温室大棚湿度控制系统概要

云南农业大学工程技术学院毕业设计说明书 温室大棚湿度控制系统温室大棚湿度控制系统 ——加湿设备及除湿设备的选择依据及应用领域——加湿设备及除湿设备的选择依据及应用领域 1、前言 1.1、 课题背景 设施农业是外来词汇，在我国也称“工厂化农业”，目前学术界和经济界还没有一个统一 和权威的定义。一般来说，所谓设施农业是具有一定的设施、能在局部范围改善或创造出适 宜的气象环境因素、为动植物生长发育提供良好的环境条件而进行有效生产的农业。具体地 说，设施农业是指利用人工建造的设施，通过调节和控制局部范围内环境、气象因素，为作 物生长提供最适宜的温度、湿度、光照、水和肥等环境条件，使作物处于最佳生长状态，从 而获得高产优质的农产品。但随着经济的发展和科技的进步，高新技术在设施农业中的应用 的趋势日趋明显。 1.2、 国内外温室控制技术发展概况 1.2.1 我国温室产业发展现状与发展趋势 我国是温室栽培起源最早的国家，在 2000 多年前就已经能利用保护设施(温室的雏形) 栽培多种蔬菜，至20 世纪 60 年代，中国的设施农业始终徘徊在小规模、低水平、发展速度 缓慢的状态，70 年代初期地膜覆盖技术引入中国，对保温保墒起到一定的作用。随着经济的 发展和科技的进步，70～80 年代，相继出现了塑料大棚和日光温室。90 年代开始，中国设 施农业逐步向规模化、集约化和科学化方向发展，技术水平有了大幅度提高。随着近年来国 家相关科研项目的启动，在学习借鉴、吸收消化国外先进技术成果的基础上，中国的设施农 业有了较快发展，设施面积和设施水平不断提高。近代温室的发展经历了改良型日光温室、 大型玻璃温室和现代化温室三个阶段， 但由于各地区生产状况、 经济条件和利用目的的差异， 至今各阶段不同类型的温室依然并存。 我国在“九五”、“十五”期间，在科技部领导和组织下，实施了“工厂化高效农业研究与 示范”项目，利用引进的现代化温室设备及配套技术，通过消化吸收与技术创新，进行了品 种选育、设施栽培、配套设备及温室中温度、湿度和CO 2等环境因素综合调控技术的研究与 1 云南农业大学工程技术学院毕业设计说明书 攻关，一大批科技成果相继诞生，有效地推动着我国设施农业的发展。国内有关科研院所在 温室环境管理系统、栽培模式、温室降温、补光、除湿和增施CO 2 ，等方面也展开了卓有成 效的研究工作，初步形成了具有中国特色的现代化设施农业技术体系。如北京市农业机械研 究所研发了具有中国特色的节能日光温室及适应于不同领域的新型系列温室、 现代化温室环 境智能控制系统等设施设备； 国家农业信息技术研究中心进行了温室环境监控系统和决策支 持系统的研究开发； 中国农业大学以及中国农科院蔬菜花卉研究所在环境控制与栽培技术等 方面进行了卓有成效的研究，等等。但有关“适合各地方日光温室群环境智能化监控系统的 开发与应用”方面的研究和报道较少，即使有，单因素的监控系统较多，多因素复合监控系 统很少且很难大面积推广。 1.2.2 国外温室产业发展现状与发展趋势 国外温室栽培的起源以罗马为最早。罗马的哲学家塞内卡(Seneca，公元前 3 年至公元 69 年)记载了应用云母片作覆盖物生产早熟黄瓜。20 世纪 70 年代以来，西方发达国家在设 施农业上的投入和补贴较多，设施农业发展迅速。目前，全世界设施农业面积已达400 余万 hm2。荷兰、日本、以色列、美国、加拿大等国是设施农业十分发达的国家，其设施设备标 准化、种苗技术及规范化栽培技术、植物保护及采后加工商品化技术、新型覆盖材料开发与 应用技术、 设施环境综合调控及农业机械化技术水平等都具有较高的水平， 局世界领先地位。 当前，国外温室产业发展呈以下态势：温室建筑面积呈扩大化趋势，在农业技术先进的 国家，每栋温室的面积都在 0.5hm2以上，便于进行立体栽培和机械化作业；覆盖材料向多 功能、系列化方向发展，比较寒冷的北欧国家，覆盖材料多用玻璃，法国等南欧国家多用塑 料，日本则大量使用塑料；无土栽培技术迅速发展；由于当今科学技术的高度发展，采用现 有的机械化、工程化、自动化技术，实现设施内部环境因素 (如温度、湿度、光照、CO 2 浓 度等)的调控由过去单因素控制向利用环境计算机多因子动态控制系统发展；温室环境控制 和作物栽培管理向智能化、 网络化方向发展， 而且温室产业向节约能源、 低成本的地区转移， 节能技术成为研究的重点；广泛建设和应用喷灌、滴灌系统。过去发达国家灌溉是以土壤含 水量或水位为依据进行水肥管理， 而现在世界上正在研究以作物需水信息为依据的智能灌溉 监控系统，如加拿大的多伦多大学正在研发超声波传感器，可检测作物缺水程度，以指示灌 溉。 2 云南农业大学工程技术学院毕业设计说明书 2、温室环境湿度的相关概念及湿度控制对温室环境的重要性 2．1、温室环境湿度的相关概念 2.1.1 空气湿度 空气湿度表示大气干燥程度的物理量。在一定的温度下在一定体积的空气里含有的水汽 越少，则空气越干燥；水汽越多， 则空气越潮湿。空气的干湿程度叫做“湿度”。在此意义下， 常用绝对湿度、相对湿度、比较湿度、混合比、饱和差以及露点等物理量来表示。 2.1.2 绝对湿度 绝对湿度是一定体积的空气中含有的水蒸气的质量，一般其单位是克/立方米。绝 对湿度的最大限度是饱和状态下的最高湿度。绝对湿度只有与温度一起才有意义，因 为空气中能够含有的湿度的量随温度而变化，在不同的高度中绝对湿度也不同，因为 随着高度的变化空气的体积变化。但绝对湿度越靠近最高湿度，它随高度的变化就越 小。空气中的含水量是有一定程度的，达到最大容量时，称为饱和水蒸气含量。当空气的温 度升高时，它的饱和水蒸气含量也相应增加；温度降低，则空气的饱和水蒸气含量也相对降 低。 绝对湿度计算公式： H a  w  em  R w TV 其中：e —— 蒸汽压，单位：帕斯卡（Pa)； R w—— 水的气体常数 = 461.52 J/(kg K) ； T —— 温度，单位：开尔文（ K） ； m —— 在空气中溶解的水的质量，单位：克（g） ； V —— 空气的体积，单位 :立方米（m3）。 2.1.3 相对湿度 相对湿度是指空气中水蒸气的含量与同一温度下的饱和水蒸气含量的比值，并用百分比 表示。它是一个量纲为1的量，日常生活中所说的空气湿度，实际上就是指相对湿度。在许 多与大气湿度有关的现象里，如农作物的生长、棉纱的断头以及人们的感觉等，都与大气的 绝对湿度没有直接关系，而主要与大气中的水气离饱和状态的远近程度有关。空气的相对湿 度决定于空气的含水量和温度，在空气含水量不变的情况下，随着温度的增加，其相对湿度 也就相应地降低；当温度降低时，空气的相对湿度增加，在大棚内，夜间蒸发量下降，但空 气湿度反而增加，主要就是由于温度降低的原因。 3 云南农业大学工程技术学院毕业设计说明书 相对湿度计算公式： H r   w  wmax 100%  es 100% 100% ES 其中： w —— 绝对湿度，单位：克 /立方米（ g/m3）；  wmax —— 最高湿度，单位：克 /立方米（ g/m3）； e —— 蒸汽压，单位：帕斯卡（