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摘要：自動控制技術的進步，促進了國內溫室大棚自動控制技術的發展。文章介紹了光照對作物生長的影響及光照控制需要注意的問題；選擇了合適的光敏元件及電路，高計了低成本的控制系統，應用表明，效果較好，實現了溫室光照控制的智能化管理。

關鍵詞：監測系統；傳感器；光照強度；光合作用

目前，信息技術及自動控制技術發展迅速，并應用在了各個行業及部門。我國作為農業大國，地域廣闊，溫室大棚保有量較大，其生產的現代化水平直接關系到人民的生活質量。縱觀國內各農作物產區，其農業生產條件不一，旱澇災害常發，使得農作物產量不高，質量不好，溫室大棚的作用更為突出。目前，國外溫室的控制系統已實現或正在向完全自動化及無人化的方向發展，盡管我國已對溫室控制系統中的氣溫濕度、土壤溫濕度、光照強度、二氧化碳濃度等因素進行了研究，但其實用效果并不理想，與國外還有很多差距，很多方面仍需要改進。因此，研發低成本、低功耗的經濟型、實用型溫室智能控制系統前景廣闊。溫室環境控制技術是溫室智能控制技術的重要組成部分，其中主要包括溫濕度控制、二氧化碳濃度控制、土壤情況控制、光照強度控制等技術，其中的關鍵技術之一是光照強度控制。因光照是植物光合作用的首要因素，影響著植物的產量和質量，所以通過研究光照強度的控制運用于農業具有重要意義。

1光對作物的影響

植物的生長離不開光合作用，在這一過程中，光對植物的影響是最關鍵的因素之一。光照不足或過強，都會使光合作用減弱，植物生長緩慢，植物只有在適合的光照強度下才能良好生長，開花結果。實驗表明，植物的生長速度與光照強度在一定范圍內成正相關的關系。傳統意義的光指陽光，在溫室中，采用人造光源也可以達到相同的光合作用效果。控制光照的強度，照射的時間、分布情況等，都會影響作物的生長。

2光的控制

溫室光的控制主要有兩個方面，一個是光的種類，另外是光的強度或時間，光強度高，作用時間長，則相應的光合作用產生的能量也高。不同的作物對光的波長有不同的需求，同一種作物在不同階段對的需求也不相同。因此，需要對不同作物，在不同階段進不同的光照控制，以達到促進作物生長、提高產量的目的。如使用黃色薄膜，可使黃瓜生長加速，使豆類更加茁壯等。當光照強度不足時，需要對作物進行補光處理，如陰雨天、冬春季等時節。補光控制主要有兩種方法，一是人工光源進行補充，另外是控制溫室草苫的揭蓋時間，增加或減少光照。需要注意的是，補光要注意結合控制溫室內的溫度高低。光照對于溫室而言，光合作用為蔬菜生長提供能量，同時光合作用釋放的能量也為溫室的環境提供了溫度保障。當然，光照強度達到一定值時，作物光合作用與呼吸作用平衡，再增加光照，光合產物也不再增加。因此，光照的時間及強度并不是越大越好，必須合理控制。如在夏天，光照強度大，如中午以后，光照強度達到最大，高強度的光照會灼傷作物，同時作物氣孔關閉，光合作用停止。此時，必須進行遮光處理，才利于作物生長。一般溫室采用遮陽網對光照時間進行控制。系統控制時，主要是光敏元件接受信號，轉換后啟動遮光網控制器件。需要注意遮陽網的啟停也要考慮溫室溫度的高低，溫室內溫度偏低時，也應控制設備打開遮陽網以利于溫度上升。檢查光照強度低于光照下限時，遮陽網應關閉。

3光照元件及電路

傳感器是控制系統不可缺少的元件，光電傳感器則是將測量的光照量轉換為電信號強弱的元件，主要由光源、光學通路光電元件組成。目前的各類光電傳感器中，首選價格低、推廣容易的光敏電阻傳感器。本研究選用PCF8591作為A/D轉換芯片，該芯片包括1個串行數據接口線，1路模擬輸出和4路模擬輸入。工作時，待機電能耗小，8位逐次逼近型，模擬電壓范圍為VSS（電路供電壓）到VDD（芯片工作電壓）。對于光強度的測量，使用美國TAOS公司的TSL2561芯片，具有速度快，能耗低，測量范圍寬、可編程靈活等優點。

4控制系統的設計

整個溫室系統的設計可分為三個部分：第一是控制策略，對光照的補充、溫度的高低控制、通風、灌溉等；其次是溫室內部環境的控制，光照強度、溫濕度、土壤濕度、作物等；三是外部環境條件，太陽輻射、降水等。在此基礎上，對光照控制進行研究。其設計思路如下：對溫室的光照強弱進行實時采集，經元件轉換為模擬值進行傳輸；傳輸來的量值進行指令控制，調整光照強度的量；對調節指令進行對應控制器的控制，通過改變光源，達到光照調節的目的；完成初步調節后，再次進行光照強度的采集，對比系統設定值，以實現合理的光照。通過使用上述系統，對某蔬菜溫室大棚進行光照控制實驗，作物生長良好，與人工控制相比，生長期縮短，產量提高，基本達到了控制目的。

5結語

溫室大棚光照系統的實施，是溫室自動控制的一部分，通過采用光敏元件對光照信號的接受，單片機進行模擬信號的轉換，通過電路設計，實施控制策略，對溫室光進行了有效的控制。對比系統使用前后，使自動控制系統的實施，是本文通過光敏傳感器接收光照信號，單片機轉換模擬信號，實施調節方案實現光照控制的補光控制和遮光控制。有效的控制光照，使溫室內蔬菜產量增加、質量提高，達到了控制目的。

參考文獻：

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[3]彭宏麗,溫室環境智能監測與控制技術的設計[J].科技情報開發與經濟,2007,(8):159-160.

作者：劉文 單位：曲阜師范大學工學院