温室番茄茎流速率与环境参数间相关性研究

采用热平衡法获取温室内结果期番茄的茎流速率,对不同天气状况下番茄茎流速率与室内环境因子的变化规律和相关性进行了分析.结果表明:番茄的茎流速率总体上呈单峰曲线,在高峰阶段波动变化,且在晴天的波动幅度与次数均明显大于阴天的;温室环境因子与番茄茎流速率的相关程度表现为光合有效辐射>相对湿度>温度>CO2浓度,其中光合有效辐射和温度与茎流速率呈显著正相关,而相对湿度和CO2浓度与茎流速率呈显著负相关.最后建立了描述番茄茎流速率与室内环境因子间关系的多元二次多项式回归模型(R2=0.7434,P<0.0001),可为温室环境调控和合理灌溉提供参考.     

温室环境参数模糊专家控制系统的设计

随着计算机控制系统及各类现代化设备介入温室设施,建立一个通过各项设备的有效操作来改善室内环境因子的控制系统,可为温室作物创造最佳生长环境,实现作物优质、高效生产.采用模糊专家控制系统,专家系统根据番茄各生育期温度、湿度、太阳辐射度的最优参数值,将其与预测值(微控制器采集到的环境数据代入温室小气候预测模型所得)进行对比,获得最优值同预测值的偏差及其变化率和其变化率的变化率,再利用模糊控制器(模糊化、模糊推理、反模糊化)来确定控制量.其中对模糊控制器的实现过程做了具体的介绍,该系统在模糊控制中融入专家系统,弥补了两者各自的不足之处,同时提高了系统的智能化.试验表明,该模糊专家控制系统能根据番茄各生育期的环境因子最优值,对控制设施进行调节,促使温室环境更趋于作物最佳生长环境,具有良好的控制效果.     

温室环境因子对番茄叶温的影响

通过自研发的叶温与环境因子采集系统对叶温、室内光照强度、温湿度、CO_2浓度、地温、土壤湿度长期实时监测,研究了温室中环境因子变化对番茄叶温的影响。结果表明,棉被揭开后,叶温与室内光照强度变化有相似的趋势,但二者变化存在一定差异;全天时间段叶温变化与室温变化一致;叶温变化与CO_2浓度变化呈相反趋势;叶温与地温变化趋势相近,但地温变化滞后于叶温2～3 h;土壤湿度全天时间段变化微弱,室内湿度变化较大。室温直接影响着叶温的变化,室内光照强度、CO_2浓度、土壤温度通过影响室温间接影响着叶温的变化。室温是影响番茄叶温的主要环境因子,通过指导室温变化提高作物新陈代谢,进而提高作物产量与品质。     

基于LoRa的温室智能补光系统研制

由于天气的影响,温室作物面临着光照不足、时间短且不均匀的问题,针对此现象研制了温室智能补光系统。该系统包括环境因子的采集器与控制LED亮度的补光器2个部分,均采用高速、低功耗的STM32核心处理器,利用LoRa无线网络实现采集器与补光器之间的数据传输。系统获取光照、温度、CO_2环境等数据,并依据基于遗传学算法优化后的温室作物补光数学模型和作物所需最佳红蓝光阈值,对温室内的作物自动补光;补光器采用节能且使用寿命长的红蓝灯相结合的LED点阵。试验结果表明,本系统可以实现实时监测环境因子并获取环境数据,实现温室内的自动化补光,具有实用价值。     

日光温室卷帘及通风口控制系统研制

针对华北地区日光温室管理自动化程度低、劳动强度大、可靠性差的问题,研制了日光温室卷帘及通风口控制系统。系统采用STM32MCU作为控制核心,通过采集温室内外光照度、温湿度调控卷帘和通风口,以使温室中平均昼温在18℃～25℃之间,夜温在9～12℃之间。将限位开关与多层次行程开关结合监测保温被的运行过程,实现闭环控制效果;卷膜机采用比例-积分-微分(PID)模糊控制算法实现通风口大小的自动调控;通用分组无线服务技术(GPRS)的短信息服务功能用于日光温室与用户的远程交互;用户可通过上位机设定不同的温度和光照度范围,以满足不同季节番茄的需求。本系统实现了日光温室无人管理下的保温被卷放和智能通风。实际运行结果表明,该系统可有效避免保温被的走偏和过卷,实现通风口大小的自动控制,既减轻了劳动强度,又缩短了工作时间,提高了日光温室管理效率。