温室大棚自动控制
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温室物联网全面应用于温室大棚

2020-10-16 09:09:31

温室物联网是新一代信息技术,物联网融合了互联网、传感网、传感元件和智能信息处理相关方面的内容。温室物联网最初源于网络化无线射频识别系统,随后,慢慢发展成熟。我们普遍认可的一种说法是物联网是一种基于有线和无线通信方式,通过传感器、卫星定位、射频识别等采集物体信息,并把这些信息上传至互联网,实现对现实生活中物品的精准定位识别以及监控和管理。温室物联网技术在农业生产中的广泛应用主要体现于农业服务、农业管理和农业生产经营等环节。

一、技术方面

从温室物联网技术特点角度,可以把物联网技术分成采集层、传输层和应用层。

1、采集层

采集层常作为温室物联网的基础,通过各种传感器采集万物的信息,为应用层和传输层提供了更加可靠的数据支撑,核心技术包括射频技术、新兴传感技术、无线网络组网技术、现场总线控制技术(FCS)等,涉及的核心产品包括传感器、电子标签、传感器节点、无线路由器、无线网关等。全面采集日常生活中的物品信息,如农作物长势信息、土壤信息、环境信息、产品物流信息等。

2、传输层

温室物联网中间环节传输层利用互联网、移动通信网、局域网等来实现对采集层采集物体数据信息的传输,把数据安全稳定地传输至应用层。物联网传输层分为有线通信传输层和无线通信传输层,有线通信技术包括中长距离的广域网络和短距离的现场总线;无线通信层分为长距离的无线局域网、中短距离的无线局域网和超短距离的无线局域网。 同样的,对于应用层处理后的数据,也经过传输层来回馈至感知层设备终端,为农业生产提供指导。

3、应用层

应用层可以说是整个温室物联网的顶层环节,具体包括农产品追溯领域、大田、大棚种植领域、水产品养殖领域、畜牧业养殖领域、农产品物流领域等。在应用层,实现了数据融合、数据管理、数据预警、智能控制、诊断推理等,助推农业生产过程更加智能化、高效化、集约化的实现。

温室物联网.jpg

二、应用方面

大棚生态智能监控环境参数及特点从总体上来看,园艺作物能否得到健康生长,一方面取决于自身的遗传特性,另一方面就与所生长的环境息息相关。在温室大棚内部,通过控制各项环境因子在适宜的水平,能够有效地提高农作物的质量与产量。在当前农业生产水平下,重点影响因素是温度与水分。

环境因子主要包括温度、湿度、光照、气体因子……

1. 温度

生物正常的生命活动一般是在相对狭窄的温度范围内进行,大致在零下几度到50℃左右之间。温度对生物的作用可分为设置低温度、最适温度,即生物的三基点温度。当环境温度在最适温度之间时,生物体内的生理生化反应会随着温度的升高而加快,代谢活动加强,从而加快生长发育速度;当温度高于最适温度后,参与生理生化反应的酶系统受到影响,代谢活动受阻,势必影响到生物正常的生长发育。当环境温度低于设置温度或高于设置温度,生物将受到严重危害,甚至死亡。不同生物的三基点温度是不一样的,即使是同一生物不同的发育阶段所能忍受的温度范围也有很大差异。温度是制约作物发育速度的主要因子。一般作物苗期要求较低的温度,生殖生长期要求较高的温度,温度的影响表现为作物各发育期出现的早晚和持续时间的长短。

那么,如何调控设施农业大棚温度呢?一般情况下,我们主要采用电热采暖、热风采暖、热水采暖3种方式进行加温,格物云采用水分蒸发、遮阳、通风的方式进行环境的降温。在必要的情况下,由于温度和湿度之间存在着一定的关联性,升温和降温都会引发温室大棚内部湿度的改变,我们还要考虑到湿度改变对农作物生长的影响。

2. 湿度

湿度可以说是影响农作物生长的最重要的环境因子,水分与作物生育关系更是十分密切,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,又是作物体内输送养分的载体。

一般情况下,农作物的含水量为60%~80%,而农作物的生理过程几乎都离不开水分的参与,如蒸腾作用、呼吸作用、光合作用。对于设施农业温室大棚而言,其内部环境的湿度是由土壤湿度和空气湿度共同决定的。温室大棚本身是密闭的微环境,我们常常对其进行降湿处理,一般情况下,我们可以采用通风的方式来去除空气中多余的水分,也可以采用一定的吸附材料来降低空气的湿度。

3. 光照强度

植物的光合作用离不开光照,并且光合作用的速率也随着光照强度的改变而发生变化,众所周知,对于农作物而言,每一种农作物都对应一个光饱和点。低于这个光饱和点,农作物的生长受到限制,而高于这个光饱和点,即便是光照强度加大,农作物光合作用也不再加快。大多数的农作物最适光照强度范围8000~12000lux,而我们常常采用遮光和补光操作的办法,能让农作物尽可能在最适光照强度范围内生长。利用人工光源,人为地延长光照时间或者提高光照强度进行补光操作,利用遮阳网来进行遮光操作。

4. 二氧化碳浓度

植物的光合作用离不开二氧化碳的参与,我们常形象地称二氧化碳就是农作物的“粮食”。大多数农作物生长所需的二氧化碳浓度为0.1%,而大气中的二氧化碳浓度仅为0.03%,因此,我们有必要对设施农业温室大棚进行人工补充二氧化碳,但是,二氧化碳浓度也不是越高越好,一旦二氧化碳的浓度很高,就会导致农作物叶面系统关闭,反而不利于光合作用的进行。


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