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大棚弯管机物联网技术在温室大棚中的应用

2019-07-28 07:16:56

温室大棚是现代设施农业的重要物质基础,在农业生产中,温室大棚可以摆脱自然环境的制约,按照人的意愿生产反季节农作物,实现农产品周年无季节生产。但传统的温室大棚管理大多是依据经验来调节温室大棚内的环境,对温室内作物的生长情况需要定时去观察,从而降低了生产效率,增加了劳动成本。随着物联网技术的不断发展,物联网技术在农业领域得到了广泛地应用,推动了现代农业的快速发展,提高了资源利用率,降低了生产成本,实现了自动化、智能化生产和精细化管理。因此,将物联网技术应用到温室大棚中,成为现代温室发展的必然趋势,对我国现代农业的发展具有促进意义。

1物联网技术概述

物联网技术是感知技术、传输技术、定位技术和云计算的聚合与集成运用的综合技术团。物联网技术运用射频识别(RFID)卡、红外感应器、激光扫描器、传感器和定位系统等信息传感装备,实时准确地获得物体的光、电、声、热和位置等信息,然后通过有线或无线传输装备,实现物与物之间的信息交流和通讯,进而达到对物体的感知、定位、监控和管理的目的。物联网技术依据其技术特点可分为三个层次:感知层、网络层、应用层。感知层是利用射频识别(RFID)卡、红外感应器、传感器等装备实时准确地采集物体的信息;网络层通过各种移动网络与互联网结合,将物体的信息实时传送出去;应用层是物联网技术的较高层,包括各种管理设备、显 示设备,通过对感知层采集的信息进行处理分析,实现智能化识别、定位、监控和管理等应用。

2物联网技术在温室大棚中的应用

2.1在环境调控中的应用

在温室大棚农作物种植中,温室大棚内的环境直接影响着农作物能否健康良好地生长。传统的温室大棚多为人为主观地打开或关闭遮阳网、温室侧窗、天窗等装备来调节温室大棚环境,依据经验定时去观察,这样降低了生产效率,增加了劳动成本。将物联网技术引入到温室大棚中,通过物联网技术中的感知装备(温度传感器、湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳浓度传感器等)对温室大棚内的温度、湿度、光照强度、二氧化碳浓度等环境因子进行实时监测,把采集到的环境信息通过网络层及时反馈到处理器中,综合考虑经济效益与作物在不同发育阶段对环境要求的不同,应用层中的控制设备(遮阳网、风机、湿帘、开窗设备等)自动地作出相应的开关操作,为温室内农作物创造出较适宜生长的环境,提高农作物产量和质量。目前,物联网技术在温室大棚环境调控中的应用研究,主要集中在对温室大棚内温度、湿度、光照强度等环境因子的调控研究,而对温室大棚内二氧化碳浓度的调控研究较少。目前研究表明,基于物联网技术控制温室大棚内各环境因子,对温室内农作物的温度、湿度、光照等某一要素或几个要素进行调节控制,提高了农作物的产量和质量,实现了现代农业的精细化管理。

2.2在灌溉与施肥中的应用

节水灌溉和水肥一体化是温室大棚种植中的关键内容。农作物的生长需要水分和营养,以及病虫害的防治。传统温室大棚的灌溉和施肥管理主要依据经验人工直接参与,大面积灌溉与施肥困难、劳动强度大,常会出现同一块区域施肥时间不一致、不均匀的情况。随着现代温室大棚集约化、规模化发展,温室内灌溉与施肥的管理迫切需要物联网技术为温室内农作物灌溉与施肥提供有效决策支持。借助物联网技术,在温室内装配土壤检测装置来收集土壤含水量和土壤内营养成分等信息,通过有线或无线网络传入处理器,对传送来的信息进行分析,根据各个参数彼此之间的关系制订出一个有关灌溉与施肥的优化方案,应用层根据优化方案控制相应的灌溉与施肥设备采取相应的灌溉与施肥操作,确保农作物在生长过程中能够及时获取所需要的水分与肥力,从而实现农作物的高产。物联网技术能有效地将灌溉、施肥、喷洒农药等工作集于一体,降低了人工劳动强度,实现了对温室内农作物的定时、适量、均匀灌溉与施肥,有利于水资源的节约,促进肥料的吸收,提高药物的有效 率,有效地改善农业生产环境,避免了化肥与农药对人体造成的伤害。

2.3在远程控制中的应用

传统温室大棚的管理模式主要以人力和机械为中心,其效率低下,而且还浪费资源。此外,温室大棚的所在地大多比较偏远,给技术人员去温室大棚收集和分析现场数据带来不便,同时对工作人员提供技术指导也带来诸多不便。随着信息技术、物联网技术的不断发展,现代温室大棚日趋自动化、智能化,实现了现代农业生产过程集约和智能。现代温室大棚以物联网技术为技术手段,与各种移动网络以及互联网联合,实现对温室大棚的智能化感知和远程控制。通过物联网技术中的感知技术实时检测温室内的各项参数,并对农作物的生长状况进行远程监视,感知技术采集的数据信息通过移动网络传送到应用层,应用层对接收到的数据信息进行智能分析和模型计算,一旦来自感知层的数据不在预先设置的阂值范围内,控制系统就会通过手机或计算机等设备向用户发送警报提醒,用户依据警报信息通过相关终端设备来控制大棚内相应的设施,从而实现温室大棚的智能化远程管理。此外,温室大棚远程控制系统在运行过程中,能够实时收集农作物生长所需的光照、温湿度、施肥等数据,可以将这些收集到的数据信息构建成知识库,进而建立具有智能化分析功能的温室大棚专家系统阶。技术人员可以随时随地通过计算机、手机等联网设备,进入互联网访问专家系统,获取所需信息;农业指导人员可以根据专家系统为农户提供科学化的种植指导建议。将物联网技术应用到温室大棚的远程控制中,开发基于物联网技术的温室大棚智能远程控制系统,用户可以随时随地对温室大棚进行远程查询和控制管理,实现了生产过程的人机交互、数据管理、智能控制、预测警报等,有效地帮助用户提高温室大棚管理水平。

怎样使大棚弯管机生产加智能化?

(1)大棚弯管机过程控制系统的智能化是焊接自动化的核心问题之一,也是我们未来开展研究的重要方向,我们应开展较佳控制方法方面的研究,包括线性和各种非线性控制。较具代表性的是焊接过程的模糊控制、神经网络控制及专家系统的研究。

(2)焊接柔性化技术也是我们着力研究的内容。在未来的研究中,我们将各种光、大棚弯管机技术与焊接技术有机结合,以实现焊接的柔性化。用微电子技术改造传统的焊接工艺设备,是提高焊接自动化水平的根本途径。将大棚弯管机技术配以各种焊接机械设备,以提高其柔性化和质量控制水平,是我们当前要研究的一个方向。

(3)焊接控制系统的集成是人与技术的集成和焊接技术与信息技术的集成。集成系统中信息流和物质流是其重要的组成部分,促进其有机地结合,可大大降低信息量和实时控制的要求,注意发挥人在控制和临机处理的响应和判断力,建立人机对话的友好界面,使人和自动系统和谐统一,是集成系统的不可低估的因素。

大棚弯管机的体积有多大?

(1)大棚弯管机电源所占比重将越来越大。逆变式焊接电源由于具有焊接性能好、动态反应速度快、动特性好、体积小、质量轻、效率高、焊接速度高、多功能、有利于实现焊接机械化和自动化等优点,已成为弧焊电源的发展方向。2000年 ,我国将IGBT逆变电源列入高科技产品目录,这是焊接设备行业被列入的产品。

(2)自动、半自动大棚弯管机,尤其是节能的二氧化碳焊机将得到快速的发展。自动、半自动大棚弯管机主要是指自动、半自动气体保护焊机,及埋弧焊机等产品,是实现、焊接I艺的必备,尤其是二氧化碳气体保护焊机还具有节能、生产效率高、成本低、焊接品质好、有利于实现焊接自动化等特点。

(3)自动化焊接技术及其设备将速度得到发展。可喜的是,我国很多行业部和大型企业已经意识到这些问题,船舶工业早已率先提出焊接要达到80%以上,其中二氧化碳焊接应用率达到55%,焊接机械化、自动化率要达到70%左右。


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