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1、毕 业 设 计计 （论论 文）题 目：暖通技技术在逆逆境模拟拟环境中中的应用用分 院： 机电学学院 专业业： 楼楼宇智能能化工程程技术 姓 名： 叶叶盛 指导教师师： 田文琦琦 20111年5月月10日日暖通技术术在逆境境模拟环环境中的的应用0844401224 叶盛 指导导老师 田文文奇【摘 要】：气候的的变化不不稳定，造造成广大大地区植植物生长长存在一一定的问问题，以以此利用用暖通技技术对在在逆境生生长的植植物做相相关实验验，通过过温湿度度环境的的控制深深入探讨讨创造有有力的逆逆境模拟拟环境让让植物生生长。【关键词词】：逆逆境模拟拟；设计计思想；恒温恒恒湿技术术；控制制原理0 引引言随着时
2、代代的进步步，环境境的变化化越来越越恶劣，很很多的植植物都被被生存的的环境所所制约着着，因此此目前很很多科研研单位对对植物的的生长环环境有着着较大的的研究空空间。然然而对于于此类的的研究，少少不了一一个必要要的提供供植物生生长的研研究环境境。因此此对此类类问题而而言，逆逆境模拟拟环境气气候室是一个个比较炽炽热的话话题，且且其中的的控制起起着决定定性的作作用。1 设设计思路路逆境模拟拟环境是是指与外外界的自自然气候候绝对相相反的一一个环境境。需要要这样的的环境必必须建立立在保温温系数较较高的气气候室内内，因为为相对环环境设计计要求比比较高。因因此在整整个气候候室设计计的过程程中硬件件设备及及控制
3、起起着绝对对性的作作用。在在此之中中传感器器的起着着衔接的的作用。本文依据据重庆逆逆境环境境气候室室展开讨讨论。（1） 温度范范围：逆逆境环境境植物培培养室55500，精度度：1；（2） 湿度范范围：550885%RRH，精精度：588% RRH；（3） 光照强强度：气气候室面积0030000LLUX；（4） 采用智智能控制制空调机机组，节节约能源源；网络络化控制制系统和和风循环环设计等等；（5）光光照系统统；实验环境境需满足植植物生长长环境的的空间，并并能保证证温度控控制精度度。房间保温温采用保保温彩钢钢板做保保温处理理，既保保证精度度控制，也也为以后后长期使使用减少少费用。设置合理理的内部
4、部循环风风系统，采采用顶送送四角回回风的送送回风方方式，恒恒温房温温度均匀匀度好，保保证测试试的正常常进行。中央控制制系统采采用液晶晶显示专专业高可可靠性控控制。由于逆境境模拟环境境室经常常是封闭闭运行，长长时间运运行会导导致室内内空气的的浑浊，所所以设置置新风口口，确保保内部110-220%新新鲜空气气补偿，保保证实验验空气的的清新。以下为气气候室系系统图：图1 逆逆境模拟拟环境气气候室系系统2. 传感器器系统高精度温温度传感感器和进进口高分分子薄膜膜电容式式湿度传传感器，其其稳定性性与年漂漂移量均均小于11%RHH。在实实验室温温、湿度度监控系系统中采采用，作作为其温温、湿度度记录标标准。
5、将传感器器输出信信号变换换到标准准信号的的器件称称为变送送器；为为了使用用方便，由由温度传传感器与与两线制制温度变变送器模模块组成成，温度度变送器器模块显显示去可可直接装装在传感感器的接接线盒上上。或分离离安装出出现场管管道上，从从而使温温度的传传感。温度传感感器技术术参数如如下表：名称技术参数数值温度测量量范围-30-800温度精度度0.11 225温度稳定定性0.22温度反应应时间5秒3 循循环风道道系统根据逆境境环境气气候室的的要求，利利用恒温温恒湿机机组，配配合采用用具有合合理的送送回风及及气流组组织形式式的风道道系统是是确保温温湿度均均匀性的的另一关关键因数数。系统统风量应应根据实实
6、验室的的需求采采用相应应的冷量量调节方方案并合合理配置置新风与与排风系系统，保保证温湿湿度的稳稳定。在风道循循环系统统中设置置新风系系统，补补充的新新风量可可远程调调节并加加有防尘尘过滤装装置，保保持新鲜鲜的经过过滤的气气流均匀匀的流动动；新风风由统一一的总新新风管分分配到实实验室的的各新风风入口；实验室室设计有有多个送送风及回回风口，特特殊的送送风口导导风板将将气流吹吹向实验验室的各各个方向向，导风风板无需需植绒也也不会产产生凝露露，光滑滑的设计计不会滋滋生细菌菌及发生生霉变；超静音音设计风风道与风风口；设设计的暖暖通管道道使用防防腐蚀热热镀锌板板，加上上进口保保温复合合材料进进行覆盖盖，使
7、得得在满足足各实验验室的各各相关控控制参数数的同时时，最大大的限度度的节能能和环保保。如下下图：图2 整整体风道道示意图图4 中中央控制制系统对环境控控制系统统内的温温湿度可可按实验验要求进进行设定定控制，其其他设置置均可方方便地在在系统提提示下进进行编程程设定。4.1 系统统控制4.1.1 温度控控制在逆境环环境气候候室的风风道系统统中独立立安装恒恒温恒湿湿实验室室机组，进进行环境境温湿度度控制运运行。气气候室温温度进行行单独设设定独立立控制。要根据实验室的温湿度精度要求合理选择系统，根据房间的负荷计算选取匹配的恒温恒湿机组。为了满足室内恒温恒湿精度的要求，匹配合理的循环风系统。合理的气流组
8、织流程，充分发挥送风气流的冷却或加热作用；建立一个稳定均匀的温度场。机组根据据需要自自动启动动一台或或两台压压缩机进进行温湿湿度控制制，提高高系统可可靠性又又能避免免采用单单台大功功率机组组带来的的能源损损。4.1.2 湿度控控制控制系统统根据湿湿度设定定值与实实际的室室内湿度度变化趋趋势，自自动确定定加湿/除湿器器模式。加湿控制制：打开开加湿电电源，根根据湿度度变化趋趋势计算算加湿量量，输出出加湿控控制模拟拟量调节节加湿量量。除湿控制制：停止止蒸汽加加湿器工工作，根根据温度度控制回回路的工工作状态态，强制制空调处处于制冷冷除湿模模式。相相应的温温差由电电炉加热热补偿。4.1.3 CO22控制
9、根据COO2设定值值与实际际的室内内CO22变化趋趋势，控控制系统统自动确确定加CCO2/除CCO2模式；加COO2控制。根根据COO2变化趋趋势计算算加COO2量，输输出PWWM开关关信号，控控制COO2电磁阀阀调节加加CO22量；由由于植物物生长的的原因，气气候室内内的COO2含量草草果设定定值时，采采取增加加新风量量的方式式进行控控制。4.1.4 光（照照度）控控制整个气候候室采用用植物钠钠灯进行行培养，每每支灯管管为4000W。如下图：图3 植植物灯布布局图为与模拟拟量模块块输出能能力匹配配，中间间应加入入驱动单单元，每每只钠灯灯的灯电电源按三三相电源源配置，每每间气候候室的等等电源控
10、控制的固固态继电电器。4.2 人工工气候室室软件设设计人工气候候室软件件设计主主要以下下位机程程序设计计与上位位机组态态软件程程序设计计。4.2.1 程序设设计思路路主要模块块的功能能为：a 运运行初始始化模块块对设定值值、状态态字、历历史数据据外的数数据区清清0，读读取参数数默认设设置，一一般测量量的参数数设置、报报警参数数极限值值、系统统运行模模式判断断。b 温温度模式式判断温度模式式初入判判断，制制冷制热热模式判判断。当当温度偏偏差小于于0，开开始制冷冷，制冷冷时的差差分处理理。当温温度偏差差大于00，开始始制热，制制热时的的差分处处理。c 湿湿度模式式判断湿度模式式初入判判断，加加湿除
11、湿湿模式判判断，湿湿度偏差差小于0，开开始除湿湿。当湿湿度偏差差差大于于0，开开始加湿湿。置加加湿参数数处置，计计算时段段偏差，湿湿度控制制时间比例例输出。d 光光照度处处理程序序如当前时时间在某某段控制制时间之之内，置置灯光标标志位。初初次开灯灯时，先先开到最最大，同同时开冷冷却风阀阀30ss。灯冷冷却故障障则报警警。4.2.2 二氧化化碳处理理程序CO2异异常时关关闭；CCO2浓度偏偏低似乎乎，增加加浓度，计计算浓度度增加的的PWMM值。CCO2浓度偏偏高，减减少COO2，计算算浓度减减少的新新风阀的的开度值值。加热处理理程序室室外温度度过低，用用加热器器制热，除除湿时打打开加热热补偿。I
12、/O控控制输出出处理设设置发送送间隔计计数器初初值为330，如如果本次次输出与与上次输输出相同同，发送送间隔计计算器值值减100。如发发送间隔隔计数器器小于00或上一一次发送送错误，则则发置送送时间计计数器值值为300，并发发送I/O。4.3 控制制核心系统控制制器件是是恒温恒恒湿机组组专用控控制器，具具有友好好的人机机界面显显示，在在点阵式式LCDD显示控控制面板板上实时时显示环环境控制制系统内内的温、湿湿度的实实时数值值、历史史数据、设设定数据据及系统统运行情情况，所所有的操操作均可可以在LLCD屏屏幕上按按菜单提提示进行行，操作作使用极极其方便便。控制部分分考虑安安全以分分为弱电电控制箱
13、箱和强电电控制箱箱，强电电控制箱箱安装在在设备侧侧，一般般操作人人员不允允许打开开和维修修，强电电控制箱箱内采用用高档固固态继电电器模块块进行硬硬件驱动动控制，确确保控制制模块和和硬件之之间的光光电隔离离。 弱弱电控制制箱安装装在操作作间操作作人员容容易设置置的位置置，方便便使用者者安全操操作。弱弱电控制制箱上每每个设备备设置有有自动、手手动和停停止三个个档位，在在设备正正常使用用中把所所有开关关旋到自自动控制制档，在在不需要要设备工工作时使使用停止止档，在在设备有有人工干干预需要要时拨动动到手动动控制档档，这样样的设计计充分考考虑了人人性化，也也为设备备的定期期检查提提供方便便。4.3.1
14、个性化化上位机机软件应应用从界面上上可以方方便的监监控各气气候室内内的温度度、湿度度、光照照度、二二氧化碳碳含量等等实时数数据、历历史数据据、设定定数据及及系统运运行情况况。计算算机选用用实验室室用工业业计算机机IPCC，具有有运行稳稳定，性性价比好好。下图图为上位位机软件件界面：图4 上上位机软软件界面面使用工业业组态软软件进行行WINNDOWWS编程程集中管管理，可可在管理理计算机机上对实实验室的的温、湿湿度等各各项数据据进行显显示、处处理，对对实验室室控制参参数进行行修改，查查询每个个实验室室的运行行历史数数据情况况，实现现与在控控制器上上相同的的功能，并并可接入入局域网网和Innter
15、rnett实现远远程管理理。控制系统统具有历历史数据据存储功功能和远远程网络络监控、管管理功能能。控制系统统具有实实时显示示当前数数据功能能。具有系统统、设备备非正常常运行报报警功能能。下图为无无线报警警系统界界面：图5 无无线报警警设计报警有三三种方式式组成：声光警警灯报警警、电脑脑屏幕画画面报警警和短信信群发报报警。5 结结束语系统采用用智能网网络型环环境控制制，以控控制单元元为核心心，采用用先进的的智能传传感，对对温度、湿湿度、光光照、二二氧化碳碳等进行行精确控控制和过过程记录录。模拟拟自然环环境温度度、湿度度、光照照度和二二氧化碳碳的变化化，按设设定曲线线对温度度和光照照度进行行有规律律的控制制24hh循环。对重庆农农科院逆逆境环境境气候室室工程，经经过现场场施工和和技术调调试，通通过专家家组的技技术验收收，各项项技术指指标均
