生态湿地模拟实验系统

1、 智能人工气候模拟实验系统生态湿地模拟实验系统解决方案 系统总体设计 一简述 系统组成：生态湿地模拟实验温室，气候动态模拟测控系统，模拟雨动态测控系统，模拟湿地水情自控系统。 系统功能：1.气候动态模拟测控系统，由植物环境生长因子传感器，地下环境因子生长传感器，光源补给调控，湿度补给调控，温度补给调控，CO2浓度监测，联动模拟室内气流流动控制设备，光源补给设备，温湿度补偿设备，自动实现四季或昼夜变化。 2.模拟雨动态测控系统，设定气候模拟室气候：环境条件.土壤因子条件，自动模拟下雨状态，达到植物.土壤因子所需条件后自动停止降雨状态。反之模拟不同雨强对植物.花草.气候的影响与变化提供科研数据3.

2、模拟湿地水位自控系统，设定气候模拟室生态湿地水位需条件，水位自控系统根据水位变化.环境变化.温度变化，联动补水系统设备，满足所需水位条件。反之模拟水情条件对湿地土壤.植物.花草.气候的影响与变化提供科研数据.4. 模拟光照系统，模拟太阳光对植物的光合作用，选择最有利植物生长需要的光谱搭配，具有针对性的给植物补充能量,联动相应的补光灯的开启及温室相应的调光设备的自动化控制。 1.1模拟变频降雨系统整个系统的降雨达到精确数据及最佳效果，所以本系统基于变频器控制水泵电机的供电频率，根据需要，设定压力值，系统利用压力传感器和变频器组成的自动调速控制系统，进行自动调节电机转速，使喷淋降雨区管道的压力保持

3、在降雨区不同雨型所设定的恒定压力值，完全根据压力设定值进行雨量大小调节，稳定设定的雨强，响应速度快，稳定性好，同时节约了大量的电能。通过PC机和PLC通信来监控各参数，系统设置有各种显示功能，可以显示电压、电流、压力、雨型、雨强大小等参数。系统配备高灵敏雨量计和多参量数据采集器，以终端实际降雨参数调节控制整个降雨过程，并可实时在线显示模拟降雨的动态变化及曲线。同时有效克服了从水源到喷头各个环节的损耗和阻力造成的误差，经过多次率定试验，所模拟雨滴粒径、降雨动能与天然降雨十分接近。整个模拟降雨系统涉及机电一体化、给排水管道施工、自动化控制、软件开发等。技术指标 有效降雨面积：=100m2 。 降雨

4、高度：3m。 雨强范围：10mm/h200mm/h 降雨方式：中雨、大雨、暴雨、大暴雨 下滴平均速度：0.16m/s 降雨均匀度系数大于82% 降雨历时： 任意 降雨测量精度：0.01 mm/h 降雨调节精度：7 mm/h 设计使用寿命：15年 数据储存：1000小时降雨雨强测量1.2智能给排水系统自动采集湿地水文信息：水位高度、流速、湿地土壤湿度等信息，通过系统平台软件分析，自动开启关闭给排水设备，实现自动化调控湿地水文资源分配。将充分发挥现有的节水设备作用，优化调度，提高效益。通过自动控制技术的应用，更加节水节能，降低灌溉的成本。整体系统采用以太网进行数据通讯，稳定性和实时性强。数据处理能

5、力强，响应速度快。系统维护能力强，减轻用户负担。开放式系统设计，软硬件均可升级。实时显示灌溉水情、闸位、水位信息。实现遥测系统设备监控管理功能。通过现代通讯手段向相关单位发送灌溉数据域灌溉信息。 一 温室大棚自动控制系统结合最先进的网络通信、自动控制、物联网及软件技术，专注为农业温室、农业环境控制、气象观测而开发生产的环境自动监测控制系统。本系统可以模拟基本的生态环境因子，如温度、湿度、光照、气压、太阳紫外线、土壤温湿度、CO2浓度等，以适应不同植物生长繁育的需要，它由智能监控单元组成，按照预设参数，精确的测量温室的气候、土壤参数等，并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构，控制卷膜、

6、风机湿帘、生物补光、灌溉施肥等环境控制设备，自动调控温室内环境，达到适宜植物生长的范围，为植物生长提供最佳环境。该系统的使用，可以使温室运行于经济节能状态，实现温室的无人值守自动化运行，降低温室能耗和运行成本，可以为植物提供一个理想的生长环境，并能起到减轻人的劳动强度、提高设备利用率、改善温室气候，实现温室大棚集约化、网络化远程管理。2.1环境因子监测系统1.3.1大气温度传感器(变送器)采用高精度热敏电阻作为感应部件，具有测量精度高、稳定性好等特点。信号变送器采用先进的电路集成模块，可根据用户的不同需求将温度转换为相应的电压或电流信号。仪器体积小巧，安装方便且便携，性能可靠；采用专有线路，线

7、性好，负载能力强，传输距离长，抗干扰能力强。可广泛用于气象、海洋、环境、机场、港口、实验室、工农业及交通等领域的温度测量。2.1.2大气湿度传感器采用高分子薄膜湿敏电容作为感应部件，具有测量精度高、稳定性好等特点。信号变送器采用先进的电路集成模块，可根据用户的不同需求将湿度转换为相应的电压或电流信号。仪器体积小巧，安装方便且便携，性能可靠；可广泛应用于气象观测、环境控制、农业、工厂等诸多领域。电压（mV）湿度(%RH）电压（mV）湿度（%RH）电压（mV）湿度（%RH）电压（mV）湿度（%RH）10320174027242253310479108421766282448543130801111

8、317932924755531578111374181930250156318382116351845312527573209831189618713225535832358412167189833258059326285124281924342606603288861268919503526326133148712941019763626586233408813211120033726846333668913471220293827116433939013731320553927376534199113991420814027636634459214251521074127896734719

9、314521621344228166834989414781721604328426935249515041821864428687035509615301922124528947135769715572022394629217236039815832122654729477336299916092222914829737436551001635232317492999751662242344503025761688252370513052771714262396523078782.2土壤因子监测系统土壤湿度传感器(变送器)是一款高精度、高灵敏度的土壤水分测量仪器。本传感器采用电磁脉冲原理测量

10、土壤的表观介电常数，从而得到土壤真实水分含量，具有快速准确、稳定可靠、不受土壤中化肥和金属离子的影响等特点。本仪器可广泛应用于农业、林业、地质、建筑等行业。 2.3LED光源补光系统完全模拟太阳光对植物的光合作用，选择最有利植物生长需要的光谱搭配，具有针对性的给植物补充能量。植物光合作用的有效波长在 4 00700 nm 之间，其中 425490 nm 的蓝光以及 610700 nm 的红光对光合作用贡献率最大，而 520610 nm（绿色）的光线被植物吸收的比率很低。可见，

11、并不是所有的光都有助于植物的光合作用。色素可以吸收光能来产生一系列的生化反应，不 同的色素吸收的波长不同。植物体内有很多色素，分别起着不同的作用，但有两种色素，即光敏色素和隐花色素在调节植物对光的反应中起着关键性的作用。光 敏色素有两个互变异构体红光光敏色素（Pr）和远红 光光敏色素（Pfr）。Pr 吸收波长为 660 nm 左右的红光，Pfr 吸收波长为 730 nm 左右的远红光。光敏色素调节多种不同植物对光的反应，包括光周期，种子萌发、展叶、下胚轴伸长和脱黄化。隐花色素吸收蓝光和

12、紫外光范围的光波，其它色素与植物的发育有关。 2.4喷雾降温系统针对现有温室大棚无降温设备，夏季棚内温度过高出现烧苗情况，增加一种新型喷雾降温设备，具有降温效果好，使用成本低等优点。其原理是，通过对水增加至高压微雾喷头，产生超细微颗粒的水雾，这些水雾在接触空气以后，能迅速吸收空气中存在的热量，并蒸发，持续不断的吸热蒸发过程，使得环境温度下降，达到降温效果。另外在温室中使用喷雾降温设备可以保持温室中的空气湿度，保持植物的含水率，促进生长。2.5土壤防渗治理单元针对大棚内土壤漏水情况，在地面50cm铺设HDPE防渗膜，本材料防渗，防腐，防漏。温度范围:-60-+60防渗系数:1×10-1

13、7 cm/s材料密度:0.94g/cm3使用寿命: 50年2.3温室自动控制系统本系统可以通过监测基本的生态环境因子，如温度、湿度、光照、土壤温湿度、CO2浓度等，并利用手动、自动两种方式启动或关闭不同的执行结构（遮阳幕、加热器、湿帘水泵及风机、通风系统等），以适应不同生物生长繁育的需要， 该系统的使用，可以使大棚运行于经济节能状态，实现大棚的无人值守自动化运行，降低大棚能耗和运行成本。四 设计原则 根据系统建设标准及业务需求，总体框架以高内聚，低耦合为指导思想，以前瞻性原则、实用性原则、安全性原则、扩展性和开放性为设计原则。保证系统的先进性，伸缩性。1、技术先进性设计过程中，关注技术框架的同

14、时，更注重业务的抽象和提炼。系统设计不仅要完成现有的、已知的业务需求，而且要能够横向和纵向的扩展，横向可扩展其他传感控制设备，纵向可满足各层级使用者不同的业务需求。各种设备均采用技术成熟、稳定且具备先进设计理念的产品，系统在建成后能通过平滑升级保持其先进性，延长生命周期。2、高可靠性系统软硬件均具备极高的可靠性。硬件采用云计算方案，软件采用模块化、分层隔离及负载均衡的设计思想，充分保障系统的高可靠性。3、高安全性解决方案从主机、数据及网络等多方面采取相应措施，确保系统的高安全性。系统以“安全第一，保密为准，机制保证”为安全保密原则，系统遵循国家和行业安全标准和管理规范,通过服务安全认证，客户许可认证，用户权限认证，结合日志审计，确保系统安全稳定可靠。 4.1高可用性 系统提供基于 PC电脑的客户端，具有良好的交互性、易用性，切合农业生产的时效性，简单易懂，方便农业生产人员使用，且操作简便。通过系统的报表功能，方便研究人员提取、分析数据，为增收改良提供有力的数据依据。具有高效的软硬件使用效率，关键设备均达到硬件配置最高的使用率，同时采用优化的流程设计确保系统的高效率。1、易维护性系统硬件可以很方便的实现远程管理及维护；系统软件均采用模块化