摘要：隨著設(shè)施新農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，人們的需求也越來越高，傳統(tǒng)溫室大棚已經(jīng)不能滿足當(dāng)下市場的需求。智能溫室（通常簡稱連棟溫室或者現(xiàn)代溫室）隨之而生，智能溫室擁有綜合環(huán)境控制系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)可以直接調(diào)節(jié)室內(nèi)溫、光、水、肥、氣等諸多因素，可以促進(jìn)全年優(yōu)產(chǎn)。近幾年隨著蔬菜大棚建設(shè)的迅速發(fā)展，智能溫室為農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了新的推動(dòng)力。

一、什么是智能溫室

智能溫室也稱作自動(dòng)化溫室，是指配備了由計(jì)算機(jī)控制的可移動(dòng)天窗、遮陽系統(tǒng)、保溫、濕窗簾/風(fēng)扇降溫系統(tǒng)、噴滴灌系統(tǒng)或滴灌系統(tǒng)、移動(dòng)苗床等自動(dòng)化設(shè)施，基于農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境的高科技“智能”溫室。智能溫室的控制一般由信號采集系統(tǒng)、中心計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)三大部分組成。

二、智能溫室貴在“控制系統(tǒng)”

智能溫室的“中樞系統(tǒng)”即智能溫室監(jiān)控系統(tǒng)。它由傳感器、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、通訊、計(jì)算機(jī)技術(shù)與專家系統(tǒng)與一體，通過預(yù)裝多種作物生長所需的適宜環(huán)境參數(shù)，搭建溫室智能化軟硬平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對溫室中溫度、濕度、光照、二氧化碳、營養(yǎng)液等因子的自動(dòng)監(jiān)測和控制。

溫室大棚內(nèi)溫度、濕度、光照強(qiáng)弱以及土壤的溫度和含水量等因素，對溫室的作物生長起著關(guān)鍵性作用。溫室自動(dòng)化控制系統(tǒng)是以PLC為核心，采用計(jì)算機(jī)集散網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)對溫室內(nèi)的空氣溫度、土壤溫度、相對濕度、CO2濃度、土壤水份、光照強(qiáng)度、水流量以及PH值、EC值等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)調(diào)節(jié)、檢測，創(chuàng)造植物生長的良好環(huán)境，使溫室內(nèi)的環(huán)境接近人工設(shè)想的理想值，以滿足溫室作物生長發(fā)育的需求。適用于種苗繁育、高產(chǎn)種植、名貴珍稀花卉培養(yǎng)等場地，以增加溫室產(chǎn)品產(chǎn)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。是高科技成果為規(guī)模化生產(chǎn)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)服務(wù)的成功范例。

計(jì)算機(jī)操作人員根據(jù)種植作物所需求的數(shù)據(jù)及控制參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)，系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)無人自動(dòng)操作，計(jì)算機(jī)采集的各項(xiàng)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的顯示、統(tǒng)計(jì)，為專家決策提供可靠依據(jù)。控制柜設(shè)有手動(dòng)/自動(dòng)切換開關(guān)，必要時(shí)可進(jìn)行手動(dòng)控制操作。

三、溫室監(jiān)控系統(tǒng)如何工作？

電腦通過傳感器采集各種環(huán)境參數(shù)，結(jié)合農(nóng)業(yè)專家系統(tǒng)知識(shí)，作出決策并發(fā)出指令，通過手動(dòng)、自動(dòng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（有線、無線）等多種方式對灌溉系統(tǒng)、調(diào)溫系統(tǒng)、調(diào)濕系統(tǒng)、內(nèi)外遮陽及補(bǔ)光系統(tǒng)等設(shè)備進(jìn)行控制，以創(chuàng)造適宜作物生長發(fā)育的環(huán)境條件，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的生產(chǎn)目標(biāo)。

該系統(tǒng)可以廣泛應(yīng)用于各個(gè)地區(qū)的現(xiàn)代化溫室、貯藏保鮮庫、養(yǎng)殖蓄舍等農(nóng)業(yè)設(shè)施的生產(chǎn)管理，讓用戶真正體會(huì)到“科技服務(wù)農(nóng)業(yè)”所帶來的便利，通過溫室監(jiān)控系統(tǒng)的使用，農(nóng)戶隨時(shí)都有“無論外邊刮風(fēng)下雨，溫室總是風(fēng)調(diào)雨順”的感覺。

四、控制系統(tǒng)工作原理

溫室大棚自動(dòng)化控制系統(tǒng)是根據(jù)溫室大棚內(nèi)的溫濕度、土壤水分、土壤溫度等傳感器采集到的信息，利用RS485總線將傳感器信息送給485轉(zhuǎn)232的轉(zhuǎn)換器，接到上位計(jì)算機(jī)上進(jìn)行顯示，報(bào)警，查詢。監(jiān)控中心將收到的采樣數(shù)據(jù)以表格形式顯示和存儲(chǔ)，然后將其與設(shè)定的報(bào)警值相比較，若實(shí)測值超出設(shè)定范圍，則通過屏幕顯示報(bào)警或語音報(bào)警，并打印記錄。與此同時(shí)，監(jiān)控中心可向現(xiàn)場控制器發(fā)出控制指令，監(jiān)測儀根據(jù)指令控制風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備進(jìn)行降溫除濕等操作，以保證溫室內(nèi)作物的生長環(huán)境。監(jiān)控中心也可以通過報(bào)警指令來啟動(dòng)現(xiàn)場監(jiān)測儀上的聲光報(bào)警裝置，通知溫室管理人員采取相應(yīng)措施來確保溫室內(nèi)的環(huán)境正常。

五、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能溫室中的應(yīng)用

實(shí)際上，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是將各種感知技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和人工智能與自動(dòng)化技術(shù)聚合與集成應(yīng)用。

在溫室環(huán)境里，單棟溫室可利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，成為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一個(gè)測量控制區(qū)，采用不同的傳感器節(jié)點(diǎn)和具有簡單執(zhí)行機(jī)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)，如風(fēng)機(jī)、低壓電機(jī)、閥門等工作電流偏低的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，構(gòu)成無線網(wǎng)絡(luò)，來測量基質(zhì)濕度、成分、pH值、溫度以及空氣濕度、氣壓、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等，再通過模型分析，自動(dòng)調(diào)控溫室環(huán)境、控制灌溉和施肥作業(yè)，從而獲得植物生長的良好條件。

對于溫室成片的農(nóng)業(yè)園區(qū)，物聯(lián)網(wǎng)也可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)信息檢測與控制。通過配備無線傳感節(jié)點(diǎn)，每個(gè)無線傳感節(jié)點(diǎn)可監(jiān)測各類環(huán)境參數(shù)。通過接收無線傳感匯聚節(jié)點(diǎn)發(fā)來的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示和數(shù)據(jù)管理，可實(shí)現(xiàn)所有基地測試點(diǎn)信息的獲取、管理和分析處理，并以直觀的圖表和曲線方式顯示給各個(gè)溫室的用戶，同時(shí)根據(jù)種植植物的需求提供各種聲光報(bào)警信息和短信報(bào)警信息，實(shí)現(xiàn)溫室集約化、網(wǎng)絡(luò)化遠(yuǎn)程管理。

此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可應(yīng)用到溫室生產(chǎn)的不同階段。在溫室準(zhǔn)備投入生產(chǎn)階段，通過在溫室里布置各類傳感器，可以實(shí)時(shí)分析溫室內(nèi)部環(huán)境信息，從而更好地選擇適宜種植的品種；在生產(chǎn)階段，從業(yè)人員可以用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)手段采集溫室內(nèi)溫度、濕度等多類信息，來實(shí)現(xiàn)精細(xì)管理，例如遮陽網(wǎng)開閉的時(shí)間，可以根據(jù)溫室內(nèi)溫度、光照等信息來傳感控制，加溫系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間，可根據(jù)采集的溫度信息來調(diào)控等；在產(chǎn)品收獲后，還可以利用物聯(lián)網(wǎng)采集的信息，把不同階段植物的表現(xiàn)和環(huán)境因子進(jìn)行分析，反饋到下一輪的生產(chǎn)中，從而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的管理，獲得更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。

溫室應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可達(dá)到改善產(chǎn)品品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。對于規(guī)模化的溫室設(shè)施而言，如果借助人工來調(diào)控溫室內(nèi)的環(huán)境條件，需要大量人手和時(shí)間，而且存在難以避免的人工誤差。如果應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，就只需點(diǎn)擊鼠標(biāo)，在短的時(shí)間里完成人工操作，而且非常嚴(yán)謹(jǐn)，這也是業(yè)內(nèi)看好物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的重要原因。

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)普及應(yīng)用，普通用戶可以通過計(jì)算機(jī)或手機(jī)隨時(shí)接收各種實(shí)時(shí)采集的精確傳感器數(shù)據(jù)，還可以通過遙控溫室內(nèi)的視頻傳感器，觀察溫室的全面情況。產(chǎn)品出圃后，可以由對應(yīng)的條形碼，隨時(shí)檢索到其流通過程。業(yè)界普遍認(rèn)為，物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)智能監(jiān)控系統(tǒng)將在設(shè)施農(nóng)業(yè)中得到更廣泛應(yīng)用。

六、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營體制創(chuàng)新，加速智能溫室普及應(yīng)用

面對農(nóng)村勞動(dòng)力大量外流的現(xiàn)狀，國家頒布一號文件提倡創(chuàng)新農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營體制，發(fā)展田園綜合體、休閑農(nóng)業(yè)園區(qū)、現(xiàn)代科技示范園，種植大戶、新型農(nóng)民合作組織，支持龍頭企業(yè)通過兼并、重組、收購、控股等方式組建大型企業(yè)集團(tuán)。創(chuàng)建農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化示范基地，促進(jìn)龍頭企業(yè)集群發(fā)展。推動(dòng)龍頭企業(yè)與農(nóng)戶建立緊密型利益聯(lián)結(jié)機(jī)制，采取保底收購、股份分紅、利潤返還等方式，讓農(nóng)戶更多分享加工銷售收益。鼓勵(lì)和引導(dǎo)城市工商資本到農(nóng)村發(fā)展適合企業(yè)化經(jīng)營的種養(yǎng)業(yè)。增加扶持農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化資金，支持龍頭企業(yè)建設(shè)原料基地、節(jié)能減排、培育品牌。