棚室放风想省事？智能放风如何设计与实现？

---

在设施蔬菜生产中，放风工作可以说是咱们菜农朋友每天重复的工作。通过风口的开关及大小变化，实现棚室温度、湿度调节及内外气体交换，既能减少蔬菜病虫害的发生，更能保障蔬菜的快速生长。今天我们邀请到北京紫蜂互联科技有限公司的杨馥瑞，为大家介绍一下温室智能放风如何设计与实现。

 

1

日光温室棚结构基本环境

日光温室内存在明显的水平差异和垂直差异，而且这种差异与季节和外界天气状况有一定的关系，即不同季节和天气状况差异有所不同。而棚内空气温度对于日光温室的重要性不言而喻。

我们先来看两幅日光温室热收支平衡示意图

▲白天的温室热收支情况

▲夜间的温室热收支情况

 

空气热交换，即空气升降温的蓄放热，其为正数时，日光温室内升温，其为负数时，日光温室内降温。

在无加温的日光温室中，太阳是唯一的热量来源。白天增温依靠太阳，夜晚室内处于降温过程，北墙、后坡是主要的蓄热放热来源。如下图所示：

▲不加温条件下日光温室内的吸热分布图（白天）

▲人工加温条件下日光温室内的放热分布图（夜天）

在冬春生产中，人们希望持续降温时间越短越好，这就需要日光温室具有良好的保温和蓄热性能。而通风换气时的换气散热约占整个日光温室吸热量的95.61%。

因此，通风换气散热量对整个日光温室内保温和蓄热影响较大，对温度影响也就很大，需要特别重视。通风换气也是最简单的降温方式。

▲日光温室内剖面气温分布规律 

2

温室蔬菜作物对温度的要求

作物对温度的基本要求通常以最低温度、最适温度和最高温度来表示，即温度三基点。不同蔬菜作物对气温和地温三基点要求不同。根据蔬菜对温度的需求，将蔬菜划为耐寒蔬菜、半耐寒蔬菜、喜温蔬菜和耐热蔬菜。番茄属于喜温作物。

蔬菜光合作用有其最适温度，温度对蔬菜作物光合产物运转也有显著影响。如何实时掌握棚内温度，及时调节温度具有重要作用。

3

正确放风方式

之前有一篇文章详细介绍过正确放风的方法戳此阅读《大棚放风，你真的会吗？》。文章内建议的放风方式很细致，根据不同的风向、位置，分时段、分步骤开关风口。

设想一下100米的棚，一天从早到晚，分三段调节风口。晨风开合一次，早晚开关各一次，中午下午各调节一次，还不算上因风向或者日升日落造成东西温差，一个人放风至少需要在棚内行走一千多米，再加上温度计分布在不同的位置，查看温度计等等。单单放风，每天棚内都无法离开人。

于是，有些人选择了简单粗放的方式，减少开关风次数，一天开关一次或者使用棉被开关找风口。这种方式其实并不可取。此方法对温室优势的利用率、作物温度的调控功能都有所减弱，《大棚放风，你真的会吗？》中原因写的比较清楚。

 

为了更好地实现风口对于日光温室的温湿度调节功能，市场上出现了放风机。基本情况是机械代替人工，可以实现按照人工的处理方式（查看温度—自我判断开关风口大小）进行开关风口。具体分为四个阶段：

• 快速查看整个棚内不同位置的温度湿度

• 机械代替人工开关风口

• 可远程遥控开关风口

• 可综合考虑实现自动开关风口

   

4

实现简单机械帮助省力后，

怎样才能最大限度代替人力呢？

由于开关风影响因素很多，实际环境中，得到这些数据进而进行处理的成本高，不为普通种植户使用得起的，且不为那么必要。

针对这个问题，神农棚博士第三代放风机目前是将其所有因素集中在温度统计上，利用大数据，在自动控制策略算法上做一些智能处理，将此设备检测到的温度3-5分钟内的数据做处理，预测未来3-5分钟是否会达到设置所需温度，从而进行开关风口。加上提前开风，避开搭边距离等一些细节的处理，最大限度将温度控制在所需范围内。

以下界面是我们的自动控制设置界面，提前安排，随时修改。

举个例子：以下两幅图是神农棚博士用户在此时间段内设置所需温度为28度，随着外界温度的变化调节开风口大小，将温度通过开关风口方式，最大限度控制在28度左右；而同时达到开关风口的频率较少。

▲温度控制图，横轴为时间，纵轴为温度

 ▲风口行程图，即风口开合的大小，横轴为时间，纵轴是大小（厘米）

5

小功能，大作用

1. 作物知识库，给用户作为参考。如下图，标注西红柿在发芽期、幼苗期、生长期、开花期结果期所适宜的温度。同时应用于自动控制策略中。

 

2. 报警设置，超过所设置的温度会接收到报警信息，并在行程范围内进行自动打开风口或者关闭风口，避免造成不必要的损失。

 

3. 联网方式，插电设备就可以实现远程遥控功能，方便偏远的农村棚内使用。

4. 考虑棚内温室的环境，放风机本身全部做成防水一体机，为增加产品使用寿命和使用的安全性。

5. 操作方式多样化。手机、遥控器、电脑皆可操作。

6. 每位用户都可查看一个月内的温度监测点的空气温湿度数据。

6

风口膜的相关问题

1. 在上膜问题上，看到有些棚主的不正确安装导致风口兜水严重、甚至漏水或者膜损坏严重。顶膜宽度为拱架弧度-80厘米,长度为大棚长+2倍棚高+40厘米，在无风条件下上顶膜，顶膜绷紧后用铁丝固定在棚。头顶膜穿拉绳或者钢丝，东西方向拉紧。

2. 防兜水问题，建议使用方式是在棚体结构上稍做处理。若使用铁网，增加了膜开动的阻力，请注意选用质量好，孔比较大的铁网，且长度长于上膜及搭边否否则会出现风口开关阻力大，容易出现刮破薄膜等其他衍生问题。

下面这两张图是防兜水的作用。在棚结构上稍作修改，每个横梁中间加上四分或者六分钢管（注意长度超过顶膜宽度），能够起到防兜水的作用。

若风口无法顺利打开，松开压膜又不安全。所以选用下图这种方式稍抬压膜绳，风口自由就可以打开。材料可以选择PVC管或者钢管。

本文来源于设施农业与轻简高效微信群，作者：杨馥瑞（北京紫蜂互联科技有限公司）