現(xiàn)代農業(yè)智能溫室種植系統(tǒng)方案

    現(xiàn)代農業(yè)示范種植大棚設備屬于設施農業(yè)范疇。設施農業(yè)是在環(huán)境相對可控條件下，采用工程技術手段，進行動植物..生產的一種現(xiàn)代農業(yè)方式，也稱為可控環(huán)境農業(yè)。設施農業(yè)跨多學科，涉及到建筑、結構、工藝、機械、電氣、給排水、暖通、自控、作物栽培等，需要配套：硬件設備、軟件控制系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動的種植養(yǎng)殖技術。

 

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 設施農業(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
種植領域，業(yè)主基本都是外行；養(yǎng)殖領域，業(yè)主基本都是內行。在種植領域，種植規(guī)劃排在首位。種什么，怎么種，收什么，怎么收，怎么賣，怎么運營，事先都要有明確的規(guī)劃，切莫一拍腦門盲目上馬。
規(guī)劃設計，有專業(yè)的機構，如農業(yè)規(guī)劃設計院。收費標準通常為項目總投資額的若干百分比種植設備的現(xiàn)場安裝施工，收費標準通常為每人每天多少元+項目總金額的若干百分比。
常規(guī)的資料包括：地勘報告建筑規(guī)劃圖種植平面圖電力和網(wǎng)絡拓撲圖種植規(guī)劃書運營方案
場地平面圖和種植規(guī)劃是先決條件，必要的資料。設備提供商據(jù)此提供數(shù)量、規(guī)格和報價。沒有種植規(guī)劃和場地平面圖，任何方案和報價將毫無意義，徒勞無功，浪費人力和時間。

 

二、溫濕度
在半封閉、全封閉環(huán)境中人工氣候因子里，首當其沖的是溫濕度，這兩個因素直接決定產量、質量。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。溫度、濕度，氣流，雨水，光照都是病蟲傳播的重要氣象因子。生物的生長過程，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，溫濕度都會變化，垂直濕度和垂直溫度其實都不一樣。
植物燈補光時，會產生大量的熱量。需要實時監(jiān)測溫濕度，并聯(lián)動加溫、降溫、通風等相關設備。常見的溫濕度傳感器有空氣溫濕度傳感器、基質溫濕度傳感器，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）制造有機物質并釋放氧氣的過程，稱為光合作用。種植主要工作都是圍繞光合作用展開的。開關遮陽設備、植物燈補光，都是對光的運用。在全人工光環(huán)境中，開啟補光燈時，必須監(jiān)測空氣中的二氧化碳濃度，只補光，沒有補充二氧化碳，光合作用效果會相當不理想。很多做植物燈的廠商并不清楚。
常用設備：光照度傳感器，卷簾機/遮陽膜控制器，植物燈/調光器。植物在不同的生長周期，需要不同強度、波長、顏色的光。使用植物補光專用調光器，可以定時、群控、線性、根據(jù)生長周期調節(jié)光譜。植物燈根據(jù)使用場景和條件，有成千上萬款，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
植物生長過程離不開水。無論是滴灌，霧培水培，灌溉過程中首先要過濾水中雜質。水有酸堿度，用PH傳感器檢測。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、水培往往會使植物根系無法正常呼吸?！案赏笣餐浮案现参锷?，利于積累干物質。

常用設備：水流傳感器，流量計，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?？諝庵械某煞?，和植物的生長息息相關。在種植大棚中，主要監(jiān)測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，如果只補光，沒有補充二氧化碳，會事倍功半。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，光線強烈，二氧化碳濃度至少要..在440ppm-600ppm之間。
補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)模實驗室種植尚可，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式。燃燒天然氣（液化氣、煤球等）在密閉空間內燃燒，會逐漸消耗氧氣，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，非常容易造成一氧化碳中毒，國內發(fā)生過燃燒法一氧化碳中毒死亡記錄，所以應..酸氫銨反應式。

常用設備：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)展趨勢來看，液體肥將成為主流，原因主要是方便施肥，方便自動化控制，在灌溉的同時，營養(yǎng)液融入水中一起，水肥一體化  利于植物快速吸收。液體肥還有一個優(yōu)點，可以..控制，時效更快，方便農藝師觀察種植效果。液體肥（營養(yǎng)液）的主要成分是無機鹽，隨著科技和認知的進步，有機營養(yǎng)液將成為主流。
營養(yǎng)液的濃度使用EC傳感器（電導率）檢測，酸堿度用PH傳感器檢測。E和PH的檢測數(shù)值是動態(tài)的，檢測時間和液體攪動的均勻性都會影響檢驗的結果。判斷EC和PH傳感器的準確性，可用EC和PH專用檢測液。

常用設備：EC傳感器，PH傳感器，水肥一體機

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

常用設備：攝像頭，監(jiān)控主機，光纖收發(fā)器，交換機

 
八、電源
種植大棚若使用生物補光燈、空氣源熱泵加溫、電鍋爐或電熱風機等，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，統(tǒng)計，電線電纜必不可少，相應的設計冗余也一樣都是必不可少。

常用設備：智能電表，智能電箱，智能多路開關，空氣開關，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、營養(yǎng)液供回管路、熱水源的供回水管路、控制信號管路、影像傳輸管路等等，設施農業(yè)依賴建筑物，管道，管線。

十、管理分區(qū)劃分

種植規(guī)劃、建筑設計、層架規(guī)劃和設計、種植區(qū)域、種植設備、種植層架來實現(xiàn)種植目的。物聯(lián)網(wǎng)自動化設計緊密相關。

十一、物聯(lián)網(wǎng)控制

物聯(lián)網(wǎng)控制也就是自動化控制、智能控制， 依賴物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)統(tǒng)一管理所有的設備和工具。在設施農業(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、大規(guī)模數(shù)據(jù)處理等物聯(lián)網(wǎng)核心技術，集土壤及環(huán)境數(shù)據(jù)實時采集、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)代農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)?？蛻艨赏ㄟ^手機、計算機等信息終端，實時掌握種植環(huán)境信息，實現(xiàn)作物的科學種植與..管理，.終實現(xiàn)節(jié)能降耗、綠色環(huán)保的目標。對溫室內環(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)）進行檢測，對溫室實施智能化控制和管理，要求溫室可在智能自動系統(tǒng)的控制下，完成相應的作業(yè)管理（噴灌、通風、補光、降溫）并對水簾及遮陽網(wǎng)進行控制