温室智能气候控制:技术与应用

  • 智能气候控制集成了温度、湿度、通风、灌溉和二氧化碳的自动控制,以优化温室作物全年的生长发育。
  • 先进的型号,例如 Opticlima 半封闭式温室,结合了冷却、热水加热、空气再循环和正压,以实现均匀且节能的气候。
  • 可扩展的系统能够管理多达 50 个气候区,并可进行远程监控、数据分析,甚至针对像药用大麻这样要求苛刻的作物制定专门的策略。
  • 这些开发公司致力于创新和可持续发展,整合数字技术,确保数据保护和资源的负责任利用。

温室智能气候控制

现代温室中的智能气候控制已成为现代园艺的基石。这不再仅仅是增加窗户、几台风扇,然后祈祷好天气;如今,我们谈论的是能够自动调节温度、湿度、二氧化碳、通风和灌溉的系统,从而始终为植物提供近乎量身定制的生长条件。

得益于这些系统,农民可以全年生产,降低热浪或极端寒冷带来的风险,节约能源和水资源,并提高作物产量和质量。从大型商业农场到尖端研究中心,温室气候自动化正在切实提高农场的盈利能力和生产的可持续性。

温室智能气候控制是什么?

当我们谈到配备自动气候控制的温室时,我们指的是装有传感器、执行器和电子控制单元(控制器)的设施,控制器能够根据每个时刻的需要做出相应的控制决策。该系统能够协调地调节温度、相对湿度、通风、新风量、灌溉,甚至二氧化碳的施用量。

这种气候控制的目标是确保植物生长发育的每个阶段——幼苗期、营养生长期、开花期和果实发育期——都在最佳环境下进行。您不再需要过度依赖温室外的环境;该系统能够实时调节外部气候变化。

实际上,智能气候控制系统会整合来自传感器的信息,这些传感器测量温度、湿度、辐射、风速和二氧化碳浓度等。控制器利用这些数据来计算是否需要开窗、启动风扇、开启暖气,或者启动加湿或除湿系统。

这样一来,农民就从手动调节、疲于应对“火灾”转变为拥有一个能够持续做出决策、将气候维持在预设范围内的自动化系统。这不仅提高了生长环境的稳定性,还减少了人为错误,并实现了高度精细化的气候管理策略。

另一个重要优势是,借助完善的监测系统,所有历史气候和生产数据都可以被记录和分析。这些记录有助于发现规律,确定哪些策略最有效,并逐季优化作物管理。

先进的气候控制系统:从 EVO 控制器到 Green Net

在智能气候控制领域,解决方案多种多样,从小型温室的简单控制器到能够管理拥有数十个独立气候区的大型农业综合体的非常完整且可扩展的系统,应有尽有。

INTA EVO 控制器是专为专业农户设计的控制器之一,旨在以简单、可靠、高效的方式提供全面的温室气候管理。这类设备通常将温度、湿度、通风、灌溉和施肥控制,以及(如果温室配备了二氧化碳注入技术)二氧化碳注入功能,全部集成在一个平台上。

EVO 控制器旨在帮助用户轻松设置程序和策略,自动执行原本需要持续监控温室的任务。该系统会根据环境条件和作物生长状况自动调节各种设备(加热、冷却、遮阳、灌溉)。

对于大型农场而言,有些平台能够管理多达 50 个不同的气候区。这在管理多个温室或同一设施内的不同区域时至关重要,因为每个区域可能种植不同的品种、植物年龄或气候需求,但所有区域都由中央控制系统统一管理。

一些高级解决方案还集成了诸如Green Net之类的工具,可以对系统进行远程监控和配置。借助网络连接,农场管理人员可以实时查看每个温室的运行状况,更改设置,接收警报,并通过电脑、平板电脑或移动设备分析数据图表。

这种互联互通的方法也有助于数据驱动的决策。丰富的数字化信息为历史分析、气候偏差检测和跨部门比较提供了支持,有助于优化水、能源和肥料的使用,并提高作物产量。

Opticlima半封闭式温室:高科技型号

智能气候控制的一个特别有趣的例子是Opticlima 半封闭式温室,它由 J. Huete Greenhouses 开发,并在 CEBAS-CSIC 的实验农场等地进行了测试,CEBAS-CSIC 是农业食品研究和安全可持续食品生产的参考中心。

该温室模型被设计成一个高性能的研究设施,用于测试新的气候解决方案、节能系统和空气管理策略,以减少病虫害。半封闭式设计能够更好地控制气流,限制与外界的直接交换,从而创造一个更稳定的环境。

Opticlima 采用高科技设备,旨在提高效率并保障植物健康安全。其目标不仅在于在炎热干燥的气候下维持适宜的温度,还在于通过过滤器和精心设计的气流系统,防止病虫害,并最大限度地减少孢子、微生物和细菌的进入。

这款温室模型的关键特点之一是其专为长距离(超过120米)温室设计,而传统的气候控制系统在这种规模的温室中要么无法满足需求,要么会导致不同区域之间出现显著的温度差异。为了解决这个问题,Opticlima系统融合了制冷、制热、循环和正压等多种技术。

根据项目需求,该系统可采用辐射管道或热风机进行供暖。空气分配通过精心布置的风管实现,这些风管将温室上部的暖空气循环至种植区,从而减少空气分层并提高热效率。

由于采用了强制循环系统,可以显著节省能源,因为积聚的热量得到了更高效的利用,并且整个系统的温度也更加均匀。在大型温室中,这对于提高植物舒适度和降低能源成本都至关重要。

智能温室的空气管理、通风和循环

Opticlima和其他智能温室的优势之一在于其先进的气流管理系统。它们并非仅仅依靠开窗通风,而是采用半封闭式通道、持续运转的风扇以及正压系统来控制进入种植区的气流。

风扇始终运转,但转速会根据天气状况自动调节。当天气过热或湿度过高时,风扇会提高转速;如果环境温度在适宜范围内,风扇则会降低转速,在保证空气流通的同时降低能耗。

这种设计使得新风进气窗和半封闭式通道能够调节进入温室的空气流量和方向。温室内的正压使空气倾向于从控制点排出,从而有助于防止外部有害颗粒物进入。

此外,屋顶上传统窗户数量的减少降低了遮荫面积,使更多自然光能够照射到作物上。屋顶上结构和遮荫构件的减少意味着更多辐射可用于光合作用,这对高价值作物至关重要。

根据作物需求,并考虑植物高度、种植密度、所需风量和运行压力,布置冷热空气或富含二氧化碳空气的空气分配管道。这确保了温室内空气均匀分布,防止出现冷热不均和湿度过高的区域。

对于位于高湿度地区的设施,该系统可在相邻走廊集成除湿机。这样可以将湿度较低的空气引入种植区域,有助于预防真菌病害,并控制露点,尤其是在夜间。

制冷、供暖和热水使用

冷却是智能温室的关键组成部分,尤其是在夏季炎热或全年生产的地区。以Opticlima及类似系统为例,其冷却系统专为大面积温室设计,将冷却设备与良好的空气分配相结合,以避免温室正面和侧面出现显著温差。

当冷空气需求量大时,可以安装一台冷水机组/空调机组,并将其连接到温室的相邻走道。冷却后的空气通过管道循环到种植区,从而在关键时期实现快速均匀的温度降低。

与热控制相反,集中式热水系统可以实现供暖,尤其适用于非常寒冷的气候或需要长时间保持高温稳定温度的情况。

在这些类型的装置中,水在锅炉中用丙烷或柴油燃烧器加热,不过也可以使用生物质锅炉来减少碳排放。热水通过铺设在作物下方或关键位置的钢管网络输送到温室各处,以最大限度地提高热传递效率。

锅炉产生的燃烧气体经过适当处理和计量后,可用于碳富集工艺。这使得燃料发挥双重作用:一方面产生热量,另一方面向作物提供二氧化碳,刺激光合作用和生长。

标准的温室热水系统通常包括燃料箱、温控锅炉房、燃烧器、增压泵、管道网络、温控器、膨胀罐、保温层和安全装置。出水温度约为 60-80°C,具体温度取决于设计和供暖需求。

二氧化碳注入和湿度控制

二氧化碳注入是智能气候控制的另一关键组成部分,尤其是在高科技温室中。在安全范围内提高生长环境中的二氧化碳浓度,可以提高光合作用效率,促进植物更快生长,提高产量。

在Opticlima等型号的温室中,二氧化碳系统位于温室旁边的走廊内。气体从那里通过管道输送到整个种植区,确保混合均匀,防止出现浓度过高或过低的区域。

该装置的特性使其能够可控地实现并维持高浓度的二氧化碳,这对高价值作物尤为有利。气候控制系统通过调节门窗开启、通风和气体注入,确保二氧化碳浓度保持在预设目标范围内。

在高湿度气候下,湿度控制与温度或二氧化碳浓度控制同等重要。因此,温室旁边的走道可以配备除湿机,在空气进入种植区之前去除部分水蒸气。

这种策略能够为植物提供更干燥、更均匀的空气,减少叶片和果实上的露水形成,这对于降低真菌和细菌病害的发生率至关重要。此外,精确调节相对湿度还有助于控制作物蒸腾作用和灌溉系统的运行。

大型农场的空调:可扩展性和数据

与大型农业公司合作时,智能气候控制系统必须具备高度可扩展性。控制小型试验温室与管理数十公顷种植不同作物、植物年龄各异的温室网络截然不同。

适用于这类企业的先进气候控制系统可管理多达 50 个独立的气候区,每个气候区都有其自身的设定点、温度曲线、灌溉策略和二氧化碳参数。所有这些都通过中央界面进行管理,从而提供全面的运行概览。

对外部天气变化做出实时响应至关重要。该系统依靠先进的数据分析和算法,在几分钟内即可调节通风、供暖、遮阳、二氧化碳注入和灌溉,这些分析和算法能够学习天气模式和作物需求。

通过Green Net等平台远程配置温室的功能,大大提升了便利性和安全性。农场经理可以接收任何问题警报,查看事件日志,并快速做出决策,而无需亲临现场。

这一系列技术使得大型温室网络能够以更合理的方式利用水、能源和肥料,维持统一和优化的生长条件,从而直接影响企业的盈利能力和可持续性。

特殊用途:种植药用大麻

Opticlima 半封闭式模型也已成为种植医用大麻的理想解决方案,该行业的环境控制要求特别严格,任何偏差都可能影响最终产品的质量和安全性。

由于配备了完善的设备,这种温室能够提供高度可控的环境,其空气过滤系统可以减少孢子、微生物和细菌的进入,并且其气流设计旨在最大限度地减少生长区域内病原体的存在。

大容量冷却系统,结合基于管道或风扇的加热以及通过管道循环热空气,可以保持非常紧密的温度曲线,减少温室不同部分之间的温差。

这意味着植物发育更加均匀,大麻素和萜烯成分更加稳定,并且因热应激或湿度过高而出现问题的可能性更低。

位于相邻通道并通过管道输送的二氧化碳注入系统,可促进植物旺盛生长并更有效地利用现有辐射。当需要更强效的冷却时,可集成冷水机组/暖通空调机组,将冷空气均匀地注入整个生长区域,这在炎热气候下尤为有效。

创新、可持续性和数据保护

像J. Huete Greenhouses或 Novedades Agrícolas SA这样的高科技温室专业公司,始终秉持着对创新、可持续发展和开发适应每位客户具体想法和需求的解决方案的明确承诺。

这些制造商拥有强大的国际影响力,并组建了多学科团队,致力于探索提高能源效率、减少碳足迹和促进生产更健康、更具抵抗力的作物的新方法,始终秉持可持续农业的理念。

在此背景下,Opticlima 半封闭式温室体现了对研发的坚定承诺,它将空调、通风、循环、除湿和 CO₂ 注入系统集成到一个解决方案中,旨在最大限度地提高性能,同时尽可能减少对环境的影响。

与此同时,使用数字平台、联网传感器和监控系统会涉及处理大量数据,包括技术数据,有时也包括个人数据(例如,来自客户或在线平台用户的数据)。因此,像Novedades Agrícolas SA这样的公司会明确传达其数据保护政策,并使其流程符合欧洲通用数据保护条例(GDPR)。

简而言之,这些实体作为数据控制者,处理其接收的个人数据,用于回复咨询、提供服务,并且仅在用户明确授权的情况下才会发送营销信息。处理数据的法律依据是数据主体的同意,该同意可随时撤回或修改。

只有公司内部获得正式授权的人员才能访问个人信息,用户始终有权访问、更正、限制或删除自己的数据,并且可以通过各实体在其隐私政策中提供的联系渠道行使这些权利。

同样,这些公司网站使用 Cookie 的目的是为了改善浏览体验、记住用户偏好,并帮助了解哪些版块最受用户欢迎。用户可以通过浏览器管理这些 Cookie,根据自己的喜好接受、拒绝或配置其存储方式。

这一系列措施确保了温室智能气候控制的发展得到先进数字技术的支持,同时又不忽视隐私、信息安全和遵守现行法规,并促进更高效、更可持续的农业发展,以适应当前的挑战。

智能温室的演进,配备了能够调节温度、湿度、通风、二氧化碳、热水加热和先进冷却的气候控制系统,表明了技术在多大程度上可以改变室内农业生产,使各种规模的农场都能提高产量、降低风险并朝着对环境更负责的生产模式迈进。

相关文章:
温室气候控制

在 Google 中将其添加为首选来源