物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在冀東山區(qū)日光溫室中環(huán)境監(jiān)控的應(yīng)用

摘要：主要通過對物聯(lián)網(wǎng)、通信和傳感技術(shù)的合理運(yùn)用，對冀東日光溫室種植過程中關(guān)鍵的要素進(jìn)行分析，為后期管理人員提供當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物的實(shí)際生長環(huán)境，確?？茖W(xué)合理的制度控制措施以及病蟲害預(yù)防工作，進(jìn)而提升勞動效率，改善生產(chǎn)質(zhì)量，增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)收益。生產(chǎn)應(yīng)用表明，監(jiān)控效果好，效益明顯

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；日光溫室；溫度；生長環(huán)境控制；質(zhì)量效益

丁曉穎. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在冀東山區(qū)日光溫室環(huán)境監(jiān)控中的應(yīng)用[J]. 農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2017，37（29）：18-19.

一、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)功能

1、環(huán)境監(jiān)測

主要對作物生長發(fā)育的環(huán)境條件進(jìn)行監(jiān)測并采集相關(guān)數(shù)據(jù)，詳細(xì)記錄區(qū)域內(nèi)的光照、溫度、濕度和土壤含水量等實(shí)際情況，然后通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)服務(wù)器上進(jìn)行監(jiān)測分析。在采集層，支持單傳感節(jié)點(diǎn)獨(dú)立采集和多傳感節(jié)點(diǎn)匯集采集。具體功能包括實(shí)時(shí)監(jiān)測、可視化實(shí)現(xiàn)展現(xiàn)、歷史數(shù)據(jù)，以及實(shí)時(shí)曲線、日曲線等功能。

2、基于冀東半地下日光溫室的控制系統(tǒng)

冀東地區(qū)半地下日光溫室是秦皇島地區(qū)最主要的新建溫室類型，溫室類型特點(diǎn)：采用下挖式、半地下結(jié)構(gòu)，這是一種非常有效的改進(jìn)和創(chuàng)新，這種結(jié)構(gòu)造價(jià)并不高，減少了溫室大棚的受風(fēng)面，同時(shí)大棚的保溫性能提升明顯。

（1）溫室內(nèi)主要作物生長需要的適宜溫度

日光溫室作物的變溫管理要求：一些喜高溫的蔬菜，白天適宜溫度在25-30℃、夜間18-20℃，比如西瓜、甜瓜、絲瓜和冬瓜等，當(dāng)溫度高達(dá)40℃，也可以正常生長；有些蔬菜喜溫性，適宜溫度在白天18-28℃、夜間15-18℃，比如有黃瓜、番茄、茄子、辣椒、菜豆、西葫蘆、香椿等，當(dāng)最高溫度高于40℃，或者溫度低于15℃時(shí)，作物將無法開花結(jié)果，影響產(chǎn)量。

（2）冀東半地下式溫室小環(huán)境的溫室溫度影響因子分析

與溫室外的熱交換。利用空氣對流和熱傳導(dǎo)效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)溫室內(nèi)與溫室表面進(jìn)行能量交換，大棚與外界空氣進(jìn)行能量交換。在溫室內(nèi)部，空氣流速較低，局部空氣的溫差形成了自然對流；在溫室外部，由于空氣流速（風(fēng)力）形成了強(qiáng)迫對流，且外界氣候變化無常，存在較大的不確定性因素。

太陽光輻射。作物生長過程中的光合、呼吸、蒸騰作用都離不開太陽光的輻射，此外，太陽光輻射直接影響溫室的溫度。太陽光穿過透明覆蓋物進(jìn)入溫室后，其中少部分參與植物的光合作用，剩余的則全部轉(zhuǎn)化為熱量，維持溫室內(nèi)部的溫度與濕度，并使作物在生長發(fā)育過程中達(dá)到能量與質(zhì)量的平衡。

（3）通風(fēng)熱交換

主要作用是調(diào)節(jié)溫室內(nèi)部的溫度與濕度，促進(jìn)作物的生長發(fā)育。在溫室內(nèi)，透明的覆蓋物把溫室內(nèi)的環(huán)境和外界環(huán)境隔離開來，主要通過覆蓋物進(jìn)行熱傳導(dǎo)和對流熱交換以及光照熱輻射和長波熱輻射的方式實(shí)現(xiàn)能量交換。此外還可以設(shè)置通風(fēng)窗交換溫室內(nèi)外的溫室與能量，調(diào)節(jié)溫室內(nèi)部的溫度與濕度，保證作物生長環(huán)境的良好。

（4）植物蒸騰作用

在溫室內(nèi)，溫度、濕度的適宜直接影響到作物自身的生長發(fā)育。通過光合作用與蒸騰作用，可以實(shí)現(xiàn)作物與周圍空氣交換能量、水蒸氣和二氧化碳。光合作用：通過光照將作為的二氧化碳轉(zhuǎn)化為有機(jī)物，并釋放氧氣，在吸收二氧化碳的同時(shí)，會通過氣孔滲出水，增加濕度；蒸騰作用：整個(gè)過程中這種水分的損失可以有效降低葉片的溫度。

（5）揭簾時(shí)間

適宜的揭、蓋簾時(shí)間和日出日間、當(dāng)?shù)鼐暥?、天氣情況有很大的關(guān)系，當(dāng)?shù)貫楸本?9.4度，冬至當(dāng)天太陽入射角為27.1度。曹建國等認(rèn)為，晴、少云天氣，揭開保溫簾時(shí)間為8：00-8：30，覆蓋保溫簾時(shí)間為16：30-17：30，在室內(nèi)溫度低于15℃前覆蓋保溫簾。在相對溫暖的時(shí)節(jié)，可以適當(dāng)早揭簾遲蓋簾，延長光照時(shí)間，提高光合作用效率。

（6）放風(fēng)管理

在冬季設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，冀東半地下人日光溫室的屋面散熱量、光能吸收能力、室外溫室氣溫都是不可控因素，只有通過通風(fēng)來控制溫室內(nèi)部小環(huán)境溫度，是主要的控制方式。半地下日光溫室作物一般沒有加熱設(shè)備，白天棚室溫度都是由通風(fēng)設(shè)備控制，通過風(fēng)口的大小和開風(fēng)口的時(shí)間調(diào)節(jié)。

二、智能預(yù)警、報(bào)警

物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程專家診斷指導(dǎo)系統(tǒng)對監(jiān)測指標(biāo)，以及基于監(jiān)測指標(biāo)計(jì)算的二級指標(biāo)，進(jìn)行條件設(shè)置，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)條件達(dá)到時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出預(yù)報(bào)或警報(bào)。可以通過Email、短信等形式通知，以便用戶達(dá)到預(yù)警效果或迅速采取處理措施。

三、基地管理

主要包括基地、大棚、設(shè)備等的管理。并定期對當(dāng)?shù)氐臏厥野凑丈a(chǎn)企業(yè)、合作社分布圖的方式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與查詢，方便后期監(jiān)督與管理。

四、基于物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)施農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)流程圖

五、效益分析

該技術(shù)有力地引導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理者調(diào)整優(yōu)化生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，全面提升農(nóng)產(chǎn)品的科技含量和競爭力，減少了成本投入，增加生產(chǎn)經(jīng)營收入，對社會主義新農(nóng)村建設(shè)將產(chǎn)生巨大的直接經(jīng)濟(jì)效益、間接經(jīng)濟(jì)效益和社會效益?？傊锫?lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程專家診斷指導(dǎo)系統(tǒng)在設(shè)施農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用項(xiàng)目的實(shí)施，加快我地區(qū)農(nóng)業(yè)信息化產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。endprint