智能温室大棚设计方案
智能温室大棚设计方案
-02-09 13:17:34
本工程为智能温室大棚设计，
11 连栋,长 32 米，宽 88 米，大,轴线面积 2816 平方米外遮阳温 室， 2 栋，共 5632 平方米。工程内容主要包括大棚主体设计、
制作、安装 。二．温室规格
根据建筑方要求，该大棚为薄膜温室，型号为 PGR-8L。大
棚采用圆拱形屋面结构，跨度 8 米，肩高 3 米，脊高 4.8 米，加
外遮阳系统总高度 5.3 米,墙裙高 0.3m，拱杆间距 1m，立柱 4
米。大棚的两侧及顶部安装卷膜机构，并用宽 1.5m 米的防虫网,
门洞尺寸（宽³高）为 2³2 米, 11 联栋。外遮阳连栋温室，每
跨温室前端配置排风机；后端面安装降温湿帘；温室安装倒挂
式微喷灌。见《连栋温室大棚端面结构图》与《连栋温室大棚
侧面结构图》
三．大棚的结构设计
本设计参照美国«温室设计标准»和国家相关标准设计。包括
« 建筑结构载荷规范 » （ GBJ9-87 ）， « 钢结构设计规范
»(GBJ17-88),«冷弯薄壁型钢结构技术规范»(GBJ18-87)，《建筑
物最小设计荷载要求》等。
根据西南气候及本温室大棚等资料，轻钢结构，外型设计使 用圆拱型，圆拱室顶比尖拱型室顶采光性高 20%，；圆拱型温室
具有良好的通风性能，跨度 8 米，也具有良好的落水性能；并结
构性能更好。见阳光照射示意图。
风载：1.53KN/m2
雪载：22.4KN/m2
恒载：116.2Kg/m2
吊挂载荷：118.3Kg/m2
最大排雨量：1150mm/h
见载荷设计示意图。
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温室主体结构包括:主体结构、通风系统、覆盖物、等。 温室基础采用独立墩基础以及基础墙，与地面平齐，四周砌
0.3 米高的墙裙。温室主体结构使用寿命95 年。
四．材料选型
骨架采用双热镀钢材 KT37，该钢材含硅低，表面处理采用热镀
锌；覆盖材料采用的 55 丝无滴膜。
1、温室主体结构：
（1）、拱杆：拱杆是该产品中用料最多，也是最重要的部件，它
的好坏直接影响温室的使用寿命及美观性，因此在选料上选用钢
管精细加工、定型，再经热镀锌处理，使用寿命95 年。经过受
力分析及应力计算，选用 80 管。
（2）、脊梁、支撑杆：考虑坚固耐用及安装方便，选用热镀锌管，
经过受力分析及应力计算，选用 20³5.5 钢管。
（3）、门柱、端竖管：为使安装方便、结实耐用，故也选用热镀
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锌矩管， 经过受力分析及应力计算， 考虑经济性， 选用
50³30³1.8 矩管。
（4）、侧竖杆：用于支撑槽板及安装卷膜机构，要求结实耐用，
因此选用热镀锌管，选用 90 管。
（5）、立柱：是主要的支撑受力部件，要求坚固耐用、连接方便，
选用热镀锌管，经过受力分析、应力计算及用户要求，立柱选用
60³60³5.0 矩管，包含边立柱和端立柱。
（6）、拉杆：温室的主要定型部件，直接关系到温室的使用寿命
及安全。经过受力分析及应力计算，选用 32³9.5 热镀锌钢管。
（7）、水槽：水槽是温室各拱之间的连接件，并用于排水和安装
人员行走，要求坚固耐用、连接方便，选用镀锌板，经过受力分
析及应力计算，选用 5.0 镀锌板冷成形，采用螺栓连接。
（8）、卷膜杆：用于卷棚侧薄膜，要求不得划伤薄膜、结实耐用， 自重要求轻，也因此选用镀锌管，考虑卷膜效率等因素，选用 Ф90
热镀锌管。
（9）、用于棚内的保温，要求采光性能好。采用 0.15mm 无滴薄
膜。
2、大门：两端面各设 30m³3m 双开扇大门两个,推拉结构。
3、通风系统：该系统使棚内空气能够得到充分改善。温室两侧
及顶部安装卷膜机构，采用手动拉链卷膜，自动控制。
1、采用“湿帘——风机”降温系统。湿帘风机降温系统由湿帘、
风机、水循环系统及控制装置组成。它是利用水蒸发降温原理，
将湿帘与风机分别装于密闭房舍的两端山墙上，当风机抽风时，
造成室内负压，迫使室外未饱和空气流经多孔湿润的湿帘表面，
引起水分蒸发，使室内的空气温度降低,该系统使棚内空气能够
得到充分改善。湿帘–风机降温系统功能特点：
² 降温效果好――湿帘风阻小，蒸发效率高，能承受较高的过流风
速，这样单位面积的就能使更多的空气通过并降温。保养良好的
湿帘降温系统能年复一年地保证 75-80%的降温效率。
湿润净化空气――通过湿帘进入温室的空气更加清闲湿润，更适 宜农作物生长。
操作简单，费用低――湿帘风扇系统提供了一个简单而经济有效 的降温途径，所需机械部分仅仅是水泵与排风机。
强制通风，配合温室面积及需要换气量，风机系统做不同时间， 不同阶段启动。
温室的温度保证外界 40℃时，温室内温度不超过 30℃
A、湿帘参数：
⑴水帘厚度 10cm，孔径 7mm。
⑵波级夹度 45°+15°。 ⑶纸壳型号 7090。
⑷外框材质铝合金。
⑸水帘纸要求硬度大、深色。
B、风机参数：
⑴尺寸：1380X1380。
⑵功率：1100W。 C、循环蓄水池要求：
⑴规格 3m（长）³1.5m（宽）³2m（深），共 9m3。⑵用
标准页岩砖“二²四”墙砌边壁，用 1:3 水泥砂浆满缝安砌， 安砌完毕后用 1:3 水泥砂浆粉糊内墙体，然后刷 2-3 次净水 泥浆。⑶用高标号水泥和 6#钢筋预制板封盖。
湿 帘
2、温室两侧及顶部安装卷膜器。
4、遮阳系统：外遮阳系统，骨架采用框架结构，齿轮齿条传动，
电机做动力，控制箱控制，外遮阳采用黑色。本系统包括控制
箱、优质专用电机、传动部分、行程限位开关等组件。按下
控制箱启动开关按钮，电机启动。电机通过传动机构驱动传
动轴运转，传动轴通过连接组件带动齿条运行，通风窗打开
后触动行程限位器开关，电机停止，该行程运行结束。该控
制箱备有手动控制，如需要中途停止，可以按下停止按钮，
即可停止运行，并可以实现智能控制。
电动外遮阳系统
5、钢结构的采用：
圆型钢管最大优点是各向同性，便于取材和加工。其缺点是：
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① 钻孔之处无镀锌保护；②几乎不可能看清楚钢管内部的状况；
③外形为圆形，可能产生滑动，④管与管不可能确保用夹板装
置连接良好并固定不动。
冷弯型矩管其特点是：
① 最终成品要精确的多；②更易于装配；③断面状况便于监视， 观察到问题更容易处理；④材料成本高。⑤抗风栽和雪载等载 荷强。
综上所述，根据本温室用途及用户要求，采用冷弯型矩管与圆型 钢管，并进行热镀锌处理。
五．系统构成
1、 骨架：立柱、拱杆、拉杆、竖杆。
2、 排水系统：水槽、下水管,温室采用六道水槽，基本让温室 雨水通过水槽、下水管进入排水沟。
3、 降温系统：14 套卷膜机构,12 套顶卷膜,2 套侧卷膜、喷灌、 风机、湿帘。
侧卷膜
4、 基础：基础是连接结构与地基的构件，必须将重力、浮力 倾斜荷载，安全传达到地基。预制地基比现浇地基多养护 期，故牢固，采用现浇地基。在水槽方向有 0.3%的坡度， 便于排走所有雨水；在垂直水槽方向，其坡度应小于 0.1%。
5、降温系统
（1）温室两侧推拉窗、风机、喷灌、门以及风机湿帘系统可
使温室内温度基本与室外温度相差不大。
（2）喷灌降温系统
喷雾降温系统，通过技术手段将水以细微颗粒状喷入空
气中，使水与空气充分接触，利用水蒸发吸热降低空气温度
的方法称为喷雾降温。喷雾降温系统分类：根据水是否直接 喷入温室内以降低温室内空气温度，可分为直接式喷雾降温 和间接式喷雾降温，直接式喷雾降温将水喷洒在温室内，间
接式喷雾降温将水喷洒在温室覆盖材料上，本处采用直接式 喷雾降温，并可增加温室湿度，增加作物叶面供水与施肥。
喷灌降温系统
6．总控 温室控制系统就是依据温室内外装设的信息，通过控制设备
（如控制箱、控制器等）控制驱动/执行机构（如风机系统、
开窗系统、灌溉施肥系统等），对温室内的环境气候和灌溉施
肥进行调节控制以达到栽培作物的生长发育需要。
六．温室微气候
1、 光照
光照调节方法：①补充光照，安装照明设备(用户自己根据需
要自行安排)；②覆盖材料的光选择性，15 丝无滴膜,透光性
好,抗紫外线强，安全系数高。
温室通风
① 自然通风
使用天窗、侧开窗、门，以及增加水槽高度，温室外的冷空
气通过天窗、侧开窗、门进入室内，室内热空气通过天窗出
去，形成自然通风。自然通风运行费用低、安装费用少，但
不易控制温湿度。
②风机排风
通过排风机，可以加快温室内空气流动，有效控制温室的温
度，达到作物生长需要的最佳效果。随着人们生活水平的提高，温室技术也越来越多，因为温室中种植的时令蔬菜正变得越来越不可分割。温度控制是最重要的部分：基于PLC的灵活性和易于操作的优点，设计了基于PLC的温度控制系统。让我们介绍温室控制系统的结构，包括信息收集单元，智能控制单元和最终执行单元。这次设计的温度可以改变许多因素，包括照明，湿度，通风和其他因素。该系统包括一个温度上升和下降系统，一个辅助照明系统，一个遮阳系统，一个加湿系统，一个CO2系统和一个用于全面调节温度的通风系统。变化可确保温度精度。由于已根据设计需求和经济综合因素选择了Siemens S7-200 PLC控制装置，因此它不仅可以实现输入和输出控制，而且还可以实现输入和输出控制还实现了高性价比：通过设计给出控制系统的软硬件设计，在STEP7软件中输入，调试和仿真梯形图，完全可以满足设计要求。
（1）温度利用率较低。通风口必须相对较大，以防止高温影响天气对植物生长的影响。这会导致热区的温差大，然后室内的冷区会导致温度下降并减缓植物生长。
（2）当天气多雨，下雪或多风时，温室内的温度不能保持恒定并且植被不能在适当的温度下生长。虫害和疾病往往造成经济损失；
（3）不受控制的临时温度通常会造成不可逆转的损失；例如，树木开花期间的一两个高温导致一年的生产损失；
（4）劳动强度大，难以及时调整温度。蔬菜护理温度约占总时间的50％，而水果护理温度约占总时间的85％。近年来，出现了单机械通风口技术，但是由于不能解决实际问题，因此尚未得到广泛应用。
第2章系统设计设计
本系统以PLC为控制核心设计，分为三个部分：
（1）信息采集系统，包括温度/湿度传感器，光传感器和CO2传感器。主要实时监测温室内部的环境。在执行设备工作时，也要执行反馈工作。这是影响系统精度的主要因素。
（2）智能控制单元。它主要包括模糊控制器，MCGS配置（人机交互界面）和PLC（系统的核心部分）。信息获取系统将信号输出到模糊控制器。模糊控制器处理信号（由PLC确定并执行先前的分析）。模糊控制信号在发送到MCGS配置之前先经过处理。 MCGS配置会创建趋势曲线。它在人与计算机之间交换信息，例如动画演示，最后将信号发送到PLC。 PLC将信号与设定值进行比较，并做出相应的决定来控制下一部分工作。
（3）系统执行单元根据来自PLC的信号包括前进和后退装置以及包括开关装置在内的最终装置，并相应地响应以控制温度等以达到目的。你呢在最终信息收集部分，将信息收集并反馈，并重复上述步骤以实现智能温度控制的效果。您也可以手动或自动切换以确保温度精度。
示了系统的自动温度控制梯形图。
