摘要：隨著設施新農(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，可以促進全年優(yōu)產(chǎn)。近幾年隨著蔬菜大棚建設的迅速發(fā)展，智能溫室為農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來了新的推動力。

一、什么是智能溫室

智能溫室也稱作自動化溫室，是指配備了由計算機控制的可移動天窗、遮陽系統(tǒng)、保溫、濕窗簾/風扇降溫系統(tǒng)、噴滴灌系統(tǒng)或滴灌系統(tǒng)、移動苗床等自動化設施，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)、中心計算機、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、自動化控制系統(tǒng)、通訊、計算機技術與專家系統(tǒng)與一體，通過預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，實現(xiàn)對溫室中溫度、濕度、光照、二氧化碳、營養(yǎng)液等因子的自動監(jiān)測和控制。

溫室大棚內(nèi)溫度、濕度、光照強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鍵性作用。溫室自動化控制系統(tǒng)是以PLC為核心，采用計算機集散網(wǎng)絡控制結(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、光照強度、水流量以及PH值、EC值等參數(shù)進行實時自動調(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)服務的成功范例。

計算機操作人員根據(jù)種植作物所需求的數(shù)據(jù)及控制參數(shù)輸入計算機，系統(tǒng)即可實現(xiàn)無人自動操作，計算機采集的各項數(shù)據(jù)準確的顯示、統(tǒng)計，為專家決策提供可靠依據(jù)。控制柜設有手動/自動切換開關，必要時可進行手動控制操作。

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，作出決策并發(fā)出指令，通過手動、自動、計算機網(wǎng)絡（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)外遮陽及補光系統(tǒng)等設備進行控制，以創(chuàng)造適宜作物生長發(fā)育的環(huán)境條件，實現(xiàn)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效的生產(chǎn)目標。

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

四、控制系統(tǒng)工作原理

溫室大棚自動化控制系統(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，接到上位計算機上進行顯示，報警，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，然后將其與設定的報警值相比較，若實測值超出設定范圍，則通過屏幕顯示報警或語音報警，并打印記錄。與此同時，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)指令控制風機、水泵等設備進行降溫除濕等操作，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警指令來啟動現(xiàn)場監(jiān)測儀上的聲光報警裝置，通知溫室管理人員采取相應措施來確保溫室內(nèi)的環(huán)境正常。

五、物聯(lián)網(wǎng)技術在智能溫室中的應用

實際上，物聯(lián)網(wǎng)技術是將各種感知技術、現(xiàn)代網(wǎng)絡技術和人工智能與自動化技術聚合與集成應用。

在溫室環(huán)境里，單棟溫室可利用物聯(lián)網(wǎng)技術，成為無線傳感器網(wǎng)絡一個測量控制區(qū)，采用不同的傳感器節(jié)點和具有簡單執(zhí)行機構(gòu)的節(jié)點，如風機、低壓電機、閥門等工作電流偏低的執(zhí)行機構(gòu)，構(gòu)成無線網(wǎng)絡，來測量基質(zhì)濕度、成分、pH值、溫度以及空氣濕度、氣壓、光照強度、二氧化碳濃度等，再通過模型分析，自動調(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)也可實現(xiàn)自動信息檢測與控制。通過配備無線傳感節(jié)點，每個無線傳感節(jié)點可監(jiān)測各類環(huán)境參數(shù)。通過接收無線傳感匯聚節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)，進行存儲、顯示和數(shù)據(jù)管理，可實現(xiàn)所有基地測試點信息的獲取、管理和分析處理，并以直觀的圖表和曲線方式顯示給各個溫室的用戶，同時根據(jù)種植植物的需求提供各種聲光報警信息和短信報警信息，實現(xiàn)溫室集約化、網(wǎng)絡化遠程管理。

此外，物聯(lián)網(wǎng)技術可應用到溫室生產(chǎn)的不同階段。在溫室準備投入生產(chǎn)階段，通過在溫室里布置各類傳感器，可以實時分析溫室內(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)技術手段采集溫室內(nèi)溫度、濕度等多類信息，來實現(xiàn)精細管理，例如遮陽網(wǎng)開閉的時間，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)啟動時間，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)境因子進行分析，反饋到下一輪的生產(chǎn)中，從而實現(xiàn)更精準的管理，獲得更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品。

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

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術普及應用，普通用戶可以通過計算機或手機隨時接收各種實時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，可以由對應的條形碼，隨時檢索到其流通過程。業(yè)界普遍認為，物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)智能監(jiān)控系統(tǒng)將在設施農(nóng)業(yè)中得到更廣泛應用。

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用

面對農(nóng)村勞動力大量外流的現(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。創(chuàng)建農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化示范基地，促進龍頭企業(yè)集群發(fā)展。推動龍頭企業(yè)與農(nóng)戶建立緊密型利益聯(lián)結(jié)機制，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。鼓勵和引導城市工商資本到農(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)建設原料基地、節(jié)能減排、培育品牌。