【文章內(nèi)容簡介】 光為媒介傳輸電信號。它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用，所以，它在各種電路中得到廣泛的應用。目前它已成為種類最多、用途最廣的光電器件之一。光耦合器一般由三部分組成：光的發(fā)射、光的接收及信號放大。輸入的電信號驅(qū)動發(fā)光二極管（LED），使之發(fā)出一定波長的光，被光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。（5）單片機微型的電腦，如有CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多。它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現(xiàn)場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區(qū)別（6）溫室環(huán)境信息采集器測控系統(tǒng)軟件設計測控系統(tǒng)軟件工作過程是首先對各部分進行初始化，通過鍵盤完成系統(tǒng)各個運行參數(shù)的設定，之后系統(tǒng)就進入正常工作狀態(tài)。主程序?qū)φ麄€系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，即系統(tǒng)自動采集來自各測控點溫度、濕度、CO2濃度、光照度、土壤溫度、土壤水分等環(huán)境因素的值，根據(jù)傳感器的特性由單片機控制多路采集信號的分時切入，將其值與設定的各參數(shù)值進行比較，通過輸出控制處理程序決定是否啟動執(zhí)行機構(gòu)，同時由顯示模塊顯示被測控點的環(huán)境因素。當系統(tǒng)運行中出現(xiàn)了異常時，如傳感器、放大器等部件故障及環(huán)境參數(shù)超限報警等情況，系統(tǒng)將進入相應的中斷處理程序。 第四章 設施農(nóng)業(yè)淺層地熱源節(jié)能技術(shù)設施農(nóng)業(yè)作為一項高效農(nóng)業(yè)，近30年來，取得了長足的發(fā)展，但其對能源的依賴已經(jīng)成為制約行業(yè)發(fā)展的主要瓶頸，以大型連棟溫室為例，每公頃年耗煤量在我國華北地區(qū)達700 t到1800 t，東北地區(qū)甚至高達1800 t到3000 t，能源消耗約占其運行總成本的30％~50％。國外研究表明，每生產(chǎn)10 kg黃瓜要消耗5 L汽油，比糧食生產(chǎn)消耗能量高50%~60%，且化石燃料（煤、油等）采暖還會產(chǎn)生大量的CO、SOCONOx等有害氣體，對環(huán)境造成污染。一、普通加溫系統(tǒng)組成熱源通常，熱源采用燃氣熱水鍋爐或蒸汽熱水鍋爐。（1）燃氣熱水鍋爐如韓國斯達鍋爐生產(chǎn)的燃氣熱水鍋爐（型號：CHSO95/70），水容量750 L，出水溫度95℃，回水溫度75℃。優(yōu)點：a、性價比高，經(jīng)濟實用；b、爐體設計優(yōu)化，受熱面積大，熱效率高，升溫快，供應熱水充足，配置優(yōu)質(zhì)名牌燃燒器，燃料燃燒充分，污污染，噪音低；c、選用電腦自控式控制盤，功能完善，安全可靠。設有低水位和過熱保護裝置，一旦出現(xiàn)異常，自動停止運行；d、外觀造型新穎，噴涂色澤明快、幽雅。整體布置緊湊、占地面積少，安裝方便。（2）電熱水鍋爐采用韓國斯達鍋爐廣州分公司生產(chǎn)的電熱水鍋爐（型號：）。特點：a、采用優(yōu)質(zhì)電器元件和電熱元件，可避免人身觸電和設備漏電、過載、短電等危險，確保安全；b、機電一體，便于安裝和配線；c、電做為熱煤，無污染、無噪音、熱效率高達98%；d、采用先進的電腦鍋爐控制器，具有可靠性能，自動化程度高，使用方便，操作簡單，功能豐富，控制靈活等優(yōu)點；e、具有超溫、過熱、缺水等多重保護。供暖系統(tǒng)形式設計基本參數(shù)設置溫室加熱系統(tǒng)采用機械雙管循環(huán)熱水供暖型式，散熱器為適合于溫室熱水加熱的光管，熱水供暖方式與熱風供暖相比，有溫度場分布均勻、升溫平穩(wěn)、不易傷害作物等特點。系統(tǒng)有熱水鍋爐、分水缸、回水缸、混合組、供回水管道、散熱管道等組成。溫室加熱系統(tǒng)采用機械雙管循環(huán)熱水供暖型式，散熱器為適合于溫室熱水加熱的光管，熱水供暖方式與熱風供暖相比，有溫度場分布均勻、升溫平穩(wěn)、不易傷害作物等特點。系統(tǒng)有熱水鍋爐、分水缸、回水缸、混合組、供回水管道、散熱管道等組成。 系統(tǒng)為單級調(diào)溫控制，即鍋爐供來的熱水先由主進水管供給溫室區(qū)主供水管道。各溫室又有混合組進一步控制管道水溫，以保證溫室維持最佳的溫度。輸送管網(wǎng)一級輸送管網(wǎng)指從熱源首部到溫室的供、回水總管及配件、30~50 mm的超細玻璃棉和鋁皮隔熱保溫材料等。二級輸送管網(wǎng)包括溫室內(nèi)每個加熱獨立控制區(qū)內(nèi)的供回水管道及混合組?；旌辖M由德國進口Honeywell四通混合閥、循環(huán)泵、碟閥、溫度傳感器等組成。必要時可進行隔絕式循環(huán)，不受主輸送管道的水溫變化的影響。散熱器主要散熱管道采用50 mm高頻焊接鋼管，呈長U形布置，用軟管與二級輸送管網(wǎng)連接，可移動性強，可根據(jù)實際需要進行布置。溫室加熱混合組加熱混合組在玻璃溫室每個小區(qū)有一組加熱系統(tǒng)，混合組由四通電動混合閥、循環(huán)泵、管道水溫傳感器、管道溫度計、壓力表組成。也是通過改變熱水與回水比例來控制管道水溫，最終來調(diào)節(jié)溫度。加熱混合組控制箱的控制方式有手動及自動2種，工作原理同溫度控制箱。 二、淺層地能熱泵技術(shù)地能熱泵工作原理地能熱泵是利用水源熱泵的一種形式，它是利用水與地能（地下水、土壤或地表水）進行冷熱交換來作為水源熱泵的冷熱源，冬季把地能中的熱量“取”出來，供給室內(nèi)采暖，此時地能為“熱源”；夏季把室內(nèi)熱量取出來，釋放到地下水、土壤或地表水中，此時地能為“冷源”。淺層地能節(jié)能效應 淺層地能是一項新型節(jié)能技術(shù)，與鍋爐（電、化石燃料）供熱系統(tǒng)相比其制熱系數(shù)高，比燃料鍋爐節(jié)省50％以上的能量，節(jié)能優(yōu)勢極為明顯。三、淺層地能熱泵系統(tǒng)的主要類型淺層地能利用技術(shù)是20世紀伴隨熱泵技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的。以大地淺層地表儲存的能量作為熱泵系統(tǒng)的冷熱源，按照介質(zhì)相對于土壤是否封閉進行劃分，其能量采集方式有如下主要形式。閉式循環(huán)的淺層地能采集系統(tǒng)閉式循環(huán)的淺層地能采集系統(tǒng)是指介質(zhì)在封閉式土壤換熱裝置中循環(huán)流動，介質(zhì)通過換熱裝置與淺層土壤發(fā)生熱交換與傳遞，將淺層地能連續(xù)地輸送到熱泵系統(tǒng)，為熱泵系統(tǒng)提供冷熱源。換熱裝置主要有水平埋管、螺旋地埋管和垂直埋管三種形式。（1）水平埋管淺層地能熱泵系統(tǒng)（Horizontal groundcoupled heat pump system）水平埋管淺層地能熱泵系統(tǒng)優(yōu)點是安裝費用比垂直式埋管系統(tǒng)低，應用廣泛，使用者易于掌握；其缺點是占地面積大，受地面溫度影響大，水泵耗電量大。（2）螺旋形埋管淺層地能熱泵系統(tǒng)（spiral groundcoil heat pump system）螺旋形埋管淺層地能熱泵系統(tǒng)是水平環(huán)路的一個變種。其優(yōu)點是比其他形式的水平環(huán)路占地少，安裝費用相對較低。但缺點是所需管子較長，泵的功率要求較大，管路系統(tǒng)容易在填埋時損害。 （3）垂直埋管淺層地能熱泵系統(tǒng)（Vertical borehole groundcoupled heat pump system）垂直埋管淺層地能熱泵系統(tǒng)是較小的土地占用，管路及水泵用電少，其缺點是鉆井費用較高。水平埋管與垂直埋管兩種方式都歸屬于地下耦合熱泵系統(tǒng)，也稱埋管式土壤源熱泵系統(tǒng)，還有另外一個術(shù)語稱地下熱交換器地源熱泵系統(tǒng)（Ground heat exchanger）。這一系統(tǒng)主要通過中間介質(zhì)（通常為水或者是加入防凍劑的水）作為熱載體，使中間介質(zhì)在埋于土壤內(nèi)部的封閉環(huán)路中循環(huán)流動，從而實現(xiàn)與大地土壤進行熱交換的目的。 提取轉(zhuǎn)移地下水的淺層地能采集系統(tǒng)主要有雙井抽灌和一井抽多井回灌兩種形式。在富含地下水地區(qū)的地質(zhì)條件下，采用打井技術(shù)，從一口取水井中以抽取地下水的方式獲取地下水中的低位能量，并將釋放能量以后的地下水回灌到另外一口或多口井的采集方式。優(yōu)點是非常經(jīng)濟，占地面積??；其缺點是長期運行時，抽水井攜帶泥沙并排向回灌井，當移出的泥沙達到一定積累時，造成抽水井內(nèi)局部疏松和塌陷，引起地面沉降，抽水井與回水井布置在不同的水質(zhì)、水系時，出現(xiàn)在新舊水源地之間、工業(yè)和農(nóng)用水之間時，兩井水混合，造成地下水交叉污染，并破壞地下水的平衡。 半封閉循環(huán)淺層地能采集及單井抽灌熱泵利用潛水泵將地下水抽取上來，通過井口間壁式換熱的方式，將介質(zhì)水中的低位能量交換給熱泵系統(tǒng)，釋放能量后的水又回到同一口井內(nèi)。其主要特點是解決了雙井抽灌中泥沙和水系交叉污染的問題。五、我國淺層地能熱泵技術(shù)在設施農(nóng)業(yè)上的應用研究2006年，中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，對淺層地能在溫室中的利用方式進行了深入研究，構(gòu)建了600 m2的淺層地能環(huán)境調(diào)控試驗溫室，同時，針對淺層地能這種低品味能源，提出了“地面一冠層”散熱方式，降低了溫室的能耗。中國農(nóng)業(yè)大學把淺層地能與日光溫室相結(jié)合，采用雙井抽灌技術(shù)對日光溫室進行冬季加溫，取得了良好的效果。北京農(nóng)業(yè)機械研究所研究了在生態(tài)餐廳（9504 m2）中使用地源熱泵系統(tǒng)進行冬夏季環(huán)境調(diào)節(jié)的經(jīng)濟可行性，結(jié)果表明，％。河南農(nóng)業(yè)大學的王吉慶博士用水源熱泵對溫室進行加溫，試驗結(jié)果表明，與燃煤鍋爐加溫的荷蘭玻璃溫室相比，％。從我國國情出發(fā)，一段時間內(nèi)，化石燃料仍將是我國溫室供暖的主要熱量來源，大部分地區(qū)還將采用燃煤鍋爐作為溫室熱源設備。從環(huán)境保護的角度出發(fā)，可提高鍋爐技術(shù)，減少環(huán)境污染。利用地熱資源、工業(yè)余熱可以有效降低溫室成本，但是受條件限制。蓄電鍋爐、太陽能和地源熱泵技術(shù)適用范圍廣，極具發(fā)展前景。從熱媒來看，熱水、水蒸氣、熱風作為溫室供暖熱媒，各有其特點。采用熱水作為熱媒，溫室內(nèi)溫度較為穩(wěn)定、空間分布均勻，采用水蒸汽、熱風作為熱媒，則溫室內(nèi)空氣升溫快，節(jié)省能量。根據(jù)熱媒性質(zhì)，選擇合適的散熱器，進行合理的布置，有利于為植物提供一個良好的生長環(huán)境，提高生產(chǎn)效益。第五章．設施農(nóng)業(yè)與沼氣利用結(jié)合技術(shù)一、沼氣基本知識什么是沼氣？ 甲烷（CH4）占55%~70%，二氧化碳占25%~40%，有少量氫氣、硫化氫、一氧化碳、氮和氨等?？扇細怏w：5100大卡/立方米 原煤：5000大卡/千克 碳：6800大卡/千克 煤氣：3000~4000大卡/千克 液化氣：12000大卡/千克 天然氣：9310大卡/千克沼氣來源自然條件下：216。 沼澤地、湖泊216。 天然氣216。 煤礦瓦斯216。 厭氧發(fā)酵216。 農(nóng)村沼氣216。 工業(yè)沼氣沼氣的主要成分是甲烷和二氧化碳。我們常見從水溝、污泥塘里冒出來的氣泡一般就是沼氣。沼氣發(fā)酵的基本原理1）厭氧發(fā)酵 發(fā)酵微生物以糞便為食物，消化代謝產(chǎn)生氣體即沼氣。2）沼氣發(fā)酵微生物的來源 土壤、湖泊、沼澤、牛羊的腸胃、池塘污泥、糞水坑、下水道、垃圾堆等。3）沼氣發(fā)酵微生物的食物來源216。 糞便（人、牛羊、雞等各種動物）216。 秸稈（水稻、玉米、麥草）216。 雜草216。 污水沼氣發(fā)酵的基本條件252。 沼氣發(fā)酵菌種252。 沼氣發(fā)酵菌種的食物252。 適合沼氣發(fā)酵菌種生活的場所252。 專家設計的各種沼氣發(fā)酵裝置252。 適宜沼氣發(fā)酵菌種生活的環(huán)境，如：溫度、pH、發(fā)酵濃度、持續(xù)的攪拌五大菌群各種發(fā)酵性細菌 玉米秸發(fā)酵時的發(fā)酵性細菌 食氫產(chǎn)甲烷菌 甲烷八疊球菌甲烷絲菌二、沼液的成分和作用216。 沼液的養(yǎng)分含量：沼液中富含氨基酸、蛋白質(zhì)、維生素、微量元素，是動物的“生命一號”，植物的“腦白金”；216。 沼液中，已經(jīng)測出各類赤霉素、生長素、糖類、核酸以及抗生素等，這些物質(zhì)都是綜合利用的物質(zhì)基礎(chǔ)；216。 氮、磷、鉀的回收率高達90%以上。沼液中的養(yǎng)分是速效性養(yǎng)分，這是因為，發(fā)酵物長期浸泡水中，一些可溶性養(yǎng)分自固相轉(zhuǎn)入液相，提高了速效養(yǎng)分；一個10 M3沼氣池年提供的沼氣肥，相當于硫酸銨50 kg，過磷酸鈣40 kg，氮化鉀15 kg； 沼液的作用216。 沼氣發(fā)酵料液中新產(chǎn)生的可溶性物主要有分子量不等的有機物及各種離子，它們是調(diào)節(jié)作物生長，肥效和抗病蟲災的物質(zhì)基礎(chǔ)。216。 有機物中有各類氨基酸、維生物、蛋白質(zhì)，赤霉素、生長素、糖類、核酸等也有抗生素；這類物質(zhì)中不少是屬于“生理活性物質(zhì)”，它們對作物生長發(fā)育，對種子發(fā)芽到開花結(jié)實，均參與活動并起調(diào)控作用。沼液在設施栽培中的應用（1）沼液浸種沼液浸種就是利用沼液中的所含的“生理活性物質(zhì)”、“營養(yǎng)成分”以及相對穩(wěn)定的溫度對種子播種前的處理。它優(yōu)于單純的“溫湯浸種”、“藥物浸種”。浸種方法簡單，易操作，成本低，具有出芽率高，幼苗生長旺盛，能防治某些病蟲害，作物增產(chǎn)等優(yōu)點。浸種的技術(shù)要點l 使用上年生產(chǎn)的新種良種。對種子進行篩選，浸種前選擇晴朗天氣，把種子曬席上，薄薄攤開。對種子進行翻曬1~2天，每天約6小時。l 對沼液應使用正常運轉(zhuǎn)至少２個月以上，料口有蓋的，應提前幾天打開蓋，以使出料間的硫化氫氣散逸。l 出料間的浮渣和雜物清理干凈。沼液浸種注意事項u 浸種時間不能過長，否則會使種子水解過度，影響其發(fā)芽率。u 種子浸泡后，一定要瀝干，再用清水洗凈，晾干種子表面水分后才可催芽或播種。u 清理出料間液面浮渣時，應注意安全。u 若在容器中浸種時，沼液應取自正常發(fā)酵產(chǎn)氣沼氣池出料間的中層沼液，并且隨取隨用，不宜久放。u 各地和各家各戶的實際情況不相同，采用沼液浸種時，應先進行試驗，在掌握方法后逐步擴大應用。（2）沼液施肥n 沼液宜作為追肥。可采用葉面噴施，田間開溝施或澆施；為收到更好效果，注意在作物的各關(guān)鍵時期之前施用。n 由于沼液中養(yǎng)分相對百分含量較低，因此要達到合理、適用、經(jīng)濟的最佳效果，應與化肥配合使用。n 沼液葉面噴灑施肥作用是調(diào)節(jié)作物生長代謝，提供營養(yǎng)，抑制某些病蟲害。由于沼液中營養(yǎng)成分相以富集，是一種速效水肥，用于果樹葉面施肥，收效快，利用率高。一般噴施后24小時內(nèi)，葉片可吸收噴施時的80%左右，從而能及時補充果樹生長對養(yǎng)分的需要。 純沼液噴施 果樹噴施純沼液的殺蟲效果比稀釋液好。噴施純沼液對急需營養(yǎng)的果樹還能提供比較豐富的養(yǎng)分，因此對長勢較差、樹齡較長、座果的樹等均應噴施純沼液。利用沼液種植無公害蔬菜——質(zhì)優(yōu)、價高、成本低利用沼液種植草莓，長勢好，病蟲少，果多質(zhì)優(yōu)價高噴施沼肥注意事項：252。 須用正常產(chǎn)氣三個月以上的沼氣池的沼液。252。 噴施時不要在中午氣溫高時進行，以防灼燒葉片。252。 葉噴施要盡可能施于葉背，