智慧农业温室大棚,新一轮农业革命开始了

2020-07-13 16:16:19 36037

说到农业不得不说的就是荷兰了,荷兰是世界上温室栽培最发达的之一,我国从当地借鉴了许多成功经验。目前国内从荷兰引进与推广的新型温室设施装备技术系统包括:温室控制系统、温室通风系统、温室灌溉系统、温室移栽系统等等。

一、温室控制系统温室控制系统是专门为农业温室、农业环境控制、气象观测开发生产的环境自动控制系统。温室控制系统可测量风向、风速、温度、湿度、光照、气压、雨量、太阳辐射量、太阳紫外线、土壤温湿度等农业环境要素,根据温室植物生长要求,自动控制开窗、卷膜、风机湿帘、生物补光、灌溉施肥等环境控制设备,自动调控温室内环境,为植物生长提供环境。

计算机环境测量和控制系统是创造适宜温室小气候生态环境不可缺少的重要手段和设施。通过采用综合环境控制方法,使用先进的控制技术和控制策略,充分考虑各控制过程间的关系,真正起到自动化和节能的作用计算机控制系统由一个或多个模块化的“智能”控制单元或控制器组成,控制器内安装相应的应用控制程序,系统通过各种传感器实时采集程序所需的数据,如温室内部的温度等环境参数及温室外部的温度、光照、风、雨等气候条件,并反映到中心计算机上。通过综合程序对各种环境参数加以处理后,反馈到相关设备的控制器上,实现设备的开启或关闭,达到作物生长所需的室内环境条件。如 PRIVA是温室环境计算机控制系统的最早开发者,目前有超过7000家用户在52个使用该系统,在全世界市场占有率达5%,是目前世界上技术最先进、质量最可靠的温室环境计算机控制系统。

二、温室通风系统温室是一个半封闭系统,依靠覆盖材料形成与外界相对隔离的室内空间。通过调节和控制通风系统可在温室中创造出适于植物生长并优于室外自然环境的条件,如通过降温、降湿、调节气流和CO2浓度等,对室内产生的高温、高湿和低CO2浓度等不利于植物生长的环境加以修正。

齿轮齿条通风系统是现代温室中普遍采用的机械装置,一套机构可多处使用,该机构由齿轮齿条、限位构件和摆杆组成,齿轮绕轴作逆时针转动时,带动齿条作平面运动,齿条通过铰接轴推动窗体开启:齿轮顺时针转动时,则带动窗体闭合。该机构可实现近似线性运动,定位准确,易于采用自动控制。如荷兰 Ridder Drive Systems公司生产的温室用通风系统,质量好、设备可靠、价格合理,在温室内使用较多,整套系统用减速齿轮箱、齿轮、齿条、限位构件、摆杆和标准配件组成,平均造价一般在30/㎡左右。

三、温室灌溉系统温室灌溉系统用于温室内蔬菜或花卉的水分和肥料养分供应,可根据温室作物的水肥要求规律及其栽培基质的灌水特性,定时定量地供应水分和养分。系统包括灌溉水和回收液储水罐、首部枢纽(包括压力水源、过滤器、稳压设备、施肥设备、紫外消毒设备等)、田间管网(包括PVC管、PE管、电磁阀等)、滴灌毛管和滴箭及必要的测量与控制设备此系统通过土壤、气象、作物等类传感器及监测设备将土壤、作物、气象状况等监测数据传到计算机中央控制系统,中央控制系统中的各类软件将汇集的数值进行分析。比如将含水量与灌溉饱和点和补偿点进行比较后确定是否应该灌溉或停止灌溉,然后将开启或关闭阀门的信号通过中央控制系统传输到阀门控制系统,再由阀门控制系统实施某轮灌区的阀门开启或关闭,以此来实现农业生产的自动化控制。

在温室使用过程中,由于灌溉系统的用水量较大,对雨水有效回收利用,既能节约运行成本,又能有效利用自然资源,因此通常会在温室的灌溉系统中设置雨水回收池对温室屋面的雨水进行收集。为减少雨水收集池的建造成本,整个雨水池的堤坝和底部均用泥土夯实制作为雨水承载容器,同时为了防止雨水从夯实泥土中渗漏或地下水渗透到雨水池内,需在堤坝和底部垫上一层蓄水池防水内衬,同时该内衬还应具备防止蓄水池内生苔的功能。此外,在灌溉系统中,为防止外界水源地波动对内部灌溉设备的影响,在灌溉系统首部需设置一个储水设备,即储水罐,作为承水及缓冲的设备,一个储水罐的容积通常要保证温室一个工作日的灌溉用水量。

四、温室移栽系统温室移栽系统用于封闭温室的蔬菜、花卉无土栽培,它的使用将大大提高农业现代化水平。此系统主要由栽培吊槽、作物支撑、营养液回收系统、移动栽培系统等几部分组成,由计算机来控制整个系统的工作。

其原理是:植物被种植在吊挂于温室桁架之上的栽培槽内,吊挂用的钢丝绳采用特殊设计的挂钩与栽培槽相连,不仅强度高,而且遮荫少,安装方便:根据作物不同,栽培槽高于地面0.6~1.3m:采用一套电动栽培槽水平移动系统,由减速电机驱动传动轴转动,驱动平移钢丝绳拉动一半的悬挂栽培槽,从而使高密度的悬挂栽培系统形成适合工人操作的通道,可提高温室栽培密度40%左右:栽培槽的使用使自动灌溉施肥轻而易举,不仅灌溉均匀,而且可实现灌溉、施肥和废液回收的一体化,降低使用成本:电动轨道栽培车行走于温室地面的加热轨道上,操作便利。

该系统优点:环境好,光照充足,通风良好:工人操作方便,大大提高了劳动生产率:提高了栽培密度,产品产量高,品质好:提高了自动灌溉施肥的灌溉均匀度:轻松实现了废液回收利用,环保:减少了农药的使用。

五、国外新型温室设施装备技术系统推广应用的优势与潜力现代设施农业是解决土地资源匮缺的手段之一,能提高土地利用率、产出率、贡献率,是现代农业发展的必然。它在丰富广大人民“菜篮子”的同时,也节约了宝贵的土地资源。此外,它还是景观农业的组成部分,是科普教育的基地近年来,我国的现代设施农业取得了长足的发展,已成为世界设施农业大国,但目前,设施总体水平与世界发达仍存在较大差距,主要还是以一些简易设施为主。

现代化设施虽然近年有了较快的发展,但由于运行成本偏高,特别是冬季供热的高成本,影响了现代温室的效益发挥。为此,近年来提出了封闭温室的理念,该类型温室通过采用地源热泵技术,夏季对温室进行降温,同时热量储存到地下,冬季则相反,将夏季储存在地下的热量用于温室加温,同时在地下蓄冷,周年维持热量平衡。该类型温室可有效减少由于温室加温所带来的能源消耗和废气排放,同时对废液、营养液进行回收利用,可有效避免其流失对周边环境的影响,具有环保、节能的特点,符合循环经济的理念及倡导的持续发展战略。该类型温度一经提出便得到迅速应用,为更好地发挥该类型温度的优势,需进一步研究各种配套的现代化设施和技术,使各项设施达到组合,从而实现最大利益化。

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