南方玻璃温室自动化控制系统的设计及管理

吴敬才，郑回勇，吴 燕，尤春中，陈永快

(福建省农业科学院数字农业研究所 350003)

随着社会进步、科技发展，我国设施农业将向着区域化、节能化、专业化方向发展，形成高科技、自动化、机械化、规模化、产业化的工厂型农业，可为社会提供更加丰富、安全、优质的绿色健康食品。在设施栽培中，玻璃温室是使用寿命最长的一种结构类型。

福建省农业科学院中以示范农场位于福州市晋安区新店镇埔垱村，于2013年10月引进以色列设备及技术，建成3500 m2以上的玻璃温室大棚，建成投入使用1年来运行良好。现将该玻璃温室大棚的自动化控制系统设计，及其应用于无土基质设施栽培的管理经验总结如下。

1 自动化控制玻璃温室大棚系统设计

1.1 系统材料和结构

玻璃温室是以透明玻璃为覆盖材料的温室，透光率一般为60%～70%。温室的骨架为镀锌钢管，门窗框架、屋脊为铝合金轻型钢材，肩高约8 m。

大棚管理系统采用JPK－013型自动化控制系统。开启电脑，输入用户名及密码，在桌面点击海峡农业示范园控制系统图标，点击特殊菜单，点击登录“开”，弹出对话框，再次输入另外一个用户名及密码，就可进行参数操作设计。设计结束后，下拉特殊菜单，点击退出“关”。把目标温度设计为30℃，降温需求百分比为10%。

1.2 系统功能及操作设计方案

1.2.1夏、秋季的操作设计方案 根据南方夏、秋季需要降温的要求设计操作方案，详见表1。

1.2.2冬、春季的操作设计方案 根据南方冬、春季的气候特点设计保温操作方案，详见表2。

2 玻璃温室大棚自动化控制系统管理要点

2.1 水肥机一体化系统管理

水肥机由以色列Galcon公司提供。操作步骤:电脑开机—桌面—点击Client系统—点击Mixer。

表1 玻璃温室大棚自动化控制系统夏、秋季降温操作设计方案

表2 玻璃温室大棚自动化控制系统冬、春季保温操作设计方案

2.2 分区设计管理

2.2.1水肥机一体化分区管理 将整个温室分成6个水肥灌溉区域，即与电脑连接的6个水阀所控制的灌溉区域为一个独立的单元。区域布置见图1。

图1 各个水肥灌溉区域的平面布置图

水肥机装肥料母液的肥料桶共7个桶，A、B液各3个桶，另外1个酸液桶，分为3个组别，酸液桶共用。针对不同作物，每组的肥料母液可以有所区别。A桶(Fert.1)和 B桶(Fert.2)吸量都设为5.0 L/m3，酸液(Fert.3)吸量设为3.5 L/m3。

1区、2区种植瑞丰番茄，2014年5月31日移植;3区种植金玉满堂番茄，4区种植串串红铃番茄，3区、4区均为5月22日移植。从移植到7月2日每天灌溉1次，清晨5:00开始滴灌，时间为10 min。7月2日开始增加为4次，每次3 min。因为3区、4区结果多，植株细弱，7月6日再增加1次，即3区、4区结果期每天灌溉5次，每次3 min。5区、6区分别种植金石王1号和金玉满堂番茄，2013年11月9日移植，前期灌溉同3区、4区，因结果盛期需肥水较多，增至每天7次 (表3)。

表3 各区域的电脑识别代码及灌溉时间

2.2.2各区域的项目编号绑定及灌溉时间表(Irrigation Program No.)设计 各区域的电脑识别代码及灌溉时间表设计见表3。

2.3 灌溉时间等数据的设计及修改

在 Mixer的图案里，点击 Irrigation Program No.，在左上角白色框格里输入所要修改或设定的项目编号 (Program No.)，回车，再在左上角白色框格的左边，点击锁匙 (解锁)，选择要修改的数据，输入要修改的数据，全部修改完毕，再次点击解锁，点击确定 (sure)完成修改。其他项目的修改过程同样。

2.4 所需EC、pH值的修改及其感应器校准

点击 Fertilization Programs，在肥料项目号 7、8、9栏目内修改各种植区所需的灌溉水肥的 EC、pH值。2014年种植番茄，1、2、3、4区的 EC值设置为 1.5 ms/cm，5、6区盛果期设置为 2.0 ms/cm;pH值都设置为5.7。

当发现水肥机上的EC、pH值有偏差时，要用标准液来进行校准。

2.5 洗盐

点击右上角Irrigation Programs进入操作界面，点击Program Settings进入灌水数据界面。程序号(Prog.No)要选择灌溉肥料没用过的空白号。优先权 (Priority Setup)选择low。灌溉间隔天数 (Irri.Cycle days)选择1 d，时间单位 (Irri.Unit)为min;灌水量 (Quantity)为持续灌水60 min，肥料(Fert.Prog)填写0。开始 (Start Time)写0:01，结束写23:59;各区的间隔灌溉时间 (Duratior)写250 min(洗盐1轮60×4为240 min，其间休息10 min)。这就是洗盐1 d的循环模式。

2.6 过滤器清洗

每个肥料母液桶下面都有1个过滤器，选择在没有灌溉的时间段里，关闭水肥母液桶的开关，把过滤器小心拧开，用清水冲洗过滤片，干净为止。然后在灌溉之前装回，打开水肥开关。水肥机后面也有1个过滤器。

2.7 混合桶溢水问题的解决

灌溉是边混合水肥边进行灌溉，如果遇到突然停电，等来电时，电脑不知道混合桶的水肥该往哪个区走。因此，当看到混合桶溢水时，应立即手工把混合桶里的水肥舀出1/2。

3 小结

福建省农业科学院中以示范农场的玻璃温室大棚基本实现了水肥、温度、湿度、光照等的自动化及智能化控制，经过1年的使用，效果良好，有一定的推广价值。随着自动化、智能化等高新技术的不断研发与应用，计算机技术已作为一种手段，融于各类技术之中，可实现整个系统的自动监测与集中控制[1]。高智能型温室的产生将使农产品工厂化生产成为现实。

[1]葛志军，傅理.国内外温室产业发展现状与研究进展 [J].安徽农业科学，2008，36(35):15751－15753.