世紀星助力工廠化農業

本文來源：《世紀星月刊》第3期 作者：徐明鑫

　　中國幅員遼闊，但人均占有耕地面積少。對于合理利用土地資源，提高農業勞動生產率，推進城市化和中國農業的現代化，工廠型農業設施已經從實驗階段走向了實際應用。通過計算機控制系統，我們可以人為控制作物生長的環境條件，使作物生長不受自然氣候的影響，做到常年工廠化生產，并進行高效率、高產值和高效益的生產。新疆地區日照時間長、土地面積廣，非常適應發展工廠化農業。這里介紹新疆某地使用世紀星組態軟件建立的溫室控制系統。

　　對溫室環境的控制是工廠化生產農產品的核心內容，根據具體作物品種的理想生長模型來控制溫室環境，使溫室環境在達到或接近農作物生長需要的環境和節約能源之間達到平衡。控制系統的實用性關系到溫室產量、病蟲害發生、管理風險和能耗成本等。

　　溫室的智能化控制系統由安裝有世紀星軟件的中心監控計算機及現場控制機、PLC、系列傳感器、執行機構、栽培環境四季工況、局部數字通訊組成。

　　現場控制計算機連接該溫室的傳感器及控制器等，并通過網絡把數據傳到中心監控計算機上。由于技術中心遠離溫室現場，而技術人員需要實時監控生產參數，并修改的生產參數，這里使用世紀星組態軟件的WEB功能，技術人員通過瀏覽器遠程登錄到世紀星中心服務器，可以查看所有溫室環境的實時數據，并能更具權限修改生產參數。如硬件系統圖。

硬件系統圖

　　系統主要對溫度、濕度和光照等指標進行控制。以葡萄溫室為例，休眠期溫室的溫度保持在5℃，休眠期后白天控制在25~30℃ ， 夜間溫度控制在15~18℃。當溫度低于控制范圍時，加熱爐的風機啟動，使其熱風在溫室內均勻散布來增溫；當溫室內溫度達到作物適合溫度時，加熱爐風機自動停止。濕度控制在50%~75%，當溫室內濕度超出控制范圍時軸流風機啟動，抽出溫室內濕度較高的空氣，使濕度下降；當濕度降回到正常范圍時，軸流風機自動停止工作。溫室的光照度控制在（45~55）×103lx，當溫室內的光照度達不到設定指標時，溫室內的補光燈自動打開進行人工補光；當溫室的光照度水平達到設定指標時，補光燈自動熄滅，以節約能源。臭氧病害防治機的使用應結合作物的具體情況來選擇性的進行定期或不定期消毒滅菌。二氧化碳發生器的操作相對麻煩一些，需到溫室內按步驟操作，監控系統可監視二氧化碳濃度，當濃度達到有害程度時系統發出報警，提醒監視人員注意。其他溫室的控制方案與之類似，主要差別在于各參數的控制指標不同。

　　溫室環境的內容非常廣泛，但通常所說的溫室環境主要指空氣與土壤的溫濕度、光照及CO2 濃度等。世紀星組態軟件通過各種傳感器接收各類環境因素信息，通過邏輯運算和判斷控制相應溫室設備運作以調節溫室環境，記錄歷史數據并繪制出環境曲線供生產管理人員對生產情況分析。

1 肥水灌溉控制

　　采用計算機肥水灌溉運籌系統，可以根據作物區的需要，對水培區的營養液成分、pH 值和EC值進行綜合調控；對于基培和土培區，主要是根據作物生產需要設定基質、土壤的水勢值，自動調節滴灌、噴灌系統的灌溉時間和次數。

2 綜合環境控制

　　對室內外的各種環境參量進行智能化數據分析和處理，并結合專家知識庫和決策支持系統等的技術手段，對各種環境調控執行機構進行智能模糊控制。采用計算機實現環境參數比較分析，按比例調節環境溫度、濕度與通風。CO2 發生裝置按需比例調節環境CO2 濃度。夏季室外屋頂噴淋，在保證室內光照強度的前提下，組合調節環境溫度與通風，達到強制降低環境溫度的效果。通過計算機對溫室各電動執行器進行整體調節，自動調控到作物生長所需求的溫、濕、光、水和氣等條件。另外，通過臭氧消毒凈化器對溫室進行消毒。

3 生產參數設定

　　對于不同的農作物及同種農作物在不同的生長期需要不同的環境條件，利用世紀星組態軟件的配方功能實現了參數的批量控制。根據不同的作物或相同作物的不同生長階段，設計出不同的配方。世紀星軟件提供了簡單、方便的組態和操作功能，可將需要修改的參數定義為變量，以便操作人員可以通過操作畫面進行方便修改。

4 報警狀態

　　使用世紀星組態軟件的報警系統，實時監測環境參數，當環境數據超過設定值時，系統出現報警提示。系統支持根據農作物不同或生長階段不同，實時設定報警界限值。報警保護系統提高了整個系統安全性。

5 信息傳遞

　　現場計算機除監控本站實時環境情況外，還將實時數據通過局域網傳遞給中心監控計算機，中心監控計算機記錄生產數據及報警歷史記錄，并通過WEB發布功能使遠在外地的農業專家查看生產數據指導生產，并可通過權限設置實現遠程修改生產參數的功能。

　　工廠化農業能夠在人工創造的環境中進行全過程的連續作業，從而擺脫自然界的制約。利用世紀星組態軟件實現工廠農業的控制，特別是在華北和東北溫室種植較多的地區，是新的思路和理念，具有廣闊的發展前景。溫室控制技術沿著手動、自動和智能化控制的進程，正向著越來越、功能越來越完備的方向發展；而溫室環境控制正朝著基于作物生長模型、溫室綜合環境因子分析模型和農業專家系統的溫室信息自動采集及智能控制趨勢發展。■