光伏農業環境檢測與調控關鍵技術

宋友彰

摘 要：將太陽能發電與農業相結合的新型農業模式就叫做光伏農業，現階段光伏農業項目主要應用在灌溉、種植、病蟲毒害及養殖工作中。光伏農業可以促進農業機械動力技術的推廣，本文對光伏農業的環境檢測和調控關鍵技術進行簡要介紹。

關鍵詞：光伏農業；環境檢測；調控關鍵技術

光伏農業的核心就是太陽能光伏發電，可以提高農業生產效率。太陽能光伏站的成本較低，可以廣泛運用在農業的各個行業，光伏發電還可以與熱力系統、納米科技仿生光膜結合運用，轉換波長增加農作物的光合作用頻率，將節能環保與農作物生產結合，推動信息化農業的發展。

一、在光伏農業中實行環境檢測和調控關鍵技術的意義

光伏農業將現代農業的生產過程和太陽能發電合理的而結合在一起，符合農業生物鏈之間的關系，使農作物的生產狀態最大化，以農作物的生長規律和生長習性為基礎，遵循能量守恒定律，最終達成了科學補光、合理補水的目的，農產品在成產過程中安全性增加。隨著科學技術的不斷發展，農業技術也需要進行變革，光伏農業的出現符合現代化農業的要求，運用科學技術手段，加快了農村經濟的發展，從根本上提高農民的生活水平。

光伏農業中的新型技術，符合我國各地農業生產的模式，幫助我國傳統農業轉型。這種新型的生產模式，可以解決光伏生產運用的困境，不斷優化光伏生產的技術手段，太陽能溫室大棚、太陽能驅蟲、光伏養殖場、新型太陽能發電站等等都是光伏農業環境檢測和調控關鍵技術的應用。

二、在光伏農業中實行環境檢測和調控關鍵技術

五蓮縣是我國山東省日照市的下轄縣，它的地勢以山地丘陵為主，具有豐富的礦產、森林、水利資源。五蓮縣的第一產業是農林牧漁業，氣候屬于溫帶季風氣候，一年四季分明，冬無嚴寒，夏無酷暑，降雨量較多，有明顯的季節性降水，日照充足，主要特產有櫻桃、五蓮割秀、五蓮紅石材和五蓮綠茶。下面結合五蓮縣的地理環境優勢來介紹光伏農業中環境檢測和調控關鍵技術的軟硬件裝置。

1.光伏農業環境檢測和調控軟件技術裝置

根據設計方式來裝置光伏農業環境檢測和調控關鍵技術，利用無線電初始化數據收集裝置。光伏農業的工程量非常大，無法實時實現無線數據傳輸，需要無無線采集裝置與總線技術互補進行工作，對于高端級別的節點，利用總線采集方式來實現數據傳輸功能，接受上位機的數據發送指令繼而執行。目前光伏農業軟件最新的技術手段使監控控制技術與互聯網遠程信息監控技術，主要工作是控制采集設備對接口的原始化數據，采集的到的數據及時存入服務器中，方便科學技術人員對光伏農業進程進行判斷和分析，在適當的時候實施農作物補光、實施給水排水。

在植物栽培技術中，電池板和LED燈的匹配度是非常重要的，LED燈可以對植物生長進行補光，提高植物光合作用的速率。由于光伏發電的不穩定性，要及時處理補償使植物能夠提高生長光照強度，植物生長最高效的吸收能量方式就是無污染光照。需要在計算機的遠程設計中加入數據顯示模塊、用戶權限管理、現場設備控制模塊、數據備份模塊等等，使光伏農業的各生長時期都得到了有效的控制。在光伏農業開展過程中，需要對科學分析周圍環境因素，對溫度、濕度、光照度、二氧化碳含量實時檢測并調整，參考科學數據，保證農業大棚中的生產條件符合標準，能夠保證農作物的品質和產品質量。對大棚的數據進行搜集、實時補光和照明使光伏農業實際工作開展中的重點。利用科學技術設計光伏農業的環境檢測裝置和調控裝置，根據大棚的實時數據與標準數據相比較，調節適合植物生長的環境，將太陽能充分運用，提高農作物的生產效率。

例如，結合五蓮縣的優勢，可以運用“光伏+蔬菜大棚”模式開展蔬菜種植，將光伏農業環境檢測裝置和調控裝置進行科學化設計，基于網絡對遠程監控模塊進行功能設計，將采集數據比自動開啟植物補光、澆水、排水的功能，實現農業現代化。這種模式不僅可以解決了冬季農作物大棚的取暖，還可以通過無線電數據互通實現自主灌溉，通過吸收太能能儲存了大量的電能，開創了農業用電的新模式，還可以將多余的電能賣出去，增加農民的雙項收入。

2.光伏農業環境檢測和調控硬件技術裝置

太陽能供電單元、數據接收單元、數據處理單元構成了光伏農業環境檢測和調控裝置。太陽能供電單元是一種硬件裝置，由太陽能薄膜電池板和連接控制器組成，連接控制器可以控制電源充電和放電，單元供電模式需要蓄電池數據進行。根據電池板放置位置不同，電池板的選擇不同，一般情況下有兩種選擇情況：晶體硅及薄膜電池。若想要將電池板固定在有機大棚的頂部，需要選擇有良好透光性的薄膜太陽能電池或選擇透光的電池板，也可以選擇價格較低的晶體硅太陽能電池板；數據采集單元是由溫度傳感器、光照傳感器、二氧化碳指數傳感器、濕度傳感器、大氣傳感器、單片機及無線模塊組成，將各傳感器、單片機、無線發射器按順序放在PCB板上組成采集單元。由無污染蓄電池提供采集單元的基礎用電，太陽能電池定期給蓄電池補充電量；無線接收器、單片機、顯示器、CAN總線、按鍵和計算機接口組成數據接收單元。它是通過串口實現與計算機的數據互通和分析的，執行計算機的指令。數據執行單元由電路驅動電機、LED補光燈、給水設備、大功率風扇組成的，要注意的是LED補光燈應有紅色藍色串聯組成。在實際工作過程中，系統對傳入數據進行處理分離，給出指令反饋給單元驅動設備，達到控制閉環，還可以根據植物種類，用戶自主完成設計。

三、結語

綜上所述，光伏農業做為新型的農業形式，在技術推廣上仍有許多不足，所以我們需要在實踐中不斷的對光伏農業的方法進行探索，實現光伏農業的最大價值。與傳統農業相比，光伏農業既可以相互融合又可以對土地合理規劃，提高了農業的生產效率，推動了我國農業現代化的發展。

參考文獻：

[1]徐少明，吳大軍，邱成軍.光伏農業環境監測與調控關鍵技術[J].江蘇農業科學，2014，42（8）：316-319.

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