現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能溫室種植系統(tǒng)方案

    現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范種植大棚設(shè)備屬于設(shè)施農(nóng)業(yè)范疇。設(shè)施農(nóng)業(yè)是在環(huán)境相對(duì)可控條件下，采用工程技術(shù)手段，進(jìn)行動(dòng)植物..生產(chǎn)的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方式，也稱為可控環(huán)境農(nóng)業(yè)。設(shè)施農(nóng)業(yè)跨多學(xué)科，涉及到建筑、結(jié)構(gòu)、工藝、機(jī)械、電氣、給排水、暖通、自控、作物栽培等，需要配套：硬件設(shè)備、軟件控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動(dòng)的種植養(yǎng)殖技術(shù)。

 

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 設(shè)施農(nóng)業(yè)基本要素：溫濕度、光照、水(灌溉)、氣(CO2)、肥(水肥一體)、影像視頻、電源電線、管路、種植設(shè)施、管理分區(qū)劃分、物聯(lián)網(wǎng)控制。

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一、規(guī)劃和施工
種植領(lǐng)域，業(yè)主基本都是外行；養(yǎng)殖領(lǐng)域，業(yè)主基本都是內(nèi)行。在種植領(lǐng)域，種植規(guī)劃排在首位。種什么，怎么種，收什么，怎么收，怎么賣，怎么運(yùn)營(yíng)，事先都要有明確的規(guī)劃，切莫一拍腦門盲目上馬。
規(guī)劃設(shè)計(jì)，有專業(yè)的機(jī)構(gòu)，如農(nóng)業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院。收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)通常為項(xiàng)目總投資額的若干百分比種植設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)安裝施工，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)通常為每人每天多少元+項(xiàng)目總金額的若干百分比。
常規(guī)的資料包括：地勘報(bào)告建筑規(guī)劃圖種植平面圖電力和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D種植規(guī)劃書運(yùn)營(yíng)方案
場(chǎng)地平面圖和種植規(guī)劃是先決條件，必要的資料。設(shè)備提供商據(jù)此提供數(shù)量、規(guī)格和報(bào)價(jià)。沒有種植規(guī)劃和場(chǎng)地平面圖，任何方案和報(bào)價(jià)將毫無(wú)意義，徒勞無(wú)功，浪費(fèi)人力和時(shí)間。

 

二、溫濕度
在半封閉、全封閉環(huán)境中人工氣候因子里，首當(dāng)其沖的是溫濕度，這兩個(gè)因素直接決定產(chǎn)量、質(zhì)量。病害的發(fā)生，與一定的氣象條件為病原物的生存和傳播提供了適宜的環(huán)境有關(guān)。溫度、濕度，氣流，雨水，光照都是病蟲傳播的重要?dú)庀笠蜃?。生物的生長(zhǎng)過程，溫濕度這兩樣參數(shù)非常重要，大環(huán)境下有小環(huán)境，局部的小環(huán)境，溫濕度都會(huì)變化，垂直濕度和垂直溫度其實(shí)都不一樣。
植物燈補(bǔ)光時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量。需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫濕度，并聯(lián)動(dòng)加溫、降溫、通風(fēng)等相關(guān)設(shè)備。常見的溫濕度傳感器有空氣溫濕度傳感器、基質(zhì)溫濕度傳感器，液體溫度傳感器等。
三、光照
植物利用光能，同化二氧化碳（CO2）和水（H2O）制造有機(jī)物質(zhì)并釋放氧氣的過程，稱為光合作用。種植主要工作都是圍繞光合作用展開的。開關(guān)遮陽(yáng)設(shè)備、植物燈補(bǔ)光，都是對(duì)光的運(yùn)用。在全人工光環(huán)境中，開啟補(bǔ)光燈時(shí)，必須監(jiān)測(cè)空氣中的二氧化碳濃度，只補(bǔ)光，沒有補(bǔ)充二氧化碳，光合作用效果會(huì)相當(dāng)不理想。很多做植物燈的廠商并不清楚。
常用設(shè)備：光照度傳感器，卷簾機(jī)/遮陽(yáng)膜控制器，植物燈/調(diào)光器。植物在不同的生長(zhǎng)周期，需要不同強(qiáng)度、波長(zhǎng)、顏色的光。使用植物補(bǔ)光專用調(diào)光器，可以定時(shí)、群控、線性、根據(jù)生長(zhǎng)周期調(diào)節(jié)光譜。植物燈根據(jù)使用場(chǎng)景和條件，有成千上萬(wàn)款，尺寸、功率、光譜特性各有不同，需要在種植規(guī)劃中列明，或咨詢廠商定制。
四、水
植物生長(zhǎng)過程離不開水。無(wú)論是滴灌，霧培水培，灌溉過程中首先要過濾水中雜質(zhì)。水有酸堿度，用PH傳感器檢測(cè)。液肥加入水中，可一體化灌溉。灌溉手段和方法多種多樣，傳統(tǒng)的滴灌、漫灌正在被潮汐灌溉所替代，滴灌、水培往往會(huì)使植物根系無(wú)法正常呼吸?！案赏笣餐浮案现参锷?，利于積累干物質(zhì)。

常用設(shè)備：水流傳感器，流量計(jì)，電磁閥控制器，水溫傳感器，液位傳感器。 

五、氣
有光，吸入二氧化碳，呼出氧氣。沒有光，吸入氧氣，呼出二氧化碳。空氣中的成分，和植物的生長(zhǎng)息息相關(guān)。在種植大棚中，主要監(jiān)測(cè)的空氣成分是二氧化碳。人工光環(huán)境，必須重視二氧化碳的濃度，如果只補(bǔ)光，沒有補(bǔ)充二氧化碳，會(huì)事倍功半。自然光照環(huán)境中，二氧化碳濃度是400ppm左右，人工光環(huán)境中，光線強(qiáng)烈，二氧化碳濃度至少要..在440ppm-600ppm之間。
補(bǔ)充二氧化碳有兩種方式：氣瓶和二氧化碳發(fā)生器。氣瓶方式成本較高，小規(guī)模實(shí)驗(yàn)室種植尚可，大規(guī)模種植，要用二氧化碳發(fā)生器。根據(jù)產(chǎn)氣原理，二氧化碳發(fā)生器有兩類：燃燒天然氣式和碳酸氫銨反應(yīng)式。燃燒天然氣（液化氣、煤球等）在密閉空間內(nèi)燃燒，會(huì)逐漸消耗氧氣，造成氧氣濃度下降，從而引起不完全燃燒，生成一氧化碳，非常危險(xiǎn)，非常容易造成一氧化碳中毒，國(guó)內(nèi)發(fā)生過燃燒法一氧化碳中毒死亡記錄，所以應(yīng)..酸氫銨反應(yīng)式。

常用設(shè)備：二氧化碳傳感器，TVOC傳感器，氨氣傳感器，氧氣傳感器，二氧化碳發(fā)生器。

六、肥
從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，液體肥將成為主流，原因主要是方便施肥，方便自動(dòng)化控制，在灌溉的同時(shí)，營(yíng)養(yǎng)液融入水中一起，水肥一體化  利于植物快速吸收。液體肥還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，可以..控制，時(shí)效更快，方便農(nóng)藝師觀察種植效果。液體肥（營(yíng)養(yǎng)液）的主要成分是無(wú)機(jī)鹽，隨著科技和認(rèn)知的進(jìn)步，有機(jī)營(yíng)養(yǎng)液將成為主流。
營(yíng)養(yǎng)液的濃度使用EC傳感器（電導(dǎo)率）檢測(cè)，酸堿度用PH傳感器檢測(cè)。E和PH的檢測(cè)數(shù)值是動(dòng)態(tài)的，檢測(cè)時(shí)間和液體攪動(dòng)的均勻性都會(huì)影響檢驗(yàn)的結(jié)果。判斷EC和PH傳感器的準(zhǔn)確性，可用EC和PH專用檢測(cè)液。

常用設(shè)備：EC傳感器，PH傳感器，水肥一體機(jī)

 
七、影像
攝像頭屬于視覺傳感器。攝像頭引入種植大棚中，方便遠(yuǎn)程觀察和教學(xué)、傳播。共享農(nóng)場(chǎng)中.直觀的體驗(yàn)工具就是攝像頭。在科研工作中，攝像頭還有利于連續(xù)監(jiān)測(cè)，進(jìn)行人工智能的分析。網(wǎng)絡(luò)攝像頭需要的帶寬較高，在自動(dòng)化控制體系中，攝像頭和控制信號(hào)，.好走兩條通道，避免帶寬擠占。

常用設(shè)備：攝像頭，監(jiān)控主機(jī)，光纖收發(fā)器，交換機(jī)

 
八、電源
種植大棚若使用生物補(bǔ)光燈、空氣源熱泵加溫、電鍋爐或電熱風(fēng)機(jī)等，面積越大用電功率越大，屬于用電大戶，高能耗。電流、電壓、功率監(jiān)測(cè)，統(tǒng)計(jì)，電線電纜必不可少，相應(yīng)的設(shè)計(jì)冗余也一樣都是必不可少。

常用設(shè)備：智能電表，智能電箱，智能多路開關(guān)，空氣開關(guān)，接觸器，工業(yè)電源。

 
九、管路

管路中包含了電線電纜管路、供回水管路、營(yíng)養(yǎng)液供回管路、熱水源的供回水管路、控制信號(hào)管路、影像傳輸管路等等，設(shè)施農(nóng)業(yè)依賴建筑物，管道，管線。

十、管理分區(qū)劃分

種植規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、層架規(guī)劃和設(shè)計(jì)、種植區(qū)域、種植設(shè)備、種植層架來(lái)實(shí)現(xiàn)種植目的。物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化設(shè)計(jì)緊密相關(guān)。

十一、物聯(lián)網(wǎng)控制

物聯(lián)網(wǎng)控制也就是自動(dòng)化控制、智能控制， 依賴物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理所有的設(shè)備和工具。在設(shè)施農(nóng)業(yè)中，物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)是靈魂?；谥悄軅鞲衅?、總線制傳輸技術(shù)、大規(guī)模數(shù)據(jù)處理等物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)，集土壤及環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、總線制傳輸、圖像數(shù)據(jù)處理等功能于一體，是一套..的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)?？蛻艨赏ㄟ^手機(jī)、計(jì)算機(jī)等信息終端，實(shí)時(shí)掌握種植環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)作物的科學(xué)種植與..管理，.終實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、綠色環(huán)保的目標(biāo)。對(duì)溫室內(nèi)環(huán)境條件（包括土壤濕度、空氣溫度、空氣濕度、光照度等參數(shù)）進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)溫室實(shí)施智能化控制和管理，要求溫室可在智能自動(dòng)系統(tǒng)的控制下，完成相應(yīng)的作業(yè)管理（噴灌、通風(fēng)、補(bǔ)光、降溫）并對(duì)水簾及遮陽(yáng)網(wǎng)進(jìn)行控制