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智能温室大棚设计方案

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。

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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

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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:

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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。


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