[实用新型]一种主动增温室实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种主动增温室实验装置，特别是一种通过控制增温室内气温、地温来实现温度自动控制的装置。 

背景技术

增温室是研究全球变暖与陆地生态关系的主要设备之一，其研究结果可为陆地生态系统的中长期动态模型验证和预测提供关键的参数估计(请参考《植物生态学报》杂志2007年第2期中牛书丽等人所著的《全球变暖与陆地生态系统研究中的野外增温装置》一文)。目前，各种生态系统的温度控制装置可分为4大类：(1)温室和开顶箱；(2)土壤加热管道和电缆；(3)红外线反射器；(4)红外线辐射器。上述各种增温装置，单纯对土壤或空气进行增温，不能很好地反映自然增温过程，对温度升高的幅度和特征模拟还不够理想，不能主动控制增温过程。 

实用新型内容

本实用新型所解决的技术问题是：提供一种新型主动增温室装置，对空气和土壤同时进行加温，使其比较符合实际的自然增温过程，并采用嵌入式工控机闭环控制和智能PID控制算法提高其控制精度。 

本实用新型为解决其技术问题所采取的技术方案是： 

一种主动增温室实验装置，包括增温室和自动监控装置两部分，增温室由框架、室壁、空气散热器、土壤加热电缆、轴流风机和底座六部分组成。增温室为六边形铝合金框架结构，高3m，边长1.5m。自动监控装置包括用于地温、气温检测的在线式温度传感器及其变送器，用于控制空气散热器、土壤加热电缆的可编程控制器，用于控制风机转速的变频调速器，嵌入式工控机以及上位 机，所述的温度变送器、可编程控制器、变频调速器连接嵌入式工控机，然后将测控信息传输至上位机，上位机显示并打印当前测控数据。并向所述的嵌入式工控机包括用于比较温度传感器测量值与预设值，并选择性地向可编程控制器或变频调速器发出指令，所述的可编程控制器连接空气散热器、土壤加热电缆，所述的变频调速控制器连接轴流风机。 

本实用新型的构思为：由空气散热器对室内空气进行加温、土壤加热电缆对土壤进行加温，由轴流风机抽吸室外冷空气对增温室降温。风机在运行的过程中采用PWM变频调速的对轴流风机的转速和流量进行调节。 

本实用新型的优点与积极效果为： 

1.能够使气体均匀地进入气室内部对气流和土壤进行同时加温，使其比较符合实际的自然增温过程。 

2.能够同时控制地温和气温的增温过程，避免只提高地温或气温的情况。 

3.使用了闭环反馈控制和智能PID控制算法，提高了控制测量精度，能够主动控制增温过程特征。 

4.采用RS485通讯，不仅可以实现数据的长距离传输，而且方便以后系统的扩展升级。 

附图说明

图1是增温室结构前视图。 

图2是增温室结构俯视图。 

图3是主动增温室实验装置的系统图。 

图4是控制系统总图。 

图5是计算机控制过程示意图。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。 

如图1～3所示，一种主动增温室实验装置，包括增温室和自动监控装置两部分，增温室由框架1、室壁2、空气散热器3、土壤加热电缆4、轴流风机6和底座六部分组成。增温室为六边形铝合金框架结构，高3m，边长1.5m。自动监控装置包括用于地温、气温检测的在线式温度传感器5及其变送器7，用于控制空气散热器、土壤加热电缆的可编程控制器8，用于控制风机转速的变频调速器9，嵌入式工控机10以及上位机11，所述的温度变送器7、可编程控制器8、变频调速器9连接嵌入式工控机10，然后将测控信息传输至上位机，上位机显示并打印当前测控数据。并向所述的嵌入式工控机10包括用于比较温度传感器测量值与预设值，并选择性地向可编程控制器8或变频调速器9发出指令，所述的可编程控制器8连接空气散热器、土壤加热电缆4，所述的变频调速控制器9连接轴流风机6。 

如图4所示，主动增温室自控系统，由在线式气温、地温传感器5获取当前增温室内外气温、地温温度数据，并以电流信号传输至温度变送器7。温度变送器7将采集结果通过RS232/485转换器送往嵌入式工控机10，嵌入式工控机10根据温度设置等信息，通过智能PID控制算法程序产生控制程序，并向可编程控制器8和变频调速器9发出指令，空气散热器3、土壤加热电缆4或轴流风机6进行相应的动作，从而达到控制增温室内气温、地温目的。经嵌入式工控机10简单处理后的测控信息，经过另一路RS232/485转换器送至上位机11。