案例名稱:浙江大學科研基地—智能溫室內的名貴中藥 




 

項目背景
 
      浙江大學城市學院成立于1999年7月,是經國家教育部和浙江省人民政府批準設立,由浙江大學、杭州市人民政府合作辦學,并與浙江省郵電管理局(現為浙江省電信實業集團)共同發起創辦的一所新型普通本科高校。

      學院位于杭州市拱墅區,占地1000余畝,校舍面積40萬余平方米。校園環境優雅,基本設施先進,辦學條件齊備。

      學院充分發揮名城名校合作優勢,堅持獨立規范辦學,實現了高起點高質量的跨越式發展,為浙江省、杭州市高等教育事業的發展做出了積極貢獻。


項目現場
 

     
     
唐開元年間的道家經典《道藏》曾把鐵皮石斛列為“中華九大仙草之首”,其莖入藥,屬補益藥中的補陰藥:益胃生津,滋陰清熱。俗語說,物以稀為貴,石斛這么珍貴除了其藥用價值,也因為極難種植。

      鐵皮石斛適宜在涼爽、濕潤、空氣暢通的環境生長,生于海拔達1600米的山地半陰濕的巖石上,喜溫暖濕潤氣候和半陰半陽的環境,不耐寒。






       光照度管理監測

       棚內名貴中藥—鐵皮石斛。此藥材喜陰,應采用遮陰措施以降低光照。生長期的鐵皮石斛遮陰度以60%左右為宜。幼苗剛定植完成時,大棚須蓋有70%遮陰度以上的遮陰網,以防強光曝曬導致幼苗萎蔫,影響成活率。

       高溫、高強光的夏、秋季,大棚的遮陰網須蓋好、蓋牢,因為高強光很容易讓植株提早封頂,長不高,影響產量。冬季應適當揭開陰棚以利透光,延長生長期。

       正是因為石斛生長對光照的苛刻要求,采用智慧農業溫室控制系統就尤為必要。該系統能夠通過光感和光敏傳感器監測記錄溫室大棚內光線的強度,可以直接與相關的補光系統、遮陽系統等設備相連,必要時自動打開相關設備。通過無線傳輸技術將相關數據傳送到用戶監控終端。



     
      溫濕度管理監測

      鐵皮石斛的適宜生長溫度為15~28℃,因而要營建適于其生長的溫度環境,在夏季溫度高時,設施大棚內須加強通風散熱,通過遮陰棚、噴霧降溫、通風降溫等方式調控棚內溫度在一個適宜的范圍內;

      在冬季氣溫低時,應將設施大棚密封好,必要時可通過各種加熱方式使得設施內溫度上升以防凍傷植株。


      水分管理是鐵皮石斛栽培過程中的關鍵環節之一。剛移栽的石斛苗對水分最敏感,此時一般應控制基質的含水量在60%~70%為宜,夏秋高溫季節則盡量控制水分,以基質含水量在40%~50%為宜;進入11月以后的冬季,氣溫逐漸降低,溫度在10℃以下時鐵皮石斛基本停止生長,進入休眠狀態,此時對水分的要求很低,應控制基質含水量在30%以內。

      智慧農業溫室控制系統通過溫濕度傳感器監測大棚室外空氣環境溫濕度、室內空氣環境溫濕度、地表溫濕度、土壤溫濕度等,并能對數據進行采集、分析運算、控制、存儲、發送等。



   
 CO2、O2濃度監測

       在溫室大棚內部署二氧化碳濃度傳感器,實時監測溫室中二氧化碳的含量,當濃度超過系統設定闕值范圍時,通過無線傳輸技術將相關數據傳送到用戶監控終端,由相關工作人員做出相應調整。




該套系統具有以下功能:

     (1)分區域檢測

      同一個棚內劃區域控制管理,可實現每個種植區不同溫濕度、不同氣體配置等環境技術指標。用戶可以通過上位機來監測、查詢各區域的數據。也可以對個分塊進行單獨控制和整體協調控制。

    (2)灌溉及噴藥施肥控制

     水灌溉與農藥噴灑采用一套管線系統,根據植物生長模式,可通過自動、手動方式進行操作。

    (3)報警控制

    用戶可設定某些參數指標的上限和下限。比如大棚溫度應在30-15攝氏度之間,高于或低于這個溫度范圍都會產生報警信息,并在上位機中控平臺和現場控制節點顯示出來。

    (4)節點故障通知

    現場控制節點出現故障時可及時以中心服務器平臺、手機短信、報警信息等方式通知管理者。

    (5)備用冗余功能

    為了避免設備故障及異常帶來不便,影響作物的生長。設備可進行擴展冗余,當設備出現故障時,輔助設備進行0切換。從而實現連續無故障運行,增加系統穩定性和可靠性。

    (6)自定義控制模式

    可以根據溫室大棚具體控制和監測需要,定制一些相應的監測項目及控制內容,該項目可以使模擬信號、數字信號、開關信號、頻率信號等監測和控制。



智能控制柜
       
       數據信息采集傳輸到控制層,形成智能畜禽養殖環境物聯網系統的控制終端—智能控制柜。控制柜通過智能人機界面實現棚內參數顯示、設備的聯動控制。
   
       人機界面(也叫HMI)觸摸屏主要用于系統的數據顯示和參數設置,并提供了數據查看、數據修改的功能,它安裝在環境主控柜的面板上,顯示溫室內部的溫度、濕度、光照強度、CO2含量等數值參數,以及配套設備如風機、空調、噴淋等設備的啟停狀態。

       另外對于系統的異常狀況在屏幕上也能及時的顯示,并聲光報警提醒工作人員及時的處理信息和排除故障。