第 期中 國 照 明 電 器 年 月 研究與探討文章編號 煙草育苗大棚智慧補光系統(tǒng)研究 高 璇 楊 照 韓立江 朱 琳 李玉蔻 李新宇 劉 晨 陜西電子信息集團光電科技有限公司 陜西西安 陜西省煙草公司咸陽市公司 陜西咸陽 摘要 本文研究的煙草育苗大棚智慧補光系統(tǒng)采用高效 環(huán)保的全光譜 光源 可滿足煙草在生長階段對光線的 需求 促進煙草的光合作用和生長發(fā)育 同時 采用 物聯(lián)網(wǎng) 移動端智慧程序的智能光照控制系統(tǒng) 對用 電量 溫濕度 遠程開關和監(jiān)控等都可通過手機微信小程序?qū)崟r控制 不僅能夠增強煙草的成苗素質(zhì) 還可以解決 煙草冬季育苗低溫寡照的問題 實現(xiàn)精準補光 遠程控制等功能 使用智慧補光系統(tǒng)后 棚內(nèi)溫度平均增加 煙苗葉長 葉寬均有提高 壯苗率從 提高到了 該智能種植系統(tǒng)可推廣于其他農(nóng)作物種植場景 推動農(nóng) 業(yè)產(chǎn)業(yè)的智能化升級 關鍵詞 煙草大棚 智慧照明 植物補光系統(tǒng) 物聯(lián)網(wǎng) 遠程控制 中圖分類號 文獻標識碼 作者簡介 高 璇 高級工程師 碩士 主要研究半導體照明相關技術 引言 光是影響作物生長發(fā)育重要環(huán)境因素 是促進植 物生長不可或缺的影響因子 缺少光會使植物成苗素 質(zhì)差 影響植物成長 進而影響其產(chǎn)量等 研究表明 不同光質(zhì) 光強和光周期對植物的種子萌發(fā) 形態(tài)建 成 生長發(fā)育的影響較大 煙草是我國重要的經(jīng)濟作物 光照條件是其生長 及品質(zhì)形成的重要生態(tài)因子 煙苗質(zhì)量的好壞直接關 系到煙株大田生長情況 煙草屬于喜光作物 在低 溫 弱光條件下 容易造成煙苗徒長 導致煙苗素質(zhì)偏 低 壯苗率不高 移栽后還苗期長 成活率低 大田生 第 期高 璇等 煙草育苗大棚智慧補光系統(tǒng)研究 長發(fā)育受到抑制 因此 光照條件不佳是制約煙苗素 質(zhì)提升的主要因素之一 煙葉育苗一般在每年光照 時數(shù)最少 寒潮侵襲頻繁的 月進行 低溫寡照 是我國部分煙區(qū)早春季節(jié)典型的氣候特點 此時正值 烤煙育苗關鍵期 受該不良氣候影響 烤煙易出現(xiàn)出 苗緩慢 苗齡長 苗羸弱 移栽后還苗期長 幼苗抗逆 性弱等問題 光照條件是煙草漂浮育苗過程中 對種子出苗效果影響最大的外部因素 不僅影響植株 生長發(fā)育 還調(diào)控著植株的基因表達 生長發(fā)育及新 陳代謝等 煙草出苗過程中所必需的溫度 水 分 空氣以及基質(zhì)的理化性狀都會受到光照的作用而 發(fā)生改變 進而影響煙草育苗的效果 根據(jù)研究 煙 苗在破土之后 葉片的光合作用開始進行 葉片內(nèi)部 的有機物合成速度會有一定程度的加快 同時 如果 煙苗受到的光照不夠充足 則會導致煙苗內(nèi)的組織變 得過于柔嫩 出現(xiàn)不符合壯苗要求的 高腳苗 在移 栽過程中還苗期長 不易存活 影響了煙葉的品質(zhì)和 質(zhì)量 根系的生長也會受到影響 對煙苗的生長發(fā)育 會產(chǎn)生一定的抑制作用 大量研究表明 發(fā)光二 極管光源對幼苗生長具有顯著的調(diào)控作用 童德文 等 研究表明 較強的光照強度能夠提高煙苗的出 苗率 縮短育苗期 在大十字期及成苗期 補充光照處 理的煙苗莖高 莖粗 葉長 葉寬 和干物質(zhì)總量 均有提高 孟霖等 研究了紅藍單色光對水培煙草 幼苗生長發(fā)育及生理特性的影響 研究表明與白光相 比 紅光明顯促進煙苗葉面積 鮮重和側(cè)根數(shù)量的增 加 但抑制了莖稈的伸長 藍光雖然抑制了煙苗葉片 及根系的發(fā)育 但是能促進莖稈的伸長 盡管有一些 研究基礎 但在煙草育苗中增設智能 補光系統(tǒng) 來提高煙苗素質(zhì)的研究目前比較少 本文通過定制化設計適用于煙苗生長的智慧照 明補光系統(tǒng) 根據(jù)大棚的形狀和大小進行光學方案設 計 合理布局光源 制定針對性的光譜方案 為煙苗提 供最佳的波長光線 確保光線均勻照射到每個育苗 盤 促進煙苗的光合作用和生長發(fā)育 同時 搭載 物聯(lián)網(wǎng)技術 通過微信小程序遠程控制 根據(jù)天 氣情況和煙苗的生長階段自動調(diào)整光照參數(shù) 實現(xiàn)精 準補光 植物補光燈燈具設計 補光光譜 全光譜能夠模擬太陽光 包括紅光 藍光 白光 綠光 紫外光等各種波長的光線 這樣能夠滿足植物 在不同生長階段對不同波長光線的需求 促進植物的 光合作用和生長發(fā)育 因此本方案采用全光譜燈具 進行補光 全光譜燈具光譜圖 如圖 所示 圖 全光譜燈具光譜圖 補光燈具 采用自主研發(fā)的 植物補光燈 如圖 所示 技術參數(shù) 見表 該款燈具具有以下特點 私有模具 拉伸鋁成型 高端品質(zhì) 專業(yè)的蝙蝠翼配光 提高有效照射面積 照度 均勻度 能效 減小浪費 符合戶外照明設計標準 可靠性高 壽命長 符合 認證 防護等級 防雨防蟲 施工安裝方便 圖 植物補光燈 表 全光譜 植物補光燈技術參數(shù) 輸入電壓輸入功率功率因數(shù) 等級光源類型 煙草種植苗照明光學設計 采用專業(yè)的蝙蝠翼配光曲線 將燈具的安裝間距 設置為 可提高有效照射面積 照度均勻度和能效 中國照明電器 年 針對煙草育苗大棚的使用特點進行專業(yè)的光學 模擬 模擬結(jié)果顯示 補光燈具可為煙草育苗大棚提 供除太陽光外最大光照度 促進煙苗的快速生 長 如圖 圖 所示 圖 光學模擬偽色圖 圖 大棚內(nèi)光補償?shù)牡日斩葓D 智能照明控制方案 智能種植系統(tǒng)的建設內(nèi)容主要包括智能感知 數(shù) 據(jù)分析與決策支持等模塊 使用 物聯(lián)網(wǎng) 的 設計理念 項目系統(tǒng)前端感知設備有 植物補光 燈具 網(wǎng)絡繼電器 智能電表 智能溫濕度傳感器 監(jiān) 控攝像頭 網(wǎng)絡層采用 路由器 客戶端為 或手 機小程序 實現(xiàn)對大棚生長環(huán)境的實時監(jiān)測 數(shù)據(jù)采 集和智能控制 提高植物種植的精細化管理水平 系 統(tǒng)基本架構和相關設備 如圖 所示 本方案可實現(xiàn)對燈光的智能化管理和控制 具備 以下功能 環(huán)境監(jiān)測 使用溫度傳感器 濕度傳感器等 實 時搜集大棚內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù) 保證大棚內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量 數(shù)據(jù)顯示 大棚內(nèi)移動終端顯示環(huán)境數(shù)據(jù) 可 以實時查看大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù) 方便管理者做出 決策 遠程監(jiān)控 利用無線通信技術搭建物聯(lián)網(wǎng)平 臺 實現(xiàn)大棚內(nèi)設備與云端服務器的實時通信 可通 過云服務器平臺實現(xiàn)手機端的開發(fā)及數(shù)據(jù)點的接入 與設置 種植者可以通過手機遠程發(fā)送指令使各系統(tǒng) 進行工作 實現(xiàn)遠程人機交換 隨時隨地監(jiān)控查看大 棚內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)和植物生長情況 實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管 理 不僅提高了管理的便捷性 還使種植者能夠及時 發(fā)現(xiàn)和處理問題 提高種植效率 圖 系統(tǒng)基本架構和相關設備 實施案例 在某煙草育苗工場布署該植物生長智慧照明補 光系統(tǒng)進行應用試驗 通過植物照明燈具 遠程通訊 和智慧云平臺 用微信小程序?qū)熋绲纳L進行智能 化監(jiān)測和遠程控制 用戶界面與交互系統(tǒng)通過移動 圖 煙草育苗大棚智慧補光 系統(tǒng)手機端控制界面 端微信小程序進行控制 可提供方便的用戶操作界 面 用于實時監(jiān)控和管理 查看相關數(shù)據(jù)和接收通知 用戶可以通過該系統(tǒng)查看實時溫濕度數(shù)據(jù) 用電量情 況 調(diào)整參數(shù)設置 遠程開關 查看植物 生長狀況等 通過 兩個月的應用情況 跟蹤 用戶反饋使用 補光系統(tǒng)后 棚內(nèi)溫 度平均增加 溫 度控制在 左 右 適合煙苗出苗和 生長 有助于培育出 壯 齊 適 足的煙 苗 打開手機就能實 時了解棚里的溫度 濕度 非常方便 如 圖 至圖 所示 第 期高 璇等 煙草育苗大棚智慧補光系統(tǒng)研究 圖 微信小程序操作界面 圖 煙苗生長情況照片 結(jié)論 本文研究的煙草育苗大棚智慧補光系統(tǒng)采用高 效 環(huán)保的全光譜 光源 可滿足煙草在生長階段 對光線的需求 促進煙草的光合作用和生長發(fā)育 專 業(yè)的蝙蝠翼配光曲線 可提高有效照射面積 照度均 勻度和能效 采用 物聯(lián)網(wǎng) 移動端智慧程 序的智能光照控制系統(tǒng) 對用電量 溫濕度 遠程開 關 監(jiān)控等都可通過手機微信小程序?qū)崟r控制 不僅 能夠增強煙草的成苗素質(zhì) 還可以解決煙草冬季育苗 低溫寡照的問題 實現(xiàn)精準補光 遠程控制等功能 使用智慧補光系統(tǒng)后 棚內(nèi)溫度平均增加 煙苗 葉長 葉寬均有提高 壯苗率從 提高到了 該智能種植系統(tǒng)可推廣于其他農(nóng)作物種植場景 推動 農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的智能化升級 參考文獻 易建華 賈志紅 孫在軍 不同根系土壤溫度對烤煙生 理生態(tài)的影響 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報 周木子 彭細橋 楊虹琦 等 湘南煙區(qū)不同增溫方式培 育烤煙壯苗研究 湖南農(nóng)業(yè)大學學報 自然科學 版 黃建 張義志 李宏光 等 增溫補光對郴州烤煙漂浮育 苗成苗素質(zhì)的影響 中國煙草科學 孫雨珍 陳輝 煙草種子發(fā)芽與光照的關系 中國煙 草 李鵬志 羅貞寶 胡瑋 等 調(diào)光膜對烤煙漂浮育苗煙 苗生長及生理的影響 中國煙草科學 任曉春 高華軍 張本強 等 不同雪茄煙品種生長發(fā) 育對光強的響應差異 中國煙草科學 蓋淑杰 基于材料制備用于煙草補光育苗及改善煙草 生長的措施研究 長沙 湖南農(nóng)業(yè)大學 童德文 沈平 石三三 等 補充光照對煙苗生長的影響 上海農(nóng)業(yè)學報 孟霖 徐宜民 宋文靜 等 紅藍單色光對水培煙草幼苗 生長發(fā)育及生理特性的影響 中國煙草學報