智能温室,设施农业发展新方向

无土栽培咨询2019-02-10 14:52:45



华南农业大学雨心工作室

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导语


 随着设施园艺的迅速发展,智能化温室(通常简称连栋温室或者现代温室)随之而生,它是设施农业种的高级类型,拥有综合环境控制系统,利用该系统可以直接调节室内温、光、水、肥、气等诸多因素,可以实现全年高产、稳步精细蔬菜、花卉,经济效益好。



什么是智能温室?


 智能温室也称作自动化温室,是指配备了由计算机控制的可移动天窗、遮阳系统、保温、湿窗帘/风扇降温系统、喷滴灌系统或滴灌系统、移动苗床等自动化设施,基于农业温室环境的高科技“智能”温室。智能温室的控制一般由信号采集系统、中心计算机、控制系统三大部分组成。



智能温室贵在“控制系统”

温室大棚内温度、湿度、光照强弱以及土壤的温度和含水量等因素,对温室的作物生长起着关键性作用。温室自动化控制系统是以PLC为核心,采用计算机集散网络控制结构对温室内的空气温度、土壤温度、相对湿度、CO2浓度、土壤水份、光照强度、水流量以及PH值、EC值等参数进行实时自动调节、检测,创造植物生长的最佳环境,使温室内的环境接近人工设想的理想值,以满足温室作物生长发育的需求。适用于种苗繁育、高产种植、名贵珍稀花卉培养等场地,以增加温室产品产量,提高劳动生产率。是高科技成果为规模化生产的现代农业服务的成功范例。

计算机操作人员根据种植作物所需求的数据及控制参数输入计算机,系统即可实现无人自动操作,计算机采集的各项数据准确的显示、统计,为专家决策提供可靠依据。控制柜设有手动/自动切换开关,必要时可进行手动控制操作。





温室监控系统如何工作


电脑通过传感器采集各种环境参数,结合农业专家系统知识,作出决策并发出指令,通过手动、自动、计算机网络(有线、无线)等多种方式对灌溉系统、调温系统、调湿系统、内外遮阳及补光系统等设备进行控制,以创造适宜作物生长发育的环境条件,实现高产、优质、高效的生产目标。

  

该系统可以广泛应用于各个地区的现代化温室、贮藏保鲜库、养殖蓄舍等农业设施的生产管理,让用户真正体会到“科技服务农业”所带来的便利,通过温室监控系统的使用,农户随时都有“无论外边刮风下雨,温室总是风调雨顺”的感觉。





控制系统工作原理

温室大棚自动化控制系统是根据温室大棚内的温湿度、土壤水分、土壤温度等传感器采集到的信息,利用RS485总线将传感器信息送给485转232的转换器,接到上位计算机上进行显示,报警,查询。监控中心将收到的采样数据以表格形式显示和存储,然后将其与设定的报警值相比较,若实测值超出设定范围,则通过屏幕显示报警或语音报警,并打印记录。与此同时,监控中心可向现场控制器发出控制指令,监测仪根据指令控制风机、水泵等设备进行降温除湿等操作,以保证温室内作物的生长环境。监控中心也可以通过报警指令来启动现场监测仪上的声光报警装置,通知温室管理人员采取相应措施来确保温室内的环境正常。





物联网技术在智能温室中的应用


实际上,物联网技术是将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用。

在温室环境里,单栋温室可利用物联网技术,成为无线传感器网络一个测量控制区,采用不同的传感器节点和具有简单执行机构的节点,如风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构,构成无线网络,来测量基质湿度、成分、pH值、温度以及空气湿度、气压、光照强度、二氧化碳浓度等,再通过模型分析,自动调控温室环境、控制灌溉和施肥作业,从而获得植物生长的最佳条件。




对于温室成片的农业园区,物联网也可实现自动信息检测与控制。通过配备无线传感节点,每个无线传感节点可监测各类环境参数。通过接收无线传感汇聚节点发来的数据,进行存储、显示和数据管理,可实现所有基地测试点信息的获取、管理和分析处理,并以直观的图表和曲线方式显示给各个温室的用户,同时根据种植植物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息,实现温室集约化、网络化远程管理。

此外,物联网技术可应用到温室生产的不同阶段。在温室准备投入生产阶段,通过在温室里布置各类传感器,可以实时分析温室内部环境信息,从而更好地选择适宜种植的品种;在生产阶段,从业人员可以用物联网技术手段采集温室内温度、湿度等多类信息,来实现精细管理,例如遮阳网开闭的时间,可以根据温室内温度、光照等信息来传感控制,加温系统启动时间,可根据采集的温度信息来调控等;在产品收获后,还可以利用物联网采集的信息,把不同阶段植物的表现和环境因子进行分析,反馈到下一轮的生产中,从而实现更精准的管理,获得更优质的产品。


温室应用物联网技术,可达到改善产品品质、调节生长周期、提高经济效益的目的,尤其是可实现温室管理的高效和精准。对于规模化的温室设施而言,如果借助人工来调控温室内的环境条件,需要大量人手和时间,而且存在难以避免的人工误差。如果应用物联网技术,就只需点击鼠标,在最短的时间里完成人工操作,而且非常严谨,这也是业内看好物联网在现代农业中应用的重要原因。



二氧化碳监测

随着物联网技术普及应用,普通用户可以通过计算机或手机随时接收各种实时采集的精确传感器数据,还可以通过遥控温室内的视频传感器,观察温室的全面情况。产品出圃后,可以由对应的条形码,随时检索到其流通过程。业界普遍认为,物联网农业智能监控系统将在设施农业中得到更广泛应用。



农业生产经营体制创新必加速智能温室普及应用

  面对农村劳动力大量外流的现状,国家颁布一号文件提倡创新农业生产经营体制,发展家庭农场、种植大户、新型农民合作组织,支持龙头企业通过兼并、重组、收购、控股等方式组建大型企业集团。创建农业产业化示范基地,促进龙头企业集群发展。推动龙头企业与农户建立紧密型利益联结机制,采取保底收购、股份分红、利润返还等方式,让农户更多分享加工销售收益。鼓励和引导城市工商资本到农村发展适合企业化经营的种养业。增加扶持农业产业化资金,支持龙头企业建设原料基地、节能减排、培育品牌。


不难看出,家庭农场、农业种植大户、农民合作组织的形成与发展,必将加速智能温室这种先进技术在农业方面的推广应用。因为这些新的农业经济体有资金、有技术、有人才,有能力利用智能温室新技术提升土地的单位产出值,实现家庭农场的效益最大化。




信息来源:中国农业网


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