温室内CO2浓度自动监控系统的设计

温室环境自动控制是近几年来随着人们生活水平不断提高而逐步发展起来的一种高效农业技术,它利用计算机控制技术、传感技术等高科技手段,提供与季节无关的适合作物生长的环境。为此,介绍了温室内CO2自动控制系统的组成及其工作原理。系统以单片机为核心,并可以和PC机串口通信。系统可完成温室内CO2浓度的采集、显示,并实现报警及自动调节。试验结果表明,该系统操作方便,运行可靠,便于扩充。     

基于WIFI的智能温室监控系统设计

设计了一套以集成了WIFI功能和ARM内核的SoC芯片GS1010为核心的智能温室环境控制系统,实现了通过无线网络对智能温室内温湿度、光照和CO2浓度的监测与调控.监控系统将采集到的数据进行汇总、显示和记录,自动生成数据库,实现了温室设备的自动控制和远程遥控.整个系统操作简单,经济适用,控制精度完全达到要求,并且接线灵活,方便与现有的有线以太网络整合.     

基于PLC与WinCC组态软件的智能温室控制系统设计

对温室环境中温度、湿度、光照、CO2浓度等环境因子进行调控是实现设施作物生产高产、优质、高效的关键。以WinCC组态软件为上位机编程软件,以PLC为控制器,设计一种基于PLC的智能温室控制系统。该系统人机界面友好,性能稳定可靠,性价比高,能很好地实现对智能温室环境因子的自动控制,满足温室作物生长环境控制要求。     

基于两种神经网络的温室CO_2控制研究

根据作物光合作用对温室CO2浓度的非线性,结合神经网络对非线性的良好辨识能力,研究出一种CO2调控技术。结合温室作物光合作用和CO2变化规律,分别运用BP神经网路和RBF神经网络建立温室作物光合速率与CO2的量化模型,并进行分析比较2种网络的性能,得出预测精度较高的一种模型,可作为温室CO2控制系统依据。     

基于PIC单片机的智能温室环境控制系统

温室环境控制技术是智能温室的核心技术,我国在这一方面比较落后.为此,设计了一种以PIC单片机为控制核心的温室环境控制系统,实现了对温室内光照度、温度、湿度和CO2浓度重要环境因子的监测、控制调节及实时显示.该系统电路结构简单,智能化程度高,控制力可靠,可以将温室中的环境因子控制在一定范围之内;其通信系统抗干扰能力强,而且可以实现各个通信模块的热拔插,非常便于系统的扩展.     

智能温室测控系统软件的设计与研究

针对我国温室科技含量低、现代化智能温室大部分依靠进口的局面,采用先进的计算机技术、微电子控制技术和传感器技术设计出的基于RS-485总线的温室计算机分布式自动控制系统.该系统采用半双工RS-485总线型通信网络和累加与校验通信算法进行数据传输,可以在采集温室环境参数的同时对温室内的温度、湿度、光照和CO2浓度等调节装置进行控制.利用VB6.0面向对象编程技术和Access数据库软件开发出友好的人机界面,通过实时读取历史存储温室内环境参数值,实现了对温度、湿度、光照和CO2浓度等参数的管理和查阅.     

温室二氧化碳气肥补施控制系统设计

设计的温室大棚CO2浓度监控系统采用Arduino Mega2560作为控制器,CO2浓度传感器选用MG811,系统显示选用LCD 12864。MG811输出信号经放大后输入Arduino,由主控制器检测温室内CO2浓度、光强、温度等环境参数,依据预先设定的CO2浓度阈值,控制电加热CO2气肥反应器进行CO2补充施肥。     

基于Zigbee的温室远程监控系统

设计开发了一套基于Zigbee无线网络的温室远程监控系统,通过无线网络实现了对温室内温湿度、土壤含水量和CO2浓度的监测与调控,以及温室顶模的开模闭膜远程控制。温室远程监控系统由温室数据采集控制器和温室远程监控软件组成。温室数据采集控制器可以实现本地手动、遥控器遥控和控制室远程无线控制一体化集成控制。温室远程监控软件将采集到的数据进行汇总、显示和记录,实现了温室设备的自动控制和远程遥控。整个系统操作简单,经济适用,并且布线方便。     

国内外设施农业装备技术发展趋势

世界上采用塑料大棚栽培作物最多的国家是西班牙、法国、日本等国，面积达5000～35000hm^2。玻璃温室是荷兰、英国、法国、德国、日本等国家发展的一种现代化温室，由于这种温室可以自动控制室内的温度、湿度、灌溉、通风、二氧化碳浓度和光照，     

基于STR912芯片的日光温室自动监控系统设计

采用微电子技术及计算机技术可以实现温室环境的自动控制,成为农用温室设施的发展方向。本研究以STR912为核心,设计出日光温室自动控制系统。该系统选择与其温湿度、光照及CO2浓度匹配的传感器,并对温室外设环境调节装置进行设计。控制参数可以通过所需的环境要求进行人工调节,能够满足日光大棚的多适用性。     

农田二氧化碳浓度梯度原位同步测量系统优化设计与试验

为准确测量农田近地层二氧化碳浓度梯度分布，降低人为测量所产生的干扰误差，设计了一种二氧化碳浓度梯度原位同步测量系统。该系统由机械采集模块和系统控制模块组成，机械采集模块负责采集气体，系统控制模块实现二氧化碳浓度的自动测量，测量系统在农田中自动进行二氧化碳浓度梯度分布的测量，并采用无线传输技术将测量数据发送至服务器。阐述了测量系统的总体结构以及各模块设计方法，运用Fluent软件模拟了二氧化碳测量的抽气过程，分析优化了测量管路间隔与抽气速度、管道直径的关系，并进行了测量系统室内标定和现场二氧化碳浓度测量试验。试验结果表明，该系统能够较好地测量农田二氧化碳浓度梯度的分布，测量误差不大于4.17%，实现了农田信息的自动获取，对二氧化碳碳汇信息计算具有重要意义。     

沼气高价值多元化利用碳捕集工艺优化设计

针对我国天然气紧缺、碳中和压力较大和沼气低价值利用问题,开发膜与压缩冷凝梯级耦合的沼气高价值多元化利用碳捕集工艺,实现低价值沼气近零排放高价值综合回收利用。利用Aspen HYSYS对1 000 Nm3/h规模的沼气提纯过程进行工艺设计和优化,通过燃气系统的膜分离单元生产高品位燃气,同时CO2系统利用燃气系统提供的富CO2优质原料生产液态CO2产品,并副产低品位燃气。优化过程主要考察操作压力对回收率、产品价值、运行费用和设备投资等因素的影响,以及原料流量波动对回收率、产品和经济性的影响。结果表明：在1.8~3.8 MPa条件下,能够同时生产热值314 MJ/Nm3高品位燃气、热值17.9 MJ/Nm3低品位燃气和CO2浓度95 vol%液态CO2产品,在2.2 MPa时获得年最佳经济效益约261万元,每年减排约9 755 t的CO2当量温室气体。与低品位燃气热值和液态CO2产品浓度相比,高品位燃气热值受流量波动影响较大。     

基于尾气反馈的固定化酵母发酵过程模糊控制

提出了基于尾气反馈的固定化酵母发酵模糊控制，利用尾气检测所获得的CO2的释放率(CER)和CO2释放最来控制葡萄糖流加速率。固定化发酵过程中，载体的存在会使葡萄糖的扩散受阻，如果系统不能对葡葡糖浓度的变化怏速反应，载体中的菌体细胞就会出现缺糖现象。实验结果表明，按该方法进行控制，整个发酵过程中，葡萄糖浓度都保持着合适的浓度，乙醇生产稳定和连续，为发酵过程控制提供了一条有效途径。     

单栋塑料温室内多因子综合CFD稳态模拟分析

为分析单栋塑料温室内的综合环境:气流场、温度场、湿度场、CO2浓度场,建立了包括温室内外空间、室内作物和土壤层等的温室环境几何模型。将温室内的湿空气看作水蒸气、CO2和干空气的混合气体,在分析温室中太阳辐射、作物与环境的质热交换,动量及质能传递过程的基础上,对单栋塑料温室内的环境因子进行了稳态模拟。温室内热辐射传递过程采用蒙特卡罗法模拟方法;将室内作物简化为连续固体换热模型,采用剪应力输运模型(SST)表述温室内的空气紊流。结果显示:温室通风对温度、湿度和CO2分布的影响很大,温室内部上风向温度低,湿度小,同时CO2浓度也不高;温室下风向作物冠层的环境未达到优化状态;模型的预测值低于实测值,但变化规律相似,温度、湿度、CO2含量的预测相对误差分别低于8%、6%和7%。     

盐酸与建筑石子制取CO2气肥试验研究

为探究适合温室生产中CO2气肥的来源,采用4、6、8、10和12 mol/L的盐酸与常见的建筑石子反应,分析了不同浓度盐酸与石子反应后的产气量和CO2生成速率与时间的关系,以及反应过程中石子溶解的机理。结果表明,盐酸体积相同时,CO2生成量和生成速率的规律为12 mol/L＞10 mol/L＞8 mol/L＞6 mol/L＞4 mol/L。在温室生产中,可采用12 mol/L的盐酸与石子反应,通过CO2智能释放系统进行施肥,使室内CO2浓度快速达到植物生长所需水平。      

北方干寒地区日光温室CO2预测模型建立与冬季试验

根据质量平衡原理,构建了适用于北方干旱、寒冷地区典型日光温室CO2动态预测模型。模型定量描述了作物光合和呼吸作用、土壤呼吸作用、CO2施肥、自然通风及闭膜后的冷风渗透对室内空气中CO2的动态影响过程。利用内蒙古农牧业科技园区的日光温室对模型进行了冬季验证。结果表明,模型能较好地预测北方干旱、寒冷地区冬季晴天、多云天气的日光温室室内空气CO2浓度的动态变化过程,且预测值和实测值之间的相对误差小于10%。     

番茄日光温室内作物光合作用与时间的关系

主要针对番茄日光温室内作物光合作用相对较集中的上午C02浓度的变化规律进行探讨，目的在于找到比较合适的C02加浓时间以及加浓量，从而使日光温室内C02的加浓有一定的规律可循。为此，采用了数据回归的办法来拟合CO2浓度整体的变化规律。     

抽穗开花期涝渍胁迫对冬小麦生理指标的影响

通过蒸渗测坑在小麦抽穗开花期设置4种不同模式的涝渍处理,来研究不同涝渍胁迫下,小麦净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）和胞间CO2浓度（Ci）等生理指标的日变化规律。试验结果表明：农田水位调控对小麦生理指标有显著的影响,且不同处理下生理指标变化趋势存在差异性。在抽穗开花期内,轻微的渍水胁迫对小麦生理指标产生有利影响,使其保持在较高水平。较严重的涝渍胁迫会导致净光合速率等生理指标较大幅度的下降,在小麦抽穗开花期内要尽量避免出现这种情况。     

高氧气调包装双孢蘑菇呼吸速率预测模型建立与试验

为实现双孢蘑菇高氧气调包装系统设计,以新鲜双孢蘑菇为材料,采用高氧气调包装方式,分别应用Weibull模型、Logistic模型研究双孢蘑菇高氧气调包装内O2和CO2浓度变化,对双孢蘑菇呼吸速率进行预测。结果表明,贮藏50h后,高氧气调包装袋内的O2分压由最初80kPa下降到50kPa,对照处理袋内O2浓度缓慢下降,不同包装方式袋内CO2浓度随贮藏时间逐渐升高,在贮藏后期,CO2浓度逐渐趋于平缓。包装袋内的O2、CO2分压测定值与预测值拟合较好。CO2产生速率很好地反映了双孢蘑菇高氧气调包装过程中呼吸速率的变化。