摘 要：智能环境控制系统是连拱式兰花种植大棚的核心，由传感器，控制器，执行机构三部分组成，可实 现兰花种植幼苗、中苗、开花苗全生命周期过程的不同的环境温度、湿度、光照强度、CO2 浓度等环境要素的智 能管理和控制。
连拱式兰花种植大棚采用热镀锌矩形管或圆管 骨架，顶部设计有天沟，端面设置通风窗口，配备内 外遮阳、湿帘降温、侧翻窗通风、内部气流循环、增温 保温和智能环境控制等系统。适用于高价值蔬菜、花卉、药材、食用菌等的栽培。优点是内部空间较 大，适合规模化工厂化作业，土地利用率高；克服季 节和气候变化影响，特别是增加双层薄膜后，可以有 效提高冬季温室保温效果，降低冬季运行成本。不 足是夏季降温效率有限，对排水要求高。采用该大棚种植文馨兰产能可达 10000 株/ 667m2。大棚内部环境温度控制在10～32℃范围内，内部温差≤±5℃。相对湿度：60%～90%，内部湿度差 ≤±10%。智能环境控制系统是智能连拱式兰花种植大棚 实现智能化控制的核心，由感知层、控制层、执行层3 部分组成，实现对兰花种植幼苗、中苗、开花苗全生命 周期过程的环境温度、湿度、光照强度、CO2 浓度等环 境要素的智能管理和控制。
1 内部循环风机及控制电路
植物通过蒸腾作用促进养分和矿物质的吸收。 在冬季，兰花大棚为了保温节能，大棚环境相对封闭， 棚内的相对湿度可达到80% 以上，兰花叶面的相对湿度更是高达90% 以上，蒸腾作用变弱从而抑制了 兰花对养分的吸收，减弱兰花的光合作用。因此需要 合理使用环流风机，使室内温度、湿度及CO2 均匀分 布，以保证大棚内兰花生长的一致性和品质。该设计共使用8 部内部循环风机，纵向排列，每 间隔10 m 安装1 部，由8 路继电器实现通断控制。内部循环风机的控制策略为：当内部“2 个传感 器的温差＞3℃”或“湿度差＞5%”或“CO2 的浓度差＞ 10%”时，启动内循环气流风机工作。为防止频繁开 关机，每次温湿度超标达10 min 才启动，每次启动最 短运行时间为10 min，达到平衡状态后继续运行5 min 关闭。如果长时间运行仍无法达到平衡状态，每运行 1h 关闭15 min。此外，当开启换气风机时需要同时开启内部循环 风机，辅助气体流通，形成内部气流通道；关闭换气风 机的同时结束循环风机工作。
2 换气风机
在大棚侧面安装8 台换气风机，由8 路继电器分别实现通断控制。 换气风机起强制通风的作用：一是利用外部空气
的温湿度调节大棚内部空气的温湿度，减少能耗；二 是通过换气保持大棚内部的CO2 气体浓度与棚外 一致。在晴天需要调节温湿度或气体时，应先启天窗， 再根据实际情况决定是否开启换气风机。在雨天则 不开天窗直接开启换气风机进行调节。为防止频繁开关机，每次温湿度超标达10 min 才 启动换气风机，每次启动后最短运行时间10 min，达 到平衡状态后继续运行5 min 关闭。如果长时间运行 仍无法达到平衡状态，每运行1h 关闭15 min。
3 水帘及内外喷淋设备
水帘是现有大棚常见的降温设备，作用是通过水 分蒸发降低空气的温度，同时增加大棚内部空气的湿 度。但水帘在实际应用中表面容易有藻类形成，影响 透气性能，且增加了后期维护的工作量及运营成本。
因此在该设计中采用大棚顶部雾化喷淋系统降温替 代水帘，优点是价格低，不会生长藻类，后期维护方 便，且不改变大棚内部的湿度。同时在大棚内部也设 计1 套雾化喷淋设备，更易于调控大棚内部的湿度。文馨兰种植大棚需要较为干燥的环境，所以采用 “棚顶喷雾降温+水帘”的设计。外喷雾设备和水帘 分别由2 路电磁阀及控制继电器组成，再由控制系统 根据大棚内部湿度信息决定开启哪个设备。当开启 换气风机，且外部空气湿度低于要求的下限时，同时 开启水帘以减小内部湿度的波动，水帘开启时间与风机开启时间同步。
4 结束语
兰花种植大棚温室的智能化，实现了种植过程自 感知、自决策、自执行、自适应的智能及节能控制，以 及环境信息数字化的种植生产。能有效减低人工成 本，充分发挥大棚种植的优势，实现精准控制、节能、
增质增效和降低对环境的污染，以及种植信息可追溯 的数字农业。今后发展方向是实现“智慧农业”，就是 将要智能设备、物联网、大数据系统有机结合，将CPS 网络延伸到生产设备，最终实现物与物、人与物、系统 与物的相连，实现端到端的集成。
参考文献：
[1] 中华人民共和国农业部. 温室工程 催芽室性能测试方法： NY/T 3206-2018[S]. 北京：中国农业出版社，2018：6.
[2] 李小川，张京社. 蔬菜穴盘育苗[M]. 北京：金盾出版社，
2009.
[3]谢晓晖, 王伟丽. 连拱式兰花种植大棚智能环境控制系统设计[J]. 福建农机, 2021(4):5.
连拱式兰花种植大棚采用热镀锌矩形管或圆管 骨架，顶部设计有天沟，端面设置通风窗口，配备内 外遮阳、湿帘降温、侧翻窗通风、内部气流循环、增温 保温和智能环境控制等系统。适用于高价值蔬菜、花卉、药材、食用菌等的栽培。优点是内部空间较 大，适合规模化工厂化作业，土地利用率高；克服季 节和气候变化影响，特别是增加双层薄膜后，可以有 效提高冬季温室保温效果，降低冬季运行成本。不 足是夏季降温效率有限，对排水要求高。采用该大棚种植文馨兰产能可达 10000 株/ 667m2。大棚内部环境温度控制在10～32℃范围内，内部温差≤±5℃。相对湿度：60%～90%，内部湿度差 ≤±10%。智能环境控制系统是智能连拱式兰花种植大棚 实现智能化控制的核心，由感知层、控制层、执行层3 部分组成，实现对兰花种植幼苗、中苗、开花苗全生命 周期过程的环境温度、湿度、光照强度、CO2 浓度等环 境要素的智能管理和控制。
1 内部循环风机及控制电路
植物通过蒸腾作用促进养分和矿物质的吸收。 在冬季，兰花大棚为了保温节能，大棚环境相对封闭， 棚内的相对湿度可达到80% 以上，兰花叶面的相对湿度更是高达90% 以上，蒸腾作用变弱从而抑制了 兰花对养分的吸收，减弱兰花的光合作用。因此需要 合理使用环流风机，使室内温度、湿度及CO2 均匀分 布，以保证大棚内兰花生长的一致性和品质。该设计共使用8 部内部循环风机，纵向排列，每 间隔10 m 安装1 部，由8 路继电器实现通断控制。内部循环风机的控制策略为：当内部“2 个传感 器的温差＞3℃”或“湿度差＞5%”或“CO2 的浓度差＞ 10%”时，启动内循环气流风机工作。为防止频繁开 关机，每次温湿度超标达10 min 才启动，每次启动最 短运行时间为10 min，达到平衡状态后继续运行5 min 关闭。如果长时间运行仍无法达到平衡状态，每运行 1h 关闭15 min。此外，当开启换气风机时需要同时开启内部循环 风机，辅助气体流通，形成内部气流通道；关闭换气风 机的同时结束循环风机工作。
2 换气风机
在大棚侧面安装8 台换气风机，由8 路继电器分别实现通断控制。 换气风机起强制通风的作用：一是利用外部空气
的温湿度调节大棚内部空气的温湿度，减少能耗；二 是通过换气保持大棚内部的CO2 气体浓度与棚外 一致。在晴天需要调节温湿度或气体时，应先启天窗， 再根据实际情况决定是否开启换气风机。在雨天则 不开天窗直接开启换气风机进行调节。为防止频繁开关机，每次温湿度超标达10 min 才 启动换气风机，每次启动后最短运行时间10 min，达 到平衡状态后继续运行5 min 关闭。如果长时间运行 仍无法达到平衡状态，每运行1h 关闭15 min。
3 水帘及内外喷淋设备
水帘是现有大棚常见的降温设备，作用是通过水 分蒸发降低空气的温度，同时增加大棚内部空气的湿 度。但水帘在实际应用中表面容易有藻类形成，影响 透气性能，且增加了后期维护的工作量及运营成本。
因此在该设计中采用大棚顶部雾化喷淋系统降温替 代水帘，优点是价格低，不会生长藻类，后期维护方 便，且不改变大棚内部的湿度。同时在大棚内部也设 计1 套雾化喷淋设备，更易于调控大棚内部的湿度。文馨兰种植大棚需要较为干燥的环境，所以采用 “棚顶喷雾降温+水帘”的设计。外喷雾设备和水帘 分别由2 路电磁阀及控制继电器组成，再由控制系统 根据大棚内部湿度信息决定开启哪个设备。当开启 换气风机，且外部空气湿度低于要求的下限时，同时 开启水帘以减小内部湿度的波动，水帘开启时间与风机开启时间同步。
4 结束语
兰花种植大棚温室的智能化，实现了种植过程自 感知、自决策、自执行、自适应的智能及节能控制，以 及环境信息数字化的种植生产。能有效减低人工成 本，充分发挥大棚种植的优势，实现精准控制、节能、
增质增效和降低对环境的污染，以及种植信息可追溯 的数字农业。今后发展方向是实现“智慧农业”，就是 将要智能设备、物联网、大数据系统有机结合，将CPS 网络延伸到生产设备，最终实现物与物、人与物、系统 与物的相连，实现端到端的集成。
参考文献：
[1] 中华人民共和国农业部. 温室工程 催芽室性能测试方法： NY/T 3206-2018[S]. 北京：中国农业出版社，2018：6.
[2] 李小川，张京社. 蔬菜穴盘育苗[M]. 北京：金盾出版社，
2009.
[3]谢晓晖, 王伟丽. 连拱式兰花种植大棚智能环境控制系统设计[J]. 福建农机, 2021(4):5.
