烟草育苗大棚智慧补光系统研究.pdf

第 期中 国 照 明 电 器 年 月 研究与探讨文章编号 烟草育苗大棚智慧补光系统研究 高 璇 杨 照 韩立江 朱 琳 李玉蔻 李新宇 刘 晨 陕西电子信息集团光电科技有限公司 陕西西安 陕西省烟草公司咸阳市公司 陕西咸阳 摘要 本文研究的烟草育苗大棚智慧补光系统采用高效 环保的全光谱 光源 可满足烟草在生长阶段对光线的 需求 促进烟草的光合作用和生长发育 同时 采用 物联网 移动端智慧程序的智能光照控制系统 对用 电量 温湿度 远程开关和监控等都可通过手机微信小程序实时控制 不仅能够增强烟草的成苗素质 还可以解决 烟草冬季育苗低温寡照的问题 实现精准补光 远程控制等功能 使用智慧补光系统后 棚内温度平均增加 烟苗叶长 叶宽均有提高 壮苗率从 提高到了 该智能种植系统可推广于其他农作物种植场景 推动农 业产业的智能化升级 关键词 烟草大棚 智慧照明 植物补光系统 物联网 远程控制 中图分类号 文献标识码 作者简介 高 璇 高级工程师 硕士 主要研究半导体照明相关技术 引言 光是影响作物生长发育重要环境因素 是促进植 物生长不可或缺的影响因子 缺少光会使植物成苗素 质差 影响植物成长 进而影响其产量等 研究表明 不同光质 光强和光周期对植物的种子萌发 形态建 成 生长发育的影响较大 烟草是我国重要的经济作物 光照条件是其生长 及品质形成的重要生态因子 烟苗质量的好坏直接关 系到烟株大田生长情况 烟草属于喜光作物 在低 温 弱光条件下 容易造成烟苗徒长 导致烟苗素质偏 低 壮苗率不高 移栽后还苗期长 成活率低 大田生 第 期高 璇等 烟草育苗大棚智慧补光系统研究 长发育受到抑制 因此 光照条件不佳是制约烟苗素 质提升的主要因素之一 烟叶育苗一般在每年光照 时数最少 寒潮侵袭频繁的 月进行 低温寡照 是我国部分烟区早春季节典型的气候特点 此时正值 烤烟育苗关键期 受该不良气候影响 烤烟易出现出 苗缓慢 苗龄长 苗羸弱 移栽后还苗期长 幼苗抗逆 性弱等问题 光照条件是烟草漂浮育苗过程中 对种子出苗效果影响最大的外部因素 不仅影响植株 生长发育 还调控着植株的基因表达 生长发育及新 陈代谢等 烟草出苗过程中所必需的温度 水 分 空气以及基质的理化性状都会受到光照的作用而 发生改变 进而影响烟草育苗的效果 根据研究 烟 苗在破土之后 叶片的光合作用开始进行 叶片内部 的有机物合成速度会有一定程度的加快 同时 如果 烟苗受到的光照不够充足 则会导致烟苗内的组织变 得过于柔嫩 出现不符合壮苗要求的 高脚苗 在移 栽过程中还苗期长 不易存活 影响了烟叶的品质和 质量 根系的生长也会受到影响 对烟苗的生长发育 会产生一定的抑制作用 大量研究表明 发光二 极管光源对幼苗生长具有显著的调控作用 童德文 等 研究表明 较强的光照强度能够提高烟苗的出 苗率 缩短育苗期 在大十字期及成苗期 补充光照处 理的烟苗茎高 茎粗 叶长 叶宽 和干物质总量 均有提高 孟霖等 研究了红蓝单色光对水培烟草 幼苗生长发育及生理特性的影响 研究表明与白光相 比 红光明显促进烟苗叶面积 鲜重和侧根数量的增 加 但抑制了茎秆的伸长 蓝光虽然抑制了烟苗叶片 及根系的发育 但是能促进茎秆的伸长 尽管有一些 研究基础 但在烟草育苗中增设智能 补光系统 来提高烟苗素质的研究目前比较少 本文通过定制化设计适用于烟苗生长的智慧照 明补光系统 根据大棚的形状和大小进行光学方案设 计 合理布局光源 制定针对性的光谱方案 为烟苗提 供最佳的波长光线 确保光线均匀照射到每个育苗 盘 促进烟苗的光合作用和生长发育 同时 搭载 物联网技术 通过微信小程序远程控制 根据天 气情况和烟苗的生长阶段自动调整光照参数 实现精 准补光 植物补光灯灯具设计 补光光谱 全光谱能够模拟太阳光 包括红光 蓝光 白光 绿光 紫外光等各种波长的光线 这样能够满足植物 在不同生长阶段对不同波长光线的需求 促进植物的 光合作用和生长发育 因此本方案采用全光谱灯具 进行补光 全光谱灯具光谱图 如图 所示 图 全光谱灯具光谱图 补光灯具 采用自主研发的 植物补光灯 如图 所示 技术参数 见表 该款灯具具有以下特点 私有模具 拉伸铝成型 高端品质 专业的蝙蝠翼配光 提高有效照射面积 照度 均匀度 能效 减小浪费 符合户外照明设计标准 可靠性高 寿命长 符合 认证 防护等级 防雨防虫 施工安装方便 图 植物补光灯 表 全光谱 植物补光灯技术参数 输入电压输入功率功率因数 等级光源类型 烟草种植苗照明光学设计 采用专业的蝙蝠翼配光曲线 将灯具的安装间距 设置为 可提高有效照射面积 照度均匀度和能效 中国照明电器 年 针对烟草育苗大棚的使用特点进行专业的光学 模拟 模拟结果显示 补光灯具可为烟草育苗大棚提 供除太阳光外最大光照度 促进烟苗的快速生 长 如图 图 所示 图 光学模拟伪色图 图 大棚内光补偿的等照度图 智能照明控制方案 智能种植系统的建设内容主要包括智能感知 数 据分析与决策支持等模块 使用 物联网 的 设计理念 项目系统前端感知设备有 植物补光 灯具 网络继电器 智能电表 智能温湿度传感器 监 控摄像头 网络层采用 路由器 客户端为 或手 机小程序 实现对大棚生长环境的实时监测 数据采 集和智能控制 提高植物种植的精细化管理水平 系 统基本架构和相关设备 如图 所示 本方案可实现对灯光的智能化管理和控制 具备 以下功能 环境监测 使用温度传感器 湿度传感器等 实 时搜集大棚内的环境数据 保证大棚内的环境质量 数据显示 大棚内移动终端显示环境数据 可 以实时查看大棚内的环境参数 方便管理者做出 决策 远程监控 利用无线通信技术搭建物联网平 台 实现大棚内设备与云端服务器的实时通信 可通 过云服务器平台实现手机端的开发及数据点的接入 与设置 种植者可以通过手机远程发送指令使各系统 进行工作 实现远程人机交换 随时随地监控查看大 棚内的环境数据和植物生长情况 实现远程监控和管 理 不仅提高了管理的便捷性 还使种植者能够及时 发现和处理问题 提高种植效率 图 系统基本架构和相关设备 实施案例 在某烟草育苗工场布署该植物生长智慧照明补 光系统进行应用试验 通过植物照明灯具 远程通讯 和智慧云平台 用微信小程序对烟苗的生长进行智能 化监测和远程控制 用户界面与交互系统通过移动 图 烟草育苗大棚智慧补光 系统手机端控制界面 端微信小程序进行控制 可提供方便的用户操作界 面 用于实时监控和管理 查看相关数据和接收通知 用户可以通过该系统查看实时温湿度数据 用电量情 况 调整参数设置 远程开关 查看植物 生长状况等 通过 两个月的应用情况 跟踪 用户反馈使用 补光系统后 棚内温 度平均增加 温 度控制在 左 右 适合烟苗出苗和 生长 有助于培育出 壮 齐 适 足的烟 苗 打开手机就能实 时了解棚里的温度 湿度 非常方便 如 图 至图 所示 第 期高 璇等 烟草育苗大棚智慧补光系统研究 图 微信小程序操作界面 图 烟苗生长情况照片 结论 本文研究的烟草育苗大棚智慧补光系统采用高 效 环保的全光谱 光源 可满足烟草在生长阶段 对光线的需求 促进烟草的光合作用和生长发育 专 业的蝙蝠翼配光曲线 可提高有效照射面积 照度均 匀度和能效 采用 物联网 移动端智慧程 序的智能光照控制系统 对用电量 温湿度 远程开 关 监控等都可通过手机微信小程序实时控制 不仅 能够增强烟草的成苗素质 还可以解决烟草冬季育苗 低温寡照的问题 实现精准补光 远程控制等功能 使用智慧补光系统后 棚内温度平均增加 烟苗 叶长 叶宽均有提高 壮苗率从 提高到了 该智能种植系统可推广于其他农作物种植场景 推动 农业产业的智能化升级 参考文献 易建华 贾志红 孙在军 不同根系土壤温度对烤烟生 理生态的影响 中国生态农业学报 周木子 彭细桥 杨虹琦 等 湘南烟区不同增温方式培 育烤烟壮苗研究 湖南农业大学学报 自然科学 版 黄建 张义志 李宏光 等 增温补光对郴州烤烟漂浮育 苗成苗素质的影响 中国烟草科学 孙雨珍 陈辉 烟草种子发芽与光照的关系 中国烟 草 李鹏志 罗贞宝 胡玮 等 调光膜对烤烟漂浮育苗烟 苗生长及生理的影响 中国烟草科学 任晓春 高华军 张本强 等 不同雪茄烟品种生长发 育对光强的响应差异 中国烟草科学 盖淑杰 基于材料制备用于烟草补光育苗及改善烟草 生长的措施研究 长沙 湖南农业大学 童德文 沈平 石三三 等 补充光照对烟苗生长的影响 上海农业学报 孟霖 徐宜民 宋文静 等 红蓝单色光对水培烟草幼苗 生长发育及生理特性的影响 中国烟草学报