论文发表 | 论文范文 | 公文范文
最新公告:目前,本站已经取得了出版物经营许可证 、音像制品许可证,协助杂志社进行初步审稿、征稿工作。咨询:400-675-1600
您现在的位置: 新晨范文网 >> 社科杂志 >> 基础科学杂志 >> 人天科学研究杂志 >> 正文

探究温室农业关键环境参数的控制

定制服务

定制原创材料,由写作老师24小时内创作完成,仅供客户你一人参考学习,无后顾之忧。

发表论文

根据客户的需要,将论文发表在指定类别的期刊,只收50%定金,确定发表通过后再付余款。

加入会员

申请成为本站会员,可以享受经理回访等更17项优惠服务,更可以固定你喜欢的写作老师。

《人天科学研究》1997年第6期

摘要:近年来,我国农业经济的快速发展,温室在农业生产中起到了关键作用,为了抵御恶劣的自然环境,保证作物快速生长,对温室进行智能化监控是一种重要的技术手段。本文设计了一套智能温室环境无线监控系统,实现了对温室温度、湿度、光照强度和CO2浓度4个参数的高效监控。由于比传统的有线监控网络更加简洁高效,本文的研究具有广阔的市场前景。

关键词:智能监控;温室环境;无线网络

温室是重要的农业生产设施,由于温室内的环境更适合作物生长,因而被农业生产领域广泛应用。温室必须要抵抗自然界的各种型业务环境,因而就涉及到对温室的监控问题。温室的监控水平是农业自动化的重要体现。随着温室规模的进一步扩大,人们对作物产量和长势要求的提高,温室控制变得越来越困难。如果温室环境不能满足作物生长要求,将会严重影响作物的生长,带来不可估量的经济损失。因此,提高温室监控的智能化程度具有非常重要的现实意义。

1温室控制技术现状

我国在农业设施方面的研究起步较晚,约在20世纪七十年代才开始有学者关注[1]。目前已经历了近半个世纪的探索,有了很大的成就,但在信息技术高度发达的今天,我国现在的农业设施仍然不能满足农业现代化的发展要求,有许多技术难题需要解决。我国地域宽广,环境条件差异巨大,而各地对农产品的需求却越来越多元化,因此发展了温室技术进行作物种植。当前我国许多地方仍然以自然大棚的种植为主,对人的劳动依赖性极高,生产效率不高,种植规模无法满足市场需求,总体处于低水平状态[2]。随着科技的发展,我国农业现代化水平日益提高,许多先进的科学技术开始应用到温室环境的控制中来,农业种植不再是传统的自然大棚方式,而是根据农作物对环境的需求,有针对性地按需求对温室内的环境进行控制,保证生产效率的提高[3]。从目前温室控制技术的发展现状来看,温度是是温室控制的重要参数,因为作物的生长要求环境温度长期处于比较适宜的状态。因此有人提出,只需要将温度控制在一个很小的变化范围内而无需硬件反复动作,因而可以减少能源消耗。近年来,有学者提出将计算机控制系统引入到温室大棚的控制领域中来,以抵抗自然环境的不利影响,只要把控制参数事先输入到系统中,就可以实现按该参数对环境参数进行控制[4]。随着温室控制技术的进一步发展,在不久的将来还能够对病虫害进行检测和预测,使温室内的作物不但生长在适宜的环境中,更是直接避免了害虫侵扰。尽管现在的温室控制系统已能够较轻易实现,但其性能还有极大的发展空间,因为温室监控系统采集的是是环境温度,与作物本身真实的环境要求还有一定的误差[5]。另外,考虑到温室环境的控制策略与外部环境有很大关系,因此可以将天气预报与温室控制系统进行联网,实现温室控制的更智能化,避免极端天气对温室环境的扰乱,把环境对作物生长的影响减至最小。

2温室控制的参数及要求

对温室的环境参数进行精确控制,一直是农业信息化的关键技术。由于作物对环境的要求是动态的,因而温室控制系统的设计也应具有一定的灵活性,可以满足作物生长环境的动态变化。环境中的光合作用、蒸腾作用、呼吸作用等都直接影响着作物的生长效率,另一方面,环境参数之间相互联系的,因此温室控制要同时考虑到环境因素之间的内在关系,才能实现精确的环境控制。大量农业种植生产经验表明,在众多环境因素中,温度、湿度、光照强度和CO2浓度4个参数对作物的生长起着关键性的控制作用,因此本文将重点研究这4个因素的控制。

2.1温度的控制

温度作为植物生长的最关键因素之一,直接影响着作物的生长效率和存活率,作物的生理活动与环境温度息息相关,因而温度成为温室控制系统的首要因素。实际上,温度是通过影响酶的活性来影响作物生理活动的。本系将实现对温室内温度的最大值、最小值、平均值和最佳值进行动态控制,以满足不同地区温室控制的需求。

2.2湿度的控制

湿度与空气中的水分有关。水作为生命基本物质,在作物的光合作用中起到了关键的作用,没有水就没有生命。因此湿度的控制极其重要。本文将同时考虑空间的湿度和土壤的湿度,对温室内的湿度进行全方位控制。实际上,作物对湿度的要求并不严格,也就是湿度可以比较大的范围进行波动,不会对作物产生明显的影响。因此本文采用了廉价的控制模块即可满足湿度的控制要求,以节省开发成本。根据农业生产经验和生物学理论,本系统将白天的温室湿度控制在80%以下,如果温度较高则控制在85%,以实现最佳的生产效率。

2.3光照强度的控制

光是作物光合作用的能量来源,因此光照的控制非常重要。本文主要考虑对光照强度、光质和光照时间三个光学参量进行控制。由于温室往往与外界环境只有一层薄膜,因此不同的外部条件对温室光照条件的影响不同,在多云和阴天的条件下对光线进行补偿,在盛夏的正午进行恰当的遮光,保证光照处于最佳状态。

2.4CO2浓度的控制

CO2是光合作用的重要原料,同时植物活动也会释放CO2,因此必须对CO2的浓度进行控制,使其保持在一个平衡状态。不同的时间段对CO2的浓度要求是不一样的,必须符合作物的生理特征,动态控制CO2的浓度。根据农业生产经验,本文的控制策略是,在日出后1小时开始施放CO2,持续2小时,结束施放后,至少隔1小时才能进行通风,保证作物生长需要。

3温室控制系统设计

本文根据对温室种植的环境要求进行调研发现,温室的环境控制主要涉及到两方面的内容,即环境的监测与环境的控制。这两个方面是相辅相成的,环境监测是环境控制的依据,环境控制是环境监测的目标。

4结语

随着农业经济的发展,温室的智能监控也会受到越来越多的重视,通过对实现温室监控系统的智能化设计将是一种重要的发展趋势。随着控制技术的发展,除了本文研究的4个关键参数之外,更多的环境参数也将考虑进来,实现对温室环境的全方位控制。因此本文的研究具有重要的市场前景。

参考文献

[1]邱增帅.温室大棚的环境参数控制[D].沈阳工业大学,2013.

[2]吴小伟,史志中,钟志堂,武文娟,张璐,丁莉,崔军.国内温室环境在线控制系统的研究进展[J].农机化研究,2013,35(04):1-7+18.

[3]张得龙.基于物联网技术的智慧温室监控系统的研究与设计[J].科学技术创新,2016(15):12-12.

[4]林嫣.基于无线传感器网络的智能温室监控系统的设计与实现[D].南开大学,2015.

[5]孔晓红,秦国庆,张强.智能远程温室监控系统设计[J].湖北农业科学,2015(17):4294-4296.

作者:黎龙卓 单位:西安培华学院

人天科学研究杂志责任编辑:张雨    阅读:人次