“物联网+云平台”技术在人工气候室管理中的应用研究

为加强高校人工气候室的技术管理水平,本文通过“物联网+云平台”技术,构建了统一数据查看和图像采集的智能信息服务管理平台,实现对人工气候室硬件监测的数字化高效管理。在科研服务的各个环节,人工气候室的使用者和管理者可以在任何地点通过智能手机APP或办公电脑登录云平台即时查看设备运行情况、历史数据和实时作物生长情况,管理效率得到显著提升。实践证明,该项研究效果显著,大幅提高了人工气候室的科研和管理效率,把高校科研服务数字化水平提升到新的高度,实现了质的飞跃。

人工气候箱养殖东亚飞蝗技术

东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis(Meyen)是造成我国蝗灾的主要蝗虫种类,也是我国传统的食用昆虫之一。近年来,随着市场需求量的增加,相应的养殖业也迅速发展起来,对于东亚飞蝗的研究也越来越广泛和深入。但因东亚飞蝗的生长受季节和外界环境限制,以野外采取的方法无法为相关试验提供稳定的虫源。本文介绍了利用人工气候箱养殖东亚飞蝗的方法;明确了东亚飞蝗蝗蝻期、成虫期适宜的养殖温度、湿度及光照条件;对于用来饲喂东亚飞蝗的饲料、蝗蝻期的管理方法、成虫的养殖、成虫最佳产卵条件、蝗卵孵化以及保存的技术进行了系统的介绍,并提出了养殖过程中所需注意的问题。

列车人工气候室飘雪实验参数设计研究

列车驾驶员视野能见度直接关乎行驶安全,国际标准规范CEN-TR 16251中要求列车需进行覆雪实验,但目前规范中并未明确飘雪实验参数设置。为明确列车人工气候室飘雪实验参数,并满足均匀覆雪要求,以某列车人工气候室为研究对象,综合考虑冰雪粒径、初始风速和人工气候室风速等参数,依据列车人工气候室飘雪过程冰雪粒子运动特性预测模型,设计9个实验工况,并进行数值模拟及优化。研究结果表明:当列车头模型加入后,会引起气候室内气流组织产生变化,影响冰雪粒子的运动特性,降低预测模型的准确性,进而导致依据预测模型设计的9个实验工况中,仅有5个工况的列车头冰雪粒子捕捉率达到了85%~96.7%,列车头冰雪粒子覆盖率达到80%~85.7%,能满足列车头玻璃均匀覆雪要求,另外4个设计工况未能满足列车头玻璃均匀覆雪要求。进一步地,采用正交实验法优化不满足要求工况中的设计参数,结果显示,优化后列车头冰雪粒子捕捉率最大可达64%~98.1%,列车头冰雪粒子覆盖率可达80.1%~92.2%。本文以“均匀覆雪,兼顾节能”为原则,设计、优化并最终确定了能满足列车头玻璃均匀覆雪要求的9个实验室测试工况,结果可为列车人工气候室飘雪实验提供指导。

基于焓差法的双工况人工气候室的设计

基于焓差法的双工况人工气候室主要由环境室、空气处理系统、风量测量系统以及计算机测控系统组成,该实验平台能对风量、温度、湿度等热工性能参数做到高精度测定(风量±2%,温度±0.5℃,湿度±0.5%,压力±1 Pa),在该实验平台研究了环境温度以及迎面风速对热管换热器换热性能的影响。实验结果表明,该实验平台可以承担对换热器的检测任务,达到了设计目的。

基于人工气候室的特色作物气候因子敏感性试验设计

从中药材农业生产实际出发,紧扣甘肃省“牛羊菜果薯药”六大特色农业产业和绿色十大生态产业中“循环农业”“中医中药”产业急需解决的关键科技问题,以甘肃省中药材核心产区定西为例,选取该地区在国内外市场有明显竞争优势的道地中药材品种当归、党参、黄芪为研究对象,开展气候生态因素对特色中药材的生长发育、产量和品质的影响分析,提出气候生态资源合理利用的对策措施,研究气象灾害对特色中药材的致灾机理,确定当归、党参、黄芪不同生育期气象致灾因子阈值,进而建立定西特色中药材生态气象服务指标体系。

注重实验生态学改进人工气候箱应用的研究

实验生态学的研究是数学生态学和理论生态学发展的基础,而实验生态学中常用的人工气候箱的设置和应用尤为重要,文中报道了对上述设备进行完善和改进的研究。

人工气候模拟加速试验的相似性设计

为了解决混凝土结构耐久性试验的相似性问题,以海洋环境中氯盐在混凝土中扩散的工程实际为背景,分析沿海混凝土结构所处不同环境区域(水下区、潮差区、浪溅区和大气区)中氯离子的侵蚀机理和现场环境参数(氯离子质量分数、温度、湿度、干湿循环等)的影响.对不同试验环境区域,模拟现场环境参数并改变参数提高氯盐侵蚀速率,制定加速试验方案.通过将试验数据和从实际工程现场采集数据的对比分析,验证和修正人工气候模拟加速试验中的参数设置,同时分析各参数对侵蚀机理的敏感性和相互关系.

人工气候与恒电流通电法加速锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能比较研究

采用人工气候环境和恒电流通电法对钢筋混凝土梁进行加速锈蚀试验,以钢筋混凝土梁底顺筋锈胀裂缝宽度为标准,对钢筋表面锈蚀特征、锈蚀钢筋力学性能、以及锈蚀钢筋混凝土梁的结构性能进行了试验研究与比较分析。由于人工气候环境与恒电流通电法使混凝土内钢筋锈蚀的电化学机理不同,试验结果表明:在混凝土表面顺筋锈胀开裂宽度相同条件下,两种环境引起的钢筋表面锈蚀特征、锈蚀钢筋名义强度和延伸率、锈蚀钢筋混凝土梁承载能力与延性均有明显的差异。人工气候环境模拟自然环境气候过程,并强化了气候因素的老化作用,使混凝土内钢筋锈蚀具有相同的电化学机理,并达到加速锈蚀的目的,将对进一步研究钢筋锈蚀程度对结构性能退化影响具有重要的学术和实际意义。

高海拔现场与人工气候室下绝缘子交流污闪特性的比较

高海拔下污秽绝缘子串电气性能将降低,国内外在高海拔现场和人工气候室对高海拔地区污秽绝缘子闪络特性开展了大量研究,但人工模拟试验结果与自然环境的试验结果等价性的问题罕见报道,分别在不同海拔的高海拔现场和人工气候室开展了不同型式绝缘子交流污闪特性对比试验研究,试验结果表明:蒸汽雾法下绝缘子交流污闪电压比湿污法下的高;随着海拔的增加,绝缘子串交流污闪电压将降低,其气压影响特征指数与绝缘子型式、盐密等有关;人工模拟试验结果与自然环境的试验结果具有等价性关系的研究结果可为高海拔地区输电线路外绝缘的选择和设计提供参考。

人工气候室雾霾模拟方法及装置

为了研究雾霾沉积对输变电设备外绝缘的影响,在人工气候室设计了一套基于气流粉碎系统的雾霾发生装置。人工气候室直径25 m,高27.5 m,体积达15 000 m^3,为模拟雾霾提供开阔的大气环境。模拟装置由两个部分组成,一部分为人工气候室自带热雾系统,它能产生温度湿度可控的雾,并能形成逆温层,为模拟雾霾提供静稳条件;一部分为气流粉碎系统,其能产生成分可控、粒径<10μm的霾粒子并喷入气候室中。将产生的雾与霾混合可模拟出雾霾,模拟雾霾能均匀扩散在人工气候室中并持续存在,且雾霾的浓度、气溶胶粒径分布、温度、相对湿度均与实际雾霾相符。试验中,通过热雾系统及粉碎物的控制可以产生相对湿度范围在80%~90%、雾霾体积质量范围在200~600μg/m^3,气溶胶粒径分布集中于0.25~2μm的多种雾霾环境。试验结果表明,该装置能产生持续稳定存在的雾霾,为研究雾霾的理化特性及绝缘子在雾霾天气下的绝缘提供了研究条件,同时为在气候室形成霾与雾提供详细有效方法。

人工气候环境下锈蚀混凝土梁的结构性能退化研究

在影响钢筋混凝土耐久性的众多因素中,钢筋腐蚀引起的混凝土结构过早破坏,已成为其中的一个主要原因.采用加速试验方法能在较短的时间内推测其几十年的性能.通过采用人工气候环境加速锈蚀方法,研究了锈蚀钢筋混凝土梁的承载力、延性及其结构性能退化机理.结果表明钢筋锈蚀特征与恒电流加速锈蚀情况存在很大不同,随着锈蚀率的增大,锈蚀钢筋混凝土梁的承载力和延性降低,裂缝分布越来越稀疏且分布趋于不均匀,但大部分构件的破坏形态仍为正截面破坏,而对应的锈蚀裂缝宽度为0.8 mm的恒电流加速锈蚀梁却发生了黏结撕裂破坏.

人工气候环境下混凝土内相对湿度响应预测

为研究混凝土内相对湿度与环境相对湿度的关系,开展人工气候环境下混凝土内微环境相对湿度正向、反向响应试验。基于混凝土微环境相对湿度响应试验结果以及传质学基本理论,计算各种试验条件下的混凝土湿气扩散系数。研究环境风速对混凝土反向湿气传输的影响,确定了风速对混凝土反向湿气扩散系数的影响模式。最后,基于混凝土相对湿度响应过程中湿气扩散系数演变规律的分析,确立混凝土等效湿气扩散系数计算表达式,进而建立人工气候环境下混凝土内相对湿度响应预测模型。试验结果表明:恒定人工气候环境下,混凝土内相对湿度严重滞后于环境相对湿度。混凝土湿气扩散系数随混凝土内相对湿度而变化,同时还受混凝土水灰比、温度和初始相对湿度差影响。

人工气候环境下锈蚀RC弯剪破坏框架梁抗震性能试验研究

采用人工气候加速腐蚀方法,对8个剪跨比为2.67的RC框架梁进行拟静力试验,研究不同锈胀裂缝宽度下,箍筋与纵筋锈蚀的弯剪破坏RC框架梁的抗震性能衰减规律。首先,保持框架梁设计参数不变,仅变化钢筋锈蚀程度,其次,保持锈蚀程度不变,仅改塑性铰区箍筋间距,以延性系数、承载力、塑性转角、变形恢复能力、刚度退化和累积滞回耗能等指标为参数,给出了不同锈蚀程度、不同配箍率下RC框架梁的抗震性能退化规律:锈蚀程度相同时,随配箍率的减小,锈蚀框架梁对筋锈蚀程度更加敏感;由于箍筋纵筋均锈蚀,构件抗弯、抗剪承载力均下降,表现为构件极限荷载的降低和屈服平台的变短;以延性系数、软化刚度退化和累积耗能等参数对锈蚀率最为敏感;随锈蚀率增大,破坏模型主要由弯曲破坏为主的弯剪破坏模式转变为延性差、剪切变形明显的脆性破坏模式。

人工气候加速锈蚀后钢筋混凝土粘结性能试验研究

采用人工气候加速锈蚀方法使混凝土中钢筋锈蚀,通过不同加载历史下锈后钢筋和混凝土之间粘结性能试验研究,初步探讨了循环加载下不同锈蚀程度钢筋与混凝土粘结性能。

钢筋混凝土耐久性人工气候加速退化试验的相关性研究

钢筋混凝土耐久性退化在自然气候环境中是一个比较缓慢的过程,实验室中常用人工气候加速退化试验方法来研究钢筋混凝土耐久性。但由于目前试验中的试验方法、试验手段、加速因素的不同,使研究成果在工程中的推广应用具有较大的局限性。为了使钢筋混凝土耐久性研究与工程实际更加紧密地结合起来,本文提出了建立标准的人工气候加速退化试验的思路,认为可以通过大量人工气候试验和自然气候试验的数据,建立一种能用于工程实际的人工气候环境和自然气候环境之间的定性关系;同时,本文也探讨了基于钢筋锈蚀的钢筋混凝土耐久性失效准则和自然气候长期试验数据的获取途径。

关于人工气候环境下混凝土梁中氯离子侵蚀规律的研究

在设定的人工气候氯盐腐蚀的环境下,针对两种不同水灰比(质量比)的钢筋混凝土系列梁进行腐蚀试验,同时对同一水灰比的试验梁做腐蚀时间不同的对比研究.试验通过氯盐腐蚀后在钢筋混凝土梁中钻取不同位置的芯样,测定每个芯样不同深度处的自由氯离子质量分数值,并计算各试验梁的扩散系数,从而得出氯离子在混凝土试验梁中的侵蚀规律.结果表明,氯离子在试验梁中侵蚀可分为对流区和扩散区两部分,并且梁的氯离子质量分数和扩散系数都是随着混凝土水灰比增大而增加.

人工气候环境下“双掺”高性能混凝土内钢筋加速腐蚀试验研究

利用人工气候环境,对近海地区环境条件下"双掺"高性能混凝土内的钢筋锈蚀进行模拟试验研究,对比结果表明"双掺"高性能混凝土抗钢筋锈蚀性能都比普通混凝土有较大提高,模拟试验结果和现场检测实际情况接近,对于"双掺"高性能混凝土在近海地区的应用提供了理论与实践依据。

人工气候环境下混凝土氯离子扩散试验

通过设计的人工气候环境下的混凝土侵蚀试验,分析了24、40、80、120、160 d腐蚀后混凝土的氯离子侵蚀特性,并基于Fick第二定律进行了混凝土扩散参数的拟合。结论表明:人工气候环境下氯离子对混凝土的侵蚀有自然环境下侵蚀的特点,并可得到的扩散系数随时间的关系。

人工气候室群测控系统的设计与应用

使用触摸屏、可编程控制器(PLC)、树莓派微型计算机、组态王、集散控制系统(SCADA)、高清摄像头、影像存证服务以及传感器、执行机构开发了一个人工气候室群智能化测控系统,管理由30个单元组成的人工气候室群。本系统中触摸屏负责采集各单元的环境状态数据,提供人工气候室单元的人机交互界面;PLC完成温室单元的控制逻辑,控制温室加湿、除湿、补光、气调等装置;树莓派微型计算机运行多个定制软件,实现计划库管理、权限分配、协议转换服务、空调控制等功能;组态王运行在管理房微机上,用于人工气候室群的本地管理、配置和数据记录;远程管理依托于基于ClearSCADA构建的设施农业总控中心,实现远程管理、数据采集、存储和配置;各模块间通过网络连接,采用ModbusTCP协议;配套的高清摄像头和影像存证服务提供了内部场景的实时查看和图片记录功能。该系统有效实现了人工气候室群的环境状态采集、环境控制、运行计划管理、远程测控、照片存证等功能,扩展性强,运行稳定。

人工气候室多参数综合测试系统

人工气候实验室是农业、生物科学研究的重要基础设施,过去采用酒精温度计、干湿球等原始观测工具,测试参数片面,自动化程度低,不能满足现代科技发展的需要。研究了集温度、湿度、光照度、CO2含量等参数测试为一体的人工气候实验室多参数测试系统,介绍了系统的组成与工作原理,详细介绍了人工气候室多参数测试的疏失误差剔除方法与软件抗干扰方法。实际应用表明,据此研制的人工气候室多参数综合测试系统具有稳定性好、灵敏度高、响应速度快、使用寿命长等特点。