摘要:隨著設(shè)施新農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展,人們的需求也越來(lái)越高,傳統(tǒng)溫室大棚已經(jīng)不能滿(mǎn)足當(dāng)下市場(chǎng)的需求。智能溫室(通常簡(jiǎn)稱(chēng)連棟溫室或者現(xiàn)代溫室)隨之而生,智能溫室擁有綜合環(huán)境控制系統(tǒng),利用該系統(tǒng)可以直接調(diào)節(jié)室內(nèi)溫、光、水、肥、氣等諸多因素,可以促進(jìn)全年優(yōu)產(chǎn)。近幾年隨著蔬菜大棚建設(shè)的迅速發(fā)展,智能溫室為農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的推動(dòng)力。
一、什么是智能溫室
智能溫室也稱(chēng)作自動(dòng)化溫室,是指配備了由計(jì)算機(jī)控制的可移動(dòng)天窗、遮陽(yáng)系統(tǒng)、保溫、濕窗簾/風(fēng)扇降溫系統(tǒng)、噴滴灌系統(tǒng)或滴灌系統(tǒng)、移動(dòng)苗床等自動(dòng)化設(shè)施,基于農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境的高科技“智能”溫室。智能溫室的控制一般由信號(hào)采集系統(tǒng)、中心計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)三大部分組成。
二、智能溫室貴在“控制系統(tǒng)”
智能溫室的“中樞系統(tǒng)”即智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)。它由傳感器、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、通訊、計(jì)算機(jī)技術(shù)與專(zhuān)家系統(tǒng)與一體,通過(guò)預(yù)裝多種作物生長(zhǎng)所需的適宜環(huán)境參數(shù),搭建溫室智能化軟硬平臺(tái),實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室中溫度、濕度、光照、二氧化碳、營(yíng)養(yǎng)液等因子的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制。
溫室大棚內(nèi)溫度、濕度、光照強(qiáng)弱以及土壤的溫度和含水量等因素,對(duì)溫室的作物生長(zhǎng)起著關(guān)鍵性作用。溫室自動(dòng)化控制系統(tǒng)是以PLC為核心,采用計(jì)算機(jī)集散網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)對(duì)溫室內(nèi)的空氣溫度、土壤溫度、相對(duì)濕度、CO2濃度、土壤水份、光照強(qiáng)度、水流量以及PH值、EC值等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)、檢測(cè),創(chuàng)造植物生長(zhǎng)的良好環(huán)境,使溫室內(nèi)的環(huán)境接近人工設(shè)想的理想值,以滿(mǎn)足溫室作物生長(zhǎng)發(fā)育的需求。適用于種苗繁育、高產(chǎn)種植、名貴珍稀花卉培養(yǎng)等場(chǎng)地,以增加溫室產(chǎn)品產(chǎn)量,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。是高科技成果為規(guī)模化生產(chǎn)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)服務(wù)的成功范例。
計(jì)算機(jī)操作人員根據(jù)種植作物所需求的數(shù)據(jù)及控制參數(shù)輸入計(jì)算機(jī),系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)操作,計(jì)算機(jī)采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的顯示、統(tǒng)計(jì),為專(zhuān)家決策提供可靠依據(jù)??刂乒裨O(shè)有手動(dòng)/自動(dòng)切換開(kāi)關(guān),必要時(shí)可進(jìn)行手動(dòng)控制操作。
三、溫室監(jiān)控系統(tǒng)如何工作?
電腦通過(guò)傳感器采集各種環(huán)境參數(shù),結(jié)合農(nóng)業(yè)專(zhuān)家系統(tǒng)知識(shí),作出決策并發(fā)出指令,通過(guò)手動(dòng)、自動(dòng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(有線(xiàn)、無(wú)線(xiàn))等多種方式對(duì)灌溉系統(tǒng)、調(diào)溫系統(tǒng)、調(diào)濕系統(tǒng)、內(nèi)外遮陽(yáng)及補(bǔ)光系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行控制,以創(chuàng)造適宜作物生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境條件,實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的生產(chǎn)目標(biāo)。
該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于各個(gè)地區(qū)的現(xiàn)代化溫室、貯藏保鮮庫(kù)、養(yǎng)殖蓄舍等農(nóng)業(yè)設(shè)施的生產(chǎn)管理,讓用戶(hù)真正體會(huì)到“科技服務(wù)農(nóng)業(yè)”所帶來(lái)的便利,通過(guò)溫室監(jiān)控系統(tǒng)的使用,農(nóng)戶(hù)隨時(shí)都有“無(wú)論外邊刮風(fēng)下雨,溫室總是風(fēng)調(diào)雨順”的感覺(jué)。
四、控制系統(tǒng)工作原理
溫室大棚自動(dòng)化控制系統(tǒng)是根據(jù)溫室大棚內(nèi)的溫濕度、土壤水分、土壤溫度等傳感器采集到的信息,利用RS485總線(xiàn)將傳感器信息送給485轉(zhuǎn)232的轉(zhuǎn)換器,接到上位計(jì)算機(jī)上進(jìn)行顯示,報(bào)警,查詢(xún)。監(jiān)控中心將收到的采樣數(shù)據(jù)以表格形式顯示和存儲(chǔ),然后將其與設(shè)定的報(bào)警值相比較,若實(shí)測(cè)值超出設(shè)定范圍,則通過(guò)屏幕顯示報(bào)警或語(yǔ)音報(bào)警,并打印記錄。與此同時(shí),監(jiān)控中心可向現(xiàn)場(chǎng)控制器發(fā)出控制指令,監(jiān)測(cè)儀根據(jù)指令控制風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備進(jìn)行降溫除濕等操作,以保證溫室內(nèi)作物的生長(zhǎng)環(huán)境。監(jiān)控中心也可以通過(guò)報(bào)警指令來(lái)啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)儀上的聲光報(bào)警裝置,通知溫室管理人員采取相應(yīng)措施來(lái)確保溫室內(nèi)的環(huán)境正常。
五、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能溫室中的應(yīng)用
實(shí)際上,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動(dòng)化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用。
在溫室環(huán)境里,單棟溫室可利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),成為無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)一個(gè)測(cè)量控制區(qū),采用不同的傳感器節(jié)點(diǎn)和具有簡(jiǎn)單執(zhí)行機(jī)構(gòu)的節(jié)點(diǎn),如風(fēng)機(jī)、低壓電機(jī)、閥門(mén)等工作電流偏低的執(zhí)行機(jī)構(gòu),構(gòu)成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò),來(lái)測(cè)量基質(zhì)濕度、成分、pH值、溫度以及空氣濕度、氣壓、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等,再通過(guò)模型分析,自動(dòng)調(diào)控溫室環(huán)境、控制灌溉和施肥作業(yè),從而獲得植物生長(zhǎng)的良好條件。
對(duì)于溫室成片的農(nóng)業(yè)園區(qū),物聯(lián)網(wǎng)也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)信息檢測(cè)與控制。通過(guò)配備無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn),每個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)可監(jiān)測(cè)各類(lèi)環(huán)境參數(shù)。通過(guò)接收無(wú)線(xiàn)傳感匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù),進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示和數(shù)據(jù)管理,可實(shí)現(xiàn)所有基地測(cè)試點(diǎn)信息的獲取、管理和分析處理,并以直觀的圖表和曲線(xiàn)方式顯示給各個(gè)溫室的用戶(hù),同時(shí)根據(jù)種植植物的需求提供各種聲光報(bào)警信息和短信報(bào)警信息,實(shí)現(xiàn)溫室集約化、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程管理。
此外,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可應(yīng)用到溫室生產(chǎn)的不同階段。在溫室準(zhǔn)備投入生產(chǎn)階段,通過(guò)在溫室里布置各類(lèi)傳感器,可以實(shí)時(shí)分析溫室內(nèi)部環(huán)境信息,從而更好地選擇適宜種植的品種;在生產(chǎn)階段,從業(yè)人員可以用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段采集溫室內(nèi)溫度、濕度等多類(lèi)信息,來(lái)實(shí)現(xiàn)精細(xì)管理,例如遮陽(yáng)網(wǎng)開(kāi)閉的時(shí)間,可以根據(jù)溫室內(nèi)溫度、光照等信息來(lái)傳感控制,加溫系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間,可根據(jù)采集的溫度信息來(lái)調(diào)控等;在產(chǎn)品收獲后,還可以利用物聯(lián)網(wǎng)采集的信息,把不同階段植物的表現(xiàn)和環(huán)境因子進(jìn)行分析,反饋到下一輪的生產(chǎn)中,從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的管理,獲得更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。
溫室應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可達(dá)到改善產(chǎn)品品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長(zhǎng)周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。對(duì)于規(guī)?;臏厥以O(shè)施而言,如果借助人工來(lái)調(diào)控溫室內(nèi)的環(huán)境條件,需要大量人手和時(shí)間,而且存在難以避免的人工誤差。如果應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),就只需點(diǎn)擊鼠標(biāo),在短的時(shí)間里完成人工操作,而且非常嚴(yán)謹(jǐn),這也是業(yè)內(nèi)看好物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的重要原因。
隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及應(yīng)用,普通用戶(hù)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)或手機(jī)隨時(shí)接收各種實(shí)時(shí)采集的精確傳感器數(shù)據(jù),還可以通過(guò)遙控溫室內(nèi)的視頻傳感器,觀察溫室的全面情況。產(chǎn)品出圃后,可以由對(duì)應(yīng)的條形碼,隨時(shí)檢索到其流通過(guò)程。業(yè)界普遍認(rèn)為,物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)智能監(jiān)控系統(tǒng)將在設(shè)施農(nóng)業(yè)中得到更廣泛應(yīng)用。
六、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)體制創(chuàng)新,加速智能溫室普及應(yīng)用
面對(duì)農(nóng)村勞動(dòng)力大量外流的現(xiàn)狀,國(guó)家頒布一號(hào)文件提倡創(chuàng)新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)體制,發(fā)展田園綜合體、休閑農(nóng)業(yè)園區(qū)、現(xiàn)代科技示范園,種植大戶(hù)、新型農(nóng)民合作組織,支持龍頭企業(yè)通過(guò)兼并、重組、收購(gòu)、控股等方式組建大型企業(yè)集團(tuán)。創(chuàng)建農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化示范基地,促進(jìn)龍頭企業(yè)集群發(fā)展。推動(dòng)龍頭企業(yè)與農(nóng)戶(hù)建立緊密型利益聯(lián)結(jié)機(jī)制,采取保底收購(gòu)、股份分紅、利潤(rùn)返還等方式,讓農(nóng)戶(hù)更多分享加工銷(xiāo)售收益。鼓勵(lì)和引導(dǎo)城市工商資本到農(nóng)村發(fā)展適合企業(yè)化經(jīng)營(yíng)的種養(yǎng)業(yè)。增加扶持農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化資金,支持龍頭企業(yè)建設(shè)原料基地、節(jié)能減排、培育品牌。
不難看出,田園綜合體、休閑農(nóng)業(yè)園區(qū)、現(xiàn)代科技示范園,必將加速智能溫室這種先進(jìn)技術(shù)在農(nóng)業(yè)方面的推廣應(yīng)用。因?yàn)檫@些新的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)體有資金、有技術(shù)、有人才,有能力利用智能溫室新技術(shù)提升土地的單位產(chǎn)出值,實(shí)現(xiàn)園區(qū)的效益高產(chǎn)化。
裝備設(shè)施農(nóng)業(yè) 科技服務(wù)三農(nóng)
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3、技術(shù)培育與服務(wù)派遣
4、內(nèi)保溫日光溫室
5、內(nèi)保溫智能連棟溫室
6、現(xiàn)代無(wú)土栽培技術(shù),包括平鋪式栽培、立體管式栽培、墻體式栽培、三層水培、三角霧培、矩形霧培、立柱式栽培、A字架栽培、泡沫式栽培……
7、集約化育苗
8、小型農(nóng)業(yè)機(jī)械
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