物聯(lián)網(wǎng)控制系統(tǒng)用于溫室大棚，智能種植開啟農(nóng)業(yè)發(fā)展新時(shí)代。
互聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)集互聯(lián)網(wǎng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)、傳感器元件和智能信息處理于一體。物聯(lián)網(wǎng)最開始源于網(wǎng)絡(luò)化的射頻識別系統(tǒng)，后來逐漸發(fā)展成熟。普遍認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)是基于有線和無線的通信方式，通過傳感器、衛(wèi)星定位、射頻識別等方式收集物體信息。，并將這些信息上傳到互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)實(shí)生活中物體的精確定位、識別、監(jiān)控和管理。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用主要體現(xiàn)在農(nóng)業(yè)服務(wù)、農(nóng)業(yè)管理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營上。從物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特點(diǎn)來看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以分為傳輸層、感知層和應(yīng)用層。每個(gè)技術(shù)層都扮演著自己的角色。
第一，感知層。感知層作為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，為應(yīng)用層和傳輸層提供更可靠的數(shù)據(jù)支持。具體來說，感知層通過衛(wèi)星定位、遙感技術(shù)、智能傳感器等，綜合采集日常生活中物品的信息，如作物生長信息、土壤信息、環(huán)境信息、產(chǎn)品物流信息等。
第二，傳輸層。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的中間環(huán)節(jié)，即傳輸層，采用互聯(lián)網(wǎng)、移動通信網(wǎng)、局域網(wǎng)等。實(shí)現(xiàn)感知層采集的物體數(shù)據(jù)信息的傳輸，將數(shù)據(jù)安全穩(wěn)定的傳輸?shù)綉?yīng)用層。同樣，應(yīng)用層處理的數(shù)據(jù)也通過傳輸層反饋到感知層的設(shè)備終端，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供指導(dǎo)。
第三，應(yīng)用層。應(yīng)用層可以說是整個(gè)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的頂層環(huán)節(jié)，具體包括農(nóng)產(chǎn)品溯源、田間種植、設(shè)施栽培、設(shè)施園藝、農(nóng)產(chǎn)品物流等領(lǐng)域。在應(yīng)用層，數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)預(yù)警、智能控制、診斷推理等。從而促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程更加智能化、高效化和集約化的實(shí)現(xiàn)。
基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)眾所周知，我國設(shè)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，但設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室的生產(chǎn)效率一直較低，這主要是由于技術(shù)水平的限制?？傮w來說，園藝作物能否健康生長，一方面取決于自身的遺傳特性，另一方面也與生長環(huán)境密切相關(guān)。環(huán)境因素主要包括溫度、濕度、光線、氣體因素等。在溫室中，通過將各種環(huán)境因素控制在適當(dāng)?shù)乃剑梢杂行У靥岣咦魑锏馁|(zhì)量和產(chǎn)量。
1.溫度。溫度是影響園藝作物呼吸和光合作用的重要因素。每種作物都有適宜的溫度范圍，符合“三個(gè)基本點(diǎn)”的要求?！叭齻€(gè)基點(diǎn)”具體包括溫度下限、溫度上限和適宜生長溫度，如對于光合作用，作物適宜生長溫度范圍為20℃~ 25℃；對于呼吸作用，作物適宜的呼吸溫度范圍是36℃~40℃。需要強(qiáng)調(diào)的是，設(shè)施農(nóng)業(yè)的溫室環(huán)境也要保持一定的晝夜溫差。一般情況下，我們主要采用電加熱、熱風(fēng)加熱、熱水加熱來加熱，利用水蒸發(fā)、遮陽、通風(fēng)來冷卻環(huán)境。必要時(shí)，由于溫度和濕度存在一定的相關(guān)性，溫度的上升和下降都會引起溫室內(nèi)部濕度的變化，還要考慮濕度變化對作物生長的影響。
第二，濕度。濕度可以說是影響農(nóng)作物生長的一個(gè)重要環(huán)境因素。一般作物的含水量為60%~80%，作物幾乎所有的生理過程都離不開水的參與，如蒸騰作用、呼吸作用、光合作用等。對于設(shè)施農(nóng)業(yè)的溫室來說，其內(nèi)環(huán)境的濕度是由土壤濕度和空氣濕度共同決定的。溫室本身就是一個(gè)封閉的微環(huán)境，我們經(jīng)常降低濕度。一般來說，我們可以利用通風(fēng)來去除空氣中多余的水分，也可以利用一定的吸附材料來降低空氣的濕度。
第三，光照強(qiáng)度。植物的光合作用依賴于光，光合作用的速率隨著光強(qiáng)的變化而變化。眾所周知，對于農(nóng)作物來說，每種作物對應(yīng)一個(gè)光飽和點(diǎn)。在這個(gè)光飽和點(diǎn)以下，作物的生長受到限制，而在這個(gè)光飽和點(diǎn)以上，即使增加光照強(qiáng)度，作物的光合作用也不再加速。大多數(shù)作物都有一個(gè)8000~12000lux的適宜光強(qiáng)范圍，我們經(jīng)常采用遮光和補(bǔ)光的方法，使作物盡可能生長在適宜的光強(qiáng)范圍內(nèi)。人工光源用于人工延長光照時(shí)間或增加光照強(qiáng)度進(jìn)行補(bǔ)光作業(yè)，遮陽網(wǎng)用于遮光作業(yè)。
第四，二氧化碳濃度。植物的光合作用離不開二氧化碳的參與。我們常常形象地把二氧化碳稱為農(nóng)作物的“食物”。大多數(shù)作物生長需要0.1%的二氧化碳，而大氣中的二氧化碳濃度僅為0.03%。因此，我們有必要在設(shè)施農(nóng)業(yè)的溫室中人工補(bǔ)充二氧化碳。但是，二氧化碳濃度越高越好。一旦二氧化碳濃度高，就會導(dǎo)致作物葉片系統(tǒng)的閉合，不利于光合作用。
農(nóng)業(yè)溫室智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是基于溫室的各種環(huán)境參數(shù)。設(shè)計(jì)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)包括感知層、傳輸層和應(yīng)用層。通過以太網(wǎng)接入局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了溫室的自動化、智能化、科學(xué)化控制，大大提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率。
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