1. 研究目的与意义
随着时代的发展,工业化气息越发强烈。在时代进步,国家繁荣的同时,环境问题却被大多数人所忽视,成为牺牲品。因此,屋顶绿化自动遮荫关键技术的研究就显得格外的有意义。
众所周知,植物可以吸收二氧化碳释放氧气,但是植物的作用却远远不止于此。植物还可以吸收一些有毒气体、阻滞尘埃的作用,屋顶绿化则更加意义重大。首先,随着人口的迅速增加,各种建筑物占据了大量的土地,绿化地带逐渐减少,屋顶绿化不仅起到绿化空气、增加绿化带的总用,更是由于它所处的地方节约了土地,有效地利用了屋顶资源,而不仅仅只是安装太阳能。其次,虽然地表绿化的作用不容小觑,但是各种大型工厂向高空排放着大量的污染气体、建设工地扬尘、建筑供电的燃煤污染等诸多因素,对高空的空气的污染日趋严重,这时屋顶绿化对净化高空空气就有着不一样的意义。
对于屋顶绿化的植物而言,湿度和温度对它们的生长有着极其重要的作用。因此对于这些植物来说,遮阳是必不可少的,合理的遮阳可以更加有效地提供给它们最有利于生长的环境,尤其当科技越来越发达,遮阳也开始出现智能化,因此智能遮阳对植物成长的帮助和绿化效果的提升必然有着显著的效果。2. 研究内容和预期目标
1. 在选择屋顶绿化植物的时候,应该选择特性为耐旱耐热、根系浅、生命力顽强的植物为主,植物种类应该采用多样性、共生性的标准。屋顶绿化植物应该着重考虑本土植物,主要选择对象应该优先考虑的种类为低矮灌木、地被植物和攀援植物。在具体实践时,可以采取对比原则,采取实验田模块化分割,分别种上理论上可行的植物,在悉心照料后,观察植物长势和计算植物存活率。在实验田中的长势好且存活率高的植物中再考虑成本因素和美观因素。最终挑选几种各项属性有优势的植物尝试组成差异化实验田。
2. 选取型号为bh1750fvi的数字传感器作为光强传感器,选取型号为sht11的数字传感器作为温度传感器,根据data sheet研究其结构和操控方法,由于数字传感器不需要考虑模数转换问题,可以直接尝试用单片机进行控制。在与单片机的连接过程中需要考虑电气接口范围是否匹配。记录光强度和温湿度数据,观察2种传感器的精度是否符合遮阳控制的精度要求,若不适合,再考虑成本更高性能更好的的高精度传感器。同时将栽种不同植物的实验田上的传感器数据分类,以满足差异化遮阳的需求。
3. 研究屋顶光照强度规律和不同植物对光饱和点,进行分析,以此为基础,考虑未来的屋顶绿化的优化和发展方向。3. 研究的方法与步骤
1.确定屋顶绿化所需的植物。在查阅一些资料和结合苏州本地的植物的综合考虑后,初步决定在灌木、藤本植物和草本花卉植物中各选择一种。分别暂定为杜鹃、紫藤、佛甲草。因为杜鹃、紫藤和佛甲草都有着相似的生长环境,都喜温暖、光线充足和喜排水良好的土壤。但还需采用实验田的方法给每种植物分块处理,对每种植物对光照强度、温度和湿度的需求划分细致。在此基础上,还得根据植物的长势和存活率的反馈,考虑该植物的种植成本和维护成本,做到效益最大化、分配最优化。
2.选取和研究合适的温湿度传感器和光强传感器。暂定bh1750fvi为光强度传感器,选取sht11为温湿度传感器。根据data sheet学习2种数字传感器的工作原理,参考资料上的电气连接图,考虑单片机与传感器实际连接,即引脚选取和内部资源安排,研究说明书上的iic时序,总结2种传感器实际通信模式,设计具体单片机的模拟iic时序的算法,同时根据说明书理解传感器输出和实际光强值、温湿度值的关系,考虑单片机在读取信号后具体的转换算法。
3.选取适合的单片机。单片机种类繁多,性能差异大。本次设计外部电路,即2个传感器电路、数据显示电路、遮阳电机控制电路需要的引脚数量和单片机内部资源较多,因此需要性能好、引脚多、资源丰富的单片机芯片。
4. 参考文献
[1] 孙伟. 浅谈屋顶绿化的植物选择[j]. 科技信息, 2007(12):23-23.
[2] 白钊义. 浅谈屋顶绿化[j].科技情报开发与经济,200——13(5:117-118)
[3] 赵玉婷, 胡永红, 张启翔. 屋顶绿化植物选择研究进展,山东林业科技[m],2004
5. 计划与进度安排
1.3月5 日~3月15日 对植物生长特性的研究、选取适合屋顶绿化的植物;
2.3月16日~3月31日 选取和研究合适的温湿度传感器和光强传感器;
3.4月1 日~4月10日 研究nrf无线传输模块的相关资料;
