山西農(nóng)谷番茄小鎮(zhèn)建設中，亞洲最大15萬平智能玻璃溫室現(xiàn)場航拍

番茄小鎮(zhèn)位于太谷縣范村鎮(zhèn)格子頭村，總投資50億元，規(guī)劃總面積3.5平方公里，主要包括現(xiàn)代化的酒莊、傳統(tǒng)的孟母博物館、簡約時尚的番茄小鎮(zhèn)、特色商業(yè)風情街、金水河岸兒童娛樂景觀等。番茄小鎮(zhèn)從產(chǎn)業(yè)、智慧、生態(tài)、居住、文旅五個維度打造三生合一，三產(chǎn)融合，以“合作社+農(nóng)戶”模式，投資3億元新建、技術改造現(xiàn)有大棚5000個，種植番茄1萬畝，計劃實現(xiàn)年產(chǎn)量2億公斤、年產(chǎn)值20億元，使山西農(nóng)谷成為全產(chǎn)業(yè)鏈集群的“中國番茄主產(chǎn)區(qū)”。

智能溫室大棚設計方案

智能溫室大棚設計方案 2020-02-09 13:17:34 本工程為智能溫室大棚設計，

11 連棟,長 32 米，寬 88 米，大,軸線面積 2816 平方米外遮陽溫 室， 2 棟，共 5632 平方米。工程內容主要包括大棚主體設計、

制作、安裝 。二．溫室規(guī)格

根據(jù)建筑方要求，該大棚為薄膜溫室，型號為 PGR-8L。大

棚采用圓拱形屋面結構，跨度 8 米，肩高 3 米，脊高 4.8 米，加

外遮陽系統(tǒng)總高度 5.3 米,墻裙高 0.3m，拱桿間距 1m，立柱 4

米。大棚的兩側及頂部安裝卷膜機構，并用寬 1.5m 米的防蟲網(wǎng),

門洞尺寸（寬3高）為 232 米, 11 聯(lián)棟。外遮陽連棟溫室，每

跨溫室前端配置排風機；后端面安裝降溫濕簾；溫室安裝倒掛

式微噴灌。見《連棟溫室大棚端面結構圖》與《連棟溫室大棚

側面結構圖》

三．大棚的結構設計

本設計參照美國?溫室設計標準?和國家相關標準設計。包括

? 建筑結構載荷規(guī)范 ? （ GBJ9-87 ）， ? 鋼結構設計規(guī)范

?(GBJ17-88),?冷彎薄壁型鋼結構技術規(guī)范?(GBJ18-87)，《建筑

物最小設計荷載要求》等。

根據(jù)西南氣候及本溫室大棚等資料，輕鋼結構，外型設計使 用圓拱型，圓拱室頂比尖拱型室頂采光性高 20%，；圓拱型溫室

具有良好的通風性能，跨度 8 米，也具有良好的落水性能；并結

構性能更好。見陽光照射示意圖。

風載：1.53KN/m2

雪載：22.4KN/m2

恒載：116.2Kg/m2

吊掛載荷：118.3Kg/m2

最大排雨量：1150mm/h

見載荷設計示意圖。

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溫室主體結構包括:主體結構、通風系統(tǒng)、覆蓋物、等。 溫室基礎采用獨立墩基礎以及基礎墻，與地面平齊，四周砌

0.3 米高的墻裙。溫室主體結構使用壽命95 年。

四．材料選型

骨架采用雙熱鍍鋼材 KT37，該鋼材含硅低，表面處理采用熱鍍

鋅；覆蓋材料采用的 55 絲無滴膜。

1、溫室主體結構：

（1）、拱桿：拱桿是該產(chǎn)品中用料最多，也是最重要的部件，它

的好壞直接影響溫室的使用壽命及美觀性，因此在選料上選用鋼

管精細加工、定型，再經(jīng)熱鍍鋅處理，使用壽命95 年。經(jīng)過受

力分析及應力計算，選用 80 管。

（2）、脊梁、支撐桿：考慮堅固耐用及安裝方便，選用熱鍍鋅管，

經(jīng)過受力分析及應力計算，選用 2035.5 鋼管。

（3）、門柱、端豎管：為使安裝方便、結實耐用，故也選用熱鍍

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鋅矩管， 經(jīng)過受力分析及應力計算， 考慮經(jīng)濟性， 選用

5033031.8 矩管。

（4）、側豎桿：用于支撐槽板及安裝卷膜機構，要求結實耐用，

因此選用熱鍍鋅管，選用 90 管。

（5）、立柱：是主要的支撐受力部件，要求堅固耐用、連接方便，

選用熱鍍鋅管，經(jīng)過受力分析、應力計算及用戶要求，立柱選用

6036035.0 矩管，包含邊立柱和端立柱。

（6）、拉桿：溫室的主要定型部件，直接關系到溫室的使用壽命

及安全。經(jīng)過受力分析及應力計算，選用 3239.5 熱鍍鋅鋼管。

（7）、水槽：水槽是溫室各拱之間的連接件，并用于排水和安裝

人員行走，要求堅固耐用、連接方便，選用鍍鋅板，經(jīng)過受力分

析及應力計算，選用 5.0 鍍鋅板冷成形，采用螺栓連接。

（8）、卷膜桿：用于卷棚側薄膜，要求不得劃傷薄膜、結實耐用， 自重要求輕，也因此選用鍍鋅管，考慮卷膜效率等因素，選用 Ф90

熱鍍鋅管。

（9）、用于棚內的保溫，要求采光性能好。采用 0.15mm 無滴薄

膜。

2、大門：兩端面各設 30m33m 雙開扇大門兩個,推拉結構。

3、通風系統(tǒng)：該系統(tǒng)使棚內空氣能夠得到充分改善。溫室兩側

及頂部安裝卷膜機構，采用手動拉鏈卷膜，自動控制。

1、采用“濕簾——風機”降溫系統(tǒng)。濕簾風機降溫系統(tǒng)由濕簾、

風機、水循環(huán)系統(tǒng)及控制裝置組成。它是利用水蒸發(fā)降溫原理，

將濕簾與風機分別裝于密閉房舍的兩端山墻上，當風機抽風時，

造成室內負壓，迫使室外未飽和空氣流經(jīng)多孔濕潤的濕簾表面，

引起水分蒸發(fā)，使室內的空氣溫度降低,該系統(tǒng)使棚內空氣能夠

得到充分改善。濕簾–風機降溫系統(tǒng)功能特點：

2 降溫效果好――濕簾風阻小，蒸發(fā)效率高，能承受較高的過流風

速，這樣單位面積的就能使更多的空氣通過并降溫。保養(yǎng)良好的

濕簾降溫系統(tǒng)能年復一年地保證 75-80%的降溫效率。

濕潤凈化空氣――通過濕簾進入溫室的空氣更加清閑濕潤，更適 宜農(nóng)作物生長。 操作簡單，費用低――濕簾風扇系統(tǒng)提供了一個簡單而經(jīng)濟有效 的降溫途徑，所需機械部分僅僅是水泵與排風機。 強制通風，配合溫室面積及需要換氣量，風機系統(tǒng)做不同時間， 不同階段啟動。 溫室的溫度保證外界 40℃時，溫室內溫度不超過 30℃ A、濕簾參數(shù)：

⑴水簾厚度 10cm，孔徑 7mm。

⑵波級夾度 45°+15°。 ⑶紙殼型號 7090。

⑷外框材質鋁合金。

⑸水簾紙要求硬度大、深色。

B、風機參數(shù)：

⑴尺寸：1380X1380。

⑵功率：1100W。 C、循環(huán)蓄水池要求：

⑴規(guī)格 3m（長）31.5m（寬）32m（深），共 9m3。⑵用

標準頁巖磚“二2四”墻砌邊壁，用 1:3 水泥砂漿滿縫安砌， 安砌完畢后用 1:3 水泥砂漿粉糊內墻體，然后刷 2-3 次凈水 泥漿。⑶用高標號水泥和 6#鋼筋預制板封蓋。

濕 簾

2、溫室兩側及頂部安裝卷膜器。

4、遮陽系統(tǒng)：外遮陽系統(tǒng)，骨架采用框架結構，齒輪齒條傳動，

電機做動力，控制箱控制，外遮陽采用黑色。本系統(tǒng)包括控制

箱、優(yōu)質專用電機、傳動部分、行程限位開關等組件。按下

控制箱啟動開關按鈕，電機啟動。電機通過傳動機構驅動傳

動軸運轉，傳動軸通過連接組件帶動齒條運行，通風窗打開

后觸動行程限位器開關，電機停止，該行程運行結束。該控

制箱備有手動控制，如需要中途停止，可以按下停止按鈕，

即可停止運行，并可以實現(xiàn)智能控制。

電動外遮陽系統(tǒng)

5、鋼結構的采用：

圓型鋼管最大優(yōu)點是各向同性，便于取材和加工。其缺點是：

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① 鉆孔之處無鍍鋅保護；②幾乎不可能看清楚鋼管內部的狀況；

③外形為圓形，可能產(chǎn)生滑動，④管與管不可能確保用夾板裝

置連接良好并固定不動。

冷彎型矩管其特點是：

① 最終成品要精確的多；②更易于裝配；③斷面狀況便于監(jiān)視， 觀察到問題更容易處理；④材料成本高。⑤抗風栽和雪載等載 荷強。

綜上所述，根據(jù)本溫室用途及用戶要求，采用冷彎型矩管與圓型 鋼管，并進行熱鍍鋅處理。

五．系統(tǒng)構成

1、 骨架：立柱、拱桿、拉桿、豎桿。

2、 排水系統(tǒng)：水槽、下水管,溫室采用六道水槽，基本讓溫室 雨水通過水槽、下水管進入排水溝。

3、 降溫系統(tǒng)：14 套卷膜機構,12 套頂卷膜,2 套側卷膜、噴灌、 風機、濕簾。

側卷膜

4、 基礎：基礎是連接結構與地基的構件，必須將重力、浮力 傾斜荷載，安全傳達到地基。預制地基比現(xiàn)澆地基多養(yǎng)護 期，故牢固，采用現(xiàn)澆地基。在水槽方向有 0.3%的坡度， 便于排走所有雨水；在垂直水槽方向，其坡度應小于 0.1%。

5、降溫系統(tǒng)

（1）溫室兩側推拉窗、風機、噴灌、門以及風機濕簾系統(tǒng)可

使溫室內溫度基本與室外溫度相差不大。

（2）噴灌降溫系統(tǒng)

噴霧降溫系統(tǒng)，通過技術手段將水以細微顆粒狀噴入空

氣中，使水與空氣充分接觸，利用水蒸發(fā)吸熱降低空氣溫度

的方法稱為噴霧降溫。噴霧降溫系統(tǒng)分類：根據(jù)水是否直接 噴入溫室內以降低溫室內空氣溫度，可分為直接式噴霧降溫 和間接式噴霧降溫，直接式噴霧降溫將水噴灑在溫室內，間

接式噴霧降溫將水噴灑在溫室覆蓋材料上，本處采用直接式 噴霧降溫，并可增加溫室濕度，增加作物葉面供水與施肥。

噴灌降溫系統(tǒng)

6．總控 溫室控制系統(tǒng)就是依據(jù)溫室內外裝設的信息，通過控制設備

（如控制箱、控制器等）控制驅動/執(zhí)行機構（如風機系統(tǒng)、

開窗系統(tǒng)、灌溉施肥系統(tǒng)等），對溫室內的環(huán)境氣候和灌溉施

肥進行調節(jié)控制以達到栽培作物的生長發(fā)育需要。

六．溫室微氣候

1、 光照

光照調節(jié)方法：①補充光照，安裝照明設備(用戶自己根據(jù)需

要自行安排)；②覆蓋材料的光選擇性，15 絲無滴膜,透光性

好,抗紫外線強，安全系數(shù)高。

溫室通風

① 自然通風

使用天窗、側開窗、門，以及增加水槽高度，溫室外的冷空

氣通過天窗、側開窗、門進入室內，室內熱空氣通過天窗出

去，形成自然通風。自然通風運行費用低、安裝費用少，但

不易控制溫濕度。

②風機排風

通過排風機，可以加快溫室內空氣流動，有效控制溫室的溫

度，達到作物生長需要的最佳效果。隨著人們生活水平的提高，溫室技術也越來越多，因為溫室中種植的時令蔬菜正變得越來越不可分割。溫度控制是最重要的部分：基于PLC的靈活性和易于操作的優(yōu)點，設計了基于PLC的溫度控制系統(tǒng)。讓我們介紹溫室控制系統(tǒng)的結構，包括信息收集單元，智能控制單元和最終執(zhí)行單元。這次設計的溫度可以改變許多因素，包括照明，濕度，通風和其他因素。該系統(tǒng)包括一個溫度上升和下降系統(tǒng)，一個輔助照明系統(tǒng)，一個遮陽系統(tǒng)，一個加濕系統(tǒng)，一個CO2系統(tǒng)和一個用于全面調節(jié)溫度的通風系統(tǒng)。變化可確保溫度精度。由于已根據(jù)設計需求和經(jīng)濟綜合因素選擇了Siemens S7-200 PLC控制裝置，因此它不僅可以實現(xiàn)輸入和輸出控制，而且還可以實現(xiàn)輸入和輸出控制還實現(xiàn)了高性價比：通過設計給出控制系統(tǒng)的軟硬件設計，在STEP7軟件中輸入，調試和仿真梯形圖，完全可以滿足設計要求。

（1）溫度利用率較低。通風口必須相對較大，以防止高溫影響天氣對植物生長的影響。這會導致熱區(qū)的溫差大，然后室內的冷區(qū)會導致溫度下降并減緩植物生長。

（2）當天氣多雨，下雪或多風時，溫室內的溫度不能保持恒定并且植被不能在適當?shù)臏囟认律L。蟲害和疾病往往造成經(jīng)濟損失；

（3）不受控制的臨時溫度通常會造成不可逆轉的損失；例如，樹木開花期間的一兩個高溫導致一年的生產(chǎn)損失；

（4）勞動強度大，難以及時調整溫度。蔬菜護理溫度約占總時間的50％，而水果護理溫度約占總時間的85％。近年來，出現(xiàn)了單機械通風口技術，但是由于不能解決實際問題，因此尚未得到廣泛應用。

第2章系統(tǒng)設計設計

本系統(tǒng)以PLC為控制核心設計，分為三個部分：

（1）信息采集系統(tǒng)，包括溫度/濕度傳感器，光傳感器和CO2傳感器。主要實時監(jiān)測溫室內部的環(huán)境。在執(zhí)行設備工作時，也要執(zhí)行反饋工作。這是影響系統(tǒng)精度的主要因素。

（2）智能控制單元。它主要包括模糊控制器，MCGS配置（人機交互界面）和PLC（系統(tǒng)的核心部分）。信息獲取系統(tǒng)將信號輸出到模糊控制器。模糊控制器處理信號（由PLC確定并執(zhí)行先前的分析）。模糊控制信號在發(fā)送到MCGS配置之前先經(jīng)過處理。 MCGS配置會創(chuàng)建趨勢曲線。它在人與計算機之間交換信息，例如動畫演示，最后將信號發(fā)送到PLC。 PLC將信號與設定值進行比較，并做出相應的決定來控制下一部分工作。

（3）系統(tǒng)執(zhí)行單元根據(jù)來自PLC的信號包括前進和后退裝置以及包括開關裝置在內的最終裝置，并相應地響應以控制溫度等以達到目的。你呢在最終信息收集部分，將信息收集并反饋，并重復上述步驟以實現(xiàn)智能溫度控制的效果。您也可以手動或自動切換以確保溫度精度。

示了系統(tǒng)的自動溫度控制梯形圖。

農(nóng)業(yè)，作為第一產(chǎn)業(yè)，其需求與存在是不可替代的。為了實現(xiàn)蔬菜的年供應量，很多地區(qū)都選擇采用溫室大棚來種植，以相對封閉的環(huán)境來對抗氣象，從實際出發(fā)，采用當?shù)夭牧?，因地制宜，建設薄膜大棚、玻璃溫室等。

建設溫室大棚，應考慮自然條件和場地布局，選擇合適的場地進行開發(fā)建設。要建設大面積連續(xù)熱室群，應盡量選擇滿足以下條件的地塊：

1、地勢開闊，東、南、西側無高大樹木和建筑物遮擋。

2、避開風口和風道，北面有天然屏障。

3、足夠的供水和排水能力，包括水源、水質、水動力和排水工程。

4、土壤肥沃疏松，地下水位低，無鹽蝕等污染。

5、周圍無煙霧、有害氣體和污染源。

6、靠近干線公路，交通便利，便于產(chǎn)品配送和原產(chǎn)地市場的建立。

結合溫室建設所在地的采光、通風、灌溉等條件，處理好溫室結構的參數(shù)，搭配良好的養(yǎng)護結構、環(huán)境調節(jié)等設備，對大棚進行科學管理。

?

同時，為實現(xiàn)對自然環(huán)境的精細化控制，在經(jīng)濟條件允許的前提下，可一步到位，建設智慧溫室。應用智慧溫室系統(tǒng)，采用一種集約化、技術化的農(nóng)業(yè)種植方式。所謂的智慧溫室系統(tǒng)，基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與現(xiàn)代化設施溫室，利用土壤溫濕度傳感器、空氣溫濕度傳感器、光照度傳感器、二氧化碳傳感器等感知設備，配合智能控制柜、管理云平臺、智能閥門等，建立起針對溫室大棚環(huán)境的監(jiān)測、傳輸、管理系統(tǒng)，執(zhí)行通風補光、水肥灌溉、遮陽等作業(yè)，精細化控制室內環(huán)境，增加作物產(chǎn)量，給種植戶帶來更高的經(jīng)濟收入，同時解放勞動，提高工作效率。

1、光強調整

當光照度傳感器監(jiān)測到室內光照度高于預設光照值范圍時，云平臺自動執(zhí)行遮陽降低光照操作，進行降低室內照明設備的亮度、打開遮陽系統(tǒng)等。再次檢測到光照度達到適宜范圍時，自動暫停降低光照度的操作，完成一次降低光照度的操作。同理，補光操作也是同樣邏輯。

2、調整CO2濃度

當二氧化碳傳感器獲知顯示室內CO2濃度高于預設濃度范圍時，系統(tǒng)自動開啟排風機、通風機、開窗系統(tǒng)等設備，進行室內外的空氣交互，清除室外多余的二氧化碳。CO2濃度過低時，也會自動執(zhí)行通風操作，及時補充室內二氧化碳含量。

3、溫濕度調節(jié)

當云平臺獲取到空氣溫濕度感器反饋的室內數(shù)據(jù)，對比預設溫度適宜范圍，得出室溫過高時，自動開啟制冷設備、通風系統(tǒng)等，恢復作物的光合作用活性。

4、其他調節(jié)

土壤墑情、土壤營養(yǎng)成分、紫外線等因素的調節(jié)，也是采用相同邏輯，精準控制每0.1°溫度、每1L灌溉用水等。同時配合系統(tǒng)的自動報警功能、數(shù)據(jù)管理、歷史查詢、聯(lián)動控制等功能，一體式管理溫室大棚。

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智慧溫室建成后，主要種植高附加值的經(jīng)濟作物為主，例如反季節(jié)蔬果、花卉、育苗、藥材、水果等。且投資建設成本較高，為了保證投資者的投入能快速收回并盈利，可從以下幾方面入手：

1， 考察市場。任何投資，考察先行。了解一下當?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品的進貨渠道、市場價格、產(chǎn)品質量、交通自然條件等關鍵信息，判斷是否具備當?shù)胤N植銷的條件。

2， 選擇棚型。大棚溫室種類較多，氣象、地形地勢、投資成本等因素都會影響大棚類型的確定。遵循適合的才是最好的原則，根據(jù)當?shù)刈匀粴夂驐l件，設計比較符合條件的大棚。

3， 選擇作物。綜合市場需求、大棚類型等信息，選擇經(jīng)濟價值高的品種，多學習相關的種植管理技術，提升農(nóng)作物的產(chǎn)量與品質。

4， 開拓渠道。線下可通過連鎖超市、企/事業(yè)單位、學校、社區(qū)配送等，提高產(chǎn)品的附加值，提升品牌和美譽度。線上通過互聯(lián)網(wǎng)、微信、美團、淘寶等平臺營銷推廣。

大棚溫室屬于種植業(yè)中的設施農(nóng)業(yè)，具有投資成本較高，產(chǎn)出效益高的特點，屬于數(shù)字農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)的應用項目，抵抗自然災害的能力強，多以機械化生產(chǎn)為主，更合適規(guī)?；?、集約化種植。