智能控制温室大棚实际应用探究

□文/王红杰

温室大棚是现代农业生产的重要组成部分，是设施农业的典型代表，它在反季节蔬菜种植、反季节水果种植、育苗育种、北方冬季的水产养殖、生猪养殖等方面有着极为广泛的应用，在丰富广大人民群众的菜篮子、果篮子和肉篮子等方面起着极其重要的作用。

传统温室大棚的原理在于锁住太阳光热量，提升温室内的温度，满足农作物生长的需要。太阳光在白天会透过温室的薄膜、玻璃照射进温室内，吸收太阳辐射的热量为温室内部增加温度，气温升高后，地面反射出的长波辐射热量不能透过温室散出，从而利用减少热量的散失来达到增温的目的，这样就能给那些不适合当下季节生长的农作物创造出合适的生长环境，来提升农产品的产量。

随着电子技术和信息技术的飞速发展，智能控制温室大棚应运而生，它是一种智能化管理大棚的科学系统，这种系统需要相应的感应设备来保证系统的正常运行，智能控制系统是将信息技术运用到农业上的体现，通过系统设定的各种指令，自动化地完成管理工作，无须大量的人工操作，是一种发展现代化农业的必要工具。因此，智能控制温室大棚除了具备传统温室大棚的基本功能外，它还能对温室大棚内温度（包括地温和室温）、二氧化碳含量、氧气含量、光照强度、湿度（包括土壤和室内）等进行调节，计算机根据采集来的数据自动进行分析，进而对作物自动施肥、施药、补水。相对于传统温室大棚，智能控制温室大棚不仅减少了人工成本，更提高了农产品的生产效率和品质，更适合规模化、集约化的现代农业生产。

一、智能控制温室大棚对温度的控制

适宜的温度是农作物生长的必要条件，它贯穿农作物生根、发芽、呼吸作用、光合作用的各个过程，每个过程对温度的需求是不一致的。晚上农作物只进行呼吸作用，在不损伤农作物的前提下，温度越低越能降低呼吸作用的消耗，从而降低有机物的消耗；白天农作物不仅进行呼吸作用，还要进行光合作用，要适当提高温度，让维持光合作用的各种酶发挥最大效能，从而提高光合作用效率，增加有机物积累。大部分的果蔬类植物生长温度白天控制在20～30℃，晚上在10～18℃，整个温度控制过程，需要将温室大棚的温度数据收集到智能控制系统的处理中心，然后与标准温度进行比对，通过正反馈和负反馈调节，让温度接近植物生长的合理值。如果温度低于合理值，通过智能控制系统驱动电动机减小通风口，必要时采取加热增温措施；如果温度高于合理值，通过智能控制系统驱动电动机增大通风口换气。

二、智能控制温室大棚对二氧化碳浓度和氧气浓度的控制

二氧化碳是农作物进行光合作用合成有机物的必需物质，适当的二氧化碳浓度能大大提高农作物对有机物的合成效率。白天农作物不停地进行光合作用，二氧化碳在不停消耗，温室大棚智能控制系统通过二氧化碳浓度传感器传回的数据与合理的二氧化碳浓度值进行比较，控制液体二氧化碳发生器，利用继电器实现对二氧化碳浓度的调节；夜晚由于只进行呼吸作用，氧气大量消耗，产生二氧化碳，二氧化碳浓度不断升高，如果二氧化碳浓度过高，氧气浓度过低会造成农作物缺氧，因此，温室大棚智能控制系统可以控制氧气产出，补充室内氧气。

三、智能控制温室大棚对光照强度的控制

光照是农作物生长的能量来源，而光照时间和光照强度共同构成对农作物生长的制约因素，缺一不可。控制光照时间和强度最简单的做法就是，利用温室大棚的智能控制系统控制伺服电机，让电机控制遮阳帘的蜷缩与张开，从而达到控制光照时间和强度的目的。除了上述方法外，我们还可以利用温室大棚的智能控制系统适时开启补光灯对农作物进行额外补光，农作物在生长过程中对各种光谱频率的光都需要，但主要是红光和蓝紫光，在阴天等连续光照不足的情况下，温室大棚的智能控制系统就可以开启适当光谱频率比例的灯光，补充光照。

四、智能控制温室大棚对湿度的控制

农作物体内的光合作用、呼吸作用等各种生化反应都是在水环境下进行的，反应过程也需要有水的参与，保持适度的土壤湿度对农作物的存活、生长起到决定性作用。如果土壤湿度过高，会对土壤内部的微生物造成影响，阻碍植物根系的呼吸、生长，造成吸收效果不好；如果土壤的水分含量过低，容易影响植物光合作用，造成生长发育不良。大棚内部的湿度还会受到空气湿度、光照等因素的影响，因此，在温室大棚内多个点位设置湿度采集装置，将采集到的数据回传到智能控制系统的处理中心，经过计算机的处理后，控制温室内的滴灌电磁阀、喷淋电池阀等打开或关闭，从而合理地监控湿度。

五、智能控制温室大棚对农作物施肥、施药、补水的控制

温室大棚的智能控制系统通过采集来的各项数据对农作物长势、病虫害现状进行分析，控制电磁阀开关，从而对农作物进行施肥、施药、补水，当然这里的肥和药都是适合喷淋的水溶性的，通过温室大棚的智能控制系统对农作物进行精准施肥、精准施药、精准补水，能够达到适量适度的目的，既满足了农作物生长的需求，又能降低农药残留，生产出高品质的农产品。

六、智能控制温室大棚进行联网操作

温室大棚智能控制系统通过WiFi或有线网络进行联网，与手机互联互通，对温室内设施实现远程控制，对农作物长势情况、病虫害情况全方位、全天候进行监控，及时准确预判棚内作物生长发育态势，并对温室内各种设施作出合理操控。

由于国内对温室大棚智能控制系统的研究早期受当时的技术水平和国内部分种类传感器的性能所限，国内的整体水平在国际上处于追赶状态。此外，由于其产品进入市场时间较短，系统的可靠性和耐用性还有待证明。

一种植物在不同的生长期其最佳气候要求不同，不同植物在相同生长期的最佳气候要求也不同，由于操作者不一定是农业专家，其设定的气候参数是否是植物生长期的最佳参数，操作人直接影响着温室大棚智能控制系统效益的发挥。因此，温室大棚智能控制系统的发展方向是，从植物的生长需求出发，能够及时为用户提供温室大棚各种作物在不同时期生长所需要的最佳气候参数及栽培技术和措施，不但能为不懂农业技术的用户提供技术帮助和实时指导，而且能自动生成合理的控制方案，实现温室大棚的自动化、智能化管理。