生態校園建設方案利用學校的屋頂空間,主要劃分為五大系統:植物種植探究系統平臺、植物種植器皿(包括爬藤種植、土培種植、沙培種植、無 土栽培、水培五部分)、植物探究采集系統、植物認知識別系統 綠色節能模塊。
生態校園建設方案
生態實踐探究創新實驗基地。分 為如下四部分建設:
1、微格生態創新實踐基地設計建設: 屋頂生態建設,百果園、百花園、百香園、百草園、蔬菜園、生態 池建設(含灌溉)及小木屋(工具存放 )
2、綠色節能科普設計建設 太陽能發電系統、雨水回收系統、生態堆肥區
3、監測探究信息創客系統建設監測系統、探究平臺資源庫建設
4、生態校園文化系統
三、實施詳細介紹
1、屋頂生態建設 利用學校的屋頂空間,主要劃分為五大系統:植物種植探究系統平臺、植物種植器皿(包括爬藤種植、土培種植、沙培種植、無 土栽培、水培五部分)、植物探究采集系統、植物認知識別系統綠色節能模塊。
1.植物種植探究系統平臺包括:植物觀察記錄系統、環境傳感信息模塊、遠程智能控制信息模塊、植物實驗記錄系統
2.植物種植器皿包括:溫濕度顯示系統、紫外線加熱系統、微型生物 系統
3.植物探究采集系統包括:傳感器模塊、16 路 5A 常開自動控制系統、
4.探究系統監測、植物實驗實時上傳系統、攝像系統、環境監測系統
5.植物認知識別系統包括:植物生長信息模塊
6.綠色節能模塊包括:太陽能收集系統、太陽能轉換系統、儲電系統 及室外攝像頭
2、生態園遠程智能監測與控制系統
2.1 生態園遠程智能控制系統概述 生態園遠程智能監測與控制系統是基于校園局域網(或無線網絡)下實現遠程控制信息的傳輸和控制。生態園內的植物生長及環境信 息數據可以通過局域網在全校范圍內快速、方便地傳遞,學生可以 通過網絡隨時觀察植物生長情況,記錄生長數據,并根據探究實驗 建立生長環境參數,終朝著基于植物生長模型方向發展。
遠程智能監測與控制系統,是為植物的生長創造良好環境提供所需的智能控制技術手段。該系統利用計算機技術及現代控制理論對溫室內的各種環境因子,包括溫度、光照、濕度、CO2 濃度和營養液等進行自動控制和調節。該控制系統只需要輸入溫室作物生長所需環境的目標參數,計算機根據傳感器的實際測量值與事先設定的目標值進行比較,以決定溫室環境因子的控制過程,控制相應機構進行加熱、降溫、通風、澆灌、噴淋、補充 營養液等動作。該系統主要由六大子系統和三個信息模塊組成。
- 子系統分別是:人工補光系統、蒸發降溫系統、灌溉系統、采暖系統、 濕度控制系統、施肥系統。
- 信息模塊分別是:環境傳感信息模塊, 植物生長信息模塊和遠程智能控制信息模塊。
2.2 遠程智能控制子系統介紹 (七個子系統)
1.蒸發降溫系統
當溫度過高,依靠自然通風不能滿足作物的要求時,須進行強制降溫。本方案降溫方法采用遮光降溫法和屋頂噴霧法。
- 2.工補光系統
人工補光主要有二種,一是用普通投射燈用于室內植物普通照明, 另一種是采用LED燈具局部照射,通過LED的顏色可調特性,可以對 同種植物進行不同光譜照射,有利于實驗區植物生長觀察使用。
灌溉系統、 灌溉系統主要有滴水灌溉和噴淋灌溉二種,滴水灌溉主要用于沙灘栽培和土壤栽培,噴淋灌溉主要用于大型植物和景觀植物澆灌。 灌溉系統可以通過與土壤、液位等傳感器結合,實現智能灌溉。
3 采暖系統
采暖系統設計采用電熱水管道循環加溫方式,通過管道的鋪設可以實現各個區域的加熱覆蓋。同時系統加熱采用太陽能電加熱為主 方式,實現綠色能源的利用
4. 濕度控制系統
溫濕度控制系統,主要是通過與環境傳感器聯動,產生植物生長的良好環境。溫濕度控制系統可分為自動控制和手動控制,自動控 制就是根據預先設定的環境參數實現自動開啟或會關閉設備,主要包括噴霧裝置,遮光系統等設備,手動控制就是有人根據現場情況 開啟設備。
5.施肥系統
施肥系統主要是根據液位傳感器判斷植物生長情況,并可根據需要定時添加營養液。
三大信息模塊 環境傳感信息模塊 環境監測信息模塊是生態生態園重要的組成部分,它主要有一批不同功能的傳感器組成,各傳感器通過把不同環境指標參數轉換 為電信號傳送到控制主機,控制主機可以把傳感器信號采集后集中 上傳到中心服務器。傳感器與控制主機之間采用有線或無線傳送方式。
6. 植物生長信息模塊
植物生長信息模塊主要包括植物各生長期環境動態數據的記錄(記錄方式包括溫濕度、圖標、曲線、照片),并可對數據 進行分析、處理,并通過實時數據顯示、實時曲線顯示、歷史曲線 分析(學生可查詢任一時段內所有監測參數數據)、數據報表、超 限報警、數據存儲、打印,數據轉存為Excel文檔等多種形式。以便 讓學生分析、比較有可靠的依據,通過每個區域的二維碼制作、解 讀讓學生直觀認知、學習。
7. 遠程智能控制信息模塊
遠程智能控制系統主要是根據外界環境的溫度、濕度、CO 含量、光照以及風速、風向、雨量等氣候因素,來控制生態園室內的溫度、 濕度、通風、光照,創造出適合作物生長的良好環境,利用電子創客的結合,讓學生對影響作物生長的各種營養元素進行動態的配方 管理。在這種控制中,溫度、濕度、CO 含量、氧氣濃度、營養液溫 度、光照等被控量之間存在著強烈的相互關系,某個被控量的改變, 會影響到其他被控量的變化(這互相間的變化關系也是學生探究的 重點)。