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国外大棚发展趋势跟智能大棚温室设计

2020-06-04 12:20:07

其一、国外大棚发展趋势
  当前国际上大棚生产有4个明显的发展趋势,即大型化、现代化、工厂化、高新技术化。
  1)大棚的大型化。由于大棚内温度稳定,日温差较小,便于机械化操作且造价低,大棚建筑有向大型化、超大型化发展的趋势。
  2)大棚的现代化、智能化。计算机智能化大棚综合环境控制系统开始普及,现在世界上发达国家的大棚生产,大棚内环境的调节与控制已由一般的机械化发展为由计算机控制,实现光照、温度、湿度、气体等因素的自动化监控,一些国家在实现自动化的基础上正向完全自动化、无人化的方向发展。大棚环境控制朝着基于作物生长模型、大棚综合环境因子分析模型和农业专家系统的蔬菜大棚信息自动采集及智能控制趋势发展。
  3)大棚的工厂化。植物工厂是在全封闭的设施内,周年生产园艺作物的高度自动化控制生产体系。植物工厂内以采用营养液栽培和自动化综合环境调控为重要标志,植物工厂能免受外界不良环境影响,实现高技术密集型省力化作业,生菜、菠菜栽培期较露地缩短1/4~1/2时间,可1年多茬次连续生产。目前,益的植物工厂在某些发达国家发展迅速,实现了工厂化生产蔬菜、食用菌和名贵花木等。美国现在正在研究利用“植物工厂”种植小麦、水稻以及进行植物组织培养和快繁、脱毒。
  据报道,近年来日本已有企业建立了面积为1500㎡的植物工厂,并安装有农用机器人,从播种、培育到收获实现了机械化、电气化。
  4)高新技术化。发达国家应用于设施农业的高新技术主要有:无土栽培技术、营养液调配技术、环境监测调控技术、二氧化碳施肥技术、蜜蜂授粉(生物)技术、基质消毒技术、机械化作业技术、产品采后处理技术、新能源技术和激光技术等现代化技术。
  其二、智能大棚温室设计
  设计智能大棚温室的目的在于采用传感设备可对大棚温室生产过程中的信息数据进行实时采集,便于对大棚温室内的生产环境进行控制,制定科学的农事操作建议。
  1、体系结构
  根据现有无线传感网络制定科学的体系结构,向上、向下分别添加信息应用层、信息感知层,即基本结构主要有三层(信息感知层、信息网络层与应用层)。
  信息感知层在底层,在农业大棚温室中通过部署各种各样的设备,如传感器、摄像头、RFID接收端与发射端,温室大棚内的各种环境参数信息都能够进行实时的采集,如光照度、土攘与环境温湿度等,便于对农作物的具体生长情况与设施使用情况等进行准确的监测。信息网络层便于对感知层所采集到的各项数据信息进行处理与传递.可对无线传感网、互联网进行充分应用,有机融合有线网络与无线网络,可靠的传输视频与监测数据,为整个农业物联网系统提供充足的网络支撑。信息应用层通过终端与人之间的交互,可使终用户以图表的形式展示信息网络层的整合、存储以及分析,便于较好的实现各种功能,如分析数据、控制设备、监控视频等。
  2、控制流程
  智能大棚温室系统的使用可依赖于数据采集与设备控制,在远程控制农业机械设备的泰勒公式,还能够科学的清理、分析、存储传感器所采集到的数据,然后向用户展示。
  3、物联网技术的集成应用
  (1)数据采集技术
  在智能大棚温室中设置相关设备时,如传感器、温湿度传感器、二氧化碳与光照传感器等,需将农作物的生长特点、种类和传感器的作用范围充分结合起来,对大棚温室内的环境信息进行实时采集。经RFID无线射频装置与WSN无线传感器网络可将采集到的信息实时的向嵌入式物联网管的数据分析获取单元传递,然后采用物联网对相关数据进行分析处理,然后上报给服务器。
  (2)设施控制技术
  在大棚温室中具有相关农业设备,如喷灌和采光等,自动化控制板建设配电箱附近,农业设备可实现自动、手动控制。
  通过处理系统信息感知层所采集到的数据之后,相比较于服务器内部事先设定好的数据库,按照所设定的参数,农业设备开关控制指令可由物联网关服务器发出。通过物联网网关与无线传感网络可向农业设备控制节点反馈控制节点,进而能够的控制各个设备,如阀门、风机、喷灌、温度调节等,便于智能化的调控大棚温室环境。
  (3)视频监控技术
  摄像机可安装在大棚温室的入口处与大棚温室两侧的中央,通过采集视频图像可便于随时开展远程视频监控,对农作物的长势情况进行仔细查看,从而能够提供一定的资料便于较好的开展生产科研,且能够较好的监控大棚温室内的各种情况。关于视频监控采用的主要是流媒体技术,关于视频的转发与分发可通过架设流媒体服务器实现,从而能够较好的完成视频的多路输入与输出。
  (4)终端用户应用技术
  智能手机、PC机、PDA和便携电脑为大棚温室的应用终端。为做好日常维护与管理工作可通过架设B/S结构应用服务器的方式,从而可为不同用户提供相应的门户页面,发布应用程序通信。
  用户管理、设备信息管理与种植交流是为终端用户所提供的应用。其中用户管理模块在于用户的增加、删除、权限管理;设备信息管理模块则在于管理大棚温室、传感器以及农业设备信息;种植交流模块包含较多内容,如显示供求信息、专家论坛、聊天工作等。
  环境感知是智能大棚温室应用物联网技术的重要基砒,传统大棚温室中关于各项农事的判断,农民只能借助自身经验,极易造成错误的判断,从而会极大的浪费资源或造成不可佑量的损失。在大棚温室内通过部署各种设备便于对各项数据进行实时的采集,如温度、湿度、二氧化碳浓度以及光照强度等,在此基砒上开展灌溉、采光、施肥等各种工作,以此有助于农作物生长环境的改善,较好的进行农业生产。

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