時(shí)間：2023-05-30 09:04:11
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇土壤溫濕度，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
關(guān)鍵詞：馬鈴薯；栽培方式；土壤溫濕度；產(chǎn)量
中圖分類號(hào)：S532 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
馬鈴薯是種植在土壤中的農(nóng)作物，其產(chǎn)量和生長(zhǎng)受到土壤溫濕度的影響，從之前的馬鈴薯種植經(jīng)驗(yàn)來看，使用不同的方式種植馬鈴薯，也能夠使得土壤的溫濕度得到調(diào)節(jié)，從而對(duì)馬鈴薯的產(chǎn)量產(chǎn)生影響。有些種植者使用小壟栽培來種植馬鈴薯，這種種植方法常常會(huì)使得土壤變得比較板結(jié)，使田間的水分不易保存，無法形成合理的壟溝環(huán)境和壟體，為中耕培土創(chuàng)造條件，最終影響馬鈴薯的質(zhì)量和產(chǎn)量。本文通過幾種不同的方式對(duì)馬鈴薯進(jìn)行種植，并探究了各種方法對(duì)于田間土壤溫濕度以及產(chǎn)量的影響。
1 實(shí)驗(yàn)探究
1.1 實(shí)驗(yàn)的相關(guān)資料
本次實(shí)驗(yàn)所使用的馬鈴薯類型是黔芋一號(hào)，實(shí)驗(yàn)的時(shí)間是在2012年3月～2013年3月，實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)選取在一個(gè)村莊里，所使用實(shí)驗(yàn)區(qū)域的面積為30m3，實(shí)驗(yàn)區(qū)域的土壤主要是黃壤，肥力水平為中上等；試驗(yàn)區(qū)域的年平均溫度是12℃，夏季的平均溫度是23℃，年平均光照時(shí)間是1700h，年降水量約為1000mm左右。
1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
本次實(shí)驗(yàn)會(huì)采取3種方式對(duì)馬鈴薯進(jìn)行種植。地膜覆蓋的方式：在播種后不使用化肥，而是用地膜覆蓋。以綠肥為基的聚壟栽培方式：不使用地膜，播種后在馬鈴薯種子的上方和壟溝中施加綠肥。普通翻耕的方式：既不使用地膜，也不使用綠肥。上述3種不同的方法都采用單壟種植的方式，株距為35cm，壟距為60cm，紫云英是使用的綠肥，施用方案是6kg/hm2，并在月初播種，農(nóng)用塑料膜為試驗(yàn)中使用的地膜，寬85cm，厚0.02mm。
1.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)定
土壤的取樣采取梯度的形式，接著使用取土烘干法，對(duì)各層土壤的含水量和水分進(jìn)行監(jiān)測(cè)。馬鈴薯植株的取樣可在4個(gè)階段進(jìn)行，其分別是齊苗、盛花、封星以及成熟4個(gè)時(shí)期，取長(zhǎng)為1m的樣段，并計(jì)算產(chǎn)量和生物量。水分蒸發(fā)量以及萎蔫系數(shù)的計(jì)算使用有效輻射計(jì)算公式來進(jìn)行，該公式是由國(guó)際馬鈴薯種植中心提供。
1.4 數(shù)據(jù)分析
實(shí)驗(yàn)人員可以使用excel來記錄實(shí)驗(yàn)過程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)則可以使用spss17.0并使用t法進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)P
2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
通過本次實(shí)驗(yàn)，可是看出不同的栽培方式對(duì)土壤的水分、土壤的溫度、塊莖產(chǎn)量以及馬鈴薯不同階段的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)影響比較大，下面分別對(duì)幾個(gè)方面進(jìn)行闡述。
2.1 土壤溫度
上述3種馬鈴薯種植方法，除了第2種使用綠肥之外，不同程度的水分脅迫均出現(xiàn)在馬鈴薯的生長(zhǎng)過程中，其中使用地膜的方法表現(xiàn)得更為明顯，5月中～7月初，馬鈴薯的水分脅迫狀況最為嚴(yán)重；3月末～5月末，馬鈴薯地面部分受到有限的陽光輻射，這時(shí)候的水分脅迫系數(shù)不能比較精確的計(jì)算出來。總之，土壤溫度受水分脅迫的影響，從而導(dǎo)致土壤出現(xiàn)不同程度的干旱。
2.2 土壤水分
從實(shí)驗(yàn)可以得出，地膜、綠肥和普通種植者3種方式利用水的效率逐次提高。其中地膜和綠肥的方式在3月末～5月末這段時(shí)間內(nèi)，可以使得水分在土壤中的保存得到提高，而從5月中旬開始到8月末，含水率會(huì)降低。具體來說，馬鈴薯耗水量可以用來反映土壤吸收利用水的狀況，馬鈴薯的耗水量在封行到成熟期最高，地膜栽培方式可以減少水的損耗。
2.3馬鈴薯的產(chǎn)量
上述的3種不同的種植導(dǎo)致馬鈴薯的產(chǎn)量差異明顯，其中，綠肥栽培的塊莖產(chǎn)量最多，普通栽培其次，而地膜覆蓋的種植方式產(chǎn)量最少，這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因主要是由于馬鈴薯干物質(zhì)在不同時(shí)期的積累量會(huì)因?yàn)?種方式的不同而不同，而最終塊莖的產(chǎn)量正是依靠干物質(zhì)的積累決定的。
3 相關(guān)討論
國(guó)際馬鈴薯種植中心已經(jīng)制定出計(jì)算的模型來處理水分脅迫和馬鈴薯產(chǎn)量之間的關(guān)系。該模型可以為實(shí)驗(yàn)提供比較合理的參數(shù)，和其他的模型比較，該種模型的可操作性更強(qiáng)。這一方法也被使用在本文研究試驗(yàn)中，從而可以得出栽培方式的不同對(duì)土壤溫濕度和馬鈴薯產(chǎn)量的影響。
地膜栽培和綠肥栽培的方式在每年的5月中期之前，其土壤中水分的含量高于普通種植法，而且差異比較明顯，直接導(dǎo)致了溫度也是前2者比較高；當(dāng)5月中旬天氣逐漸炎熱后，普通種植法的含水量高于另外2種種植方法。在馬鈴薯的種植過程中，齊苗階段對(duì)種植土壤進(jìn)行水分的補(bǔ)充是十分必要的。從土壤環(huán)境和馬鈴薯產(chǎn)量受栽培方式影響的細(xì)節(jié)角度來看，本文的實(shí)驗(yàn)還能得出這樣的結(jié)果：地膜覆蓋的栽培方式，對(duì)種植土壤溫度的提高很有效果，對(duì)土壤濕度的保持和改善效果也比較明顯，還能減少蟲子、雜草、病害等得發(fā)生，土壤的養(yǎng)分也能夠被馬鈴薯很好的吸收，但是，如同上文的分析結(jié)果所說，使用地膜栽培同樣會(huì)產(chǎn)生不好的效果，春季播種的作物在其生長(zhǎng)的中后期由于受到地膜的影響，其種植土壤不能夠很有效的吸收水分。還可以從水分脅迫的角度來說明地膜栽培不利于馬鈴薯產(chǎn)量的問題：土壤根系層在20cm之內(nèi)的馬鈴薯作物，采取普通栽培的方式，往往3月末～5月初土壤的水分脅迫對(duì)于馬鈴薯的生長(zhǎng)影響較大，而使用地膜栽培方式，該情況發(fā)生的時(shí)間會(huì)變?yōu)?月初～8月底之間。
4 結(jié)語
通過本文的分析可以看出各種種植方式在馬鈴薯生長(zhǎng)的不同階段都具有不同的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。因此，馬鈴薯的種植者要在充分了解種植環(huán)境的基礎(chǔ)上，考慮到各類栽培方法的使用條件，合理使用各種種植方法，使得各種方法的優(yōu)勢(shì)得到最大發(fā)揮，劣勢(shì)得到有效規(guī)避，從而提高馬鈴薯的產(chǎn)量。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)；組成部分；節(jié)能
中圖分類號(hào)：TU831.3+5
引言：
目前室內(nèi)空調(diào)的溫濕度環(huán)境控制的方式主要有兩種類型，一種為中央空調(diào)，即集中設(shè)置冷源的空調(diào)系統(tǒng)。另一種類型為小型空調(diào)器，獨(dú)立分散安裝在各個(gè)房間內(nèi)。這兩種類型的空調(diào)的原理都是把經(jīng)過調(diào)節(jié)了溫度和濕度的空氣送入室內(nèi)，以達(dá)到對(duì)室內(nèi)的溫濕度進(jìn)行控制的目的。然而這些傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)的缺陷在于輸配系統(tǒng)的能耗高、對(duì)熱濕比的變化難以適應(yīng)、霉菌容易滋生等。溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)是新型的空調(diào)系統(tǒng)，目的就在解決傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的弊端。溫度濕度獨(dú)立控制的空調(diào)系統(tǒng)包含溫度與濕度兩套獨(dú)立的空調(diào)控制系統(tǒng)，溫度與濕度分開控制，有效的避免了傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)中熱、濕聯(lián)合處理所帶來的損失。
1、 溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的組成部分、
溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)由顯熱處理系統(tǒng)和濕度處理系統(tǒng)兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)分別控制室內(nèi)的溫度和濕度。溫度調(diào)節(jié)設(shè)備包括冷熱源：高溫冷水機(jī)組、鍋爐、熱泵；干式末端：干式風(fēng)機(jī)盤管、毛細(xì)管平面輻射式空調(diào)末端、冷梁等。根據(jù)不同的除濕方式，濕度調(diào)節(jié)可分為冷凝除濕和溶液除濕兩種方式。
溫度控制系統(tǒng)的干式末端有干式風(fēng)機(jī)盤管和輻射冷板兩種類型。輻射冷板主要有金屬輻射板、冷卻格柵、冷梁和內(nèi)埋管的混凝土板等四種類型。金屬輻射板廣泛的應(yīng)用于輻射吊頂。因?yàn)楣┧疁囟仁怯邢拗频模椛淠┒瞬怀^每平方米80W的供冷量，所以維護(hù)輻射冷板的建筑結(jié)構(gòu)和室內(nèi)裝置的產(chǎn)熱量不能太多。由于干式風(fēng)機(jī)盤管不會(huì)有凝水的問題，它可以采用不同的安裝方式，例如緊湊的方式、仿吊扇的方式、自然對(duì)流的形式等等。靈活的安裝形式可以極大的降低安裝的成本。高溫?zé)嵩从卸喾N獲取方式，例如：深井回灌供冷技術(shù)、間接蒸發(fā)冷水機(jī)組、高溫冷水機(jī)組、土壤換熱器。
濕度控制系統(tǒng)中的新風(fēng)處理機(jī)組為室內(nèi)提供干燥的新風(fēng)，達(dá)到排除異味、排除濕氣、排二氧化碳、提供新鮮空氣的目的。一般采用從側(cè)面或者地面置換送風(fēng)。溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)主要有三種除濕的方式，即冷凍除濕、溶液除濕和轉(zhuǎn)輪除濕。其中溶液除濕環(huán)保節(jié)能的效果顯著，其基本原理是采用具有調(diào)濕功能的鹽溶液為工作介質(zhì)，通過不同濃度溶液的吸濕與放濕特性，實(shí)對(duì)空氣進(jìn)行除濕與加濕的處理。
2、傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)的缺點(diǎn)
傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)采用的是溫濕度同步調(diào)節(jié)方式，這種調(diào)節(jié)方式存在一些弊端。
首先，溫度、濕度的調(diào)節(jié)控制是同時(shí)進(jìn)行的，能源的利用效率低。同時(shí)調(diào)節(jié)溫濕度時(shí)難以結(jié)合使用天然冷源。空調(diào)系統(tǒng)在進(jìn)行降低溫度的工作時(shí)，必須要冷源的溫度低于室內(nèi)空氣的干球溫度。在進(jìn)行除濕的工作時(shí)，要求冷源的溫度低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度。由于傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)的溫濕度調(diào)節(jié)采用的是同一個(gè)冷源，這就造成浪費(fèi)能源品位。其次，傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)難以適應(yīng)熱濕比的要求，調(diào)節(jié)范圍有限。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行除濕是采用的冷凍除濕的方式。除濕的同時(shí)降低室內(nèi)的空氣溫度。吸收的顯熱與潛熱比變化的范圍有限。因此不能滿足那些較大范圍變化的顯熱潛熱比的建筑的需要。如果只利用傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)，勢(shì)必會(huì)降低對(duì)濕度的控制，而達(dá)到控制溫度的目的，這就使得室內(nèi)的相對(duì)濕度偏高或者偏低。濕度過高會(huì)導(dǎo)致不舒適，通常又會(huì)降低室溫達(dá)到熱舒適的目的，但這又造成能源的浪費(fèi)。
最后，傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)存在冷凝水，容易滋生細(xì)菌，從而影響房間里的空氣質(zhì)量。由空調(diào)系統(tǒng)引入室內(nèi)的新風(fēng)中可能會(huì)夾雜著一些大氣污染物，如果過濾裝置出現(xiàn)問題就會(huì)對(duì)人的身體健康造成威脅。倘若過濾器在長(zhǎng)期的使用中表面堆積了大量的粉塵，倘若濺入冷凝水，過濾器就會(huì)成為微生物滋生繁殖的最好場(chǎng)所。冷凝水中容易滋生一些致病的細(xì)菌、霉菌，導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生，對(duì)身體健康構(gòu)成巨大的威脅。此外，機(jī)械制冷機(jī)使用的氟利昂一旦泄露，將嚴(yán)重破壞臭氧層，而且產(chǎn)生的溫室氣體引發(fā)全球變暖，不利于環(huán)境保護(hù)。
3、溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)介紹
溫度濕度獨(dú)立控制的空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在三部分：溫度控制末端、濕度控制末端、冷熱源部分。
3.1溫度控制末端
干式風(fēng)機(jī)盤管、毛細(xì)管平面輻射式空調(diào)末端、冷梁等是溫度濕度獨(dú)立控制的空調(diào)系統(tǒng)的溫度末端。在公共的建筑例如辦公樓由于安裝空間的限制，大多采用冷梁和干式風(fēng)機(jī)盤管的溫度控制末端，而舒適度要求高的建筑大多采用毛細(xì)管平面輻射式的空調(diào)末端。溫度控制末端在夏季要供水溫度16℃左右。毛細(xì)管空調(diào)末端的熱交換面積大，有較快的傳熱速度，所以有較高的傳熱效率，具有節(jié)能的作用。
3.2濕度控制末端
有獨(dú)立的溶液除濕或者冷凍除濕的系統(tǒng)的新風(fēng)系統(tǒng)是溫度濕度獨(dú)立控制的空調(diào)系統(tǒng)的濕度控制末端。新風(fēng)系統(tǒng)承擔(dān)著室內(nèi)的新風(fēng)負(fù)荷和潛熱負(fù)荷。能夠?qū)κ覂?nèi)環(huán)境的濕度進(jìn)行有效精確的控制，并且沒有凝水表面，同時(shí)能夠提供足量的新風(fēng)，達(dá)到健康的目的。末端采用置換送風(fēng)的通風(fēng)方式，即下送風(fēng)，頂回風(fēng)的送風(fēng)方式。新風(fēng)與回風(fēng)采用的是獨(dú)立的風(fēng)道，新風(fēng)與排風(fēng)之間不會(huì)交叉污染。置換送風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于人員活動(dòng)的地方的空氣品質(zhì)好；室內(nèi)空氣是不混合的，不循環(huán)使用；能夠減少10％~40％的新風(fēng)量、低速低紊流送風(fēng)，熱舒適性好；節(jié)能的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)以熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組為例分析溶液除濕的優(yōu)勢(shì)。熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組是一種以調(diào)濕溶液為工作介質(zhì)，兼具冷熱源、對(duì)新風(fēng)進(jìn)行除濕以及加濕處理、全熱回收處理、新風(fēng)過濾等功能的新風(fēng)處理設(shè)備。由此，熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組既是一種能量熱回收裝置，體現(xiàn)了能源利用的優(yōu)勢(shì)，又是對(duì)空氣進(jìn)行熱濕處理的設(shè)備，它可以調(diào)節(jié)新風(fēng)中水含量，能夠精確的控制室內(nèi)的溫度和濕度。
3.3冷熱源部分
任何的冷熱源系統(tǒng)比如冷水機(jī)組、土壤源熱泵、高溫冷水機(jī)組、水源熱泵等都可以被用作溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的冷熱源。如果制冷方式采用的是機(jī)械制冷，會(huì)因?yàn)橹评錂C(jī)的壓縮比的降低，而使其COP值顯著的得到提高。如果溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源與廉價(jià)的天然冷熱源(地、水源熱泵)結(jié)合使用，將會(huì)有更加顯著的節(jié)能效果。
4、溫濕度空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果
溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)比傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)的處理顯熱負(fù)荷的冷水溫度要高，由此機(jī)械制冷機(jī)的COP提高，從而使空調(diào)系統(tǒng)的能耗有效的降低。傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)冷源為7℃~12℃的冷水，所有的冷負(fù)荷都由這個(gè)冷源承擔(dān)，機(jī)械制冷機(jī)的COP為3~6。而溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的冷源為17℃~20℃的冷水，只承擔(dān)室內(nèi)的顯熱負(fù)荷。機(jī)械制冷機(jī)的COP為7~10。并且可以有多種自然的冷源提供溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的冷源。通過土壤換熱器獲取高溫冷水，水在土壤和埋管之間進(jìn)行熱交換．水在土壤中的溫度降低到18℃以下，進(jìn)而吸收室內(nèi)的熱量。其次，通過深井水的溫度經(jīng)常在當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶜鉁匾韵拢陨罹鳛槔湓矗邷乩渌谑褂眠^后再回灌到深井中，在節(jié)約大量的高溫冷水的同時(shí)又不會(huì)浪費(fèi)水資源，有較高的環(huán)保節(jié)能效果。
溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的初投資比傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)有大約高18％～25％，增量投資回收年限大約為6年。熱泵式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組的回收期要高于冷水型新風(fēng)機(jī)組的回收期；溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)比傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能率大約為20％ ～30％之間，并且隨著日益增多的用戶和企業(yè)不斷的降低生產(chǎn)成本，增量投資的回收年限會(huì)不斷的減少，所以溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)具有良好的市場(chǎng)推廣前景。
結(jié)語
溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的對(duì)溫度與濕度分別控制、調(diào)節(jié)，比傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)有更加靈活、有效、準(zhǔn)確的調(diào)節(jié)方式，不僅提高了健康水平和舒適度，而且避免了傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)中溫濕度同時(shí)處理導(dǎo)致的能量損耗，具有良好的節(jié)能效果。此外由于溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源可以結(jié)合多種自然冷源，有非常有效的節(jié)能環(huán)保作用，因此，溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)具有良好的發(fā)展空間。
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關(guān)鍵詞：溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) RFID傳感設(shè)備 GPRS
中圖分類號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2013）02（c）-000-01
1 溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的組成及應(yīng)用
根據(jù)杭州德志科技有限公司的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)的成功案例來看，溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要有信息監(jiān)控中心、供電系統(tǒng)、GPRS平臺(tái)和遠(yuǎn)程GPRS無線數(shù)傳終端、RFID傳感設(shè)備等主要部分組成，其中監(jiān)控中心是核心控制點(diǎn)。監(jiān)控中心主要是采用的標(biāo)準(zhǔn)CS或BS架構(gòu)的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，通過建立網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)外的數(shù)據(jù)，監(jiān)控中心的控制系統(tǒng)通過接收來自大棚溫室的測(cè)控終端DTU上傳的數(shù)據(jù)并及時(shí)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和生成曲線報(bào)表等功能，繼而接入外部連接。檢測(cè)中心的數(shù)據(jù)接收服務(wù)器是通過接入因特網(wǎng)而實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)組網(wǎng)的數(shù)據(jù)整合的，監(jiān)控的畫面可以動(dòng)態(tài)的顯示前端數(shù)據(jù)的變化情況，并通過實(shí)時(shí)的查詢和分析數(shù)據(jù)變化了解作物生長(zhǎng)規(guī)律根據(jù)作物的成長(zhǎng)情況和需要進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，做好突然事故的預(yù)警方案。
在監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置先進(jìn)的傳感器，實(shí)地測(cè)量當(dāng)前的流量數(shù)據(jù)，并將其通過通信平臺(tái)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，再由監(jiān)控中心進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，得出內(nèi)部參數(shù)掌握其溫濕度情況。在溫室大棚的溫室遠(yuǎn)程監(jiān)控運(yùn)用中，主要是最作物的室內(nèi)溫度，露點(diǎn)溫度、濕度和水分等進(jìn)行檢測(cè)，通過傳感器傳輸數(shù)據(jù)，分析器大氣溫度和濕度，判別作物生長(zhǎng)條件，制作其生產(chǎn)趨勢(shì)圖，從而更好的對(duì)其溫濕度進(jìn)行控制。
通過直觀的圖標(biāo)和曲線形式，將溫室大棚中的作物生長(zhǎng)信息和溫室內(nèi)的大氣溫度、土壤溫度、土壤濕度、陽光及水分等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行一一列舉和分析，并根據(jù)其作物的需求設(shè)置報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)溫濕度超過定值的時(shí)候，則開啟或關(guān)閉設(shè)備，形成自動(dòng)化的關(guān)系系統(tǒng)，而監(jiān)控中心則可以通過傳輸過來的參數(shù)進(jìn)行分析，時(shí)刻掌握作物的生長(zhǎng)情況。
2 溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)原則
一般來說，在溫室大棚中的溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具有基本的實(shí)用性和實(shí)用性，對(duì)作物的生長(zhǎng)變化具有一定的靈活性擴(kuò)展性，在應(yīng)用的實(shí)際功能中具有一定的經(jīng)
濟(jì)性。
溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)用性和適應(yīng)性。有現(xiàn)代高科技衍生而來的溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是一項(xiàng)功能強(qiáng)大、用戶界面友好且報(bào)表功能齊全的強(qiáng)大系統(tǒng)，但是其流量趨勢(shì)圖和日常的維護(hù)工作比較便捷，因而在應(yīng)用的過程中具有很強(qiáng)的實(shí)用性，同時(shí)也體現(xiàn)了GPRS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的優(yōu)越性。而其適應(yīng)性則主要體現(xiàn)其對(duì)大棚溫室的特殊要求，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)掌握的精準(zhǔn)度比較高，因此需要技術(shù)成熟可靠性強(qiáng)的傳輸方案，從而保障監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控具有非常強(qiáng)的靈活性。根據(jù)應(yīng)用情況的變化和實(shí)際需求，溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)具備一定的接入能力和可擴(kuò)散能力，采用標(biāo)準(zhǔn)化的接口對(duì)于往后的系統(tǒng)改造和增加I/O接口組態(tài)都比較便利，設(shè)點(diǎn)的成本也不會(huì)太過，同時(shí)可以加入3G，實(shí)現(xiàn)監(jiān)控點(diǎn)的移位，從而更好的了解大棚溫室中的溫濕度情況。
溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控具有非常強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)前應(yīng)用于大棚溫室中的溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，能夠最大限度的保障網(wǎng)絡(luò)改造對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件資源的可用性和連續(xù)性，同時(shí)遠(yuǎn)程控制操作相對(duì)地節(jié)省了人力物力，對(duì)于整體投資來說具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)
效益。
3 溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在溫室大棚中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
3.1 GPRS系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)
設(shè)備投資價(jià)格不高是其主要優(yōu)勢(shì)，且通信自費(fèi)比較便宜，當(dāng)前移動(dòng)公司對(duì)于GPRS資費(fèi)包月非常實(shí)惠。在GPRS網(wǎng)中，只需與網(wǎng)絡(luò)建立一次連接，就可長(zhǎng)時(shí)間的保持這種連接，并只在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)才占用信道，進(jìn)行計(jì)費(fèi)，保持時(shí)不占用信道通常是不計(jì)費(fèi)的。所以營(yíng)業(yè)點(diǎn)不用頻繁建立連接，也不用支付傳輸間隙時(shí)多余的費(fèi)用。再加上網(wǎng)絡(luò)的安裝比較方便，不用擔(dān)心線路維護(hù)或遷移中的通訊中斷，傳輸速度很快，分組交換接入的時(shí)間在一秒以內(nèi)，并提供快速即使的連接，同時(shí)覆蓋面較廣，支持IP協(xié)議、X.25協(xié)議和VPN組網(wǎng)。
3.2 系統(tǒng)功能比較齊全
溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控的操作系統(tǒng)具有安全的用戶登陸和界面管理，只能制定用戶具有使用權(quán)限，界面采用中文操作簡(jiǎn)單并富于人性化。能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)控，通過授權(quán)的計(jì)算機(jī)可以在遠(yuǎn)程讀取主機(jī)計(jì)算機(jī)上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)測(cè)和打印。
系統(tǒng)操作的自動(dòng)化管理。溫濕度遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在監(jiān)控室內(nèi)的溫度和濕度參數(shù)時(shí)具有一定的自動(dòng)性，當(dāng)濕度超過設(shè)定值的時(shí)候，自動(dòng)的開啟或者關(guān)閉噴霧設(shè)備，并由PLC進(jìn)行下位的采集控制，保障系統(tǒng)在PC機(jī)不正常工作的情況下運(yùn)行。
能夠科學(xué)的顯示環(huán)境變化的參數(shù)信息。通過顯示系統(tǒng)采集到的實(shí)際數(shù)據(jù)形成曲線或圖形，便于及時(shí)的存儲(chǔ)和檢測(cè)，通過歷史測(cè)量參數(shù)的變化曲線，分析參數(shù)變化對(duì)作物的生長(zhǎng)影響，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)值。
報(bào)警功能的多樣性。在進(jìn)行溫室度的遠(yuǎn)程監(jiān)控過程中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)檢測(cè)的結(jié)果超出了設(shè)定值的時(shí)候，會(huì)立即進(jìn)行報(bào)警，報(bào)警的形式多樣，具有E-MAIL報(bào)警、電話報(bào)警、聲光報(bào)警和短信報(bào)警等多種形式。
組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并有效實(shí)現(xiàn)信息的無線傳輸。根據(jù)溫室監(jiān)控面積和測(cè)試點(diǎn)多少的要求，建立系統(tǒng)化的傳感器網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)智能化的檢測(cè)和管理，進(jìn)行所有計(jì)算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制。
參考文獻(xiàn)
[1] 鄭華.淺談遠(yuǎn)程監(jiān)控機(jī)房溫濕度報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2010（12）.
【關(guān)鍵詞】植物纖維全降解地膜；田間試驗(yàn)；定量；抗張強(qiáng)度；溫度；濕度
1 塑料地膜的使用情況
農(nóng)用地膜覆蓋技術(shù)是20世紀(jì)80年代引入我國(guó)的一項(xiàng)高產(chǎn)栽培技術(shù)。由于地膜在使用過程中具有保溫、保濕、保土、保肥、防蟲、防寒等顯著優(yōu)點(diǎn)，加上我國(guó)處于季風(fēng)地帶，80%以上的耕地存在干旱、低洼或鹽堿等障礙因素，使得地膜的需求量日益增長(zhǎng)，使用量一直位居世界第一。目前，我國(guó)農(nóng)田中應(yīng)用最廣泛的地膜多數(shù)為超薄型塑料地膜，超薄型塑料地膜在使用周期過后會(huì)形成大量的地膜碎片，使土壤清理變得十分困難，加之塑料是單體聚乙烯或其他合成聚合物，本身具有分子量大、性能穩(wěn)定、在土壤中難以分解的特性，這樣年復(fù)一年地使用，塑料地膜的殘留將嚴(yán)重降低土壤的通透性、阻礙水分和養(yǎng)分的運(yùn)移，對(duì)農(nóng)作物根系的生長(zhǎng)有很大影響，給耕作、播種和作物的生長(zhǎng)帶來困難，將影響我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。而更令人擔(dān)憂的是，除了對(duì)農(nóng)業(yè)的影響之外，土壤中裹含著大量的塑料殘膜也會(huì)對(duì)環(huán)境、水土造成危害，產(chǎn)生更加深遠(yuǎn)的影響，也就是我們所說是“白色污染”。
2 植物纖維全降解紙地膜使用的意義
解決塑料地膜殘膜造成的“白色污染”成了近年來研究的熱點(diǎn)，解決辦法總結(jié)起來有2條：一是把地里的塑料膜都揀出來，將其進(jìn)行回收；二是使用無污染可降解的地膜，讓它源于自然再回歸自然。事實(shí)證明，被廣泛使用的超薄型塑料地膜在回收時(shí)很容易被扯破，進(jìn)而碎成指甲蓋大小，很難撿拾。即使是使用厚一些的便于撿拾回收的塑料地膜，但我國(guó)這么大的使用量，不僅單位成本較高、回收工作強(qiáng)度極大，而且做起來也很不容易。植物纖維全降解地膜是以二次植物纖維作為原料，采用多元結(jié)合的制漿、造紙工藝加工生產(chǎn)的農(nóng)用紙地膜，所用的原料是天然纖維素材料，纖維素是由葡萄糖基構(gòu)成的鏈狀化合物，具有很好的生物相容性和生物活性，無毒且易于生物降解，可通過自然界微生物、酶降解，最終形成CO2和H2O回歸自然，因此屬綠色環(huán)保產(chǎn)品，采用二次植物纖維為原料能有效地降低紙地膜的成本，有利于推廣應(yīng)用。
3 實(shí)驗(yàn)材料
3.1 實(shí)驗(yàn)所用的材料
（1）本色植物纖維全降解地膜：定量40g/m2，厚度0.05mm，遼寧省輕工科學(xué)研究院生產(chǎn)。
（2）黑色植物纖維全降解地膜：定量40g/m2 ，厚度0.05mm，遼寧省輕工科學(xué)研究院生產(chǎn)。
（3）塑料地膜：定量25g/m2，厚度0.008mm，吉林省白山市喜豐塑料股份有限公司生產(chǎn)。
3.2 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)
遼寧省阜新縣中科院生態(tài)研究所863節(jié)水實(shí)驗(yàn)基地中心實(shí)驗(yàn)田。
3.3 實(shí)驗(yàn)條件
4月中下旬開始，在自然氣候條件下，仿效實(shí)際地膜鋪設(shè)和播種深度。
4 植物纖維全降解地膜和塑料地膜表征指標(biāo)的數(shù)據(jù)分析
4.1 定量的變化
4.2 抗張強(qiáng)度的變化
4.3 溫濕度的變化
溫濕度是能為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供物質(zhì)和能量的主要?dú)夂驐l件，適宜的溫度、濕度能使酶的活性和催化能力達(dá)到最強(qiáng)，這就是種子萌發(fā)的最理想條件，能改變植物根系的生長(zhǎng)、呼吸作用與養(yǎng)分的吸收。在自然環(huán)境不具備這一溫濕度條件時(shí)，地膜就能起到這樣的作用。實(shí)驗(yàn)方法：在地表面覆膜，測(cè)定膜下20cm處的溫濕度，采用日本ISUZU溫濕度記錄儀，測(cè)定圖表如圖1、圖2（圖1、圖2為隨機(jī)的同一天24h的溫濕度走向）。
5 結(jié)論
綜上所述，植物纖維全降解地膜在鋪設(shè)、作物出苗過程中，無論是在溫濕度的保持，還是在鋪設(shè)工作上，都同塑料地膜有著同樣的作用；而在降解方面，植物纖維全降解地膜在地下70d內(nèi)能全部降解結(jié)束，回歸自然，這無論是對(duì)環(huán)境還是人類生存安全都有深遠(yuǎn)的意義，將會(huì)解決“白色污染”問題，有利于保護(hù)環(huán)境、保持生態(tài)平衡和推進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]趙燕等.我國(guó)可降解地膜的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010，23.
[2]賈珊珊等.植物纖維地膜的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[].山東紡織科技，2011，5.
[3]中央電視臺(tái)《農(nóng)田里的“白色污染”》《焦點(diǎn)訪談》2013年5月8日.
作者簡(jiǎn)介：
宇春玲（1966-05-04），女，本科（學(xué)士學(xué)位），高級(jí)工程師，主要從事紙及紙制品新產(chǎn)品、新工藝的研究；輕工產(chǎn)品檢測(cè)及方法研究；輕工產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作。
關(guān)鍵詞:zigbee;無線傳感器;節(jié)水灌溉;墑情監(jiān)測(cè)
中圖分類號(hào):tp212文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:a
文章編號(hào):1004-373x(2010)01-204-03
water-saving irrigation control system based on wireless sensor network
gao jun,feng guangyin,huang caimei
(qinhuangdao branch,northeastern university,qinhuangdao,066004,china)
abstract:in order to improve the utilization of irrigation water,and ease the growing tension of water conflicts,a water-saving irrigation control system is introduced,which integrates the zigbee wireless sensor network technology and gprs network,designs wireless nodes based on cc2530.the system,which is controlled by single chip microcomputer has four major components: wireless sensor nodes,wireless routing nodes,wireless gateways and control centers.it can be real-time moni-toring of soil temperature and humidity changes,and it is based on soil moisture and crop water law for precision irrigation.the system automatically controls water based on crop irrigation water,which can help to improve the utilization rate of agricultural irrigation water and the low level of automation of irrigation systems.
keywords:zigbee;wireless sensor;water-saving irrigation;soil moisture monitoring
農(nóng)業(yè)灌溉是我國(guó)的用水大戶,其用水量約占總用水量的70%。據(jù)統(tǒng)計(jì),因干旱我國(guó)糧食每年平均受災(zāi)面積達(dá)兩千萬公頃,損失糧食占全國(guó)因?yàn)?zāi)減產(chǎn)糧食的50%[1]。長(zhǎng)期以來,由于技術(shù)、管理水平落后,導(dǎo)致灌溉用水浪費(fèi)十分嚴(yán)重,農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用率僅40%[2,3]。如果根據(jù)監(jiān)測(cè)土壤墑情信息,實(shí)時(shí)控制灌溉時(shí)機(jī)和水量,可以有效提高用水效率[4,5]。而人工定時(shí)測(cè)量墑情,不但耗費(fèi)大量人力,而且做不到實(shí)時(shí)監(jiān)控;采用有線測(cè)控系統(tǒng),則需要較高的布線成本,不便于擴(kuò)展,而且給農(nóng)田耕作帶來不便。因此,設(shè)計(jì)一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng),該系統(tǒng)主要由低功耗無線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過zigbee自組網(wǎng)方式構(gòu)成[6],從而避免了布線的不便、靈活性較差的缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)土壤墑情的連續(xù)在線監(jiān)測(cè),農(nóng)田節(jié)水灌溉的自動(dòng)化控制,既提高灌溉用水利用率,緩解我國(guó)水資源日趨緊張的矛盾,也為作物生長(zhǎng)提供良好的生長(zhǎng)環(huán)境。
1 系統(tǒng)構(gòu)架
1.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在該節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)中,其核心技術(shù)是zigbee自組網(wǎng)技術(shù)。zigbee是一種低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)率、低成本、高可靠信度、大網(wǎng)絡(luò)容量的雙向無線通信技術(shù)。由應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、介質(zhì)接入控制層和物理層組成。zigbee網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備分為全功能設(shè)備(full function device,ffd)和簡(jiǎn)化功能設(shè)備(reduce function device,rfd)兩種[7]。zigbee網(wǎng)絡(luò)支持星型網(wǎng)、樹狀網(wǎng)和網(wǎng)狀網(wǎng)三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[8]。本系統(tǒng)采用混合網(wǎng),底層為多個(gè)zigbee監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò),負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集。每個(gè)zigbee監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)有一個(gè)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和若干的土壤溫濕度數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)采用星型結(jié)構(gòu),網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)作為每個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的基站。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)具有雙重功能,一是充當(dāng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的角色,負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)建立和維護(hù)、數(shù)據(jù)匯集;二是作為監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心的接口,與監(jiān)控中心傳遞信息。此系統(tǒng)具有自動(dòng)組網(wǎng)功能,無線網(wǎng)關(guān)一直處于監(jiān)聽狀態(tài),新添加的無線傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)被網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)發(fā)現(xiàn),這時(shí)無線路由會(huì)把節(jié)點(diǎn)的信息送給無線網(wǎng)關(guān),有無線網(wǎng)關(guān)進(jìn)行編址并計(jì)算其路由信息,更新數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)表和設(shè)備關(guān)聯(lián)表等。
1.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心,由無線傳感節(jié)點(diǎn)(rfd)、無線路由節(jié)點(diǎn)(ffd)、無線網(wǎng)關(guān)(ffd)、監(jiān)控中心四大部分組成,通過zigbee自組網(wǎng),監(jiān)控中心、無線網(wǎng)關(guān)之間通過gprs進(jìn)行墑情及控制信息的傳遞[9]。每個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)通過溫濕度傳感器,自動(dòng)采集墑情信息,并結(jié)合預(yù)設(shè)的濕度上下限進(jìn)行分析,判斷是否需要灌溉及何時(shí)停止。每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過太陽能電池供電,電池電壓被隨時(shí)監(jiān)控,一旦電壓過低,節(jié)點(diǎn)會(huì)發(fā)出電壓過低的報(bào)警信號(hào),發(fā)送成功后,節(jié)點(diǎn)進(jìn)入睡眠狀態(tài)直到電量充足。其中無線網(wǎng)關(guān)連接zigbee無線網(wǎng)絡(luò)與gprs網(wǎng)絡(luò),是基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的核心部分,負(fù)責(zé)無線傳感器節(jié)點(diǎn)的管理。傳感器節(jié)點(diǎn)與路由節(jié)點(diǎn)自主形成一個(gè)多跳的網(wǎng)絡(luò)[10]。溫濕度傳感器分布于監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi),將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給就近的無線路由節(jié)點(diǎn),路由節(jié)點(diǎn)根據(jù)路由算法選擇最佳路由,建立相應(yīng)的路由列表,其中列表中包括自身的信息和鄰居網(wǎng)關(guān)的信息[6]。通過網(wǎng)關(guān)把數(shù)據(jù)傳給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心,便于用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控管理。本文設(shè)計(jì)的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。
2 硬件設(shè)計(jì)
2.1 傳感器節(jié)點(diǎn)模塊
土壤水分是作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵性限制因素,土壤墑情信息的準(zhǔn)確采集是進(jìn)行農(nóng)田的節(jié)水灌溉、最優(yōu)調(diào)控的基礎(chǔ)和保證,對(duì)于節(jié)水技術(shù)有效的實(shí)施具有關(guān)鍵性的作用[11]。本系統(tǒng)傳感器節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2 傳感器節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)采用tdr-3a型土壤溫濕度傳感器,該傳感器集溫度和濕度測(cè)量于一體,具有密封、防水、精度高的特點(diǎn),是測(cè)量土壤溫濕度的理想儀器。溫度的量程是-40~+80 ℃,精度為±0.2 ℃;濕度的量程是0~100%,在0~50%范圍內(nèi)精度為±2%。溫濕度傳感器輸出信號(hào)是4~20 ma的標(biāo)準(zhǔn)電流環(huán),在主控制器電路上先進(jìn)行i/u轉(zhuǎn)換,然后進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后通過射頻天線發(fā)射出去。電流變換器采用rcv420jp芯片,該芯片集成電阻網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)算放大器和標(biāo)準(zhǔn)的10 v基準(zhǔn)電壓源,能夠?qū)?~20 ma的電流環(huán)轉(zhuǎn)換成0~5 v的電壓輸出。
信號(hào)調(diào)理電路如圖3所示。a/d轉(zhuǎn)換器則采用低功耗射頻集成電路cc2530內(nèi)部的adc轉(zhuǎn)換器[12],其采樣頻率為12位,內(nèi)部有一個(gè)8通道多路開關(guān),可以根據(jù)地址碼鎖存譯碼后的信號(hào),只選通8路模擬輸入信號(hào)中的一個(gè)進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換。
圖3 信號(hào)調(diào)理電路圖
2.2 無線通信模塊
基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的通信系統(tǒng)是建立在zigbee無線通信技術(shù)和gprs的基礎(chǔ)上。zigbee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò),有2.4 ghz(全球)、915 mhz(美國(guó))及868 mhz(歐洲)三種工作頻帶。本系統(tǒng)采用目前是傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先選擇的全球通用頻段——2.4 ghz,傳輸速率為250 kb/s,該頻段在大多數(shù)國(guó)家都無需申請(qǐng)?jiān)S可證。
無線傳感節(jié)點(diǎn)(rfd)、無線路由節(jié)點(diǎn)(ffd)、無線網(wǎng)關(guān)(ffd)的通信模塊均采用cc2530芯片,在結(jié)構(gòu)上也有一定的一致性,這里只詳細(xì)介紹無線網(wǎng)關(guān)的硬件結(jié)構(gòu)。網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)無線傳感網(wǎng)絡(luò)的控制和管理,實(shí)現(xiàn)信息的融合處理,他連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與gprs網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)兩種通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換,同時(shí)監(jiān)測(cè)終端的任務(wù),并把收集到的數(shù)據(jù)通過gprs網(wǎng)絡(luò)傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心,結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。
圖4 無線網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)圖
網(wǎng)關(guān)采用華為gprs通信模塊gtm900c和ti公司的zigbee射頻芯片模塊cc2530。gtm900c gprs模塊支持gsm900/1800雙頻,提供電源接口、模擬音頻接口、標(biāo)準(zhǔn)sim卡接口和uart接口,支持語音業(yè)務(wù)、短消息業(yè)務(wù)、gprs數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和電路型數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。cc2530是zigbee新一代soc芯片,擁有多達(dá)256 b的快閃記憶體,允許芯片無線下載,支持系統(tǒng)編程,提供了101 db的鏈路質(zhì)量,優(yōu)秀的接收器靈敏度和健壯的抗干擾性。此外,cc2530結(jié)合了一個(gè)完全集成的,高性能的rf收發(fā)器與一個(gè)8051微處理器,8 kb的ram,32/64/128/256 kb閃存,以及一套廣泛的外設(shè)集——包括2個(gè)usart、12位adc和21個(gè)通用gpio(general purpose input output,通用輸入輸出)。
3 軟件設(shè)計(jì)
本節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)中,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與控制命令在無線傳感節(jié)點(diǎn)、無線路由節(jié)點(diǎn)、無線網(wǎng)關(guān)和監(jiān)控中心之間傳送。傳感節(jié)點(diǎn)打開電源,初始化、建立鏈接后進(jìn)入休眠狀態(tài)。當(dāng)無線網(wǎng)關(guān)接到中斷請(qǐng)求時(shí)觸發(fā)中斷,經(jīng)過路由節(jié)點(diǎn)激活傳感節(jié)點(diǎn),發(fā)送或接收信息包,處理完畢后繼續(xù)進(jìn)入休眠狀態(tài),等待有請(qǐng)求時(shí)再次激活。在同一個(gè)信道中只有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)可以通信,通過競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制來獲取信道。每個(gè)節(jié)點(diǎn)周期性睡眠和監(jiān)聽信道,如果信道空閑則主動(dòng)搶占信道,如果信道繁忙則根據(jù)退避算法退避一段時(shí)間后重新監(jiān)聽信道狀態(tài)。在程序設(shè)計(jì)中主要采集中斷的方法完成信息的接收和發(fā)送。傳感器節(jié)點(diǎn)程序流程圖如圖5所示。
圖5 傳感器節(jié)點(diǎn)程序流程圖
遠(yuǎn)程監(jiān)控中心的pc端軟件用delphi設(shè)計(jì)管理界面,建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫,實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤墑情的查詢、管理、打印以及通過gprs網(wǎng)絡(luò)傳遞控制命令與土壤溫濕度信息。
4 結(jié) 語
本文設(shè)計(jì)的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng),應(yīng)用低成本、低功耗的zigbee無線通信技術(shù),避免了布線的不便,提高了節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)的靈活性。系統(tǒng)采用高精度土壤溫濕度傳感器,根據(jù)土壤墑情和作物用水規(guī)律實(shí)施精準(zhǔn)灌溉,不但能有效解決農(nóng)業(yè)灌溉用水利用率低的問題,緩解水資源日趨緊張的矛盾,而且還為作物提供了更好的生長(zhǎng)環(huán)境,充分發(fā)揮現(xiàn)有節(jié)水設(shè)備的作用,優(yōu)化調(diào)度,提高效益,使灌溉更加科學(xué)、方便,提高管理水平。本系統(tǒng)操還支持對(duì)有關(guān)參數(shù)的人工修改和遠(yuǎn)程控制,適用于多種作物,能增加農(nóng)作物的產(chǎn)量,降低農(nóng)產(chǎn)品的灌溉成本,提高灌溉質(zhì)量,具有很大的推廣價(jià)值。此外,配置不同的傳感器,該系統(tǒng)可以構(gòu)成不同功能的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。
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參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：ZigBee；無線傳感器；網(wǎng)絡(luò)嵌入式
1 背景與設(shè)計(jì)方案
1.1 背景和意義
我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，截止2016年全國(guó)耕地面積繼續(xù)持續(xù)在20.25億畝，全年水田、水澆地共增加235萬畝，占新增耕地面積的64.7%。同時(shí)我國(guó)還面臨著水資源缺乏的局面，節(jié)約水資源同樣是重中之重。影響農(nóng)田作物生長(zhǎng)的環(huán)境因素主要是土壤的溫度和濕度以及二氧化碳的濃度，對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)做出相應(yīng)的措施對(duì)于農(nóng)作物生長(zhǎng)至關(guān)重要[1]。可見農(nóng)田耕種和農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要性。農(nóng)田監(jiān)測(cè)等設(shè)施農(nóng)業(yè)在國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)十分普遍，我國(guó)也正將設(shè)施農(nóng)工業(yè)的步伐加強(qiáng)加大。所以農(nóng)田監(jiān)測(cè)是農(nóng)業(yè)智能化的必經(jīng)之路。
1.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
農(nóng)田監(jiān)測(cè)主要是為了提供有利于農(nóng)作物生長(zhǎng)的土壤環(huán)境，土壤的溫度、濕度、PH值等是作物生長(zhǎng)良好的保障。在北方以耐干旱的作物為主，南方主要是水稻，而北方的冬天不適合農(nóng)作物生長(zhǎng)，我們可以通過研究作物整個(gè)生長(zhǎng)周期所需土壤條件，從而密切監(jiān)測(cè)土壤環(huán)境。這樣不僅可以把握農(nóng)機(jī)，不錯(cuò)過任何一個(gè)作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵時(shí)期，就在很大程度上保證了作物的產(chǎn)量，并且節(jié)約了勞動(dòng)力，更節(jié)省了各種資源如肥料和水。
2 ZigBee技術(shù)
ZigBee技術(shù)是目前一種新興的距離短、功耗小并且節(jié)約成本、可靠性高的雙向無線通信技術(shù)。傳輸距離10-100m，組網(wǎng)方式靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)，通信非常可靠，主要應(yīng)用于農(nóng)業(yè)及工業(yè)監(jiān)控、智能家居、傳感器網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域[2]。
ZigBee傳感器節(jié)點(diǎn)有三種功能，這三種功能是協(xié)調(diào)器、路由功能和終端節(jié)點(diǎn)。每個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)中只允許有一個(gè)ZigBee協(xié)調(diào)器，負(fù)責(zé)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行配置并啟動(dòng)所網(wǎng)絡(luò)[3]；路由器負(fù)責(zé)信息的轉(zhuǎn)發(fā)，通過它可以延展網(wǎng)絡(luò)；終端設(shè)備可連接各種溫濕度、煙霧、酸堿度等傳感器模塊，通過網(wǎng)絡(luò)和監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行通信。ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是星型的、樹型的或者網(wǎng)狀型等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)是基于ZigBee的農(nóng)田智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要監(jiān)測(cè)土壤的溫濕度，所以本系統(tǒng)包含ZigBee的溫濕度監(jiān)測(cè)路由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)、終端節(jié)點(diǎn)和傳感器模塊組成。本系統(tǒng)中只設(shè)計(jì)了終端節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，無路由器節(jié)點(diǎn)，所以終端節(jié)點(diǎn)還需將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到其他節(jié)點(diǎn)。
3.1 協(xié)調(diào)器硬件設(shè)計(jì)
協(xié)調(diào)器節(jié)c采用CC2530芯片，CC2530結(jié)合了領(lǐng)先的RF收發(fā)器的優(yōu)良性能，業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的增強(qiáng)型8051 CPU[4]，系統(tǒng)內(nèi)可編程閃存，8-KB RAM和許多其它強(qiáng)大的功能。CC2530休眠模式可以通過定時(shí)器實(shí)現(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)的休眠/喚醒調(diào)度，使其低功耗運(yùn)行，節(jié)約能耗。
3.2 終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
終端節(jié)點(diǎn)通常由傳感器模塊、處理器模塊、無線通訊模塊和電源模塊組成。CC2530芯片內(nèi)部集成了微處理器和無線通信模塊，傳感器模塊采用SHT10[5]。該傳感器采用了CMOSens的專利技術(shù)，將溫濕度傳感器、A/D轉(zhuǎn)換器無縫結(jié)合，使傳感器具有體積小、響應(yīng)速度快、接口簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
軟件的實(shí)驗(yàn)包括協(xié)調(diào)器和終端兩個(gè)部分。其中協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)是整個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的控制中心，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的組件和信息路由、鏈路協(xié)議的管理。終端節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)收集信息、并進(jìn)行處理、發(fā)送等。它還兼有路由的功能，將采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)出去。同時(shí)為了節(jié)約節(jié)點(diǎn)能耗，當(dāng)終端節(jié)點(diǎn)處于不收發(fā)數(shù)據(jù)狀態(tài)時(shí)，一般處于休眠狀態(tài)。
首先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的初始化，之后傳感器節(jié)點(diǎn)會(huì)以自組織的方式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)聽和等待，如果收到網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求就為子節(jié)點(diǎn)分配地址，如果沒收到就繼續(xù)監(jiān)聽。節(jié)點(diǎn)分配地址后，接受數(shù)據(jù)并發(fā)動(dòng)到相應(yīng)的PC機(jī)。其流程圖如圖1所示。
5 結(jié)束語
本系統(tǒng)采用CC2530模塊和ZigBee協(xié)議實(shí)現(xiàn)的一種新型無線傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)田土壤的溫度、濕度，設(shè)計(jì)能滿足基本的農(nóng)田監(jiān)測(cè)需要。能夠?yàn)檗r(nóng)田工作者提供清晰的土壤狀態(tài)信息，同時(shí)可以結(jié)合土壤的狀況和作物生長(zhǎng)周期的需要采取相應(yīng)的措施。在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要擴(kuò)展二氧化碳濃度、土壤PH值能其他傳感器，為精細(xì)化農(nóng)業(yè)提出一種有效方案。
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山東省沂水縣現(xiàn)有甜櫻桃栽培大棚204個(gè)，保護(hù)地栽培面積達(dá)13.33hm2。利用大棚栽培甜櫻桃初期，由于管理經(jīng)驗(yàn)不足，特別是棚內(nèi)溫濕度調(diào)控不當(dāng)，先期建立的幾個(gè)大棚均未成功。近年來，通過不斷總結(jié)探索，各項(xiàng)栽培管理技術(shù)特別是棚內(nèi)溫濕度調(diào)控技術(shù)已逐漸成熟，保護(hù)地甜櫻桃的產(chǎn)量和質(zhì)量也迅速提高。盛果期樹666.7m2產(chǎn)量達(dá)1000kg，4月上旬果實(shí)成熟，比露地栽培提前2個(gè)月上市，經(jīng)濟(jì)效益提高5～10倍。現(xiàn)將溫濕度調(diào)控標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)控技術(shù)介紹如下。
1 溫度調(diào)控標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)控技術(shù)
1．1 溫度調(diào)控標(biāo)準(zhǔn)
保護(hù)地栽培的甜櫻桃在其整個(gè)生長(zhǎng)周期中對(duì)溫度的要求非常嚴(yán)格，滿足其各生育階段對(duì)溫度的需求，是甜櫻桃保護(hù)地栽培中十分重要的技術(shù)環(huán)節(jié)。從扣棚到開花要分階段緩慢升溫。扣棚后第1周為不加溫期，白天控制在8－14℃，夜間調(diào)至0～2℃，保證不結(jié)冰；第2周白天溫度為15～17％，夜間3～5℃，以后每過2－3天升高1℃；第3周白天18－19℃，夜間6－10℃；開花前白天19－20℃，夜間保持在6～10℃，花期白天19℃左右，最高不超過20℃，夜間8～9℃。花后白天溫度22－23℃，夜間8－10℃，并保持10天，以防梢葉生長(zhǎng)與幼果爭(zhēng)奪營(yíng)養(yǎng)。幼果期白天溫度控制在24～26℃，夜間14～15℃。此外，地溫的管理也非常重要，在扣棚前期，地溫每增加1℃相當(dāng)于氣溫增加2～3℃的效果。如果扣棚前期地溫低而氣溫上升快，易造成先發(fā)芽后開花，梢葉生長(zhǎng)與開花坐果競(jìng)爭(zhēng)養(yǎng)分而出現(xiàn)落花落果，嚴(yán)重影響產(chǎn)量。土壤溫度管理標(biāo)準(zhǔn)可用下述經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)，即棚中白天溫度與夜間溫度之平均值增加1℃為適宜的土壤溫度。如果地溫難以提高，通過地下應(yīng)用秸稈反應(yīng)堆，或多增加牛糞的方法，能使地溫提高1－3℃。
1．2 溫度調(diào)控技術(shù)
1．2．1 及時(shí)揭苫蓋苫 晴天在日出時(shí)及時(shí)揭苫以增強(qiáng)光照，提高棚內(nèi)溫度；下午4－5時(shí)及時(shí)蓋苫，以防止棚內(nèi)熱量散失，保持溫度。一天之中的光照時(shí)間冬天不得少于7小時(shí)，春天不得少于9小時(shí)。
1．2．2 開放通風(fēng)口 當(dāng)棚內(nèi)溫度升高過快，尤其是晴天上午10時(shí)至下午1時(shí)，要時(shí)刻觀察棚內(nèi)溫度變化，高于以上要求的溫度范圍時(shí)，及時(shí)開放通風(fēng)口，以降低棚內(nèi)溫度；待溫度回落至正常范圍后，適當(dāng)?shù)卣{(diào)小或關(guān)閉通風(fēng)口。下午4時(shí)一般要關(guān)閉所有通風(fēng)口。便于保溫。
1．2．3 開啟取暖裝置 當(dāng)溫度過低而通過上述措施升溫?zé)o法達(dá)到要求時(shí)，可用取暖爐升溫。每個(gè)棚內(nèi)按體積大小放置3～5個(gè)煤球爐，上面放置水鍋燒水，可提高氣溫2℃左右。也可用火堆法，即點(diǎn)燃木柴升溫，但此法必須開放通風(fēng)口釋放煙霧。此外，冬季或初春溫度過低時(shí)，采用回龍火道裝置來提高棚內(nèi)溫度的效果很好，但設(shè)備投入大、技術(shù)含量高，操作較復(fù)雜。
2 濕度調(diào)控標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)控技術(shù)
花期前后適宜的相對(duì)濕度如下：花前白天70％左右，夜間80％左右；花期白天50％－60％，夜間60％－70％；花后白天40％－50％，夜間50％～60％。濕度過高，容易引發(fā)霜霉病等病害；濕度過低，影響坐果，此時(shí)，可以采用小水快灌的方法來提高濕度。為了保證花芽、葉芽正常分化和開花前土壤有足夠的水分，扣棚前15－20天澆1次透水；花前10天，花后及果實(shí)硬核前補(bǔ)澆小水。發(fā)芽前2周開始用0.8％尿素噴干枝，隔10天再噴1次。發(fā)芽后每隔1～2天向樹上噴1次清水，以增加空氣濕度，促進(jìn)發(fā)芽整齊一致。扣棚后適時(shí)進(jìn)行中耕，摟平地面，然后鋪地膜，以提溫保濕。花期相對(duì)濕度低于40％時(shí)，可地面噴水增濕。果實(shí)硬核后，幼果進(jìn)入迅速生長(zhǎng)期，應(yīng)及時(shí)澆水，促進(jìn)幼果發(fā)育，同時(shí)需要開放通風(fēng)口進(jìn)行通風(fēng)排濕。這一期間溫度必然有所下降，需要時(shí)刻關(guān)注棚內(nèi)溫度的變化，并適當(dāng)?shù)亻_大或關(guān)小通風(fēng)口，以使溫度保持在適宜的范圍內(nèi)。果實(shí)硬核膨大前，應(yīng)降低空氣濕度，并做好放風(fēng)管理，防止裂果。
品種選擇
選擇原則
一般選擇質(zhì)優(yōu)、豐產(chǎn)、抗病、風(fēng)味佳、休眠期短的早熟和中熟品種。
優(yōu)良品種
無核白雞心、巨峰、夏黑等。
不同架式
選擇原則
籬架具有密度大，前期豐產(chǎn)性好，管理方便的優(yōu)點(diǎn)，可選用“Y”型籬架、“「”型籬架和“F”型籬架。棚架便于機(jī)械化管理和立體栽培，花芽分化不好，長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)，坐果率低的品種可采用小棚架、大棚架和“T”型棚架。
籬架
南北栽植株行距0.3～0.5×2 m，離東西墻和南邊緣各1 m，架高1.5～1.8 m。
棚架
東西栽植株行距0.5～1.0×2 m，離東西墻和南邊緣各1 m，架面高1.8～2.0 m，第二年結(jié)果后可逐漸間伐。
栽植技術(shù)（3月～4月）
栽前準(zhǔn)備
挖定植溝
按適宜株行距挖深60～80 cm，寬80～100 cm的定植溝，將底土和表土分開，首先回填20～30 cm厚的秸稈雜草，然后將20 m3/667m2腐熟農(nóng)家肥和表土混勻后填入，填到離地面10 cm時(shí)，順溝撒過磷酸鈣100 kg/667m2，然后將定植溝用疏松熟土填平，隨后澆水將定植帶沉實(shí)修整。起40 cm高，80～100 cm寬的定植壟。閉嚴(yán)風(fēng)口升高溫度，2～3 天后定植。
苗木選擇
選用充分保證其純度，側(cè)根數(shù)為6 條以上，側(cè)根長(zhǎng)為20 cm以上，側(cè)根基粗為0.2 cm以上，側(cè)根分布均勻、舒展，有較多小側(cè)根及須根，枝干充分成熟，飽滿芽眼3～5 個(gè)，粗度0.5 cm以上，接口10～15 cm，無病蟲害和機(jī)械損傷接口愈合良好的優(yōu)質(zhì)嫁接苗。
苗木處理
按大小和質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)，浸水12 h，剪留20～25 cm，剪新茬后蘸泥漿（泥漿配方：生根粉+殺菌殺蟲劑+水+土）。
栽植方法
大苗定植在溫室的北面，小苗定植在溫室的南面，在定植壟上按定植點(diǎn)挖深寬各20～30 cm的栽植坑，在坑中作出饅頭狀土堆，使定植穴深度在10 cm左右，將苗木根系舒展放在土堆上，栽植深度不易過深和過淺。當(dāng)填土超過根系后，輕輕提起苗木抖動(dòng)，使根系周圍不留空隙。深度以苗木原根莖部（原土印處）與定植溝面相平為宜。坑填滿后，踩實(shí)，在壟上順行開溝灌足水，待水滲下后，覆蓋地膜。
促長(zhǎng)期管理（3月～6月）
溫度
在萌芽展葉前，氣溫控制在20 ℃以下，地溫控制在18～25 ℃之間。如果氣溫與地溫調(diào)控適宜，經(jīng)過25 天左右苗木即可萌芽展葉。展葉后白天25～28 ℃，夜間10 ℃以上。6月份后除棚膜，變?yōu)槁兜毓芾怼?/p>
肥水
待苗木長(zhǎng)到8 片葉時(shí)，每667 m2撒施10～15 kg氮肥為主的復(fù)合肥2～3 次，或每隔15～20 天噴施0.2%尿素1 次，并及時(shí)足量灌水。同時(shí)根據(jù)情況可噴施多元微肥和施用菌肥。
修剪
“Y”型籬架 定植當(dāng)年，苗木長(zhǎng)到10 cm左右時(shí)開始抹芽，每株選留1 個(gè)壯梢做主干或主蔓，到30 cm左右時(shí)進(jìn)行摘心，選2 個(gè)健壯副梢做主枝，其余副梢抹除。兩主枝60 cm左右時(shí)摘心，頂部2～3 個(gè)副梢保留3～5 片葉摘心，其余副梢保留1～2 片葉反復(fù)摘心。
棚架 定植當(dāng)年，苗木長(zhǎng)到10 cm左右時(shí)開始抹芽，每株選留1 個(gè)壯梢做主干或主蔓，到180 cm左右時(shí)摘心。頂部2～3 個(gè)副梢保留3～5 片葉摘心，其余副梢保留1～2 片葉反復(fù)摘心。
控長(zhǎng)期管理（7月～9月）
溫度
當(dāng)年的葡萄生長(zhǎng)期短，生長(zhǎng)量小，花芽形成時(shí)間也較晚，應(yīng)在受霜凍前扣棚保溫。
肥水
7月以后追1～2 次以磷、鉀肥為主復(fù)合肥15～20 kg，或噴施0.3%的磷酸二氫鉀3～4 次，針對(duì)缺素情況噴多元微肥，9月施有機(jī)肥5 m3/667m2。
修剪
摘心、副梢處理。
病蟲害
噴波爾多液、代森錳鋅或甲托等2～3 次防治白粉病、霜霉病等。
休眠期管理（10月～11月）
溫度
外界夜溫低于8 ℃時(shí)，采取逐漸降溫的方式進(jìn)行降溫落葉休眠，使溫室內(nèi)溫度控制在3～7 ℃，完成需冷量（7.2 ℃小時(shí)數(shù)）。
灌水
灌足封凍水。
修剪
副梢全部剪除，結(jié)果枝和延長(zhǎng)梢回縮到預(yù)計(jì)剪留處，如果枝條不成熟或過細(xì)，應(yīng)適當(dāng)重回縮。
病蟲害
及時(shí)清掃溫室內(nèi)枯枝落葉，剪除病殘?bào)w，集中深埋或燒毀。
萌芽期管理
（12月上旬～1月上旬）
溫濕度
第一周要實(shí)行低溫管理，白天保持在20 ℃左右，夜間5～10 ℃。一周后要逐漸提高溫度，一直到臨萌動(dòng)時(shí)為止，白天可升到28～30 ℃夜間保持在13～15 ℃。催芽期間要求空氣相對(duì)濕度90%以上，土壤相對(duì)濕度70%～80%。萌芽80%左右時(shí)，要及時(shí)通風(fēng)換氣，使空氣濕度降下來，保持在60%左右。
肥水
萌芽前，在葡萄兩側(cè)挖深8～10 cm溝，施尿素30 g/株，并立即灌水。
破眠
在升溫前一周把石灰氮加水5～8倍，不斷攪拌，4～6 h后取上清液用刷子或粗毛筆涂抹中上部冬芽，上部2 個(gè)芽不要涂抹。
病蟲害
噴5～6波美度石硫合劑，消滅越冬病蟲源，2.5%溴氰菊酯乳油3000倍液防治綠盲蝽。
新梢生長(zhǎng)期管理（1月中旬～2月中旬）
溫濕度
白天25～28 ℃，夜間13～15 ℃，空氣相對(duì)濕度要求60%左右，土壤相對(duì)濕度要求70%～80%為宜。
肥水
花前，施尿素、磷酸二銨30 g/株，并立即灌水。
修剪
第一次抹芽在新梢能分開強(qiáng)弱時(shí)，抹去過強(qiáng)過弱的枝以及多余的發(fā)育枝、副芽枝和隱芽枝，使留下的新梢整齊一致。第二次抹芽在能分開花卷須時(shí)，按留枝密度定梢。在新梢長(zhǎng)到40 cm左右時(shí)綁枝 。
在花前2～3 天摘心，一般可根據(jù)樹勢(shì)和新梢長(zhǎng)度，花上保留4～7 片葉摘心。
病蟲害
噴70%甲基托布津可濕性粉劑800～1000倍液或70%代森錳鋅可濕性粉劑1000倍液，防治黑痘病、灰霉病、穗軸褐枯病。
花期管理（2月下旬）
溫濕度
白天25～28 ℃，夜間16～18 ℃，不低于14 ℃，不得高于35 ℃。空氣相對(duì)濕度要求50%左右，土壤相對(duì)濕度要求65%～70%為宜。
肥水
開花期間不宜灌水，否則會(huì)引起落花落果，可葉面噴硼、鋅等。
修剪
每個(gè)結(jié)果枝留1 個(gè)良好的花序，在花序不足的情況下，旺枝可留2 個(gè)花序，其他花序疏除。對(duì)緊穗品種一般剪去副穗和上部幾個(gè)大的小穗，掐去穗尖，保留中部14～16 個(gè)小穗即可。對(duì)散穗品種則按留果標(biāo)準(zhǔn)保留6～7 個(gè)小穗。
膨大期管理（3月～4月）
溫濕度
白天25～28 ℃，夜間18～20 ℃。空氣相對(duì)濕度要求50%～60%左右，土壤相對(duì)濕度要求70%～80%為宜。
肥水
坐果后果實(shí)迅速膨大期以氮肥為主，磷鉀肥為輔肥料40 kg/667m2。在漿果著色前以磷、鉀肥為主肥料30 kg/667m2，及時(shí)灌水。在幼果期間，每隔10～15 天葉面噴布一次0.3%的尿素或以氮素為主的葉面肥，果實(shí)著色后每15 天左右噴施一次0.3%～0.5%的磷酸二氫鉀。
修剪
果穗以下副稍全部去掉，頂端2 個(gè)副稍留3～5葉反復(fù)摘心，其余留1葉反復(fù)摘心。果粒赤霉素膨大處理并進(jìn)行疏粒，果粒綠豆大小時(shí)，疏去畸形果、小果、病蟲果以及比較密擠的果粒，使全穗果粒分布均勻，如紅地球每穗留80～100 粒，黃豆粒大小時(shí)第二次疏粒，每穗留60～80 粒。
病蟲害
疏果完成后，噴1 次殺菌劑，噴完藥后，待干后即可套袋，最好隨干隨套，若不能流水作業(yè)，噴完后兩天內(nèi)應(yīng)套完，間隔時(shí)間過長(zhǎng)，果穗易感病，會(huì)在袋中爛果，套袋時(shí)，盡量避免用手觸摸、揉搓果穗。同時(shí)注意防治霜霉病、黑痘病、灰霉病等。
成熟期管理（5月上旬～6月上旬）
溫濕度
白天28～32 ℃，夜間14～16 ℃，晝夜溫差10 ℃以上 。要求空氣相對(duì)濕度50%～60%，土壤相對(duì)濕度55%～65%為宜。
肥水
忌缺水缺肥，又忌大水大肥。
修剪
及時(shí)對(duì)各級(jí)副梢進(jìn)行摘心，并去除卷須。
病蟲害
防治白腐病、黑痘病、灰霉病、霜霉病等。
采收期管理（6月中旬～8月下旬）
溫濕度
白天28～30 ℃，夜間10～12 ℃。要求空氣相對(duì)濕度50%～60%，土壤相對(duì)濕度55%～65%為宜。
肥水
采收前注意控水肥，以利糖分積累，提高品質(zhì)。
修剪
摘心、副梢處理，及時(shí)摘除樹體下部已黃化的的葉片和病果。紅色品種可在采收前10天左右去袋，以增加果實(shí)受光，促進(jìn)著色良好。紫色品種一般不需要去袋，也可以通過分批去袋的方法來達(dá)到分期采收的目的。另外，如果使用的紙袋透光度較高，能夠滿足著色的要求，也可不去袋，以生產(chǎn)潔凈無污染的果品。
采收
根據(jù)市場(chǎng)行情分期分批采收，按市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)包裝。采收的同時(shí)用疏果剪剪去有病蟲傷、碰壓傷、畸形果及未熟的小青粒。
采收后管理（6月中旬～10月中旬）
溫濕度
采后逐漸揭除棚膜，變?yōu)槁兜毓芾怼?/p>
肥水
采收后，施腐熟的優(yōu)質(zhì)雞糞、豬糞等農(nóng)家肥或餅肥等有機(jī)肥5 m3，同時(shí)混施氮、磷、鉀復(fù)合肥40 kg/667m2，施肥后及時(shí)灌水。噴施多元葉面肥。
修剪
結(jié)果枝外移需更新時(shí)，將更新枝留1～3 個(gè)飽滿芽進(jìn)行重短截，逼迫冬芽萌發(fā)新梢，也可去除結(jié)果枝，選用預(yù)備枝，培養(yǎng)為翌年的結(jié)果母枝，疏除過密枝，剩余新梢或原結(jié)果母枝落葉后再疏除或回縮。
關(guān)鍵詞：溫濕度調(diào)控；栽培管理；藥劑防治
中圖分類號(hào)： S508 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
隨著冬季的來臨，溫室蔬菜生產(chǎn)進(jìn)入一個(gè)高峰期，阜新市2013年溫室蔬菜栽培面積繼續(xù)擴(kuò)大，并且蔬菜的價(jià)格也比往年偏高，冬季生產(chǎn)蔬菜必將給農(nóng)民帶來較好的經(jīng)濟(jì)效益。但由于冬季的氣候條件的制約，低溫、弱光的陰雨雪天氣經(jīng)常出現(xiàn)，導(dǎo)致作物生長(zhǎng)緩慢，對(duì)病害的抵抗能力有所下降，低溫高濕型病害，如霜霉病、灰霉病、白粉病、疫病等病害容易發(fā)生流行，給蔬菜生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。
冬季蔬菜生產(chǎn)要想控制好病害，不造成大的病害流行，要調(diào)控好溫室內(nèi)溫濕度條件，要加強(qiáng)栽培管理，在病害發(fā)生初期要及時(shí)用藥，做到以上3點(diǎn)才能保證蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。
1 溫室內(nèi)溫濕度條件的調(diào)控
1.1 溫室內(nèi)溫度的調(diào)控
冬季溫室生產(chǎn)中溫度管理主要是盡力提高室溫和地溫，保障作物的健壯生長(zhǎng)，增強(qiáng)植株的抗病能力。可以采取的措施主要有：白天要保證充分采光，盡量早揭晚蓋草苫來增加光照時(shí)間，提高棚內(nèi)溫度。夜間要注意防寒保溫，在低溫持續(xù)期間，要增加草苫的鋪蓋厚度，最好是在2層草苫之間加蓋1層塑料薄膜，也可以在草苫上加蓋保溫被，這些措施都能起到很好的保溫作用。另外，夜間在溫室底角的外面用稻草苫或是麻袋等覆蓋物覆蓋，也能起到一定的保溫作用。為了提高地溫，可在溫室前外側(cè)，挖35cm寬、35cm深的防寒溝，溝內(nèi)四周鋪上舊塑料薄膜，內(nèi)填鋸木、玉米秸等填充物[1]。
1.2 濕度調(diào)控
濕度控制是冬季溫室蔬菜病害防治的關(guān)鍵，也是決定性因素，如果濕度控制不好很容易導(dǎo)致一些高濕型病害流行蔓延，引起巨大損失。濕度管理主要做到以下幾點(diǎn)：
1.2.1 注意通風(fēng)排濕
在保證溫室內(nèi)溫度不低于23℃的前提下，注意多放風(fēng)，排出濕氣，使溫室內(nèi)的空氣相對(duì)濕度不超過75%。
1.2.2 合理澆水
澆水要盡量選擇在晴天上午進(jìn)行，采用小水勤澆的辦法，控制澆水量，不能大水漫灌，澆水后要適當(dāng)?shù)耐L(fēng)，排除濕氣。推薦在溫室內(nèi)鋪設(shè)滴灌管，大量調(diào)查表明采用滴灌澆水的棚室一些常見病害的發(fā)生程度要比直接澆水的棚室輕很多，而且還可用滴灌設(shè)備直接進(jìn)行追肥，節(jié)省了勞動(dòng)力。
1.2.3 選用無滴膜
選用無滴膜可以減少薄膜表面的聚水量，明顯降低溫室內(nèi)濕度，并且由于沒有大量的水滴這樣可以使薄膜的透光更好，有利于提高棚內(nèi)溫度。
1.2.4 采用地膜覆蓋
在溫室內(nèi)采用地膜覆蓋種植蔬菜可以減少土壤水分的蒸發(fā)，從而減少灌溉的次數(shù)，達(dá)到降低棚內(nèi)空氣濕度的目的。
1.2.5 合理密植
溫室內(nèi)種植蔬菜時(shí)要掌握好定植密度，過低則會(huì)影響產(chǎn)量，過高則不利用通風(fēng)透光，不利于降低空氣濕度。
1.2.6 注意施藥方法
噴施農(nóng)藥要選擇在晴天上午進(jìn)行，陰雨雪天或棚內(nèi)濕度過大時(shí)盡量采用煙劑和粉劑防治病害，減少使用噴霧法，煙劑和粉劑不但防病效果好，而且不增加棚內(nèi)濕度，還具有成本低、省工、省時(shí)的優(yōu)點(diǎn)。
1.2.7 人工吸濕
在溫室內(nèi)行間撒一些稻草、麥秸、玉米秸稈等可有效的降低溫室內(nèi)的濕度。這些人工鋪設(shè)物夜間可吸收地面散發(fā)的水分，白天再蒸發(fā)到空氣中，通過放風(fēng)排出，從而達(dá)到降低濕度的目的。
2 栽培管理措施
在冬季溫室蔬菜生產(chǎn)中溫濕度條件不良的情況下，預(yù)防病害的發(fā)生，栽培管理措施就顯得尤為重要。只有加強(qiáng)栽培管理，促進(jìn)植株健壯生長(zhǎng)，提高植株的抗病能力，才能避免病害流行危害。主要的栽培管理措施有：采用高畦種植，盡量降低棚內(nèi)濕度，并要開好排水溝系，確保棚內(nèi)無積水。蔬菜定植時(shí)要増施有機(jī)肥或生物菌肥，配合施用化肥，保證植株養(yǎng)分供應(yīng)，增強(qiáng)植株的抗病能力[2]。日常田間管理時(shí)要及時(shí)摘除病、老葉，以利通風(fēng)透光，減少田間菌源，將摘下的病、老葉帶出田外深埋或燒毀。對(duì)于灰霉病發(fā)生較重的棚室，可以在田間管理的同時(shí)把未脫落的花瓣、柱頭及時(shí)摘掉可以減輕灰霉病的發(fā)生。
3 藥劑防治
冬季溫室蔬菜病害的防治，要在加強(qiáng)溫濕度調(diào)控、加強(qiáng)栽培管理的基礎(chǔ)上及時(shí)采用化學(xué)藥劑防治，爭(zhēng)取把病害消滅在初級(jí)階段，防止病害大面積擴(kuò)散蔓延。在蔬菜發(fā)病初期，根據(jù)蔬菜發(fā)病情況，明確致病菌類別后馬上選用藥劑進(jìn)行防治，爭(zhēng)取在最短時(shí)間內(nèi)清除病菌。
根據(jù)近幾年在棚室調(diào)查和試驗(yàn)中了解到的藥劑防情況，推薦采用以下藥劑進(jìn)行針對(duì)性的防治。
3.1 霜霉病的防治藥劑
克露600倍液、安克錳鋅1000倍液、普力克800倍液。
3.2 白粉病的防治藥劑
特富靈1500～2000倍液、翠貝2500～4000倍液、世高1500倍液、福星2000～3000倍液、達(dá)克寧600～700倍液、十三嗎啉（茄果類不能用）3000～5000倍液。
3.3 灰霉病的防治藥劑
速克靈1000～1500倍液、農(nóng)利靈1000～1500倍液、施撲海因1000～1500倍液等。
3.4 疫病的防治藥劑
乙磷鋁200倍液、普力克800倍液、安克錳鋅1000倍液等。
另外，要注意當(dāng)棚內(nèi)濕度較大時(shí)，盡量選擇煙劑熏蒸或粉塵法施藥防治，減少使用噴霧法防治。生產(chǎn)上常用的煙劑有百菌清煙劑、一熏靈煙劑、速克靈煙劑、殺毒礬煙劑等，煙劑使用時(shí)一定要嚴(yán)格按照說明進(jìn)行，不可隨意加大藥量，否則易熏掉蔬菜的花蕾或產(chǎn)生葉面藥害。
參考文獻(xiàn)
[1] 李惠明. 蔬菜病蟲害防治實(shí)用手冊(cè)[M].上海科學(xué)技術(shù)出版社，2001.
關(guān)鍵詞：煙草；漂浮育苗；存在問題；對(duì)策
中圖分類號(hào) S572 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2015）19-55-02
煙草漂浮育苗是近幾年推廣的一項(xiàng)先進(jìn)的育苗方式。由于其具有育苗效率高、整齊度高、煙苗素質(zhì)高、防治病害特別是煙草病毒病的發(fā)生、消除早花等效果，受到廣大煙農(nóng)歡迎，在全國(guó)各地推廣應(yīng)用面積較大[1]。廣東省煙草南雄科學(xué)研究所于2001年開始引進(jìn)該項(xiàng)技術(shù)，開展了相關(guān)的試驗(yàn)研究，篩選出了結(jié)合我省實(shí)際的漂浮育苗基質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)液配方，探索出一套適宜我省生態(tài)條件的較完善的漂浮育苗技術(shù)體系。采用邊試驗(yàn)邊示范推廣的方法在全省各煙區(qū)推廣應(yīng)用，2006年全省推廣面積約5 500hm2，占種植面積的30%左右，總體取得了成功，但在推廣過程中仍然存在一些問題，未能體現(xiàn)漂浮育苗的優(yōu)勢(shì)，影響了漂浮育苗技術(shù)的推廣應(yīng)用。本文針對(duì)我市漂浮育苗存在的問題進(jìn)行原因分析，并提出相應(yīng)對(duì)策建議，為今后漂浮育苗推廣應(yīng)用提供參考。
1 存在問題及原因分析
1.1 苗期過長(zhǎng) 漂浮煙苗的要求苗床期60～70d[1]，而我市漂浮育苗苗期普遍在80～90d。分析原因主要是受低溫的影響，一般幼苗生長(zhǎng)最適溫度在18℃～25℃，低于15℃生長(zhǎng)受抑制[2]。我市煙區(qū)育苗時(shí)間一般在11月下旬到2月下旬，苗期溫度變化為高-低-高，其中1月氣溫全年最低，平均氣溫在10℃以下，漂浮池水溫更低，氣溫偏低加上光照不足，造成了煙苗生長(zhǎng)緩慢，苗期過長(zhǎng)。
1.2 煙苗素質(zhì)不高 劉國(guó)順等[1]提出漂浮苗壯苗的特征：?jiǎn)沃耆~數(shù)7～9片，單株葉面積150cm2 左右，葉色綠或濃綠，葉片稍厚，抗旱性好；煙苗根系發(fā)達(dá)，單株根系達(dá)300條以上，單株根干重0.05g以上；莖高8～15cm，柔韌性好。目前我市煙區(qū)培育的漂浮苗基本上能夠達(dá)到以上要求，但還存在莖高較短、韌性不夠、根系不發(fā)達(dá)等煙苗素質(zhì)不高的問題，這可能與剪葉不當(dāng)與鍛苗不夠有關(guān)，需進(jìn)一步研究。同時(shí)莖高過高與目前推廣的膜下移栽對(duì)煙苗的要求相矛盾，值得商榷。
1.3 苗床管理質(zhì)量不高 苗床管理的質(zhì)量是漂浮育苗的關(guān)鍵[1]。苗床管理包括溫濕度管理、間苗、定苗、補(bǔ)苗、剪葉、鍛苗、病蟲害防治等。我市漂浮育苗苗床管理主要存在溫濕度管理不到位、剪葉不當(dāng)和鍛苗不夠等問題，對(duì)培育壯苗有一定的影響。主要原因是由于漂浮育苗與常規(guī)育苗的技術(shù)跨度較大，技術(shù)人員和煙農(nóng)對(duì)漂浮育苗管理技術(shù)掌握不到位。
1.3.1 溫濕度管理不到位 我市育苗期間氣候多變，氣溫驟升驟降，對(duì)苗床溫濕度管理帶來一定的難度。部分煙農(nóng)仍然沿用常規(guī)育苗的管理方法，苗床溫濕度管理不到位，易出現(xiàn)冷害和熱害現(xiàn)象，造成死苗、缺苗。
1.3.2 剪葉不當(dāng) 剪葉是漂浮育苗過程中的一項(xiàng)必要的措施[1]。經(jīng)過剪葉處理，達(dá)到“控大促小”和“控上促下”的作用，使煙苗生長(zhǎng)均勻一致，促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育，提高煙苗的素質(zhì)。當(dāng)前我市漂浮煙苗剪葉過程中普遍存在剪葉過重或過輕、剪葉次數(shù)不夠的問題。有些剪葉過重，僅剩下莖桿和心葉，造成煙苗生長(zhǎng)緩慢；有些剪葉過輕和剪葉次數(shù)不足，造成煙苗素質(zhì)達(dá)不到壯苗標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，剪去腳葉比較費(fèi)時(shí)費(fèi)工，一般都沒有進(jìn)行，對(duì)煙苗的通風(fēng)透光和壯實(shí)程度也有一定的影響。
1.3.3 鍛苗不夠 鍛苗是培育壯苗的重要措施。鍛苗可以提高煙苗的抗逆性和根系活力，從而提高煙苗素質(zhì)和大田移栽的成活率[1]。我市漂浮育苗存在鍛苗程度不夠的現(xiàn)象，普遍沒進(jìn)行斷水?dāng)喾叔懨缣幚恚瑢?duì)培育壯苗也有一定的影響。
1.4 栽后還苗期長(zhǎng) 由于漂浮苗生長(zhǎng)在水中，對(duì)大田土壤環(huán)境有一個(gè)適宜過程，我市主要植煙土壤易板結(jié)、成塊狀，加上煙苗根系不發(fā)達(dá)、煙苗素質(zhì)差、移栽時(shí)容易傷根等原因，漂浮苗普遍存在移栽后還苗期長(zhǎng)的問題。這可能與漂浮苗素質(zhì)不高和移栽技術(shù)有關(guān)。
1.5 苗成本過高 據(jù)廣東省煙草南雄科學(xué)研究所核算，我省漂浮煙苗每667m2成本在4～75元，其中物資成本占70%以上，目前全部由煙草公司補(bǔ)貼，投入成本過高，一旦取消補(bǔ)貼，煙農(nóng)難于承受。漂浮育苗所需的主要物資有塑料薄膜、漂浮盤和漂浮育苗基質(zhì)等，近年（下轉(zhuǎn)58頁）（上接55頁）來，隨著塑料薄膜、泡沫和泥炭土等價(jià)格不斷上漲，造成投入漂浮育苗成本過高。
2 對(duì)策建議
2.1 提高苗棚溫度，縮短苗期 根據(jù)海拔高度對(duì)氣溫的影響，我市應(yīng)在海拔相對(duì)較低的地方進(jìn)行漂浮育苗；同時(shí)選擇背風(fēng)向陽的地方建育苗棚，有條件的盡量采用中棚進(jìn)行漂浮育苗，適當(dāng)降低漂浮池水位的深度以提高水溫，在溫度偏低時(shí)，最好加蓋草席和在中棚內(nèi)加置小棚以增加溫度。
2.2 加強(qiáng)苗床管理，提高煙苗素質(zhì) 加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)與指導(dǎo)，使廣大技術(shù)員和煙農(nóng)盡快掌握漂浮育苗技術(shù)要求。同時(shí)要加強(qiáng)苗床管理，提高苗床管理質(zhì)量。在溫濕度管理方面，我市漂浮育苗前中期以保溫為主，以提高出苗率和促進(jìn)煙苗生長(zhǎng)；后期氣溫偏高（超過30℃）應(yīng)及時(shí)揭膜通風(fēng)降溫排濕。要求剪葉達(dá)到3～4次[1]，有條件的盡量剪去腳葉。當(dāng)煙苗達(dá)到成苗要求，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行鍛苗，可采取揭膜通風(fēng)和斷水?dāng)喾蔬M(jìn)行鍛苗，鍛苗時(shí)間應(yīng)在7d以上。
2.3 結(jié)合膜下移栽，縮短還苗期 加強(qiáng)煉苗鍛苗，進(jìn)一步改善煙苗根系，提高煙苗抗逆性和根系活力，從而提高煙苗的素質(zhì)。選擇在陰天或雨天移栽，同時(shí)移栽時(shí)土壤要細(xì)碎，淋足定根水，結(jié)合膜下移栽方法，以提高大田移栽成活率，縮短還苗期，促進(jìn)煙株前期生長(zhǎng)。
2.4 充分利用當(dāng)?shù)刭Y源，降低育苗成本 在平原煙區(qū)進(jìn)一步開展小棚漂浮育苗探索，降低育苗大棚建設(shè)成本。積極利用本地資源，如谷殼、花生苗等植物殘?bào)w，經(jīng)過炭化或腐熟，替代部分泥炭土做基質(zhì)原料，以進(jìn)一步降低育苗基質(zhì)成本。
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關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；綠色蔬菜；生長(zhǎng)環(huán)境；實(shí)時(shí)監(jiān)控
DOIDOI：10.11907/rjdk.162206
中圖分類號(hào)：TP319
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)文章編號(hào)：16727800（2016）011016703
0 引言
綠色蔬菜生產(chǎn)過程中會(huì)受到溫濕度、CO2濃度、土壤PH值、光照強(qiáng)度等環(huán)境因素的影響，將信息技術(shù)應(yīng)用到綠色蔬菜的生產(chǎn)過程中，可以準(zhǔn)確、高效地采集和調(diào)控各類環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)提高綠色蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量有著重要作用[1]。傳統(tǒng)基于有線方式的綠色蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布線難度大、傳輸距離短、成本高，難以實(shí)現(xiàn)有效的推廣應(yīng)用[2]。
無線傳感器網(wǎng)絡(luò)因其自主性組網(wǎng)、低功耗分布式監(jiān)控、無線數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)忍攸c(diǎn)，可以很好地解決有線網(wǎng)絡(luò)的諸多不便，因此在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中得到了廣泛應(yīng)用[3]。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的綠色蔬菜實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用近距離的ZigBee無線數(shù)據(jù)采集技術(shù)和遠(yuǎn)距離的GPRS無線數(shù)據(jù)傳輸手段，以及基于B/S模式的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)了綠色蔬菜生產(chǎn)過程中溫濕度、CO2濃度、土壤PH值、光照強(qiáng)度等環(huán)境數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和監(jiān)控。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的三層體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了含有感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的綠色蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)、ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)和遠(yuǎn)程后臺(tái)監(jiān)控軟件，如圖1所示。
（1）數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)主要實(shí)現(xiàn)：采集并上傳綠色蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境中的環(huán)境數(shù)據(jù)，如：溫濕度、CO2濃度、土壤PH值、光照強(qiáng)度；接收并執(zhí)行遠(yuǎn)程后臺(tái)發(fā)送的控制指令[4]。節(jié)點(diǎn)之間通過Zigbee協(xié)議組網(wǎng)，并根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀進(jìn)行動(dòng)態(tài)拓?fù)洌瑥亩S持整個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定通信。
（2）ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)主要實(shí)現(xiàn)：以Zigbee協(xié)議方式接收數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)所上傳的數(shù)據(jù)，進(jìn)行匯聚后，以GPRS方式傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控軟件進(jìn)行處理和分析；以GPRS方式接收遠(yuǎn)程后臺(tái)發(fā)送的控制指令，進(jìn)行解析處理后，以Zigbee協(xié)議方式發(fā)送給數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)還定時(shí)發(fā)送心跳包數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，并反饋給后臺(tái)監(jiān)控軟件[5]。
（3）遠(yuǎn)程后臺(tái)監(jiān)控軟件主要實(shí)現(xiàn)：處理并分析由ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)傳輸過來的數(shù)據(jù)信息，并將處理結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示；對(duì)數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)所采集的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，根據(jù)不同綠色蔬菜生長(zhǎng)所需的環(huán)境數(shù)據(jù)，發(fā)送相應(yīng)的控制指令，控制現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)，從而動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)境參數(shù)。
2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1 數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)時(shí)要充分考慮低功耗和無線傳輸?shù)母呖煽啃裕虼诉x擇恩智浦的32位ARM+RF一體化低功耗芯片KW01作為數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)的主控MCU，該芯片內(nèi)部集成了ARM CortexM0+內(nèi)核的KL26微控制器和SX1231RF無線收發(fā)器，運(yùn)行速率高達(dá)48 MHz，擁有128KB Flash和16KB SRAM，內(nèi)置了10路16位ADC采集模塊，以及符合IEEE 802.15.4規(guī)約的Zigbee協(xié)議棧，可以充分滿足現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集ZigBee網(wǎng)絡(luò)低功耗、近距離、雙向傳輸?shù)男枨骩6]。基于KW01的數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)的硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示，主要包括KW01 MCU最小系統(tǒng)、2.4GHz功率放大模塊、電源管理模塊、接口電路、各類傳感器等。
綠色蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)采集中，空氣溫濕度傳感器選用數(shù)字化溫濕度傳感器SHT10，該傳感器數(shù)據(jù)采集精度高，含有已校準(zhǔn)的、支持I2C總線的數(shù)字信號(hào)輸出，且接口電路簡(jiǎn)單；土壤溫濕度傳感器選用TDC220D，該傳感器內(nèi)嵌微控制器，支持I2C總線的數(shù)字信號(hào)輸出，可以同時(shí)測(cè)量土壤溫度和濕度；CO2濃度傳感器選用CGS3100，該傳感器采用NDIR技術(shù)測(cè)量空氣中的CO2濃度，可以同時(shí)支持UART、I2C總線；土壤PH值傳感器選用NHPH49，該傳感器集成度高、體積小、功耗低，可以同時(shí)支持UART、RS232、RS485、I2C總線；光照傳感器選用光強(qiáng)數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片TSL2561，該芯片功耗低、量程寬、可編程配置、抗干擾能力強(qiáng)，支持I2C總線的數(shù)字信號(hào)輸出。
2.2 ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
在設(shè)計(jì)ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)時(shí)考慮：①能夠通過Zigbee協(xié)議與數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定通信與信息交互；②能夠通過GPRS方式與遠(yuǎn)程后臺(tái)監(jiān)控軟件進(jìn)行穩(wěn)定通信并交互信息；③能夠在數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)與遠(yuǎn)程后臺(tái)監(jiān)控軟件之間起到穩(wěn)定的實(shí)時(shí)上傳下達(dá)數(shù)據(jù)的功能，并且也保證了低功耗節(jié)能要求。
基于以上基本要求，ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)的主控MCU選用恩智浦的基于ARM CortexM4內(nèi)核的K64芯片，該芯片運(yùn)行速率高達(dá)120MHz，擁有1M Flash和256KB RAM，采用無晶振USB設(shè)計(jì)，可以充分滿足低功耗處理、高存儲(chǔ)器密度的應(yīng)用；ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)的Zigbee通信模塊選用與數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)一致的KW01芯片；ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)的GPRS模塊選用華為的CM320模塊，該模塊基于CDMA2000 1X空中接口，采用MSM6025系列套片，可以完成全部無線接收、發(fā)射、基帶信號(hào)處理和音頻信號(hào)處理[7]。
ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)的硬件結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要包括K64主控MCU、KW01無線收發(fā)模塊、華為CM320 GPRS模塊和電源管理模塊，K64主控MCU與KW01無線收發(fā)模塊之間通過SPI方式進(jìn)行通信，K64主控MCU與華為CM320 GPRS模塊之間通過RS232方式進(jìn)行通信。
ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)需要通過Zigbee方式從數(shù)據(jù)采集終端節(jié)點(diǎn)獲取環(huán)境數(shù)據(jù)，同時(shí)還要通過GPRS方式將環(huán)境數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程后臺(tái)監(jiān)控軟件，所以在ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)的軟件設(shè)計(jì)中創(chuàng)建3個(gè)線程，分別為主控線程、Zigbee無線通信線程和GPRS無線通信線程。其中主控線程主要負(fù)責(zé)ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)的穩(wěn)定運(yùn)行并協(xié)調(diào)另外兩個(gè)線程；Zigbee無線通信線程負(fù)責(zé)接收KW01無線收發(fā)模塊所接收的數(shù)據(jù)并給KW01無線收發(fā)模塊發(fā)送控制指令；GPRS無線通信線程負(fù)責(zé)將接收到的數(shù)據(jù)上傳至遠(yuǎn)程后臺(tái)監(jiān)控軟件以及接收遠(yuǎn)程后臺(tái)監(jiān)控軟件發(fā)送來的控制指令。ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)的軟件控制流程如圖4所示。
2.3 遠(yuǎn)程后臺(tái)監(jiān)控軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
遠(yuǎn)程后臺(tái)監(jiān)控軟件主要由服務(wù)器軟件、數(shù)據(jù)庫、Web服務(wù)器接口組件組成。其中服務(wù)器軟件選擇在Visual Studio 2013集成開發(fā)環(huán)境下利用C#語言編寫，其主要接收并處理ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)所上傳的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)，將處理結(jié)果顯示在頁面上，以及向ZigbeeGPRS網(wǎng)關(guān)發(fā)送控制指令，同時(shí)將數(shù)據(jù)和控制指令存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫中；數(shù)據(jù)庫選擇SQL Server 2008，用來存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，以及相關(guān)配置信息和控制指令；Web服務(wù)器接口組件選擇Microsoft的Internet Information Server 7.0（IIS7.0），使用語言進(jìn)行開發(fā)。
3 結(jié)語
針對(duì)當(dāng)前綠色蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)的需求，設(shè)計(jì)了將Zigbee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與GPRS相結(jié)合的綠色蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)采集、傳輸和匯聚，以及分析處理，可以使人們精確地獲取綠色蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境信息，包括溫濕度、CO2濃度、土壤PH值、光照強(qiáng)度等，從而在實(shí)際生產(chǎn)過程中減少人工測(cè)量誤差，降低綠色蔬菜成本，同時(shí)也保障了綠色蔬菜的產(chǎn)量和質(zhì)量。后續(xù)將在該系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引入大數(shù)據(jù)分析方法，為綠色蔬菜生產(chǎn)提供智能決策和自動(dòng)控制。
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關(guān)鍵詞：低溫膠片庫溫濕度控制凝結(jié)水新風(fēng)比
Abstract: some special material to room air temperature and humidity has strict requirements, air conditioning design should not only advanced technology and to give consideration to the construction and operation cost, in addition, renovation engineering of the easy negligence and some of the place. In this paper, the two cases of underground low temperature film library air conditioning design problems in the final analysis and improvement scheme is discussed, and for similar project reference and references, and hope to get counterparts and experts to correct.
Key words: low temperature film library, temperature and humidity control, condensate water, new air ratio
中圖分類號(hào)：S611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：
案例一：
一、空調(diào)設(shè)計(jì)概況
本工程為地下膠片庫改造工程，庫間為建于上世紀(jì)70年代的地下二層人防工程，原有空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備已老化，且不能滿足新的溫濕度要求。本次改造的溫度要求為5±1℃，濕度要求為45±5%，并增加了改善地下空氣質(zhì)量的要求。空調(diào)設(shè)計(jì)的室外計(jì)算參數(shù)為：夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度33.6℃，夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度26.4℃。空調(diào)系統(tǒng)采用了全空氣雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，因?yàn)榇隧?xiàng)目地處人防地下室，設(shè)置新的空氣進(jìn)出口困難，地下空調(diào)機(jī)房只有現(xiàn)有的兩個(gè)Φ500的空氣進(jìn)出口，所以利用空調(diào)系統(tǒng)排風(fēng)作為轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的再生風(fēng)，全空氣空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)比為10%。選用了4臺(tái)組合式直接蒸發(fā)空調(diào)機(jī)組，冷源為4臺(tái)螺桿式水冷壓縮機(jī)組，選用2臺(tái)冷卻塔為壓縮機(jī)組冷凝器降溫。各空調(diào)系統(tǒng)原理圖如下：
二、出現(xiàn)的問題及解決方案
該系統(tǒng)在夏季試運(yùn)行期間，各庫間溫濕度符合設(shè)計(jì)要求，但出現(xiàn)了與庫間連接的人防通道及新風(fēng)進(jìn)風(fēng)管內(nèi)部明顯結(jié)露的情況，并且在加強(qiáng)了人防通道防護(hù)門的密閉措施后，仍不能減少結(jié)露的情況。經(jīng)過勘察現(xiàn)場(chǎng)情況及詢問維護(hù)人員，發(fā)現(xiàn)如下問題：原設(shè)計(jì)因?yàn)閹靸?nèi)新排風(fēng)系統(tǒng)與除濕機(jī)再生風(fēng)系統(tǒng)結(jié)合設(shè)置，為滿足再生風(fēng)風(fēng)量的需要，新風(fēng)量取的較大，為10%，新風(fēng)負(fù)荷亦較大，試運(yùn)行期間為了節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，采取了不開新風(fēng)機(jī)，只開排風(fēng)機(jī)的方式，使整個(gè)庫間處于負(fù)壓狀態(tài)，室外濕熱空氣從各通道門縫無組織進(jìn)入庫區(qū)，而地下通道墻壁溫度低于室外空氣露點(diǎn)溫度，導(dǎo)致了通道的結(jié)露。
1、通道結(jié)露的解決方案
為了緩解通道結(jié)露的問題，首先應(yīng)阻擋夏季室外熱濕空氣無組織進(jìn)入庫區(qū)，除了在各通道設(shè)保溫門進(jìn)行阻擋外，空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)保證庫區(qū)處于微正壓狀態(tài)。為了在不增加空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用的前提下保證正壓，需將除濕機(jī)再生風(fēng)系統(tǒng)與庫內(nèi)新風(fēng)系統(tǒng)斷開，使除濕機(jī)再生風(fēng)直接從新風(fēng)管上取風(fēng)。空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)風(fēng)閥關(guān)小，使新風(fēng)比約為5%，排風(fēng)直接連接至排風(fēng)管。這樣既能保證除濕機(jī)正常運(yùn)行，又可以保證庫區(qū)不產(chǎn)生負(fù)壓，又不會(huì)對(duì)運(yùn)行費(fèi)用造成較大負(fù)擔(dān)。在空調(diào)機(jī)房的管道及閥門控制上做了局部修改，其主要內(nèi)容有如下幾點(diǎn)：
（1）、從機(jī)房?jī)?nèi)原有新風(fēng)干管接出支管接入各除濕機(jī)再生風(fēng)入口，將此入口風(fēng)閥由手動(dòng)改為電動(dòng)，控制要求為：
任一除濕機(jī)開，對(duì)應(yīng)風(fēng)閥開；
任一除濕機(jī)關(guān)，對(duì)應(yīng)風(fēng)閥關(guān)；
新、排風(fēng)機(jī)加變頻器，使風(fēng)機(jī)風(fēng)量隨除濕機(jī)的啟停情況進(jìn)行增減，使空調(diào)新風(fēng)比維持在固定值。
（2）、在夏季空調(diào)制冷工況下，將1#空調(diào)機(jī)房各空調(diào)系統(tǒng)原有新風(fēng)進(jìn)風(fēng)手動(dòng)閥門關(guān)小，使新風(fēng)比為5%。
（3）、將1#空調(diào)機(jī)房各空調(diào)系統(tǒng)直接面向空調(diào)機(jī)房的排風(fēng)口延伸至排風(fēng)管，管徑同原有風(fēng)管，排風(fēng)手動(dòng)閥門關(guān)小，使排風(fēng)比為4%。
（4）、施工調(diào)試時(shí)要求測(cè)試地面新、排風(fēng)口風(fēng)量，要求通過調(diào)節(jié)風(fēng)閥等手段使排風(fēng)口風(fēng)量小于新風(fēng)口風(fēng)量。
2、新風(fēng)管內(nèi)表面結(jié)露的解決方案
因?yàn)楸竟こ虨楝F(xiàn)有地下人防工程，設(shè)計(jì)時(shí)受現(xiàn)狀的局限較大，因此原設(shè)計(jì)新風(fēng)管利用了現(xiàn)有的一根柴油發(fā)電機(jī)排煙管，此管道約有20米管段埋設(shè)于土壤中，夏季溫度較低，但新風(fēng)管在風(fēng)機(jī)開啟后不可避免的會(huì)有室外熱濕空氣不間斷的通過，風(fēng)管內(nèi)也不斷的會(huì)有凝結(jié)水，地下管道內(nèi)長(zhǎng)期結(jié)露會(huì)引起發(fā)霉，嚴(yán)重影響庫內(nèi)空氣質(zhì)量。
為從根本上解決這一問題，將室外新風(fēng)在進(jìn)入地下管道之前進(jìn)行冷卻除濕處理，即可避免管道內(nèi)結(jié)露的情況發(fā)生。 現(xiàn)選用一臺(tái)自帶冷源的風(fēng)管送風(fēng)式空調(diào)，安裝在新風(fēng)入口處，室外新風(fēng)經(jīng)過空調(diào)器冷卻除濕后進(jìn)入埋地新風(fēng)管。
修改后的風(fēng)系統(tǒng)原理如下圖：
案例二：
一、空調(diào)設(shè)計(jì)概況
本工程為新建地下膠片庫工程，設(shè)計(jì)的庫間溫度要求為5±1℃，濕度要求為45±5%。空調(diào)設(shè)計(jì)的室外計(jì)算參數(shù)為：夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度33.6℃，夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度26.4℃。空調(diào)系統(tǒng)采用了全空氣雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能政策及節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，設(shè)置了新排風(fēng)換氣機(jī)，將新風(fēng)與排風(fēng)進(jìn)行熱交換后送入轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)，又因?yàn)榇隧?xiàng)目地處人防地下室，設(shè)置空氣出入口困難，所以利用經(jīng)過新排風(fēng)換氣機(jī)換熱的系統(tǒng)排風(fēng)作為轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的再生風(fēng)，全空氣空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)比為固定新風(fēng)比5%。系統(tǒng)回風(fēng)在除濕機(jī)前、后，分兩次回風(fēng)。選用了2臺(tái)組合式直接蒸發(fā)空調(diào)機(jī)組（一用一備），冷源為4臺(tái)螺桿式水冷壓縮機(jī)組（兩用兩備），選用2臺(tái)冷卻塔為壓縮機(jī)組冷凝器降溫（一用一備）。空調(diào)系統(tǒng)選用 Honeywell 公司的 EBI系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。空調(diào)系統(tǒng)及其控原理圖如下：
二、出現(xiàn)的問題及解決方案
在此膠片庫投入試運(yùn)行后，由于當(dāng)年夏季北京市出現(xiàn)了罕見的長(zhǎng)時(shí)間的“桑拿天氣”，室外空氣的含濕量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原設(shè)計(jì)所依據(jù)的空調(diào)設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的數(shù)值，新風(fēng)相對(duì)濕度達(dá)到了90％以上，超過了原空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，導(dǎo)致地下膠片庫的相對(duì)濕度檢測(cè)值，在除濕機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行的情況下仍不達(dá)標(biāo)。在設(shè)備已經(jīng)訂貨安裝到位的情況下，除濕機(jī)不可能進(jìn)行更換，此外，空調(diào)機(jī)房空間緊湊，也沒有條件增加除濕設(shè)備。又由于本工程新排風(fēng)管與除濕機(jī)再生風(fēng)是串聯(lián)的，如果直接關(guān)小新風(fēng)閥，將導(dǎo)致除濕機(jī)的除濕能力降低，也不能解決庫間濕度超標(biāo)的問題。
針對(duì)這一情況，本設(shè)計(jì)對(duì)此機(jī)房進(jìn)行了局部管道和閥門的修改，使空調(diào)系統(tǒng)在室外氣象參數(shù)異常的情況下，庫間溫濕度仍能滿足設(shè)計(jì)要求。具體修改措施如下：將系統(tǒng)新風(fēng)、排風(fēng)風(fēng)閥改成電動(dòng)可調(diào)，可根據(jù)室外溫濕度的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥開啟度，在室外濕度過大和過小時(shí)關(guān)小新排風(fēng)閥，減小室外濕度對(duì)庫溫的影響，保證片庫內(nèi)恒定的溫濕度，并通過空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)風(fēng)管的局部改造，使與新排風(fēng)串聯(lián)的除濕機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。具體修改措施為：1.在新風(fēng)換氣機(jī)進(jìn)出口附近的風(fēng)閥①②④增加電動(dòng)調(diào)節(jié)功能，在新風(fēng)進(jìn)風(fēng)管上接出一段旁通管，并在此管上配備電動(dòng)調(diào)節(jié)閥③，此4個(gè)電動(dòng)閥按下表進(jìn)行設(shè)置和調(diào)試：
修改后的風(fēng)系統(tǒng)原理圖如下：
結(jié)語
