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摘要
为了提高绿叶蔬菜的生产效率，降低人工成本，使生产方式向智能化方向调整，课题组设计了绿叶蔬菜专用大棚，优化了大棚结构，配套了生产管理的设施设备，形成了可复制、可推广的大棚设计形式。
绿叶蔬菜专用大棚由大棚框架、内遮阳保温系统、肥水药一体化系统和大棚控制系统组成。下面为大家简单介绍一下设计案例。
项目名称
上海科技创新项目绿叶蔬菜智能生产设备技术集成示范。
基本情况
根据项目要求，将建设1 hm2绿叶蔬菜大棚。位于崇明区长江农场附近，要求承受10级风荷载。地块呈矩形，北侧有河流和泵房设施。
规划样式
结合地块特点、周边环境和大棚配套设备，设计了一个绿叶蔬菜专用大棚，占地面积9264 m2。温室由一个种植区和两个分隔区组成。种植面积9072 m2，9栋连栋21间；隔间为96平方米，1个建筑 2个房间。两个隔间分别位于种植区的西北角和东南角，隔间和种植区均设有单拉门。
温室平面图/毫米
结构设计
温室主要参数
高效利用地块面积，结合绿叶蔬菜生产要求，确定温室跨度12 m，间距4 m，肩高4 m，顶高5.7 m，温室屋顶设计高度1.7 m.通过结构强度校核，风荷载0.55 kN/m2，雪荷载0.25 kN/m2。不同形式的基础设计在温室的周围和中间。基础混凝土强度为C25，承载力特征值为80 kPa。
温室端视图/毫米
周边基础(标高单位为米，其余为毫米)
中间基础(标高单位为米，其余为毫米)
主体框架
温室框架采用双圆形拱顶结构。外围柱和中间柱采用120 mm60 mm3 mm的矩形管，柱与基础采用螺栓连接，即螺栓埋入基础内，与柱底部焊接的底板连接。温室主拱采用60 mm40 mm2 mm的矩形管，主拱与主拱之间、主拱与立柱之间的连接形式均为法兰连接。主拱间距4 m，在两个主拱之间增加三个辅拱，间距1 m，辅拱采用32 mm1.5 mm热镀锌钢管。温室设计为12米跨度方向的横向桁架结构。桁架高度为700 mm，桁架弦杆为60 mm40 mm2 mm矩形管，桁架直腹板为60 mm40 mm2.5 mm，中间加强杆为16 mm圆钢。顶部纵梁为60 mm40 mm2 mm的矩形管，通过L形连接板与拱杆螺栓连接。天沟采用2 mm热轧钢板冲压，热浸镀锌，用带支架和管卡的螺栓固定在拱杆和柱上。种植区每跨顶部设置双向电动卷膜，卷膜尺寸为1.2 m，厢区顶部覆盖黑白膜。根据温室的规划风格，共设置5组门，种植区东西中部南端设置1组3 m3 m双推拉门，两个隔间连接处和隔间分别设置4组2.2 m2.5 m单推拉门。种植区四周设置电动侧卷膜，车厢非开口部分设置手动侧卷膜，卷膜高度为2 m，温室安装采用性能等级为8.8的高强度螺栓，保证温室主框架的稳定性和可靠性。
内遮阳、内保温系统
根据绿叶蔬菜的生长要求，在种植区设置了齿轮齿条式内遮阳和内保温系统。种植面积9072 m2，9栋连栋21间。根据减速机使用区域的要求，适当划分种植区域。以跨度为方向，分为三个区域，即每个区域为3栋21个房间，面积为3,024m2，每个区域可以独立控制传输系统。根据分区面积，动力选用上海浦东兴川机械制造有限公司的DWXC-80减速机，功率750 W，速比500:1。采用温室桁架结构，内部遮阳系统安装在桁架上弦，内部保温系统安装在桁架下弦。u形螺钉将膜线固定梁固定在温室端面上，连接座连接温室立柱和膜线固定梁之间的斜撑，以加强温室端面结构的强度。根据分区设计，每个分区的内遮阳和内保温系统分别由两个减速器控制。减速器固定在桁架弦杆上，与传动轴连接，传动轴采用33 mm3.25 mm镀锌钢管。通过固定在弦杆上的A型拉膜齿轮(反耳式)，驱动轴依次与齿条、推杆、动膜拉杆等部件连接。根据温室框架的参数，推杆长度为4060 mm，动膜拉杆长度为6060 mm，机架长度为3965 mm
内遮阳及内保温电机布局
内部遮阳和内部保温系统示意图
驱动轴的尺寸为33毫米，电机转速为5.2转/分钟。通过计算，得出窗帘的行走速度v。
v=dn=3.143310005.2=0.54米/分钟
窗帘速度v为0.5~0.8 m/min，符合设计要求。
内遮阳帘选用ANS20系列，内保温帘选用ANS65系列。19 mm压膜卡沿跨度方向每隔1 m固定在移动膜杆上，每隔1 m安装19 mm大导向卡.压膜线为进口白色涤纶线，间距500 mm，压膜线间距1000 mm，固定在同一截面上，窗帘平铺在压膜线之间。用扎丝将窗帘固定端绑在横梁上，间距250 mm，注意绑扎力度。在每个区域的交叉区域设置窗帘密封口袋，密封口袋的作用是托起和遮盖两个区域两侧悬挂的窗帘。密封袋的长度与窗帘覆盖区域的长度相同，为84 m.支架板每隔8 m安装在桁架的下弦杆和柱上，形成密封袋框架，ANS20幕布用自攻螺钉包裹在上面，形成密封袋。
肥水药一体化系统
根据河流在温室安装地块的位置，将肥、水、药一体化系统的头部放置在温室西北角的隔间内，并对原有的泵房进行改造，利用过滤器将河水处理成可利用的灌溉用水。为了避免肥药在同一主管道内发生不良化学反应，以及对管壁的腐蚀，设计了集管系统，将肥药分别通过两个主管道输送到支管。其工作原理是经砂石过滤器和叠层过滤器充分过滤后的水分别通过两条主管道，一条供给储水箱，再由药泵与药剂混合施药；另一根通过施肥器与肥料混合进行施肥。两个主管对应同一个支管和末端灌水器，在种植区完成喷药、施肥、浇水作业。第一个系统选用国兴农业的FERTIKID-CH-040系列施肥机，由控制系统、吸肥通道、文丘里管网、浮子流量计、EC/pH传感器等组成。具体技术参数为工作电压380 V，额定功率1.5 kW，四个吸肥通道，每个通道的施肥量为0 ~ 600 L.根据种植模式和生产管理特点
温室顶部每跨设置双向卷顶膜，即一拱一卷顶膜，共36组卷顶膜。一组顶卷膜配一个电机，温室内的顶卷膜由36个电机独立控制。顶部缠绕膜缠绕行程1.2 m，长度84 m，DC电机参数24 V，120 W，内遮阳和内保温分开控制，单层分三个区，所以大棚内内遮阳和内保温用六个电机独立控制交流电机参数为380 V和750 W。薄膜卷绕由四个电机独立控制，DC电机参数为24 V和120 W。温室控制系统的控制柜根据各配套设施的控制模式进行接线。 在手动模式下，转动旋钮实现各部分的打开和关闭动作。在自动模式下，可以远程控制温室内各种配套设施的工作状态。本工程于2022年5月竣工，经受住了7月烟花(12级以上)和9月坎都强台风(12级以上)的考验，证明设计合理可靠。
电机布局图
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