温室大棚用上物联网控制系统,智慧种植开启农业发展新时代

2019-11-30 14:27:53 0

互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。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。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,从物联网技术特点角度,可以把物联网技术分成传输层、感知层和应用层。每一个技术层都发挥着各自的功能。

一,感知层。感知层常作为农业物联网的基础,为应用层和传输层提供了更加可靠的数据支撑,具体来讲,感知层通过卫星定位、遥感技术、智能传感器等来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。

二,传输层。农业物联网中间环节传输层利用互联网、移动通信网、局域网等来实现对感知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。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。

三,应用层。应用层可以说是整个农业物联网的顶层环节,具体包括农产品追溯领域、大田种植领域、设施养殖领域、设施园艺领域、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。

基于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统设计众所周知,我国拥有大规模的设施农业产业,但是,设施农业大棚生产效率却始终不高,这主要是由于技术水平的局限。本文尝试探讨将物联网应用于设施农业温室大棚生产中,具体的实现过程如下。

设施农业温室大棚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。环境因子主要包括温度、湿度、光照、气体因子等,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。主要就温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度4项环境因子进行论述。

一、温度。温度是影响园艺作物呼吸作用和光合作用的重要因素,每一种农作物生长都有适宜的温度范围,并满足“三基点”要求。“三基点”具体包括温度下限、温度上限以及最适生长温度,例如:对于光合作用而言,农作物最适宜生长温度范围在20℃~25℃;对于呼吸作用而言,农作物最适宜的呼吸温度范围在36℃~40℃。需要强调的是,对于设施农业温室大棚的环境,也应该保持一定的昼夜温差。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,我们厂采用水分蒸发、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。

二,湿度。湿度可以说是影响农作物生长的最重要的环境因子,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。

三,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。

四,二氧化碳浓度。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。

设施农业温室大棚智能控制系统设计依据各项温室大棚环境参数,设计的物联网体系架构包括感知层、传输层和应用层,以以太网接入局域网络,实现了对温室大棚的自动化、智能化、科学化控制,大大提高了农业生产的效率。

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