生態(tài)濕地模擬實驗系統(tǒng)

1、 智能人工氣候模擬實驗系統(tǒng)生態(tài)濕地模擬實驗系統(tǒng)解決方案 系統(tǒng)總體設(shè)計 一簡述 系統(tǒng)組成：生態(tài)濕地模擬實驗溫室，氣候動態(tài)模擬測控系統(tǒng)，模擬雨動態(tài)測控系統(tǒng)，模擬濕地水情自控系統(tǒng)。 系統(tǒng)功能：1.氣候動態(tài)模擬測控系統(tǒng)，由植物環(huán)境生長因子傳感器，地下環(huán)境因子生長傳感器，光源補給調(diào)控，濕度補給調(diào)控，溫度補給調(diào)控，CO2濃度監(jiān)測，聯(lián)動模擬室內(nèi)氣流流動控制設(shè)備，光源補給設(shè)備，溫濕度補償設(shè)備，自動實現(xiàn)四季或晝夜變化。 2.模擬雨動態(tài)測控系統(tǒng)，設(shè)定氣候模擬室氣候：環(huán)境條件.土壤因子條件，自動模擬下雨狀態(tài)，達到植物.土壤因子所需條件后自動停止降雨狀態(tài)。反之模擬不同雨強對植物.花草.氣候的影響與變化提供科研數(shù)據(jù)3.

2、模擬濕地水位自控系統(tǒng)，設(shè)定氣候模擬室生態(tài)濕地水位需條件，水位自控系統(tǒng)根據(jù)水位變化.環(huán)境變化.溫度變化，聯(lián)動補水系統(tǒng)設(shè)備，滿足所需水位條件。反之模擬水情條件對濕地土壤.植物.花草.氣候的影響與變化提供科研數(shù)據(jù).4. 模擬光照系統(tǒng)，模擬太陽光對植物的光合作用，選擇最有利植物生長需要的光譜搭配，具有針對性的給植物補充能量,聯(lián)動相應(yīng)的補光燈的開啟及溫室相應(yīng)的調(diào)光設(shè)備的自動化控制。 1.1模擬變頻降雨系統(tǒng)整個系統(tǒng)的降雨達到精確數(shù)據(jù)及最佳效果，所以本系統(tǒng)基于變頻器控制水泵電機的供電頻率，根據(jù)需要，設(shè)定壓力值，系統(tǒng)利用壓力傳感器和變頻器組成的自動調(diào)速控制系統(tǒng)，進行自動調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速，使噴淋降雨區(qū)管道的壓力保持

3、在降雨區(qū)不同雨型所設(shè)定的恒定壓力值，完全根據(jù)壓力設(shè)定值進行雨量大小調(diào)節(jié)，穩(wěn)定設(shè)定的雨強，響應(yīng)速度快，穩(wěn)定性好，同時節(jié)約了大量的電能。通過PC機和PLC通信來監(jiān)控各參數(shù)，系統(tǒng)設(shè)置有各種顯示功能，可以顯示電壓、電流、壓力、雨型、雨強大小等參數(shù)。系統(tǒng)配備高靈敏雨量計和多參量數(shù)據(jù)采集器，以終端實際降雨參數(shù)調(diào)節(jié)控制整個降雨過程，并可實時在線顯示模擬降雨的動態(tài)變化及曲線。同時有效克服了從水源到噴頭各個環(huán)節(jié)的損耗和阻力造成的誤差，經(jīng)過多次率定試驗，所模擬雨滴粒徑、降雨動能與天然降雨十分接近。整個模擬降雨系統(tǒng)涉及機電一體化、給排水管道施工、自動化控制、軟件開發(fā)等。技術(shù)指標 有效降雨面積：=100m2 。 降雨

4、高度：3m。 雨強范圍：10mm/h200mm/h 降雨方式：中雨、大雨、暴雨、大暴雨 下滴平均速度：0.16m/s 降雨均勻度系數(shù)大于82% 降雨歷時： 任意 降雨測量精度：0.01 mm/h 降雨調(diào)節(jié)精度：7 mm/h 設(shè)計使用壽命：15年 數(shù)據(jù)儲存：1000小時降雨雨強測量1.2智能給排水系統(tǒng)自動采集濕地水文信息：水位高度、流速、濕地土壤濕度等信息，通過系統(tǒng)平臺軟件分析，自動開啟關(guān)閉給排水設(shè)備，實現(xiàn)自動化調(diào)控濕地水文資源分配。將充分發(fā)揮現(xiàn)有的節(jié)水設(shè)備作用，優(yōu)化調(diào)度，提高效益。通過自動控制技術(shù)的應(yīng)用，更加節(jié)水節(jié)能，降低灌溉的成本。整體系統(tǒng)采用以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通訊，穩(wěn)定性和實時性強。數(shù)據(jù)處理能

5、力強，響應(yīng)速度快。系統(tǒng)維護能力強，減輕用戶負擔(dān)。開放式系統(tǒng)設(shè)計，軟硬件均可升級。實時顯示灌溉水情、閘位、水位信息。實現(xiàn)遙測系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控管理功能。通過現(xiàn)代通訊手段向相關(guān)單位發(fā)送灌溉數(shù)據(jù)域灌溉信息。 一 溫室大棚自動控制系統(tǒng)結(jié)合最先進的網(wǎng)絡(luò)通信、自動控制、物聯(lián)網(wǎng)及軟件技術(shù)，專注為農(nóng)業(yè)溫室、農(nóng)業(yè)環(huán)境控制、氣象觀測而開發(fā)生產(chǎn)的環(huán)境自動監(jiān)測控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以模擬基本的生態(tài)環(huán)境因子，如溫度、濕度、光照、氣壓、太陽紫外線、土壤溫濕度、CO2濃度等，以適應(yīng)不同植物生長繁育的需要，它由智能監(jiān)控單元組成，按照預(yù)設(shè)參數(shù)，精確的測量溫室的氣候、土壤參數(shù)等，并利用手動、自動兩種方式啟動或關(guān)閉不同的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，控制卷膜、

6、風(fēng)機濕簾、生物補光、灌溉施肥等環(huán)境控制設(shè)備，自動調(diào)控溫室內(nèi)環(huán)境，達到適宜植物生長的范圍，為植物生長提供最佳環(huán)境。該系統(tǒng)的使用，可以使溫室運行于經(jīng)濟節(jié)能狀態(tài)，實現(xiàn)溫室的無人值守自動化運行，降低溫室能耗和運行成本，可以為植物提供一個理想的生長環(huán)境，并能起到減輕人的勞動強度、提高設(shè)備利用率、改善溫室氣候，實現(xiàn)溫室大棚集約化、網(wǎng)絡(luò)化遠程管理。2.1環(huán)境因子監(jiān)測系統(tǒng)1.3.1大氣溫度傳感器(變送器)采用高精度熱敏電阻作為感應(yīng)部件，具有測量精度高、穩(wěn)定性好等特點。信號變送器采用先進的電路集成模塊，可根據(jù)用戶的不同需求將溫度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓或電流信號。儀器體積小巧，安裝方便且便攜，性能可靠；采用專有線路，線

7、性好，負載能力強，傳輸距離長，抗干擾能力強?？蓮V泛用于氣象、海洋、環(huán)境、機場、港口、實驗室、工農(nóng)業(yè)及交通等領(lǐng)域的溫度測量。2.1.2大氣濕度傳感器采用高分子薄膜濕敏電容作為感應(yīng)部件，具有測量精度高、穩(wěn)定性好等特點。信號變送器采用先進的電路集成模塊，可根據(jù)用戶的不同需求將濕度轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓或電流信號。儀器體積小巧，安裝方便且便攜，性能可靠；可廣泛應(yīng)用于氣象觀測、環(huán)境控制、農(nóng)業(yè)、工廠等諸多領(lǐng)域。電壓（mV）濕度(%RH）電壓（mV）濕度（%RH）電壓（mV）濕度（%RH）電壓（mV）濕度（%RH）10320174027242253310479108421766282448543130801111

8、317932924755531578111374181930250156318382116351845312527573209831189618713225535832358412167189833258059326285124281924342606603288861268919503526326133148712941019763626586233408813211120033726846333668913471220293827116433939013731320553927376534199113991420814027636634459214251521074127896734719

9、314521621344228166834989414781721604328426935249515041821864428687035509615301922124528947135769715572022394629217236039815832122654729477336299916092222914829737436551001635232317492999751662242344503025761688252370513052771714262396523078782.2土壤因子監(jiān)測系統(tǒng)土壤濕度傳感器(變送器)是一款高精度、高靈敏度的土壤水分測量儀器。本傳感器采用電磁脈沖原理測量

10、土壤的表觀介電常數(shù)，從而得到土壤真實水分含量，具有快速準確、穩(wěn)定可靠、不受土壤中化肥和金屬離子的影響等特點。本儀器可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、建筑等行業(yè)。 2.3LED光源補光系統(tǒng)完全模擬太陽光對植物的光合作用，選擇最有利植物生長需要的光譜搭配，具有針對性的給植物補充能量。植物光合作用的有效波長在 4 00700 nm 之間，其中 425490 nm 的藍光以及 610700 nm 的紅光對光合作用貢獻率最大，而 520610 nm（綠色）的光線被植物吸收的比率很低。可見，

11、并不是所有的光都有助于植物的光合作用。色素可以吸收光能來產(chǎn)生一系列的生化反應(yīng)，不 同的色素吸收的波長不同。植物體內(nèi)有很多色素，分別起著不同的作用，但有兩種色素，即光敏色素和隱花色素在調(diào)節(jié)植物對光的反應(yīng)中起著關(guān)鍵性的作用。光 敏色素有兩個互變異構(gòu)體紅光光敏色素（Pr）和遠紅 光光敏色素（Pfr）。Pr 吸收波長為 660 nm 左右的紅光，Pfr 吸收波長為 730 nm 左右的遠紅光。光敏色素調(diào)節(jié)多種不同植物對光的反應(yīng)，包括光周期，種子萌發(fā)、展葉、下胚軸伸長和脫黃化。隱花色素吸收藍光和

12、紫外光范圍的光波，其它色素與植物的發(fā)育有關(guān)。 2.4噴霧降溫系統(tǒng)針對現(xiàn)有溫室大棚無降溫設(shè)備，夏季棚內(nèi)溫度過高出現(xiàn)燒苗情況，增加一種新型噴霧降溫設(shè)備，具有降溫效果好，使用成本低等優(yōu)點。其原理是，通過對水增加至高壓微霧噴頭，產(chǎn)生超細微顆粒的水霧，這些水霧在接觸空氣以后，能迅速吸收空氣中存在的熱量，并蒸發(fā)，持續(xù)不斷的吸熱蒸發(fā)過程，使得環(huán)境溫度下降，達到降溫效果。另外在溫室中使用噴霧降溫設(shè)備可以保持溫室中的空氣濕度，保持植物的含水率，促進生長。2.5土壤防滲治理單元針對大棚內(nèi)土壤漏水情況，在地面50cm鋪設(shè)HDPE防滲膜，本材料防滲，防腐，防漏。溫度范圍:-60-+60防滲系數(shù):1×10-1

13、7 cm/s材料密度:0.94g/cm3使用壽命: 50年2.3溫室自動控制系統(tǒng)本系統(tǒng)可以通過監(jiān)測基本的生態(tài)環(huán)境因子，如溫度、濕度、光照、土壤溫濕度、CO2濃度等，并利用手動、自動兩種方式啟動或關(guān)閉不同的執(zhí)行結(jié)構(gòu)（遮陽幕、加熱器、濕簾水泵及風(fēng)機、通風(fēng)系統(tǒng)等），以適應(yīng)不同生物生長繁育的需要， 該系統(tǒng)的使用，可以使大棚運行于經(jīng)濟節(jié)能狀態(tài)，實現(xiàn)大棚的無人值守自動化運行，降低大棚能耗和運行成本。四 設(shè)計原則 根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)標準及業(yè)務(wù)需求，總體框架以高內(nèi)聚，低耦合為指導(dǎo)思想，以前瞻性原則、實用性原則、安全性原則、擴展性和開放性為設(shè)計原則。保證系統(tǒng)的先進性，伸縮性。1、技術(shù)先進性設(shè)計過程中，關(guān)注技術(shù)框架的同

14、時，更注重業(yè)務(wù)的抽象和提煉。系統(tǒng)設(shè)計不僅要完成現(xiàn)有的、已知的業(yè)務(wù)需求，而且要能夠橫向和縱向的擴展，橫向可擴展其他傳感控制設(shè)備，縱向可滿足各層級使用者不同的業(yè)務(wù)需求。各種設(shè)備均采用技術(shù)成熟、穩(wěn)定且具備先進設(shè)計理念的產(chǎn)品，系統(tǒng)在建成后能通過平滑升級保持其先進性，延長生命周期。2、高可靠性系統(tǒng)軟硬件均具備極高的可靠性。硬件采用云計算方案，軟件采用模塊化、分層隔離及負載均衡的設(shè)計思想，充分保障系統(tǒng)的高可靠性。3、高安全性解決方案從主機、數(shù)據(jù)及網(wǎng)絡(luò)等多方面采取相應(yīng)措施，確保系統(tǒng)的高安全性。系統(tǒng)以“安全第一，保密為準，機制保證”為安全保密原則，系統(tǒng)遵循國家和行業(yè)安全標準和管理規(guī)范,通過服務(wù)安全認證，客戶許可認證，用戶權(quán)限認證，結(jié)合日志審計，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定可靠。 4.1高可用性 系統(tǒng)提供基于 PC電腦的客戶端，具有良好的交互性、易用性，切合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的時效性，簡單易懂，方便農(nóng)業(yè)生產(chǎn)人員使用，且操作簡便。通過系統(tǒng)的報表功能，方便研究人員提取、分析數(shù)據(jù)，為增收改良提供有力的數(shù)據(jù)依據(jù)。具有高效的軟硬件使用效率，關(guān)鍵設(shè)備均達到硬件配置最高的使用率，同時采用優(yōu)化的流程設(shè)計確保系統(tǒng)的高效率。1、易維護性系統(tǒng)硬件可以很方便的實現(xiàn)遠程管理及維護；系統(tǒng)軟件均采用模塊化