西瓜温室生产温湿度控制系统——以华东地区为例

调控影响温度，要求与温度的调节按一定的程序进行。

2.2 性能要求

1、基于AVR单片机西瓜温室生产温湿度自动控制系统

在西瓜温室生产温湿度自动控制系统设计中，软件、硬件紧密相关。多用硬件可减轻CPU负担，提高工作速度。多用软件可降低成本，但软件人员的工作量增大。对于此系统，有些部分必须由硬件完成，有些部分必须由软件完成，对于软、硬件都可完成的交叉部分，应根据具体生产情况选择最佳方案，以达到最佳性能价格比。

（1）硬件设计

①经济合理

系统硬件设计中，一定要注意在满足西瓜生产环境所需的性能指标的前提下，尽可能地降低价格，以便得到高的性能价格比，这是硬件设计中优先考虑的一个主要因素，也是此系统争取市场和快速推广的主要因素之一。

②安全可靠

设计系统和选购设备时要考虑环境的温度、湿度、压力、振动、粉尘等要求，以保证在西瓜生产环境下，系统性能稳定、工作可靠。要有超量程和过载保护，保证输入、输出通道正常工作。要注意对交流市电以及电火花等的隔离。要保证连接件的接触可靠。

③有足够的抗干扰能力

有完善的抗干扰措施，是保证系统精度、工作正常和不产生错误的必要条件。例如强电与弱电之间的隔离措施，对电磁干扰的屏蔽，高输入阻抗下的防止漏电等。

（2）软件设计

①结构合理

程序应该采用结构模块化设计。这不仅有利于程序的进一步扩充，而且也有利于程序的修改和维护。另外项目团队中的每个人可以负责一部分，可以提高效率。

②操作性能好，使用方便

尽量减少操作步骤，系统使用对象大多数是农民，所以系统越简单才越能够普及。

③具有一定的保护措施

系统应设计一定的检测程序，例如状态检测和诊断程序，以便系统发生故障时，便于查找故障部位。对于重要的参数要定时存储，以防止因掉电而丢失数据。

④提高程序的执行速度

⑤给出必要的程序说明

⑥给出系统的使用说明

三、方案设计

3.1 系统功能实现原理

系统硬件结构框图

系统功能实现原理说明：

温室的环境调控最终要通过一系列的执行机构来实现。系统温室的执行机构系统由自然通风系统，遮阴与保温系统，降温系统，加热系统和增湿系统组成。系统中这些执行机构均采用继电器或电磁阀控制电机正转、反转与停止、报警器的开停，均为开关量输入。

华东地区夏季炎热，室外温度在35℃以上，温室里会超过40℃甚至达到50℃。这时，仅靠自然通风降温是远远不够的。温室降温方法除天窗和侧窗自然通风外主要有:外遮阴，轴流风机强制通风，屋顶喷淋降温、弥雾降温等。系统把这些降温方式进行综合，根据温差大小来启动不同的降温设备。

冬季加温的方式主要有:内遮阴保温，热风加温，热水加温，电加温等。热水加温运行稳定可靠，也是华东地区大型温室普遍采用的加温方式。所以系统采用内遮阴和热水管道共同保温。

华东地区冬季不是特别干燥，加湿控制一般通过喷雾和控制灌水量等方法来实现。而在炎热高湿的夏季，特别是采用降温效果明显的湿帘风机降温会提高75-80%的空气相对湿度，给温室除湿带来了很大难度。除了开启天窗、侧窗自然通风外，需要配合使用环流风机和轴流风机来加强除湿效果，有时甚至要开启除湿机。

（1）自然通风系统

自然通风系统包括热压通风和风压通风，它的基本要求是能够提供足够的通风量，有效调控室内温度、湿度，达到满足室内西瓜正常生长要求的条件。自然通风系统主要用于通风换气和夏季的降温，又可起到排除湿气的作用。 自然通风系统由侧窗及相应的开窗机构组成。自然通风系统的设置，要求有足够的通风能力的同时，室内气流应合理分布，通风系统还能方便调节。为保证良好的热压通风效果，应使通风的进、排风口的高差尽可能大。一般在侧墙下部设置进风窗口。在塑料薄膜温室中，为了减少屋面覆盖薄膜的接缝和方便开窗机构布置，也将在温室两头设窗口。侧窗采用电力驱动的齿轮齿条开窗，既保证开启角度达到所需风量，又能保证关闭后的密封效果和室内温度。

（2）遮阴与保温系统

遮阴系统是利用具有一定透光率的材料将一部分多余的光照进行遮挡，既保证温室作物正常生长所需的光照，又防止多余的太阳辐射能在温室聚集，造成室内温度过高。外遮阴直接将多余的太阳辐射阻隔在室外，用于温室的降温和光照调节。内遮阴在温室内部阻隔多余的太阳辐射，降温效果不如外遮阴，但当它与湿帘风机降温系统配合使用时，能大大提高降温效能，使室内气流更加通畅。另外，内遮阴可以阻隔温室内的空气对流，有效的反射夜间温室内的红外线辐射