濕度控製-溫室內的濕度環境與室外的環境濕度

濕度控製-溫室內的濕度環境與室外的環境濕度

　　溫室內的濕度環境與室外的環境濕度相差很大，主要表現在以下幾方麵：

　　（1）空氣濕度大，溫室內空氣的絕對濕度和相對濕度一般大於露地。產生濕度大的原因主要是設施屬於準封閉係統，室內外的空氣交換受到抑製，特別是寒冷季節的夜晚，為了保溫而不通風，常出現90%--100%的高濕環境；設施內壁麵、屋麵、窗簾內麵結露滴在作物體上，形成水滴；作物本身的結露、吐水等；白天室內溫度高、土壤蒸發和作物蒸騰大而水汽又不易逸散；室內霧靄的發生，散落在作物體上。

　　（2）設施內相對濕度的日變化大，尤其是塑料溫室，其變幅可達到20%--40%.濕度的晝夜變化，與氣溫的日變化呈相反的趨勢。在夜間，室內維持較高的濕度，有時濕空氣與冷後凝結成水滴附著在薄膜或玻璃的內表麵上，或出現霧靄。日出後，室內溫度升高，溫度逐漸下降.設施內空氣濕度的日變化受天氣、加溫和通風換氣量的影響，陰天或灌水後的濕度幾乎都在90%以上。同時，還與設施的大小、結構、土壤的幹濕等有關。

　　設施內由於降水被阻截，空氣交換受到抑製，設施內的水分收支與露地不同。其收支關係可以用下式表示為：

　　Ir+G+C=ET式中Ir--灌水量；G--地下水補給量；C--凝結水量；ET--土壤蒸發與作物蒸騰，即蒸散量。

　　設施內的蒸騰量與蒸發量均為露地的70%左右，甚至更小。據測定，太陽輻射較強時，平均日蒸散量為2-3mm,可見設施農業是一種節水型農業生產方式。設施內的水分收支狀況決定了土壤濕度，而土壤濕度直接影響到作物根係對水分、養分的吸收，進而影響到作物的生育和產量品質。設施內空氣濕度的大小是水分多少的反映。

　　水分不足，影響了作物細胞分離或生長，因而影響了幹物質增長和分配，影響了作物的產量和品質。當植物內水分嚴重不足時，可導致氣孔關閉，妨礙二氧化碳交換，使光合作用顯著下降.通常，多數蔬菜作物光合作用的適宜的空氣相對濕度為60%-85%,低於40%或高於90%時，光合作用會受到阻礙，從而使生長發育受到不良影響。因此對溫室生產過程中空氣濕度的監測和調控，對農業生產具有現實的意義。

　　溫室環境控製的特點及其實現

　　一、溫室環境控製的發展曆史和現狀

　　溫室環境控製是設施農業最基本的技術實現形式之一，其目的就是營造作物生長適合的人工氣候環境，使作物能夠部分或者全部克服外界氣候環境和土壤因素的製約，一年四季都能生長，並且縮短生產周期，提高產量、質量，進行大規模工廠化生產。

　　溫室環境控製經曆了從僅采用單純的冬季保溫措施到對植物生長所需多個條件進行控製的發展曆程。目前荷蘭、以色列、日本等一些農業發達國家研製的溫室已經可以成功地控製植物生長的幾乎全部條件（溫度、濕度、CO2濃度、營養液、光等）.近幾年來我國各地陸續從上述國家引進了一些這樣的溫室，但是在運行中發現這些溫室普遍存在係統造價、運行費用高，不適應當地氣候，控製效果不理想等諸多問題。

　　二、溫室環境控製的特點

　　1.影響作物生長的主要因素

　　1）光照：為了使作物快速生長，必須保證作物的光照時間、光量和光質，以進行充分的光合作用。如果由於外界氣候的原因，如連續陰雨等，使作物有效光照時間縮短，應開啟人工光源以人工光照補充。

　　2）溫度：溫室中的溫度應該跟蹤每種作物生長的各個時期所要求的最佳曲線變化，為作物提供最適於其生長的環境溫度。

　　3）CO2濃度：植物進行光合作用時是吸取空氣的二氧化碳，放出氧氣。研究表明，適當提高溫室中CO2的濃度具有增加產量、提高品質的良好功效。

　　4）營養液（包括水和各種養分）：不同的作物以及作物生長周期的不同階段，對水和養分的需求有不同的要求。通過控製水質可減少病蟲害的發生；適時適量地給作物提供各種養分，可促進作物的生長。

　　5）濕度：不同的作物對空氣的濕度也有不同的要求。針對溫室中所種植的作物的特性，控製係統應當控製相應的濕度，滿足作物的要求。

　　2.溫室環境控製的特點

　　溫室環境作為一個控製對象，可以說是一個非線性、分布參數、時變、大時延、多變量耦合的複雜對象。具體分析如下：

　　1）非線性：溫室內部的氣候處於熱平衡混沌狀態，再加上作物本身的蒸騰現象，使得在线看片网址按照一般暖通工程方法無法對其建模。

　　2）分布參數：一般溫室麵積都比較大，大的有幾十萬平方米，小的也有幾百平方米；在這麽大的麵積裏，各個物理量的分布是不均勻的。比如溫度，溫室內部各點溫度都不一樣，四周一般都比中間的底，頂部和底部也有差別，其值的大小依賴於空間位置和氣流的方向等各種因素。

　　3）時變：作物在生長周期的不同階段，光合作用能力、吸熱散熱能力等均有所差別。因而，係統加熱升溫，熱量傳到溫室的各個部分需要經過一段時間的延遲，溫度才會有所提高。

　　4）大延時：對於外界所施加的作用，係統並不立即響應，而是經過一段時間的延遲才有反應。比如，對係統加熱升溫，熱量傳到溫室的各個部分需要經過一段時間的延遲，溫度才會有所提高。

　　5）多變量耦合：係統各變量之間並不是互相獨立，各個子係統的控製回路彼此耦合在一起。溫度降低，使得濕度減小；二氧化碳濃度增大，會使溫度升高；同樣，光照過多，會使溫度升高等等，不一而足。對係統任一目標的控製，都會影響到其它狀態的變化。

　　另外外界環境的作用，如春夏秋冬四季的溫度、濕度、風雨雪等氣候會對室內有顯著影響，不能僅簡單地看作是一種幹擾。室內作物對溫室氣候的影響也是很大的，如作物蒸騰作用，對濕度的影響是相當大的，也不能低估。

　　3溫室環境控製係統

　　1）采用與智能方法結合的預測控製等方法

　　預測控製是處理設施園藝簡化方法無法解決的非線性大時延對象較為理想的方法。預測控製的核心前提是預測準確，現有的這些預測控製算法普遍存在著預測精度不高、反饋校正方法單調、滾動優化策略較少等問題；而且到目前為止，文獻中有關預測控製的研究報道大都是針對線性係統的，針對非線性的研究很少。

　　另外，對於設施農業係統中的大量不確定性、外界幹擾以及建模誤差，如何保證控製係統的穩定性也是一個很重要的問題。為此引入智能方法，把預測控製理論與智能相結合，用預測控製的機理進行研究，建立高精度、多模態的信息預測模型以減少模型誤差，提高預測精度，實現了對係統的智能預測控製。

　　2）控製係統的實現

　　係統控製實現的前提是準確的檢測溫室各環境因子參量，采用各種智能傳感器完成室外氣象數據和室內各參數的采集工作，控製器一般采用微處理器，各控製手段起到最終執行機構的作用。

　　控製係統所要完成的任務就是在獲取室內外參數的基礎上，按照一定的控製算法去控製設備，使得溫室環境能夠跟蹤人工設定值變化，不受室外環境的影響，並能按照室外風速、風向、雨量的測定值，進行極限報警，同時采取聯動保護措施，保證係統運行的安全和可靠。

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