温室采暖设计室外计算温度取值方法探讨

温室采暖设计室外计算温度直接影响温室采暖热负荷的大小,经济合理地确定其取值对保障温室作物的生长、降低温室建设投资、节约能源、提高经济效益等都有重要意义.该文在分析国家和行业相关标准的基础上,借鉴国外经验,提出根据温室的设计使用寿命,采用"一定年限内累年年最低温度的平均值"作为温室采暖设计室外计算温度的计算方法,结合分析国内气象数据,该方法计算所得的温室采暖设计室外计算温度可使温室采暖期的保证率提高到99%±0.5%.同时,给出了最近30年和20年全国温室采暖设计室外计算温度的等值线图,可供温室采暖设计参考.     

温室环境信息采集系统的USB接口设计

通用串行总线USB(Universal Serial Bus)具有支持热插拔、传输速度快、可靠性高、可扩展性强等优点，作为一种通信接口规范，它被广泛地应用于PC机和外围设备的通信系统中。设计了以AT89C52为MCU，基于USB芯片PDIUSBD12的温室环境信息采集系统，实现了对温室环境的温度、湿度、光照和二氧化碳浓度等各项参数的测定，并设计开发了该接口芯片的固件程序，操作系统驱动程序和主机应用程序。驱动程序采用WDM驱动程序模型，实现了USB设备的热插拔和访问操作。应用程序采用VC++ 6.0为开发环境，把USB设备当作文件来操作，实现了数据的批量传输，大大提高了传输速度。     

连栋温室钢结构框架稳定设计方法

在生产性连栋温室的结构设计中,稳定性分析是设计的关键,中国目前主要采用工业与民用建筑中传统的钢结构稳定性设计理论进行结构分析,既不能真实反映出温室这种薄壁小截面结构的真实力学反应特征,也增加了温室用钢量。该文利用当前钢结构稳定设计的最新理论研究和实践成果,在详细分析传统的计算长度系数法和修正计算长度系数法利弊的基础上,针对生产性连栋温室钢结构所具有的等高、有侧移失稳时具有整体失稳的特性,通过理论分析和大量的有限元计算比较,提出了一种能够考虑柱与柱相互作用的修正计算长度系数法和层稳定系数法。在当前温室中柱和边柱普遍采用不同截面的情况下,利用该文的方法对温室钢结构框架进行设计,可以取得较好的技术和经济效果。     

BIM技术在Venlo温室设计中的应用分析

针对现行大型温室设计过程中普遍存在的设计工作流中信息不连贯、多平台重复建模、修改图纸工作量大且易出错以及预算工程量主要依靠人工提取等问题,提出一种基于BIM（Building Information Modeling）技术的大型温室设计方法和工作流。依托BIM技术在建筑领域的应用,有机结合高科技温室的设计工作需求,以Venlo温室为例,研究了设计阶段应用BIM技术的系统方法,明确了不同功能软件之间的信息交互模式,构建了基于BIM技术,以Revit为核心的Venlo温室设计、分析、出图和造价分析全体系工作流程,创建了基于中国温室技术特点的Venlo温室BIM族库。实现了从场地形体方案筛选、主体模型搭建、流场分析、结构分析、节点深化、各系统安装及综合检查、图纸明细表生成和效果图制作等全流程的BIM工作流体系搭建。研究结果表明,尽管BIM设计方法需在模型创建阶段投入相对较多时间,但分析工作可以基于BIM模型快速流畅进行,图纸可以借助软件在碰撞检查后快速创建,特别是在设计优化时可以快速地完成图纸的系统修改和完善,显著减少了重复绘图时间工作量,整体上可以较现行设计方法设计效率提升30%。将BIM技术应用在Venlo温室设计中,可以优化设计流程,加强对项目信息的管理和应用,提高项目设计效率和效益,对设施园艺产业的高质量发展有积极意义。     

连栋塑料温室气动四联杆天窗机构优化设计与选配

在塑料温室气动四联杆天窗机构的静力学分析基础上，考虑强度条件、安装裕量、边界约束等约束条件，以气缸输出推力最小为目标构建优化模型，得到的优化结果采用标准气缸，选配机构满足稳定性要求。通过改变载荷参数和结构参数，优化模型也可用于其它塑料温室的气动四联杆天窗机构设计。运行试验表明：与原有的齿轮齿条开窗机构相比，选配的气动四联杆天窗机构天窗开度增加20°，开窗高度增加28.2%，开到最大角度只需9.3到11.7 s。     

基于触摸屏的温室环境监控系统的人机界面实现

随着温室智能控制技术的不断推广,如何使操作人员更加方便地操作温室监控系统成为亟待解决的问题.该研究用嵌入式实时操作系统及触摸屏实现温室监控系统的人机界面.该人机界面采用Amulet系列触摸屏开发套件来实现,同时给出了用开发套件内嵌的HTML语言编写的界面控制语句.通过此人机界面,温室监控系统摆脱了传统人机界面的界面复杂、不友好及成本高等缺点,操作容易,具有很强的使用价值.     

温室环境远程监控与诊断管理系统设计

基于远程监控技术、Web技术和面向对象技术,本文初步设计实现了一个温室环境诊断与管理系统。通过实时远程监控技术自动获取的现场数据,并结合历史数据的分析与挖掘、农业专家经验与知识,该系统可以有效地对温室的环境进行诊断与综合评价,进而为调控管理提供决策支持服务。     

基于Web的温室作物模拟系统的实现

基于Web技术、OOP(面向对象设计)思想，根据作物生长发育模型特点，提出了计算机模拟系统的结构设计方案，并采用ASP.NET技术规范和Visual C#程序语言，初步实现了一个基于Web技术远程调用的温室作物生长发育计算机模拟系统，该系统目前可对番茄和黄瓜等温室作物光合作用、干物质积累与分配等过程进行模拟与分析。     

装配加温除湿系统的轻简装配式日光温室设计及性能试验

针对中国传统日光温室土地利用率低、建设成本高、墙体构造各异及温度和湿度环境难以调控等突出问题,该研究设计出一种轻简装配式日光温室,并配套了基于温室主动蓄放热原理的冬季夜晚加温和除湿系统,其温室骨架可与主动蓄放热系统结合为一体。研究结果表明:相比于传统砖墙日光温室,轻简装配式温室冬季夜晚温度提高4.5℃以上;采用基于主动蓄放热系统热能的除湿系统,可将温室夜间相对湿度降低14%,相对湿度控制在80%以下;该温室可实现整体式装配安装,大大减少了施工时间和安装成本,温室后墙厚度为166 mm,与后墙为600 mm厚的砖墙温室相比,墙体占地面积减少72%,显著提高了土地利用率。     

温室基本风压取值方法探讨

风荷载作为温室主要活荷载,直接影响着温室结构的安全性和经济性.基本风压是计算风荷载的基础,在温室设计中,基本风压的取值长期以来沿用工业与民用建筑的荷载规范,存在许多不合理因素.2002年发布的<温室结构荷载规范>中对基本风压的规定与1987年的建筑规范完全相同,仍然未能体现温室这种特殊建筑的特征.该文根据温室特点对基本风压的取值方法进行了探讨,对<温室结构荷载规范>中基本风压所规定的重现期、风速测量高度、风速平均时距值进行了修正:将重现期由原来的30年改为5～30年,时距由10min改为瞬时～10 min,高度由10 m改为3～7 m,并根据部分地区的风速资料采用统计学中的极限概率模型--极值Ⅰ型分布模型计算出这些地区温室基本风压的修正值.     

节能温室太阳能土壤蓄热加温系统的研究

为了改善节能温室冬天植物栽培生产地温低，严重影响植物生长发育，影响温室生产产量和品质的问题。以数学模拟和回归实验相结合的方法，研究了温室土壤的太阳能蓄热加温系统。研究结果表明：系统能有效的提高地温，减少地温的变化幅度；在以加热管形成的浅层土壤温度层和以蓄热管形成的深层土壤温度层之间具有一个过渡层，和其它层不一样， 这个过渡层的温度是不随时间变化的；以SAS软件拟合的非线性方程为基础的土壤温度场的数学模型的模拟结果与实验结果吻合较好；选用差分法计算的土壤热扩散率精确度高，符合实验及生产实际要求；由温室热平衡方程确定的太阳能集热器面积与温室种植面积的优化比例为1∶5，经试验验证，在目前技术状态下，该比例能满足作物冬季生长对土壤温度的要求。总之，研究的太阳能蓄热系统实现了太阳能夏天贮冬天用、日间贮夜间用、晴天贮阴天用的目的，从而在不消耗任何二次能源的条件下，能满足温室作物的正常生长要求。     

温室番茄果实生长模型的建立与实现

为深入研究果实坐果机理,在现有模型基础上,以温室番茄为研究对象开展温室试验,结合温室环境的可控性和计算机软件设计,观察不同密度植株的动态坐果率,通过模型分析动态坐果率与植株内部动态同化物供给与需求比率（Q/D）之间的关系,建立反映果实从坐果到发育与全局生物量动态反馈的生长模型,并用独立数据进行了生长模拟,生物量和几何尺寸的模拟值与试验数据接近,验证了模型的有效性。模型的建立完善了GreenLab模型在果实方面的处理功能,实现了植株坐果的定量化研究。     

面向温室移动机器人的无监督视觉里程估计方法

针对温室移动机器人自主作业过程中,对视觉里程信息的实际需求及视觉里程估计因缺少几何约束而易产生尺度不确定问题,提出一种基于无监督光流的视觉里程估计方法。根据双目视频局部图像的几何关系,构建了局部几何一致性约束及相应光流模型,优化调整了光流估计网络结构;在网络训练中,采用金字塔层间知识自蒸馏损失,解决层级光流场缺少监督信号的问题;以轮式移动机器人为试验平台,在种植番茄温室场景中开展相关试验。结果表明,与不采用局部几何一致性约束相比,采用该约束后,模型的帧间及双目图像间光流端点误差分别降低8.89%和8.96%;与不采用层间知识自蒸馏相比,采用该处理后,两误差则分别降低11.76%和11.45%;与基于现有光流模型的视觉里程估计相比,该方法在位姿跟踪中的相对位移误差降低了9.80%;与多网络联合训练的位姿估计方法相比,该误差降低了43.21%;该方法可获得场景稠密深度,深度估计相对误差为5.28%,在1 m范围内的位移平均绝对误差为3.6 cm,姿态平均绝对误差为1.3o,与现有基准方法相比,该方法提高了视觉里程估计精度。研究结果可为温室移动机器人视觉系统设计提供技术参考。     

温室封闭式栽培自适应灌溉方法

为了改进和提高温室封闭式栽培精细灌溉控制方法,针对利用Penman-Monteith(P-M)公式和传感器数据信息相结合进行灌溉控制中因为涉及参数较多而使用不便、需要近似计算导致建立的作物蒸腾模型精度不够等问题,该文根据封闭式栽培可以回收并循环利用多余灌溉水的特点,利用灌溉量与排出量的差值和温室小气候环境数据建立相对精确的作物蒸腾量计算模型,并在此基础上利用人工神经网络算法实现了温室封闭式栽培自适应灌溉控制,结果表明,在10 d内灌溉用水量为实际蒸腾量的97.8%,基本实现了按照作物需水量进行灌溉。研究对于实现按照作物蒸腾量进行准确的水分供给、节约灌溉用水量、提高水分利用效率具有一定的现实意义。     

温室透光覆盖材料流滴性测试方法

作为温室透光覆盖材料的塑料薄膜的流滴性日益受到关注，为此，已开发出各种无滴膜、无滴板，以改善温室透光覆盖材料的流滴性。但国内外对材料流滴性的监测与判断规则却很不统一，给温室用户带来了困难。该文分析了目前几种常用的流滴性检测方法的原理及其适用性，在此基础上，结合温室生产的实际条件，提出在15°～30°倾斜面上形成露滴后，材料表面凝结水滴面积占整个测试面积比例的检测方法——倾斜面上滞留水滴面积比法，并通过对塑料薄膜和聚碳酸酯板的分析测试，提出了将材料表面上计算水滴滞留面积小于10%作为透光覆盖材料流滴性的判别标准，为标准化检测覆盖材料的流滴性提供了依据。     

温室自动施肥机的设计与仿真

精密施肥是精确农业作业体系中的重要环节之一,近年来人们对设施温室精密施肥的要求愈加迫切。该文主要设计一款小型、精准、实用的设施温室自动施肥机。该施肥机采用ARM9 S3C2440微处理器作为电路控制模块的核心,配备料位监测预警装置;采用槽轮式施肥装置,槽轮选择对颗粒肥料具有良好填充和排出效果的锥形圆弧凹槽断面,通过控制步进电动机的脉冲频率控制槽轮转动的圈数,进而控制施肥装置的施肥量。该文利用Solid Works完成施肥机的结构建模,用Simulation对其主要受力部位进行强度校核,验证其结构的可行性;采用EDEM软件对施肥机构的排肥效果进行仿真模拟,验证该施肥装置可以均匀、稳定、连续地将肥料排出施肥装置;建立施肥装置实体模型进行施肥量验证试验,试验结果表明,在5、10、15、20 r/min 4种转速下,试验得到的排肥量实际值与理论值的最大误差为2.42%,小于3%,这说明所设计的施肥装置在不同的转速下仍可以达到较高的排肥精度,可以实现精确施肥的目标。     

双激光雷达温室运输机器人导航系统研制

为解决机器人在温室环境下的自主导航问题,该研究研制了基于双激光雷达的温室运输机器人导航系统,实现温室环境下的地图构建、路径规划和定位导航。融合激光雷达与编码器信息,使用cartographer算法及时定位与地图构建。根据地图与检测点信息,采用Dijkstra算法规划全局路径,使用动态窗口算法规划局部路径,完成自主导航。试验表明,车载系统分别以0.2、0.5和0.8 m/s速度运行时,实际导航路径与目标路径的横向平均偏差小于13 cm,标准差小于5 cm;导航目标点处横向偏差、纵向偏差的平均值不超过9 cm,均方根误差不超过11.2 cm,标准差小于5 cm,航向偏差的平均值小于10°,均方根误差小于12°,标准差小于6°,满足机器人温室运输作业的导航精度需求。     

温室温度控制系统的神经网络PID控制

建立温室温度控制系统的数学模型。针对温室温度控制系统存在的大滞后、大惯性等问题,考虑到常规PID控制器自适应能力差、鲁棒性不强等缺陷,提出采用将具有较强的自组织、自学习和自适应能力的径向基神经网络与常规PID相结合构成RBF-PID控制策略,自适应调整PID控制器的参数。在该控制策略中,采用RBF神经网络辨识器实现温度控制系统的Jacobian矩阵信息在线辨识,对 RBF-PID控制器控制参数在线自整定。研究结果表明：RBF-PID控制器可使温室温度控制系统动态响应快、鲁棒性强、稳态精度高、超调量小、抗扰动能力强,具有良好的控制效果。