式显热铝芯。整个交换风机平放于实验台，室外风进口、室外风出口和室内风出口外接铝箔管道，各个风道出口方向分开，以免交叉流通的空气对实验结果产生影响，室内进风口连接室内进风管，接受通过加热管道后的室内空气。加湿器将雾化后的水汽通过室内进风管送入室内进风口。

发表于 2019-8-24 18:28

(2)空气加热装置空气加热装置选择功率为1OOOW的加热管，加热管外包直径为1SOmm铁皮圆筒。为了尽量避免加热管的增温效果对交换风机温度检测的影响，将加热管道置于远离交换机O.Sm处，换气机与加热管相对的端面外包挤塑板来进行隔热。加热管连接线采用玻璃纤维编织硅橡胶绝缘的高温导线，在导线处串联一个调温器用以调节加热管的功率，从而调节室内进风的温度。

发表于 2019-8-24 18:28

(3)加湿装置由于温度的不同对相对湿度的检测将会产生较大的影响，相同的水汽含量在不同的温度下会有不同相对湿度值，所以采用加湿器直接对进入室内进风口的空气进行加湿。加湿器采用超声波加湿方式，不会对水汽的温度产生影响会。首先对超声波加湿器的六个加湿档位进行标定，标定方法为:在加湿器中加入200m1的水，调节加湿器到需要标定的档位，记录200m1水完全雾化所使用的时间，从而得到标定档位的雾化速度。

发表于 2019-8-24 18:29

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发表于 2019-8-24 18:30

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