溫室大棚自動控制
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溫室物聯網全面應用于溫室大棚

2020-10-16 09:09:31

溫室物聯網是新一代信息技術,物聯網融合了互聯網、傳感網、傳感元件和智能信息處理相關方面的內容。溫室物聯網最初源于網絡化無線射頻識別系統,隨后,慢慢發展成熟。我們普遍認可的一種說法是物聯網是一種基于有線和無線通信方式,通過傳感器、衛星定位、射頻識別等采集物體信息,并把這些信息上傳至互聯網,實現對現實生活中物品的精準定位識別以及監控和管理。溫室物聯網技術在農業生產中的廣泛應用主要體現于農業服務、農業管理和農業生產經營等環節。

一、技術方面

從溫室物聯網技術特點角度,可以把物聯網技術分成采集層、傳輸層和應用層。

1、采集層

采集層常作為溫室物聯網的基礎,通過各種傳感器采集萬物的信息,為應用層和傳輸層提供了更加可靠的數據支撐,核心技術包括射頻技術、新興傳感技術、無線網絡組網技術、現場總線控制技術(FCS)等,涉及的核心產品包括傳感器、電子標簽、傳感器節點、無線路由器、無線網關等。全面采集日常生活中的物品信息,如農作物長勢信息、土壤信息、環境信息、產品物流信息等。

2、傳輸層

溫室物聯網中間環節傳輸層利用互聯網、移動通信網、局域網等來實現對采集層采集物體數據信息的傳輸,把數據安全穩定地傳輸至應用層。物聯網傳輸層分為有線通信傳輸層和無線通信傳輸層,有線通信技術包括中長距離的廣域網絡和短距離的現場總線;無線通信層分為長距離的無線局域網、中短距離的無線局域網和超短距離的無線局域網。 同樣的,對于應用層處理后的數據,也經過傳輸層來回饋至感知層設備終端,為農業生產提供指導。

3、應用層

應用層可以說是整個溫室物聯網的頂層環節,具體包括農產品追溯領域、大田、大棚種植領域、水產品養殖領域、畜牧業養殖領域、農產品物流領域等。在應用層,實現了數據融合、數據管理、數據預警、智能控制、診斷推理等,助推農業生產過程更加智能化、高效化、集約化的實現。

溫室物聯網.jpg

二、應用方面

大棚生態智能監控環境參數及特點從總體上來看,園藝作物能否得到健康生長,一方面取決于自身的遺傳特性,另一方面就與所生長的環境息息相關。在溫室大棚內部,通過控制各項環境因子在適宜的水平,能夠有效地提高農作物的質量與產量。在當前農業生產水平下,重點影響因素是溫度與水分。

環境因子主要包括溫度、濕度、光照、氣體因子……

1. 溫度

生物正常的生命活動一般是在相對狹窄的溫度范圍內進行,大致在零下幾度到50℃左右之間。溫度對生物的作用可分為設置低溫度、最適溫度,即生物的三基點溫度。當環境溫度在最適溫度之間時,生物體內的生理生化反應會隨著溫度的升高而加快,代謝活動加強,從而加快生長發育速度;當溫度高于最適溫度后,參與生理生化反應的酶系統受到影響,代謝活動受阻,勢必影響到生物正常的生長發育。當環境溫度低于設置溫度或高于設置溫度,生物將受到嚴重危害,甚至死亡。不同生物的三基點溫度是不一樣的,即使是同一生物不同的發育階段所能忍受的溫度范圍也有很大差異。溫度是制約作物發育速度的主要因子。一般作物苗期要求較低的溫度,生殖生長期要求較高的溫度,溫度的影響表現為作物各發育期出現的早晚和持續時間的長短。

那么,如何調控設施農業大棚溫度呢?一般情況下,我們主要采用電熱采暖、熱風采暖、熱水采暖3種方式進行加溫,格物云采用水分蒸發、遮陽、通風的方式進行環境的降溫。在必要的情況下,由于溫度和濕度之間存在著一定的關聯性,升溫和降溫都會引發溫室大棚內部濕度的改變,我們還要考慮到濕度改變對農作物生長的影響。

2. 濕度

濕度可以說是影響農作物生長的最重要的環境因子,水分與作物生育關系更是十分密切,它一方面是作物光合作用、合成碳水化合物的主要原料之一,又是作物體內輸送養分的載體。

一般情況下,農作物的含水量為60%~80%,而農作物的生理過程幾乎都離不開水分的參與,如蒸騰作用、呼吸作用、光合作用。對于設施農業溫室大棚而言,其內部環境的濕度是由土壤濕度和空氣濕度共同決定的。溫室大棚本身是密閉的微環境,我們常常對其進行降濕處理,一般情況下,我們可以采用通風的方式來去除空氣中多余的水分,也可以采用一定的吸附材料來降低空氣的濕度。

3. 光照強度

植物的光合作用離不開光照,并且光合作用的速率也隨著光照強度的改變而發生變化,眾所周知,對于農作物而言,每一種農作物都對應一個光飽和點。低于這個光飽和點,農作物的生長受到限制,而高于這個光飽和點,即便是光照強度加大,農作物光合作用也不再加快。大多數的農作物最適光照強度范圍8000~12000lux,而我們常常采用遮光和補光操作的辦法,能讓農作物盡可能在最適光照強度范圍內生長。利用人工光源,人為地延長光照時間或者提高光照強度進行補光操作,利用遮陽網來進行遮光操作。

4. 二氧化碳濃度

植物的光合作用離不開二氧化碳的參與,我們常形象地稱二氧化碳就是農作物的“糧食”。大多數農作物生長所需的二氧化碳濃度為0.1%,而大氣中的二氧化碳濃度僅為0.03%,因此,我們有必要對設施農業溫室大棚進行人工補充二氧化碳,但是,二氧化碳濃度也不是越高越好,一旦二氧化碳的濃度很高,就會導致農作物葉面系統關閉,反而不利于光合作用的進行。


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