玻璃温室营造小小“生物圈”<br/>——做学生能自主管理的实践活动基地

玻璃温室营造小小“生物圈”
——做学生能自主管理的实践活动基地

2015-01-31文李颖

中国现代教育装备 2015年24期

文李颖

玻璃温室营造小小“生物圈”
——做学生能自主管理的实践活动基地

文李颖

有一句话给笔者留下深刻印象：“打开窗，你就会看到一幅名叫大自然的画。”自然界的奇美，无论是对于孩子还是大人来说都有着无穷的吸引力。林林总总的植物和动物，构成了一幅生机盎然的画卷。其中花草树木的世界，是孩子们所向往的。他们具有强烈的好奇心，他们总是愿意自己进行实践探索，完善对这个世界的认识，而周围的植物和动物则会吸引他们更多的关注。因为这些对于孩子们来说不仅仅是知识，也许还会成为他们终身的爱好和学习的方向，或是将来生活有趣的点缀。

而我校教育理念是认为教育不仅仅是现阶段的教育，而是基于人一生的教育，希望通过我们的努力，让学生体会到现在以及未来生活的美好与快乐，拥有阳光灿烂的心态，乐观向上的人生态度，为他们的一生及终身幸福奠基。

感受到学生对待这些生命的热情，以及现实中由于受到时间及空间局限的无奈时，我们希望给学生搭建更适合的活动空间及更多的实践机会。

因此，我校在划拨室外种植区域的同时，也建立空中玻璃温室，为学生的实践活动，提供不一样的环境及最新的技术支持。

一、温室建设概况

1.特色种植智能生产科研温室设计方案

(1)温室设计原则

①坚持科学性、超前性与实用性相结合的原则，全面考虑到温室的使用功能，合理选择配套设备，实现良好的价格性能比。

②坚持从实际出发，合理确定设计标准，对生产工艺，主要设备和主体工程做到先进、适用、可靠。

③坚持节能高效、因地制宜的原则，设计侧重于温室结构的合理性，灌溉技术的先进性，并结合当地气候条件进行设计。

(2)温室设计思路

主要用于高档蔬菜、花卉、现代化农业设施种植，要求冬季室内温度不低于18℃。根据该地区光照强、风力大、雨量少的气候特点和种植作物的生长特性，采用三屋脊连栋温室。温室内配有内外遮阳系统、顶部开窗系统、强制通风系统、配电控制系统、环境智能控制系统等。这些系统能很好地调节温室内部的气候环境，使之满足各种植物的科研与开发，均达到周年种植要求。

2.温室工程概况

(1)概况

建温室面积：面积252 m2(9 m×28 m)。

(2)温室的基本配置

顶部采用钢化浮法玻璃做覆盖；四周围护采用中空玻璃覆盖，该温室主体骨架采用国产优质双面热镀锌轻钢加工而成；温室配备有内遮阴系统、外遮阳系统、顶开窗系统、水帘—风机强制降温系统、配电系统、环境智能环境控制系统。

3.温室主体概况

(1)温室主体结构

结构形式：温室采用一跨三屋脊文洛式结构。

(2)性能指标

风载：0.5 KN/m2

雪载：0.3 KN/m2

植物吊载：15 kg/m2

最大排雨量：140 mm/h

(3)排列方式

温室东西排跨、南北开间

(4)温室结构

基础：温室建于校东楼楼顶部，内部为独立点式基础。温室主骨架部分: 采用国产热镀锌钢管及钢板,骨架为轻钢结构。

4.内遮阴保温系统

(1)设计原理

夏季，利用保温遮阴幕遮挡阳光，阻止多余的太阳辐射能进入温室，既保证作物能够正常生长，又降低室内能量聚集，从而降低温室内温度，保护作物免受强光灼伤，并使室内温度下降3-5℃；冬季，保温遮阴幕有反射室内红外线外逸的作用，减少热量散失，从而提高室内温度，降低能耗，降低冬季运行成本。

(2)技术参数

行程：3.7 m

运行速度：0.4 m/min

运行时间：9 min

电源： 380 V，50 Hz

电机功率： 0.55 kW

5.顶开窗系统

温室配有齿轮齿条式电动开窗通风机构，实现顶部的开启，开窗为单侧1路开窗，加强温室内外空气形成对流，达到除湿降温的效果。

(1)工作原理

传动机械：齿轮齿条传动。

(2)系统基本组成

本系统包括控制箱及电机、传动部分、行程限位开关等组件。

6.外遮阳系统

(1)设计原理

夏季，利用遮阳网遮挡阳光，阻止多余的太阳辐射能进入温室，降低室内能量聚集，保护作物免受强光灼伤，有效降低温室内部温度，降低能耗，降低夏季运行成本。

(2)工作原理

传动机械：齿轮齿条传动

(3)技术性能

行程：3.7 m

运行速度：0.42 m/min

运行时间：8.8 min

电源：380 V，三相，50 Hz

功率：0.75 kW；

7.水帘—风机降温系统

(1)原理

湿帘/风扇降温系统利用水的蒸发降温原理实现降温目的。系统选用湿帘、水泵系统以及国产优质大风量风机。降温系统的核心是能确保水均匀地淋湿整个湿帘墙，空气穿过湿帘介质时，与湿帘介质表面进行的水气交换将空气的温度降低。

(2)系统组成

①基本配置：湿帘高

②冬季外部采用电动外翻窗密封

③水泵

④风扇

8.计算机控制系统

(1)系统概述

系统采用分布式系统设计，利用数字和模拟量传感器，对温室内、外环境相关参数进行测量，利用I2C总线技术和TCP/IP网络通信协议，实现传感器与数据采集控制器之间，以及数据采集控制器与PC主机之间的通讯。数据采集控制器作为从机系统可实现测量数据的本地显示、记录、存储和本地设备运行状态显示。

计算机主机监控软件完成对测量数据的调用、记录、分析、制表、存储、打印等，并通过与用户自设控制条件对比，将结果输出返回数据采集控制器系统，通过电控柜，控制温室内各设备运行状态，达到按用户要求控制温室内环境参数变化，使温室内气候环境更适合用户生产需要的目的。方便地实现了“分散采集控制、集中操作管理”和无人值守，可以大幅度提高温室管理水平，降低管理成本，提高生产效率。

整个系统搭建在通用网络平台上，即所有的数据和信息均可通过TCP/IP网络协议传输。不管是在单位内的局域网或者是在Internet上，通过网络设置，在任意一台连接到Internet的计算机上，都可以依据授权对整个系统进行全面的监控，并随时完成对温室内环境进行分析和评估。输入该系统IP地址，即可查看当前记录数据。

(2)系统特点

分布式设计，集中操作；

响应速度快，实时性强；

测量精度高，稳定性好；

IP地址访问，数据查询方便；

配置灵活，可扩展性好；

数据处理功能强大（可外部调用其他数据处理软件）；

操作简易，人机界面友好，软件系统可开发性强；

系统搭建简易，性价比高。

二、温室管理及使用

1.使用情况

温室作为学生的实验和实践基地，全天候运行，学生每天实践活动均在1小时以上，也会根据特殊时段（如播种、移栽、观察实验等实践活动）延时。

2.管理状况

以梯队式管理为主，形成教师指导，学生实践操作管理为主的模式。学生熟悉设备使用及设置调节程序后，逐步转变为主要管理者。

其次，自主管理是学生的试炼地。

学生在社团中不仅仅是个学习者，也是一个管理者，作为社团的一份子，他们参与每项制度和工作的制定，主要有以下几个方面：

(1)在每学期初，讨论并确定学期计划、需要购买材料的清单等。

(2)由学生管理社团资金及账目，教师监管。

(3)科学奖励基金的使用，也需由教师与学生组成的评审委员会，进行项目审核方可进行。

这个平台给学生提供了学以致用的实践机会，创办自己的企业使学生的研究成果（培育的新品、创意园林设计、奇妙的搭配等），不仅仅只限于展现在教师和个别家长同学面前，也不仅仅是参加科技比赛，他将面对更大的舞台，通过策划面对全校学生、教师和家长的宣传、销售及赋予重托的研发，将使学生在活动中有特别的使命感，他们所展现的能量及创意将让我们意想不到。在这个过程中，合作、团队意识、与人交流等能力，面对挫折和成功，建立友谊等方面，相信他们将会有自己的体验与成长。