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智慧温室大棚蔬菜种植自动控制系统的具体应用论文
在日常学习、工作生活中,说到论文,大家肯定都不陌生吧,论文写作的过程是人们获得直接经验的过程。怎么写论文才能避免踩雷呢?以下是我为大家收集的智慧温室大棚蔬菜种植自动控制系统的具体应用论文,仅供参考,希望能够帮助到大家。
摘要:
传统的农业种植模式已经很难满足现代生活模式与需求,以传统塑料大棚为例,不仅产量很低,也会带来较大的污染,且人员管理非常繁琐,不利于蔬菜种植效益的提升。智慧温室大棚蔬菜种植模式优势较多,相比于传统塑料大棚能够大幅度扩展蔬菜种植发展空间,也改变了现代农业、新型农村的格局。该文简述了智慧温室大棚蔬菜种植的优势,然后分析了智慧温室大棚建设方案,最后介绍了智慧温室大棚蔬菜种植自动控制系统的具体应用。
关键词 :
智慧温室;大棚蔬菜;种植技术;
引言:
在传统农业发展模式下,农民的浇水、施肥和打药等农业劳动过程主要借助已有经验进行。在温室大棚蔬菜种植中,需要关注浇水的时机,准确把控农药浓度,且保证温湿度、光照、氮元素等处于适宜的状态。由于无法量化指标,通常依赖于人为判断,因而经常发生误差,也无法提高温室大棚蔬菜种植的产量和质量。要想解决传统农业中低效率、低产能等现象,需要积极引入智慧温室大棚蔬菜种植技术,将各影响因素进行有效控制,改进环境条件,促进蔬菜的正常生长。
1、传统大棚蔬菜种植的危害气体
传统大棚蔬菜种植会释放很多有害气体,如氮气,引起有害气体含量超标的原因较多,主要包括人员操作不当、肥料质量不合格等因素。若是施肥方法不科学,施用含量超标的肥料,将引起氮气排放的增加,当温室大棚内氮气含量超出一定限度后,将导致叶片枯死,特别是对黄瓜、西红柿、西葫芦等蔬菜来说,对氮气更加敏感。此外,还会存在亚硝酸气体,当土壤呈弱酸性后,即pH值未超过5,某些菌体的作用效果将持续减弱,形成大量的亚硝酸气体。亚硝酸气体含量的增加,会让蔬菜绿叶发生白色斑点,黄瓜、西葫芦、青椒和西芹等蔬菜对亚硝酸气体较为敏感[1].冬季严寒,很多农民常用煤球升温取暖,在燃料不充分燃烧的情况下,将形成大量一氧化碳等有毒气体,温室大棚中碳元素也会超标,不利于蔬菜产量与质量的提升。
在预防过程中主要采取以下措施:
(1)做到施肥的科学性。温室大棚中施用的有机肥必须需要发酵腐热,以优质化肥为主,尿素要与过磷钙混施。基肥要深施15~20cm,追施化肥深度至少为12cm,施后及时覆土浇水。
(2)通风换气。在天气条件较好的情况下,要根据温度要求及时通风换气,遇到雨雪天气时也应该做好通风换气工作。
(3)农膜与地膜不能产生毒性,温室大棚中废旧塑料品等需第一时间清理干净。
2、智慧温室大棚蔬菜种植的优势
在蔬菜种植中需要控制好空气温湿度、土壤温湿度和水肥条件,才能保证蔬菜生长的品质,实现产量提高的目的。因此要通过精准化控制各项环境因素,改善温室大棚蔬菜种植品质,确保经济效益逐步提升。智慧大棚主要在温室大棚蔬菜种植中引入自动化控制系统,发挥最新生物模拟技术的作用,对棚内蔬菜生长最适宜的环境进行模拟。同时也设置了温度、湿度、二氧化碳和光照度传感器,对温室大棚内多项环境指标进行感知,并利用微机完成数据分析,实现对棚内水帘、风机和遮阳板等设施的全面监控,最终有效改善大棚内蔬菜生长环境。
在科技进步与发展过程中,各种智慧大棚控制系统得到了广泛应用,实行精细化管理模式,温室大棚内的茄子、辣椒、黄瓜和西红柿等蔬菜都能快速生长,能够帮助种植户创造丰厚利润,也促进了智慧温室大棚的发展。在智慧大棚控制系统中主要应用了物联网技术,设置农业物联网传感器,管理中物联网系统能够有效采集实施环境数据,其中包含了光照、空气温度、湿度和二氧化碳浓度等信息,在网络支持下向控制平台传输[2].系统结合获得的数据信息完成智能判断,远程控制温室大棚中的各项设备,达到及时调节棚内环境的目的,确保满足大棚内蔬菜生长的要求。在温室大棚蔬菜种植中引入智慧大棚控制系统,大幅度提升了温室大棚生产自动化和管理智能化水平。
智慧大棚控制系统除了可以在温室环境方面实现精准管理以外,还具备大面积统一管理的优势。在系统运行过程中,能够为温室大棚蔬菜种植提供精细化的智慧管控服务,实现对设施农业管理效果的不断优化。这样不仅能让温室大棚管理效率大幅度提升,也有效减少了管理成本的投入,为大棚蔬菜种植创造了诸多便利,能够达到增产增收的目的,温室大棚蔬菜种植也能逐步发展为稳定型和持续增收型产业。在中国加快推进乡村振兴战略实施的过程中,智慧大棚控制系统将在农业智能化发展中发挥越来越大的作用,为农业全面升级打牢基础。
3、智慧温室大棚建设方案
在智慧温室大棚建设过程中,需要由多个环境监测节点完成组网,才能实时采集环境信息,达到精准控制的目的。在各环境监测节点上需要安装传感器,控制设备主要有补光照明设备、排风设备、灌溉设备以及报警设备等。各节点也设置2节干电池保证电能供应,因为节点功耗不高,所以电池使用寿命很长,在智慧温室大棚中供电非常安全与便利。各传感器获得的数据向上位机传输过程中,上位机除了可以实时显示、控制与存储,并自动生成温度、湿度和光照等环节因素变化曲线图以外,也可以借助网关与Internet服务器进行连接,达到手机远程监测和控制等目的。建设智慧温室大棚后,能够实现对温室大棚蔬菜生长情况的远程视频监控,也能将相关信息实时存储下来,为农业生产科学化管理创造条件。
在智慧温室大棚功能设计上,主要包括以下几点:
(1)身份识别功能。借助RFID射频识别技术将个人信息显示在上位机,用户在系统刷卡登记后才能完成相应操作。
(2)自动报警功能。要想农业生产更加安全可靠,在大棚中发生烟雾、明火以后,利用烟雾传感器与火焰传感器进行检测,能够第一时间让蜂鸣器报警得到控制,在GPRS模块支持下为用户发送短信或者是打电话,并在屏幕上清晰完整呈现大棚报警信息。
(3)远程监控功能。登录网页端,即实现对智慧温室大棚蔬菜种植的远程监控。
(4)无线信息采集与传输功能。为提高大棚蔬菜种植的产量与质量,要实时监测和控制大棚内蔬菜生长环境。环境监测节点主要由光照、空气温度、土壤温湿度以及二氧化碳传感器等构成,能够精确采集相关信息数据[3].
(5)定时防治病虫害功能。利用臭氧发生器,能够在高压、高频电等电离作用下,让空气内氧气转化为臭氧,并定时进行杀菌,达到对温室大棚蔬菜种植中的病虫害防治功能。这种方式不仅具有安全、高效等优点,还降低了成本与农药使用量,能够达到无污染、无残留的要求,不断推动智慧温室大棚蔬菜种植增值提效。
4、智慧温室大棚蔬菜种植自动控制系统
在农业自动化发展过程中,除了应用计算机技术以外,也涉及微电子技术、通信技术和光电技术等,尤其对蔬菜种植自动控制系统而言,它们是智慧温室大棚蔬菜种植中需要重点关注的.内容。对该系统而言,主要结合蔬菜温室控制要求建设的远程监控管理系统,属于可扩展、可操作的硬件与软件系统。利用无线通信方式与蔬菜温室管理中心的计算机联网,能够让蔬菜温室单元得到实时调节与控制。
蔬菜种植自动控制系统主要构成如下:
(1)无线传感器,分别为温湿度传感器,土壤温湿度传感器、光传感器和二氧化碳传感器等设备。
(2)控制器,主要有温湿度控制器、光强控制器和土壤温湿度控制器等,可以集中处理各传感器传输的数据信息,并由计算机发出相应的控制指令。
(3)触摸屏,能够显示各种数据,以及风机、加湿、加热电磁阀等现场设备的远程控制,各种数据报表的打印等。
(4)遥控终端,通常包括手机、计算机等。
对蔬菜种植自动控制系统功能来说,包括以下几点:
(1)检测系统:设置多种无线传感器,将蔬菜生长环境中的温度、湿度、pH值、光照强度、土壤养分和二氧化碳浓度等物理参数及时采集起来。
(2)信息传输系统:利用本地无线网络、互联网、移动通信网络等通信网络,为数据传输、转换等创造有利条件,能够提高智慧温室大棚内环境信息传输效率。
(3)信息通过无线网络传输系统和信息路由设备传输到控制中心,各节点能够自由匹配,任意监控,互不干扰。
(4)控制系统:增加摄像头,对各温室大棚进行监测,并借助监控计算机对环境调整的全过程进行监控。蔬菜生长环境信息数据等进行实时监测,将各节点数据采集起来,通过存储、管理后能够动态呈现各测点信息。同时结合掌握的信息数据自动灌溉、施肥、喷施、降温和补光等,发挥历史数据存储、查询、报警和打印等作用[4].
(5)远程控制系统:移动电话终端用户能够了解蔬菜棚的工作状态,借助手机实时发布指挥控制设备。
蔬菜种植自动化控制系统不仅安全可靠,适应性也很强,能够提高蔬菜种植智能化水平,为绿色健康蔬菜种植奠定了良好基础。蔬菜自动种植控制系统融合处理大量的农业信息,确保技术人员可以完成多个蔬菜棚环境的监控与智能管理,让蔬菜生长环境得到改善,真正实现增产、提高质量、调节生长周期、提高经济效益等目标,也达到集约化农业生产、高产、优质、高效、生态、安全的目的[5].
5、结语
总之,近年来人民生活水平不断提高,在蔬菜栽培自动化控制系统建设与应用上有着更高的要求,产品附加值越来越高,经济效益也不断提升。通过光照、温度、湿度、二氧化碳、土壤等监测与自动化控制,推动现代农业发展再上新台阶,也是智能技术在农业生产中作用的体现。实行智慧温室大棚蔬菜种植技术,为蔬菜种植技术提供量化指标作为参照,这样蔬菜种植产量与品质得到保障,可操作性也大幅度提升,不仅可以实现增产创收的目的,也为产业链的形成创造了有利条件。
参考文献
[1]胡琼香基于物联网的智慧温室大棚蔬菜种植技术[J]江西农业,2019(14):13-17.
[2]刘欣"互联网+"设施蔬菜智慧决策管理系统设计与验证[J.江苏科技信息,2018,35(29):62-64.
[3]孙通农业气象物联网在蔬菜大棚中的应用[J]现代农业科技2020(16):164-171.
[4]何淑红设施大棚蔬菜生产技术与发展趋势研究[J].农村实用技术2020(08):11-12.
[5]胆温室大棚蔬菜种植技术试析[J]农民致富之友,2020(13):50-50.
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(1)光照:覆盖一般白色农膜的大棚,棚内的光照强度是上强下弱,棚架越高,近地面的光照也越弱。新棚膜透光率为75% - 85%,1年以后透光率仪为57%左右。新膜棚内l米高处的光照强度通常为自然光照强度的60%左右。南北延长的大棚,上午东侧光照强,西侧光照弱;下午则相反,东西延长的棚,南侧光照强,北侧光照弱,最大可相差20%,水平分布明显不均,但平均光照强度高于南北延长的大棚。棚膜外不易覆盖遮光材料,棚内般不设小拱棚,因此日照长短无法调节。(2)温度:早春棚内最高温度可比露地增高15℃以上,晴天增幅大,阴天增幅小。高温季节变幅大,低温季节变幅小。12月下旬至翌年1月下旬,棚内气温一般在0℃以下;2月上旬至3月上旬棚内平均气温可达10℃以上;3月中、下旬棚内气温最高可达30℃,比露地高l5℃以上;4月棚内最高气温可达到40℃,最低气温往3℃以上;5-6月棚内最高气温达40 -50℃,易出现高温为害;9月中旬,棚内最高气温可保持在30℃以上,夜间不低于l5℃;中旬以后至10月中旬最高气温仍可达30℃,但最低气温只能维持在6 - 15℃ 。10月下匈至11月中旬,最高气温达20℃,最低气温达3 - 6℃。11月下旬以后,大棚最低气温降到0℃以下。(3)湿度:大棚内空气的相对湿度夜间可达90%以上,白天多在60% - 80%。大棚相对湿度的变化与温度相反,随着温度的升高,相对湿度下降,最低值一般出现在下午1-2点。夜间随着温度的下降而升高,最高值出现在凌晨。白天湿度变化比较剧烈,夜间湿度比较平稳。浇水后湿度增大,放风以后湿度下降。
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大棚太阳短波辐射能够透过塑料薄膜照进大棚内,棚内地面升温后放出的地面长波辐射则被塑料薄膜所阻隔,减少了热量的损失;同时,塑料大棚还能阻止棚内(暖) 外(冷)空气的热交换,使大棚内温度高于棚外。
大棚具有保温性。覆盖薄膜后,大棚内的浊度将随着外界气温的升高而升高,随着外界气温下降而下降。并存在着明显的季节变化和较大的昼夜温差。越是低温期温差越大。
一般在寒季大棚内日增温可达3-6℃,阴天或夜间增温能力仅1-2℃。春暖时节棚内和露地的温差逐渐加大,增温可达6-15℃。外界气温升高时,棚肉增温相对加大,最高可达20℃以上,因此大棚内存在着高温及冰冻危害,需进行人工调整。
在高温季节棚内可产生50℃以上的高温。进行全棚通风,棚外覆盖草帘或搭成"凉棚",可比露地气温低1-2℃。冬季晴天时,夜间最低温度可比露地高1-3℃,阴天时几科与露地相同。
因此大棚的主要生产季节为春、夏、秋季。通过保温及通风降温可使棚温保持在15-30℃的生长适温。
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大棚的见光时间和露地一样,而且不论直射光还是散射光,各部位都能透过,受光条件优于日光温室。(1)透光率并不高,一般只有50%~60%。(2)棚向不一样,棚内透光率和光强分布不一样。从平均透光率来看,东西向大棚优于南北向大棚,透光率高2~8个百分点,但光照明显不均,南部透光率高于北部,平均高23个百分点。南北向大棚光照比较均匀,东、西部透光率相差仅2个百分点。但在南面没有遮挡情况下,南部4~5米的光照明显比其他部位为好。(3)大棚结构和薄膜使用时间不同,透光率不一样 钢结构无柱式大棚比竹木有柱式大棚光照高10%左右。薄膜有雾滴或黏附尘埃时,光照下降20%~30%;薄膜老化透光率下降23%~30%。大棚的增光措施可参照日光温室有关部分。
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