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智能溫室建設 設施農業發展新方向

發布時間:2016-06-08

       隨著設施園藝的迅速發展,智能化溫室(通常簡稱連棟溫室或者現代溫室)隨之而生,它是設施農業種的高級類型,擁有綜合環境控制系統,利用該系統可以直接調節室內溫、光、水、肥、氣等諸多因素,可以實現全年高產、穩步精細蔬菜、花卉,經濟效益好。
什么是智能溫室
       智能溫室也稱作自動化溫室,是指配備了由計算機控制的可移動天窗、遮陽系統、保溫、濕窗簾/風扇降溫系統、噴滴灌系統或滴灌系統、移動苗床等自動化設施,基于農業溫室環境的高科技“智能”溫室。智能溫室的控制一般由信號采集系統、中心計算機、控制系統三大部分組成。
智能溫室貴在“控制系統”
       智能溫室的“中樞系統”即智能溫室監控系統。它由傳感器、自動化控制系統、通訊、計算機技術與專家系統與一體,通過預裝多種作物生長所需的適宜環境參數,搭建溫室智能化軟硬平臺,實現對溫室中溫度、濕度、光照、二氧化碳、營養液等因子的自動監測和控制。
       溫室大棚內溫度、濕度、光照強弱以及土壤的溫度和含水量等因素,對溫室的作物生長起著關鍵性作用。溫室自動化控制系統是以PLC為核心,采用計算機集散網絡控制結構對溫室內的空氣溫度、土壤溫度、相對濕度、CO2濃度、土壤水份、光照強度、水流量以及PH值、EC值等參數進行實時自動調節、檢測,創造植物生長的最佳環境,使溫室內的環境接近人工設想的理想值,以滿足溫室作物生長發育的需求。適用于種苗繁育、高產種植、名貴珍稀花卉培養等場地,以增加溫室產品產量,提高勞動生產率。是高科技成果為規模化生產的現代農業服務的成功范例。
       計算機操作人員根據種植作物所需求的數據及控制參數輸入計算機,系統即可實現無人自動操作,計算機采集的各項數據準確的顯示、統計,為專家決策提供可靠依據。控制柜設有手動/自動切換開關,必要時可進行手動控制操作。
溫室監控系統如何工作
       電腦通過傳感器采集各種環境參數,結合農業專家系統知識,作出決策并發出指令,通過手動、自動、計算機網絡(有線、無線)等多種方式對灌溉系統、調溫系統、調濕系統、內外遮陽及補光系統等設備進行控制,以創造適宜作物生長發育的環境條件,實現高產、優質、高效的生產目標。
       該系統可以廣泛應用于各個地區的現代化溫室、貯藏保鮮庫、養殖蓄舍等農業設施的生產管理,讓用戶真正體會到“科技服務農業”所帶來的便利,通過溫室監控系統的使用,農戶隨時都有“無論外邊刮風下雨,溫室總是風調雨順”的感覺。
控制系統工作原理
       溫室大棚自動化控制系統是根據溫室大棚內的溫濕度、土壤水分、土壤溫度等傳感器采集到的信息,利用RS485總線將傳感器信息送給485轉232的轉換器,接到上位計算機上進行顯示,報警,查詢。監控中心將收到的采樣數據以表格形式顯示和存儲,然后將其與設定的報警值相比較,若實測值超出設定范圍,則通過屏幕顯示報警或語音報警,并打印記錄。與此同時,監控中心可向現場控制器發出控制指令,監測儀根據指令控制風機、水泵等設備進行降溫除濕等操作,以保證溫室內作物的生長環境。監控中心也可以通過報警指令來啟動現場監測儀上的聲光報警裝置,通知溫室管理人員采取相應措施來確保溫室內的環境正常。
物聯網技術在智能溫室中的應用
       實際上,物聯網技術是將各種感知技術、現代網絡技術和人工智能與自動化技術聚合與集成應用。
       在溫室環境里,單棟溫室可利用物聯網技術,成為無線傳感器網絡一個測量控制區,采用不同的傳感器節點和具有簡單執行機構的節點,如風機、低壓電機、閥門等工作電流偏低的執行機構,構成無線網絡,來測量基質濕度、成分、pH值、溫度以及空氣濕度、氣壓、光照強度、二氧化碳濃度等,再通過模型分析,自動調控溫室環境、控制灌溉和施肥作業,從而獲得植物生長的最佳條件。
       對于溫室成片的農業園區,物聯網也可實現自動信息檢測與控制。通過配備無線傳感節點,每個無線傳感節點可監測各類環境參數。通過接收無線傳感匯聚節點發來的數據,進行存儲、顯示和數據管理,可實現所有基地測試點信息的獲取、管理和分析處理,并以直觀的圖表和曲線方式顯示給各個溫室的用戶,同時根據種植植物的需求提供各種聲光報警信息和短信報警信息,實現溫室集約化、網絡化遠程管理。
       此外,物聯網技術可應用到溫室生產的不同階段。在溫室準備投入生產階段,通過在溫室里布置各類傳感器,可以實時分析溫室內部環境信息,從而更好地選擇適宜種植的品種;在生產階段,從業人員可以用物聯網技術手段采集溫室內溫度、濕度等多類信息,來實現精細管理,例如遮陽網開閉的時間,可以根據溫室內溫度、光照等信息來傳感控制,加溫系統啟動時間,可根據采集的溫度信息來調控等;在產品收獲后,還可以利用物聯網采集的信息,把不同階段植物的表現和環境因子進行分析,反饋到下一輪的生產中,從而實現更精準的管理,獲得更優質的產品。
物聯網智能溫室技術的發展與優勢
       據悉,物聯網溫室項目建設內容來源于北京市農業機械研究所和北京京鵬環球科技股份有限公司承擔的國家科技部863項目《植物工廠化生產低碳設施與裝備的研究》,以及市科委“十二五”重點課題《盆花生產關鍵技術和裝備的研發示范》,重點進行低碳物聯網溫室的建筑結構、配套系統、新能源與工廠化裝備高度技術集成與創新,在示范溫室中進行果菜、花卉、草莓和種苗的試驗、展示與生產。京鵬科技公司已經在通州京鵬現代農業科技成果展示園成功完成物聯網溫室項目。
       溫室應用物聯網技術,可達到改善產品品質、調節生長周期、提高經濟效益的目的,尤其是可實現溫室管理的高效和精準。對于規模化的溫室設施而言,如果借助人工來調控溫室內的環境條件,需要大量人手和時間,而且存在難以避免的人工誤差。如果應用物聯網技術,就只需點擊鼠標,在最短的時間里完成人工操作,而且非常嚴謹,這也是業內看好物聯網在現代農業中應用的重要原因。
       隨著物聯網技術普及應用,普通用戶可以通過計算機或手機隨時接收各種實時采集的精確傳感器數據,還可以通過遙控溫室內的視頻傳感器,觀察溫室的全面情況。產品出圃后,可以由對應的條形碼,隨時檢索到其流通過程。業界普遍認為,物聯網農業智能監控系統將在設施農業中得到更廣泛應用。
農業生產經營體制必加速智能溫室普及
       面對農村勞動力大量外流的現狀,國家頒布一號文件提倡創新農業生產經營體制,發展家庭農場、種植大戶、新型農民合作組織,支持龍頭企業通過兼并、重組、收購、控股等方式組建大型企業集團。創建農業產業化示范基地,促進龍頭企業集群發展。推動龍頭企業與農戶建立緊密型利益聯結機制,采取保底收購、股份分紅、利潤返還等方式,讓農戶更多分享加工銷售收益。鼓勵和引導城市工商資本到農村發展適合企業化經營的種養業。增加扶持農業產業化資金,支持龍頭企業建設原料基地、節能減排、培育品牌。
       不難看出,家庭農場、農業種植大戶、農民合作組織的形成與發展,必將加速智能溫室這種先進技術在農業方面的推廣應用。因為這些新的農業經濟體有資金、有技術、有人才,有能力利用智能溫室新技術提升土地的單位產出值,實現家庭農場的效益最大化。

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