设施农业温室环境调控装备的研究与进展.pdf

2 0 2 4年 第7期 中国农机装备 新技术应用 设施农业温室环境调控装备的研究与进展 设施农业温室环境调控装备的研究与进展 李玉亮 王尚华 鱼亚兰 牟佳 王旭东 甘肃省兰州新区农业科技开发有限责任公司 兰州 730000 摘要 随着现代农业技术的发展和温室环境调控装备的研究深化 通过高精度智能化技术提升作物生长环境的控制精度成为可能 在对温室内的温度 湿度 光照等因子进行深入研究的基础上 开发出集监测 调控于一体的智能控制系统 可实时调整环境至 作物生长最优状态 减少病虫害发生 对提升农业生产效率至关重要 未来 物联网 大数据和AI的融合将使温室环境调控更加 智能化 精准化 为设施农业的现代化转型提供有力支撑 关键词 设施农业 温室环境调控 机械设备 研究进展 近几年 科学技术水平不断创新发展 现代化机 械设备和农业生产技术在农业生产环节得到了进一步 的推广和应用 设施农业已经成为现代农业的重要组 成 利用现代化机械设备更好地调控设施农业中的温 度 湿度 光照等条件 营造良好的种植环境 更好 地满足农作物的生长需求 最终推动农业产业结构有 效调整 增加农作物产量 改善作物栽培品质 1 设施农业环境要素的变化特点 设施农业是指通过工程技术手段 创造适宜的作 物生长环境 实现对农业生产过程的调控 以达到提 高产量 改善品质 延长供应期等目的的一种现代农 业生产方式 设施农业中的环境要素主要包括温度 湿度 光照 CO 2 浓度等 要素的变化特点直接影响 着作物的生长状况 其中温度是作物生长的关键因素 之一 不同作物对温度的要求各不相同 温度的变化 特点表现为季节性 日夜变化和天气变化等 在温室 中通过调控通风 加温和降温设备 可以实现温度的 精确控制 并且要确保温室环境调控具备快速响应和 精确调节的能力 湿度是作物生长的另一个重要因素 湿度过高会导致作物病害的发生 湿度过低则会使作 物失水 影响生长 在调控过程中主要借助喷雾 灌 溉和除湿设备 实现湿度的调控 光照是作物生长的 能量来源 光照强度的变化特点主要表现为日夜变化 和季节变化 温室内部可以调节遮阳网 补光灯等设 备 实现光照的调控 CO 2 浓度是作物光合作用的原 料 通过增施有机肥 使用 CO 2 发生器等手段 可以 实现 CO 2 浓度的调控 1 2 设施农业中温室环境调控常用机械装备 2 1自动化温室卷帘机 自动化温室卷帘机在应用过程中应该明确卷帘机 尺寸 负载容量 速度 功率 保护等级等指标 整 个操作系统通常是由卷帘机 卷帘 限位开关 控制 箱 电缆组成 在安装过程中 首先将卷帘机安装在 温室的支架或横梁上 卷帘的一端固定在卷帘机上 然后将其展开并固定在另一端的支架上 卷帘的顶部 和底部安装限位开关 以确定卷帘的开合行程 控制 箱安装在方便操作的位置 并连接到卷帘机和限位开 关 然后将卷帘机 限位开关和控制箱连接起来 并 确保电缆连接牢固 通电后手动操作卷帘机 检查其 运行是否正常 限位开关是否准确 自动化温室选择 机划分为手动操作和自动操作 手动操作主要是通过 控制箱上的按钮或开关手动操作卷帘机 自动化操作 期间主要是依据温室大棚当中的温度湿度传感器 当 达到相应的标准之后 就可以自动地开启或者关闭卷 帘机 2 2通风机 温室大棚通风机的常见类型主要有轴流风机 离 心风机等几种 其中轴流风机风量范围1 0 0 0 60 000m 3 h 压力范围 50 500Pa 叶轮直径 300 1 250mm 电机功率 0 5 15kW 离心风机风量范围 作者简介 李玉亮 1994 男 农艺师 研究方向 作物栽培及推广 通讯作者 王旭东 1985 男 高级工程师 研究方向 林业信息技术 2 0 2 4年 第7期 1 000 100 000m 3 h 压力范围 100 1 500Pa 叶轮直 径 300 1 500mm 电机功率 1 5 30kW 在安装处 理过程中可以将风机安装在温室的侧壁上 距地面约 2 3 米 风机安装成水平或倾斜角度 确保风机出 口与温室内部空间保持一定距离 以避免气流湍流 也可以将风机安装在温室屋顶的脊部或侧坡上垂直位 置 叶轮向上 但要注意屋顶上安装风机时考虑风力 荷载和安装支撑 2 2 3二氧化碳生发器 在温室大棚中二氧化碳生发器的主要作用是提高 植物的光合作用效率 从而增加农作物的产量 根据 大棚的大小和植物的需求 选择合适的二氧化碳生发 器 目前市面上主要有化学反应式和压缩式两种二氧 化碳生发器 前者通过化学反应产生二氧化碳 后者 通过压缩二氧化碳气体来提供二氧化碳 选择的二氧 化碳生发器安装在大棚内部 尽量靠近植物生长区域 以便植物更容易吸收二氧化碳 使用过程中要结合所 种植作物的二氧化碳需求情况调整二氧化碳生发器的 输出浓度 一般温室大棚内部二氧化碳浓度在大约 800 1200ppm 时 植物的光合作用效率最高 在白 天植物进行光合作用时开启 晚上植物不进行光合作 用时关闭 应用期间还需要定期检查二氧化碳生发器 的运行状态 如果发现二氧化碳浓度不稳定或者生发 器出现故障 要及时进行调整或修理 2 4遮阳网 温室大棚遮阳网宽度 4 3m 或者 6 6m 长度根据 温室大棚的实际尺寸定制 根据所种植的农作物的种 类不同以及季节不同选择遮阳系数 遮光率 不同的 遮阳网 一般遮光率在 30 50 的遮阳网适用于 春秋两季 5 0 7 0 的适用于夏季高温时节 80 95 属于超高遮光 适用于需要严格控制光照 的特殊作物 3 在安装过程中 安装方式多种多样 一种是固定式安装 一种是卷帘式安装 还有一种是 自动卷收式安装 第 1 种是将遮阳网固定在温室大棚 框架顶部 使用金属挂钩或尼龙扎带来固定 该种方 式稳定且牢固 但遮阴面积不可调节 第 2 种是在温 室大棚框架顶部安装轨道 将遮阳网固定在轨道上的 滚轴上 使用电动或手动卷轴机来控制遮阳网的展开 和回收 可以根据需要调节遮阴面积 第 3 种在卷式 安装方案的基础上 加入光照和温度控制器 根据设 定的光照或温度阈值自动控制遮阳网的展开和回收 具有节能环保 无须人工调节的作用 4 无论采用哪 种方法 在安装之前都应该测量温室大棚框架顶部长 度 并在轨道两端安装支座 将轨道固定在支座上 确保水平 遮阳网一端安装滚轴 并将另一端固定在 固定板上 遮阳网展开并将其卷在滚轴上 连接卷轴 机并进行调试和测试 3 设施农业中温室环境调控装备的发展趋势 3 1智能化和自动化 随着计算机技术和人工智能技术的发展 温室环 境调控机械逐渐实现了智能化和自动化 在大棚当中 通过安装传感器和执行器 温室环境调控机械可以实 时监测和调节温度 湿度 光照等环境因素 以满足 作物的生长需求 此外 智能化温室环境调控机械还 可以通过数据分析 实现对作物生长过程的预测和优 化 提高作物产量和品质 3 2节能和环保 随着能源问题的日益突出和环保意识的增强节能 和环保成为温室环境调控机械设计的重要考虑因素 一方面通过采用先进的节能技术和材料 降低温室环 境调控机械的能耗 另一方面 通过优化机械结构和 控制策略 减少对环境的污染 例如 利用太阳能和 风能等可再生能源 作为温室环境调控机械的能源供 应 减少对化石能源的依赖 5 3 3精准化和个性化 由于不同作物和不同生长阶段的生长需求不同 温室环境调控机械应用过程中需要具备精准化和个性 化的能力 通过精确控制环境因素 满足作物的生长 需求 提高作物产量和品质 这就需要针对不同作物 的生长需求 设计专门的温室环境调控机械 以实现 对作物生长的精细化管理 3 4网络化和信息化 在温室大棚农作物种植过程中通过将温室环境调 控机械与互联网和物联网技术相结合 实现温室环境 调控机械的远程监控和控制 提高温室环境调控机械 的管理效率和水平 例如 通过移动设备或电脑 农 民可以实时监测和调节温室内的环境因素 即使不在 现场也能对温室环境进行有效管理 4 结束语 随着设施农业环境调控机械设备的创新发展和应 中国农机装备 新技术应用 设施农业温室环境调控装备的研究与进展