現代農業示範種植大棚裝置屬於設施農業範疇。設施農業是在環境相對可控條件下,採用工程技術手段,進行動植物高效生產的一種現代農業方式,也稱為可控環境農業。設施農業跨多學科,需要配套:硬體裝置、軟體控制系統、物聯網聯動的種植養殖技術。
設施農業口訣:溫、光、水、氣、肥、視、電、管、線、槽、架。
規劃和施工
種植領域,業主基本都是外行;養殖領域,業主基本都是內行。在種植領域,種植規劃排在首位。種什麼,怎麼種,收什麼,怎麼收,怎麼賣,怎麼運營,事先都要有明確的規劃,切莫一拍腦門盲目上馬。
規劃設計,有專業的機構,如農業規劃設計院。收費標準通常為專案總投資額的若干百分比種植裝置的現場安裝施工,收費標準通常為每人每天多少元+專案總金額的若干百分比。
常規的資料報括:地勘報告建築規劃圖種植平面圖電力和網路拓撲圖種植規劃書運營方案
場地平面圖和種植規劃是先決條件,必要的資料。裝置提供商據此提供數量、規格和**。沒有種植規劃和場地平面圖,任何方案和**將毫無意義,徒勞無功,浪費人力和時間。
二溫濕度
在半封閉、全封閉環境中人工氣候因子裡,首當其衝的是溫濕度,這兩個因素直接決定產量、質量。病害的發生,與一定的氣象條件為病原物的生存和傳播提供了適宜的環境有關。溫度、濕度,氣流,雨水,光照都是病蟲傳播的重要氣象因子。生物的生長過程,溫濕度這兩樣引數非常重要,大環境下有小環境,區域性的小環境,溫濕度都會變化,垂直濕度和垂直溫度其實都不一樣。
植物燈補光時,會產生大量的熱量。需要實時監測溫濕度,並聯動加溫、降溫、通風等相關裝置。常見的溫濕度感測器有空氣溫濕度感測器、基質溫濕度感測器,液體溫度感測器等。
三、光植物利用光能,同化二氧化碳(co2)和水(h2o)製造有機物質並釋放氧氣的過程,稱為光合作用。種植主要工作都是圍繞光合作用展開的。開關遮陽裝置、植物燈補光,都是對光的運用。在全人工光環境中,開啟補光燈時,必須監測空氣中的二氧化碳濃度,只補光,沒有補充二氧化碳,光合作用效果會相當不理想。很多做植物燈的廠商並不清楚。
常用裝置:光照度感測器,捲簾機/遮陽膜控制器,植物燈/調光器。植物在不同的生長週期,需要不同強度、波長、顏色的光。使用植物補光專用調光器,可以定時、群控、線性、根據生長週期調節光譜。植物燈根據使用場景和條件,有成千上萬款,尺寸、功率、光譜特性各有不同,需要在種植規劃中列明,或諮詢廠商定製。
四、水植物生長過程離不開水。無論是滴灌,霧培水培,灌溉過程中首先要過濾水中雜質。水有酸鹼度,用ph感測器檢測。液肥加入水中,可一體化灌溉。灌溉手段和方法多種多樣,傳統的滴灌、漫灌正在被潮汐灌溉所替代,滴灌、水培往往會使植物根系無法正常呼吸。「乾透澆透「更符合植物生理,利於積累幹物質。
常用裝置:水流感測器,流量計,電磁閥控制器,水溫感測器,液位感測器。
五、氣有光,吸入二氧化碳,呼出氧氣。沒有光,吸入氧氣,呼出二氧化碳。空氣中的成分,和植物的生長息息相關。在種植大棚中,主要監測的空氣成分是二氧化碳。人工光環境,必須重視二氧化碳的濃度,如果只補光,沒有補充二氧化碳,會事倍功半。自然光照環境中,二氧化碳濃度是400ppm左右,人工光環境中,光線強烈,二氧化碳濃度至少要保證在440ppm-600ppm之間。
補充二氧化碳有兩種方式:氣瓶和二氧化碳發生器。氣瓶方式成本較高,小規模實驗室種植尚可,大規模種植,要用二氧化碳發生器。根據產氣原理,二氧化碳發生器有兩類:燃燒天然氣式和碳酸氫銨反應式。燃燒天然氣(液化氣、煤球等)在密閉空間內燃燒,會逐漸消耗氧氣,造成氧氣濃度下降,從而引起不完全燃燒,生成一氧化碳,非常危險,非常容易造成一氧化碳中毒,國內發生過燃燒法一氧化碳中毒死亡記錄,所以應首選酸氫銨反應式。
常用裝置:二氧化碳感測器,tvoc感測器,氨氣感測器,氧氣感測器,二氧化碳發生器。
六、肥從發展趨勢來看,液體肥將成為主流,原因主要是方便施肥,方便自動化控制,在灌溉的同時,營養液融入水中一起,利於植物快速吸收。液體肥還有乙個優點,可以精確控制,時效更快,方便農藝師觀察種植效果。液體肥(營養液)的主要成分是無機鹽,隨著科技和認知的進步,有機營養液將成為主流。
營養液的濃度使用ec感測器(電導率)檢測,酸鹼度用ph感測器檢測。e和ph的檢測數值是動態的,檢測時間和液體攪動的均勻性都會影響檢驗的結果。判斷ec和ph感測器的準確性,可用ec和ph專用檢測液。
常用裝置:ec感測器,ph感測器,水肥一體機
七、視攝像頭屬於視覺感測器。攝像頭引入種植大棚中,方便遠端觀察和教學、傳播。共享農場中最直觀的體驗工具就是攝像頭。在科研工作中,攝像頭還有利於連續監測,進行人工智慧的分析。網路攝像頭需要的頻寬較高,在自動化控制體系中,攝像頭和控制訊號,最好走兩條通道,避免頻寬擠占。
常用裝置:攝像頭,監控主機,光纖收發器,交換機
八、電種植大棚若使用生物補光燈,則屬於用電大戶,高能耗。電流、電壓、功率監測,統計,必不可少。
常用裝置:智慧型電表,智慧型電箱,智慧型多路開關,空氣開關,接觸器,工業電源。
九、管/線/槽/架
設施農業依賴建築物,管道,管線,種植槽器皿,種植層架來實現種植目的。種植規劃、建築設計、層架規劃和設計、物聯網自動化設計緊密相關。
十、作業系統
所有的裝置和工具,依賴物聯網作業系統統一管理。在設施農業中,物聯網作業系統是靈魂。用哪家的裝置,基本上就要用哪家的作業系統。經常會有人企圖用自己的所謂雲後台去管別人的裝置往往會陷入交期不確定的誤區。
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