溫室環(huán)境控制技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

　　摘要：溫室環(huán)境控制技術(shù)在世界得到廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)代溫室及配套設(shè)施已采用專業(yè)化、集約化和規(guī)?；a(chǎn)，規(guī)范有序的市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)和國(guó)際化的市場(chǎng)體系運(yùn)作，成為當(dāng)今世界最具活力的新興產(chǎn)業(yè)之一。本文介紹了國(guó)內(nèi)外溫室環(huán)境控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及今后的發(fā)展趨勢(shì)。
　　關(guān)鍵詞：溫室；溫室環(huán)境控制技術(shù)；發(fā)展現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)
　　
　　一、 溫室環(huán)境控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀
　　
　　1.國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r
　　荷蘭是土地資源非常緊缺的國(guó)家，靠圍海、圍湖造田等手段擴(kuò)大耕地，其依靠現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，成為僅次于美國(guó)、法國(guó)的世界第三大農(nóng)業(yè)出口大國(guó)。荷蘭是設(shè)施農(nóng)業(yè)最發(fā)達(dá)的國(guó)家，目前有現(xiàn)代溫室 1.1 萬(wàn)hm?，全部為玻璃溫室，占世界玻璃溫室的1/4，主要用于種植蔬菜和花卉。溫室及配套設(shè)施的生產(chǎn)完全靠一種高度社會(huì)化專業(yè)化和國(guó)際化的市場(chǎng)體系。日本于20 世紀(jì)60年代快速發(fā)展現(xiàn)代設(shè)施園藝業(yè)，溫室由單棟向連棟大型化結(jié)構(gòu)金屬化發(fā)展，到70年代為高速發(fā)展期。美國(guó)總的指導(dǎo)思想是搞適地栽培，溫室面積約1.9萬(wàn)hm?，多數(shù)玻璃溫室，少數(shù)是雙層充氣塑料薄膜溫室，近幾年也建造了少量聚碳酸脂板溫室。以色列的現(xiàn)代設(shè)施園藝更具鮮明的特點(diǎn)，其采用大型塑料薄膜連棟溫室，充分利用光熱資源的優(yōu)勢(shì)和先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)，主要生產(chǎn)花卉和高檔蔬菜。
　　現(xiàn)代溫室及配套設(shè)施已采用專業(yè)化、集約化和規(guī)模化生產(chǎn)，規(guī)范有序的市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)和國(guó)際化的市場(chǎng)體系運(yùn)作，成為當(dāng)今世界最具活力的新興產(chǎn)業(yè)之一和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的亮點(diǎn)。在今后一個(gè)時(shí)期，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、全球經(jīng)濟(jì)的一體化和社會(huì)的進(jìn)步，現(xiàn)代溫室及配套設(shè)施，將以節(jié)能、環(huán)保和改善工作條件為核心，深入廣泛采用高新技術(shù)，向?qū)嵸|(zhì)意義上的“ 工廠化”方向穩(wěn)步持續(xù)快速地發(fā)展，前景十分廣闊。
　　
　　2.國(guó)內(nèi)應(yīng)用狀況
　　 我國(guó)的近代溫室開始于本世紀(jì)30年代，大規(guī)模的溫室生產(chǎn)在20世紀(jì)70 年代末和80 年代初開始。通過(guò)第一次大規(guī)模的溫室引進(jìn)，揭開了我國(guó)現(xiàn)代化溫室生產(chǎn)、研究和普及的序幕。經(jīng)過(guò)20年的發(fā)展，我國(guó)溫室的建造面積（包括大棚） 已達(dá)120萬(wàn)hm?，躍居世界第一。在溫室及配套設(shè)施的生產(chǎn)、科研和普及方面得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，形成了現(xiàn)在高、中、低不同檔次、系列化的溫室產(chǎn)品。我國(guó)現(xiàn)有溫室及配套設(shè)施的專業(yè)生產(chǎn)廠家超過(guò)50 家，生產(chǎn)設(shè)備基本國(guó)產(chǎn)化，初步形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。然而，我國(guó)商品化溫室普及率很低，高、中檔次的商品化溫室主要被一些機(jī)關(guān)團(tuán)體、軍隊(duì)、農(nóng)場(chǎng)和科研等單位采用，很少被個(gè)體及一般農(nóng)民采用，即使低檔次的溫室(20~100元/m?)也很少被普通農(nóng)戶所采用。普通農(nóng)戶采用最多的是自建的簡(jiǎn)易拱棚，約占我國(guó)溫室總量的60%以上。
　　 20世紀(jì)90年代中后期，江蘇理工大學(xué)毛平教授等研究開發(fā)了溫室環(huán)境自動(dòng)控制系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)對(duì)營(yíng)養(yǎng)液系統(tǒng)、溫度、光照、CO2施肥的綜合控制，是目前國(guó)產(chǎn)化溫室環(huán)境控制系統(tǒng)較為典型的研究成果。在此期間，中國(guó)科學(xué)院石家莊現(xiàn)代化研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院上海植物生理研究所等單位也都側(cè)重不同領(lǐng)域開展了溫室設(shè)施計(jì)算機(jī)控制與管理技術(shù)方而的研究?？偟膩?lái)說(shuō)，我國(guó)溫室環(huán)境控制技術(shù)在總體上，正從消化吸收、簡(jiǎn)單應(yīng)用階段向?qū)嵱没?、綜合性應(yīng)用階段過(guò)渡和發(fā)展，但所研制出的控制系統(tǒng)，很大一部分只能實(shí)現(xiàn)對(duì)部分環(huán)境因子的控制或還需要人工手動(dòng)控制輔助，控制效果、自動(dòng)化程度、可靠性和可操作性與國(guó)外同類產(chǎn)品相比尚有較大差距。
　　中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)研制的日光溫室環(huán)境數(shù)字式監(jiān)控系統(tǒng)是代表現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)溫室環(huán)境控制技術(shù)先進(jìn)水平的典型產(chǎn)品。系統(tǒng)具體特點(diǎn)包括：
　?。?）系統(tǒng)采用兩層結(jié)構(gòu)，由智能傳感器、控制設(shè)備、前臺(tái)機(jī)組成底層基本結(jié)鉤：多個(gè)底層結(jié)構(gòu)與主計(jì)算機(jī)星形連接：
　　（2）主計(jì)算機(jī)是監(jiān)控系統(tǒng)的頭腦和心臟，具有發(fā)布監(jiān)控命令、顯示運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)檢索和報(bào)表打印等主要功能：
　?。?）前臺(tái)機(jī)的核心是單片機(jī)，完成數(shù)據(jù)的檢測(cè)和控制：全部測(cè)量參數(shù)可自動(dòng)存儲(chǔ)，并可傳送到主計(jì)算機(jī)中，在主計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理：
　　（4）可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)外空氣溫濕度、CO2 濃度、土壤溫濕度、葉片溫度、室內(nèi)光照度、覆蓋物表面溫度等參數(shù)的測(cè)量；
　?。?）能輸出各種控制信號(hào)，可對(duì)排風(fēng)扇、噴灌、滴灌等設(shè)備進(jìn)行控制。
　　
　　二、 溫室環(huán)境控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
　　
　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和農(nóng)業(yè)技術(shù)的進(jìn)步以及市場(chǎng)對(duì)高質(zhì)量產(chǎn)品需求的速度增強(qiáng)，溫室環(huán)境控制技術(shù)將會(huì)在高智能型、高可靠性、操作的方便性等方向得到進(jìn)一步發(fā)展，具體包括以下幾個(gè)方面。
　　
　　1.智能化技術(shù)
　　 溫室生產(chǎn)周期長(zhǎng)、過(guò)程復(fù)雜，溫室系統(tǒng)是多變量、強(qiáng)耦合、非線性、大慣性、強(qiáng)干擾的復(fù)雜大系統(tǒng)。溫室的外部環(huán)境(自然氣候)以及溫室內(nèi)部種植作物隨市場(chǎng)和季節(jié)的變化都具有不確定性，溫室作物蒸騰作用和光合作用的數(shù)學(xué)模型具有不