基于物联网的智能型人工气候箱的设计与实现

发布时间：2020-09-08 15:33

　　随着我国农业技术和科技水平的快速发展,智能化、信息化、精准化已经在实际应用中得以体现。与此同时,农业物联网的发展也是蒸蒸日上,为顺遂这一良好的发展趋势,笔者也将研究重心放到了农业信息化方面。本课题研究的是一款基于物联网的智能型人工气候箱系统,此系统主要包括两个部分,分别是气候箱相关硬件设备实现与程序开发。旨在通过该系统实现光照强度能够从0%到100%亮度区间的任意调节;通过手动控制或自动控制的方式,使得人工气候箱能够实时模拟外界环境;利用它调节出极限环境(温度达到60℃的同时湿度需要达到90%RH以上);用户在系统平台上能够查看并存储数据,还能够对各个设备进行开关控制,以取代传统液晶屏显示数据和触摸板的控制方式。为实现上述目标,需要对调节环境因子变化的设备和传感器设备进行合理的选型及安装工作;实现数据的采集、传输及展示的功能;编写自动控制和手动控制逻辑结构;构建系统平台,实现用户注册登录后查看、存储、搜索人工气候箱的环境因子数据等其他功能,实现良好的人机交互效果。
【学位单位】：北京农学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S126;TP391.44;TN929.5
【部分图文】：

人工气候箱,控制板,风扇,加湿装置

4 硬件设计备相关的工作。本课题研究的智能型人工气候箱是由一成。此气候箱高 160 厘米，长 60 厘米，宽 60 厘米。经过层、中间层、底层。是放置加热炉和气泵还有中控箱的部分，整个上层的前的设备和控制板拆除后还裁剪了一块长 60 厘米，宽 13 厘于原有控制板的位置，保证上层结构完整美观。现在上层控箱、各种电线等其他装置。箱体两侧为白炽灯灯管，后背板上装有两个风扇和冷凝管部分主要配置了加热装置、加湿装置、光源、风扇、温湿，通过这些设备完成对人工气候箱的基本功能的配置。置压缩机的位置，即作为气候箱的制冷设备，本课题保表面出现了各种裂痕和破损，笔者将表面进行打磨过后还它看起来焕然一新。人工气候箱如图 4-1 所示。

加热设备

图 4-3 加热设备图PTC 是 Positive Temperature Coefficient 的缩写，意思是正的温度系数，泛指正温度系数很的半导体材料或元器件，我们通常所说的 PTC 是指正温系数的热敏电阻，简称 PTC 热敏电阻[13基于使用寿命、经济、能否达到实验设定温度值、安全系统、防水效果方面考虑，笔者还对比其他几种常见的加热设备，如表 4-1 所示。PTC 电加热器就是由陶瓷发热元件与铝制散热片组成通电后即可发热。在发热器的两端还装有耐热硅胶绝缘保护套，电加热器在使用的过程中不带电不会发红，绝缘外壳，表面温度不会超过 250 度，搭配耐高温插簧连接线使用安全系数高。而炉丝表面温度过高，可能会造成烫伤等情况，陶瓷加热灯的加热效率过慢，不符合本课题的要求PTC 电加热管不会发生高温氧化反应，又不会像红外线管一样易碎，所以它的使用寿命较长，且成本较低。PTC 电加热多为单片状，但是可以通过并联的方式组合使用，外观管呈波纹状，热效果好。不仅如此，而且它相比于陶瓷加热灯来讲，体积小，容易安装。考虑到在实验的过中箱体内会出现高湿的情况，但是 PTC 加热片在烧干液体后不会损坏，具有极强的防水性，这是选择 PTC 电加热器的一大原因。PTC 电加热器具备良好的加热效果、较高的安全系数、经实用、使用寿命长、防水级别高，而且在我们日常生活中的小型家用电器，如空调、电熨斗、暖气中等广泛应用且技术成熟，由此它成为了本课题中加热设备的不二选择。表 4-1 加热设备对比表

示意图,加热设备,示意图

利用带孔的直角铁片、固定支架、钉子、铁丝将加热设备和防护网安装在气候箱中间层距离顶端 6 厘米的中心位置。此位置距离上层有一定的距离，不会因为加热设备表面温度过高而烤坏气候箱，也能保证气候箱内受热均匀，示意图如图 4-4 所示。所有电线做好防水绝缘处理后由气候箱中间层的左上角导出，外链接电源适配器在气候箱上层放置。

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