1 引 言
2 蓝莓智能温室总体设计概要
2.1 蓝莓生产要素
2.2 生产温室规划构建
2.2.1 温室概况
2.2.2 全周期调控目标
表1 南高丛蓝莓全周期生长适宜环境条件Table 1 Optimal environmental conditions for the full-cycle growth of Southern Highbush Blueberry |
物候期 | 温度要求/℃ | 湿度/ % | 光照/lux | CO2浓度/ ‰ | |
---|---|---|---|---|---|
日间 | 夜间 | ||||
休眠期11月—1月 | <7.2 | 60~80 | <3000 | 0.350~0.700 | |
催芽期1月 | 20~25 | >8 | 60~80 | 30,000~50,000 | |
生长期1月—2月 | 20~28 | >10 | 60~80 | ||
开花期2月—3月 | 22~32 | >10 | 50~70 | ||
果期4月—7月 | 25~35 | 15~22 | 60~80 | ||
花芽分化期8月—10月 | 22~32 | 13~20 | 50~70 |
3 温室物联网智能控制系统
3.1 系统架构概述
3.2 系统硬件设计
3.3 系统软件设计
4 控制算法与实际生产效果
4.1 系统应用实现
4.2 多因子协调控制算法
4.2.1 算法基本原理和思想
4.2.2 算法基本控制模型
4.2.3 实际调控效果
表2 报警参数设置Table 2 Alarm parameter setting |
参数 | 室内温度/℃ | 室内湿度/% | 室内光照/lux | 室内CO2 / ‰ | 室外雨量/(mm·min-1) | 室外风速/(m·s-1) |
---|---|---|---|---|---|---|
报警上限 | 50 | 90 | 100,000 | 1.200 | 2 | 10 |
报警下限 | -10 | 10 | -1 | 0.300 | 0 | 0 |
表3 不同时间段通风温度设定值Table 3 Ventilation temperature setting values in different time periods |
花果生长期 | 花芽分化期 | 休眠期 | 催芽期 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
时间 | 温度/℃ | 时间 | 温度/℃ | 时间 | 温度/℃ | 时间 | 温度/℃ |
6:00 | 13 | 6:00 | 15 | 6:00 | 3 | 6:00 | 10 |
10:00 | 20 | 10:00 | 22 | 10:00 | 3 | 10:00 | 18 |
14:00 | 26 | 14:00 | 26 | 14:00 | 3 | 14:00 | 25 |
20:00 | 16 | 20:00 | 18 | 20:00 | 3 | 20:00 | 14 |
表4 执行机构参数设置Table 4 Actuator parameter setting |
参数 | 值 | 参数 | 值 | 参数 | 值 | |
---|---|---|---|---|---|---|
天窗 | 期望湿度下限/% | 40 | 低湿度正影响/℃ | 3 | 霜结温度/℃ | 0 |
期望湿度上限/% | 60 | 期望光照下限/lux | 0 | 全开时间/min | 6 | |
极限湿度下限/% | 30 | 期望光照上限/lux | 40,000 | 风速上限/(m·s-1) | 3 | |
极限湿度上限/% | 70 | 强光照负影响/℃ | 3 | 雨量上限/(mm·min-1) | 0 | |
高湿度负影响/℃ | 2 | 弱光照正影响/℃ | 3 | |||
补光灯 | 补光开启阈值/lux | 1000 | 补光开启时间 | 8:00 | 补光开启月份 | 3 |
补光关闭阈值/lux | 10,000 | 补光关闭时间 | 21:00 | 补光结束月份 | 7 | |
湿帘风机 | 湿帘开启室外温度/℃ | 28 | 湿帘开启室内温度/℃ | 35 | 停止阈值/℃ | 29 |
内遮阳网 | 展开温度上限/℃ | 35 | 内遮阳网展开时间 | 8:00 | ||
全开时间/min | 12 | 内遮阳网折闭时间 | 17:00 | |||
内保温网 | 展开月份 | 1 | 折闭月份 | 3 | 全开时间/min | 12 |
展开时间 | 18:00 | 折闭时间 | 7:00 | |||
灌溉 | 土壤湿度下限/% | 30 | 土壤湿度上限/% | 70 | 灌溉室内温度/℃ | 23 |
空调 | 加热开启下限/℃ | 8 | 加热开启上限/℃ | 18 | ||
湿度影响上限/% | 65 | 湿度影响下限/% | 35 |
4.3 实际生产效果
表5 不同品种的蓝莓蓄冷操作产量对比Table 3 Comparison of cold storage operation yields of different varieties of blueberries |
品种 | 环境 | 是否蓄冷 | 采摘时间 | 单株 产量/g | 单果 重量/g |
---|---|---|---|---|---|
明星 | 室内 | 是 | 2021.05.08—2021.06.08 | 306 | 1.7095 |
室外 | 否 | 2021.05.30—2021.06.30 | 202 | 1.5420 | |
绿宝石 | 室内 | 是 | 2021.05.06—2021.05.31 | 211.5 | 1.8233 |
室外 | 否 | 2021.05.30—2021.06.28 | 114 | 1.7015 | |
蓝美1号 | 室内 | 是 | 2021.05.06—2021.06.12 | 581 | 0.7959 |
室外 | 否 | 2021.05.30—2021.07.02 | 404 | 0.7754 | |
海岸 | 室内 | 是 | 2021.05.06—2021.06.14 | 328 | 1.0349 |
室外 | 否 | 2021.06.02—2021.07.04 | 168.5 | 0.9827 |