傳感器在園藝設(shè)施中的應(yīng)用

引言現(xiàn)代化高效溫室園藝設(shè)施系統(tǒng)，是在國(guó)內(nèi)外取得了巨大成功，其采用了新型的溫室科學(xué)技術(shù),和高效機(jī)械化、連續(xù)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，以提高各種作物土地產(chǎn)出率、勞動(dòng)生產(chǎn)率水平提高和優(yōu)化農(nóng)村社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效率,實(shí)現(xiàn)高效、均衡和穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與銷(xiāo)售的各種農(nóng)業(yè)新型園藝產(chǎn)品。它一年四季可以連續(xù)全年生長(zhǎng)，不受栽培生產(chǎn)地點(diǎn)土質(zhì)狀況和當(dāng)?shù)丶竟?jié)性氣候變化情況的各種綜合影響,四季又可長(zhǎng)年穩(wěn)定的連續(xù)生產(chǎn)。例如，在北極地區(qū)寒冷干燥的高山地帶、沙漠地帶,甚至即便是在更遙遠(yuǎn)的宇宙空間地表和地下空間環(huán)境內(nèi)也仍能穩(wěn)定常年生產(chǎn)，提供大量的各種天然新鮮柔嫩多汁可口的各種蔬菜植物。其顯著大幅度地提高、改善和保障了整個(gè)全球農(nóng)業(yè)生態(tài)、生產(chǎn)的安全條件,促進(jìn)了世界植物資源多樣性保護(hù)，有利于更加全面合理開(kāi)發(fā)利用園藝科學(xué)技術(shù)。目前，隨著市場(chǎng)對(duì)國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)設(shè)施市場(chǎng)需求潛力的可持續(xù)的增加,我國(guó)的設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的巨大長(zhǎng)期發(fā)展空間和前景，應(yīng)該都還是相當(dāng)?shù)臉?lè)觀的。除此之外，無(wú)公害園藝產(chǎn)業(yè)也必將是朝著我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品的休閑食品化、旅游園文藝化為方向穩(wěn)健而持續(xù)快速健康發(fā)展。近年來(lái),我國(guó)各地城鄉(xiāng)人民文化生活層次及經(jīng)濟(jì)生活水平等正在日益得到著不斷地增長(zhǎng)和迅速提高,這推動(dòng)了許多城市以現(xiàn)代農(nóng)村生態(tài)旅游景區(qū)和城市觀光體育娛樂(lè)休閑及農(nóng)業(yè)果蔬生產(chǎn)采摘示范基地建設(shè)等為主營(yíng)方向的現(xiàn)代城市得到了發(fā)展與壯大了起來(lái),都市農(nóng)業(yè)的發(fā)展方向也已開(kāi)始了逐漸地提上了產(chǎn)業(yè)建設(shè)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃當(dāng)中的一部分。這些綠色餐廳作為休閑餐廳與旅游觀，其設(shè)計(jì)規(guī)劃均都是本著以開(kāi)發(fā)建設(shè)綠色環(huán)境餐廳資源為主,綜合運(yùn)用建筑環(huán)境園林學(xué)、生態(tài)學(xué)知識(shí)以及農(nóng)業(yè)生態(tài)建筑學(xué)、設(shè)施園藝學(xué)技術(shù)知識(shí)等其他有關(guān)農(nóng)業(yè)學(xué)科知識(shí)而綜合加以進(jìn)行的規(guī)劃選址與整體設(shè)計(jì)的。其運(yùn)用了各種生態(tài)設(shè)施，園藝農(nóng)藝品種的人工栽培及繁殖的技術(shù)知識(shí)以及植物生態(tài)的調(diào)控技術(shù)等科學(xué)技術(shù)知識(shí)，加強(qiáng)對(duì)綠色整個(gè)的餐廳環(huán)境設(shè)計(jì)與維護(hù),形成的一個(gè)以投資建設(shè)綠色景觀環(huán)境小區(qū)為主,合理有序地規(guī)劃搭配建設(shè)各種特色花卉、果蔬、小橋流水以及假山人工湖等多種園林景觀2園藝發(fā)展方向現(xiàn)在世界各國(guó)先進(jìn)的自動(dòng)化園藝設(shè)施發(fā)展起來(lái)很快,我國(guó)已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化并正向著農(nóng)業(yè)完全實(shí)行自動(dòng)化、無(wú)人化操作的現(xiàn)代化方向發(fā)展。2.1環(huán)境控制自動(dòng)化生態(tài)環(huán)境因素綜合控制系統(tǒng)自動(dòng)化，主要工作功能內(nèi)容分別是室內(nèi)溫、濕度范圍的綜合控制及其自動(dòng)監(jiān)控調(diào)節(jié),灌水量、水溫變化等過(guò)程自動(dòng)綜合控制及其調(diào)節(jié),CO2濃度定量和施+肥等系統(tǒng)溫度自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)控并調(diào)節(jié),溫室系統(tǒng)內(nèi)通風(fēng)濕度及室外換氣的溫度參數(shù)自動(dòng)綜合監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)控制等。通過(guò)綜合控制各種因素并與其相對(duì)應(yīng)的調(diào)控作用關(guān)系的重要機(jī)械的操作方式及作業(yè)設(shè)備參數(shù)等來(lái)達(dá)有效綜合控制或?qū)崿F(xiàn)控制上述主要作業(yè)因素內(nèi)容,以盡量能達(dá)到和盡可能的給農(nóng)業(yè)田間作物正常生長(zhǎng)或發(fā)育過(guò)程創(chuàng)造一種最佳于農(nóng)業(yè)植物生長(zhǎng)條件的適宜環(huán)境氣氛條件的綜合作業(yè)目的。多因素影響的綜合與協(xié)調(diào)控制。這技術(shù)實(shí)際上也是中國(guó)于公元20世紀(jì)初期的80年代末后期研究發(fā)展的建立發(fā)展起來(lái)的。其最早采用的是一門(mén)利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)手段綜合地控制多種植物溫室環(huán)境因素及發(fā)展規(guī)律變化的系統(tǒng)工程方法,將適合于各種瓜果蔬菜作物按一年四季在不同環(huán)境階段內(nèi)生長(zhǎng)繁殖及分化發(fā)育等生長(zhǎng)階段的生長(zhǎng)與發(fā)育中所確定出來(lái)的一切適宜溫室生長(zhǎng)的環(huán)境條件性狀或技術(shù)要求等都預(yù)先輸入于一個(gè)專(zhuān)用計(jì)算機(jī)程序,當(dāng)其中某一項(xiàng)適宜環(huán)境因素性狀發(fā)生某種明顯條件改變之時(shí),其余的各種大氣因素可同時(shí)自動(dòng)和相應(yīng)地被作出這一系列的自動(dòng)修正和計(jì)算或調(diào)整。一般原則是以室內(nèi)外大氣光照條件差增加為最始依據(jù)，其溫度、濕度變化差減小和室內(nèi)的CO2二氧化碳總平均濃度差增加則為其最終隨機(jī)變態(tài)的因素,使在室內(nèi)外這一5個(gè)最主要的大氣環(huán)境因素間可以隨時(shí)保持著某種相對(duì)最佳的配合狀態(tài)。為了實(shí)現(xiàn)用水的自動(dòng)化控制。一些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家同時(shí)也分別進(jìn)行起了各種與此直接關(guān)聯(lián)，溫室種苗資源的物理特性、優(yōu)質(zhì)溫室種苗資源的選擇與方法、間種苗方法研究等有關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)研究。還率先進(jìn)行了溫室設(shè)施系統(tǒng)內(nèi)的多功能自動(dòng)化管理、搬運(yùn)以及自動(dòng)行走等作業(yè)裝置的試驗(yàn)研究。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用技術(shù)，為我國(guó)溫室種苗節(jié)能、施肥、經(jīng)營(yíng)以及管理技術(shù)提供了方便。3自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)和傳感器的使用在多種植物、作物進(jìn)行栽培育種過(guò)程中,人們希望能夠使用傳感器了解分析掌握各環(huán)節(jié)有關(guān)的各種參量以及對(duì)各個(gè)作物生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程帶來(lái)的積極影響,因此人們就必然有測(cè)量分析相關(guān)參量指標(biāo)的需求。最典型的主要測(cè)量參數(shù)有溫度、濕度、光照系數(shù)及空氣二氧化碳含量等。園藝設(shè)施系統(tǒng)對(duì)于使用這些參量傳感器系統(tǒng)的一些基本條件要求是:可靠,耐氣候潮濕,適用場(chǎng)合范圍更廣,適當(dāng)高度的控制精確度,價(jià)格較為便宜,同時(shí)還便于遠(yuǎn)距離觀察,便于直接跟其它的控制傳感裝置接口。3.1溫度傳感器溫度傳感器上重要的一點(diǎn)是溫度系數(shù)，其是一類(lèi)用以測(cè)量出某種特殊物體冷熱程度及變化趨勢(shì)的一個(gè)重要物理量。溫度起伏變化值只能用來(lái)記錄量度物體表面內(nèi)部溫度隨外部環(huán)境溫度的變化起伏，物體溫度曲線(xiàn)的某些溫度特性曲線(xiàn)數(shù)值來(lái)可作為間接參考,而專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用來(lái)作為記錄或量度物體溫度數(shù)值曲線(xiàn)的溫度標(biāo)尺則通常叫它溫標(biāo)。世界通用的國(guó)際溫標(biāo)關(guān)系為:1001oc=T/k-273.15其中,為攝氏溫度,T為開(kāi)氏溫度。3.2二氧化碳傳感器目前用于國(guó)內(nèi)外的各種小型溫室系統(tǒng)檢測(cè)室外空氣質(zhì)量指標(biāo)用到的新型二氧化碳濃度測(cè)定儀(c02)等的氣體傳感器種類(lèi)數(shù)均屬較多,園藝設(shè)施工程中所常用到的這種新型氣體二氧化碳傳感器類(lèi)型一般都為MW20型。量程:0.01~2000Ppm(Ppm表示每百萬(wàn)體積所含有檢測(cè)物體體積),精度:±7%,供電時(shí)輸入的電壓值為24兆伏安3.3濕度傳感器濕度傳感器主要用來(lái)記錄濕度指數(shù)，其主要用于計(jì)算大氣相對(duì)空氣干燥程度高低關(guān)系的一項(xiàng)主要物理量,用空氣中絕對(duì)空氣干燥濕度系數(shù)和空氣相對(duì)濕度指數(shù)等其他常用濕度物理量來(lái)進(jìn)行定量表示。絕對(duì)的空氣濕度系數(shù)是指混合氣體組分在有固定濕度的恒定溫度條件下和一個(gè)給定空氣壓力條件作用下,單位體積上形成的飽和或混合態(tài)氣體分子中平均體積所可能包含的飽和水蒸氣含量,單位:g/m(或mg/L),符號(hào)是AH;空氣相對(duì)濕度通常也是被用來(lái)表示指一種氣體中絕對(duì)空氣的相對(duì)濕度值或與水蒸氣在某該氣體單位溫度水平上處于飽和的混合狀態(tài)水蒸氣含量值和之相對(duì)比,用百分?jǐn)?shù)式來(lái)表達(dá),符號(hào):RH。園藝設(shè)施對(duì)測(cè)恒濕器件基本要求:耐化學(xué)污染、溫度波動(dòng)影響幅度小、穩(wěn)定性要好,響應(yīng)度快,微型化,集成化,性?xún)r(jià)比更高。4.園藝設(shè)施中的控制問(wèn)題4.1升溫和降溫的措施(1)升溫的措施。當(dāng)植株長(zhǎng)到具有抵抗力時(shí)，澆水閉棚升溫達(dá)30℃左右持續(xù)1h，再通風(fēng)排濕。3－4h后棚濕低于25℃時(shí)可重復(fù)一次。(2)降溫的措施。當(dāng)外界溫度高于溫室溫度時(shí),降溫措施有通風(fēng)4.2增濕和減濕的措施(1)增濕的措施有:當(dāng)植株長(zhǎng)到具有抵抗力時(shí)，澆水閉棚升溫達(dá)30℃左右持續(xù)1h，再通風(fēng)排濕。3－4h后棚濕低于25℃時(shí)可重復(fù)一次。(2)減濕的措施有:通風(fēng)4.3二氧化碳控制的相關(guān)問(wèn)題作物在各個(gè)生產(chǎn)時(shí)期或一天24小時(shí)內(nèi),對(duì)一氧化碳量的要求都不樣。因此應(yīng)先總結(jié)出不同作物在不同生產(chǎn)時(shí)期、每天24小時(shí)二氧化碳需求曲線(xiàn),在實(shí)際操作中盡量滿(mǎn)足。例如，減少二氧化碳措施：加強(qiáng)通風(fēng)、排氣；增加二氧化碳措施：當(dāng)室內(nèi)含二氧化碳數(shù)量低于或室外的二氧化碳含量時(shí),可先采用送背風(fēng)措施，當(dāng)發(fā)現(xiàn)室內(nèi)含有二氧化碳數(shù)高于或室外的二氧化碳含量時(shí),應(yīng)打開(kāi)二氧化碳發(fā)生器閥門(mén)送二氧化碳。5小溫室和大溫室計(jì)算機(jī)應(yīng)用若干問(wèn)題的討論5.1溫室栽培作物發(fā)展我國(guó)溫室栽培技術(shù)的發(fā)展，隨著社會(huì)的科學(xué)的發(fā)展，我國(guó)溫室溫室栽培的發(fā)展將向著域化、節(jié)能化、專(zhuān)業(yè)化發(fā)展發(fā)展，形成高科技、自動(dòng)化、機(jī)械化、規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化的工廠型農(nóng)業(yè)，為社會(huì)提供更加豐富的無(wú)污染、安全、優(yōu)質(zhì)的綠色健康食品，提高物質(zhì)產(chǎn)量。我國(guó)溫室栽培未來(lái)的發(fā)展呈現(xiàn)出現(xiàn)代化、精準(zhǔn)化、多元化、都市型的特點(diǎn)5.2計(jì)算機(jī)監(jiān)控更能夠?yàn)樽魑锉ＷC質(zhì)量為了更方便清晰的掌握溫室大棚作物的環(huán)境參數(shù)情況，選用計(jì)算機(jī)作為上位組態(tài)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)易控本身提供的各圖形模板，可方便地進(jìn)展監(jiān)控界面設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)易控上位界面和無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊的實(shí)時(shí)通信另外利用易控的程發(fā)表功能，還可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控界面在IE瀏覽器上直接查看溫室大棚作物的生長(zhǎng)情況。5.3用電安全應(yīng)注意用電安全,主要措施有:1動(dòng)磁式壓力表的可變電阻值隨壓力升高而升高安裝壓力傳感器時(shí),不可直接擰外殼。如傳感器有報(bào)警,那么傳感器線(xiàn)與報(bào)警線(xiàn)不可接反結(jié)論隨著時(shí)代科技潮流的推動(dòng),具有我國(guó)中國(guó)特色優(yōu)勢(shì)的現(xiàn)代化設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)基地正日益朝著園區(qū)規(guī)模逐步擴(kuò)大化、自動(dòng)化、科技水平現(xiàn)代化提高等發(fā)展方向迅速發(fā)展。設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)作為我國(guó)的重要產(chǎn)業(yè)之一，已經(jīng)取得了一些研究成果并投入到了實(shí)際使用。通過(guò)此次對(duì)傳感器在園藝設(shè)施中的運(yùn)用的研究性學(xué)習(xí)，我們更加能夠了其對(duì)推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的重要性。它促進(jìn)了國(guó)家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化改革的推進(jìn)步伐、蔬菜品種的規(guī)?；O(shè)施工廠化栽培。，也掀起了我國(guó)發(fā)展設(shè)施園藝產(chǎn)業(yè)的又一大浪潮。參考文獻(xiàn)：1姚甲倫.園藝設(shè)施中的溫室環(huán)境與調(diào)控設(shè)備[J].農(nóng)技服務(wù),2017,34(21):22+9.2陳雙臣;劉愛(ài)榮;王少先;蘇維