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把智能设备带进温室大棚

   2018-08-09  中国气象报20180720   王婷
——宁城开展温室智能调控实践探索 7月,内蒙古自治区赤峰市宁城县大城子镇,一座座日光温室大棚里的番茄秧苗争先结出果实,为今年的丰收竞相生长。此刻,角落里的温度监控设备默默记录着这一切。 大城子镇,位于宁城县西北部,西北高,东南低,东有坤头河流经南北,构成全镇“六山三丘一分川”的地貌景观。当地利用当地的光照资源和热能资源,大力发展设施番茄种植,截止到2017年,大城子镇万亩番茄园区投产区面积达2.1万亩,建成日光温室4300个,成为宁城县,乃至赤峰市发展名片,受到社会各界的关注与好评。番茄也成了深受北京、天津、河北等地各大超市喜爱的绿色食品。 随着时代变迁,温室有了越来越多的“现代化”仪器,旨在减少农户工作量,科学进行田间管理,提高作物产量和品质。 2016年,宁城县气象局与赤峰益康合作社合作,引入了智能放风器,自动为温室通风,解决了传统人工放风需要长期在设施中有人观察,每天都要占用较长时间的问题。 如今,宁城县气象局与赤峰益康合作社再次合作,计划将智能放风器升级,以模拟作物最佳生长环境的控温数学模型控制温室通风,再经过数据采集分析,设计优化模拟环境控温数学模型。 环境温度是影响设施作物生长发育的重要因素,是决定优质高产的关键。 而对放风器的改进,涉及生物学、计算机科学与技术、电子科学与技术、机械设计、农业气象、大气探测等各学科。然而长期以来日光温室的通风控温、控湿基本是人工操作完成,效果远没有达到作物生长需要的最佳环境条件。 宁城县气象局曾开展过设施番茄气象监测预报服务、指标收集等系列研究。然而在农户实际日常种植时,依旧需要自己应对各种天气,在作物发育期进行实际具体管理,这促使气象人员产生了转换研究主体的想法。“三百六十行,行行出状元”,有着丰富田间管理经验的农民完全可能比气象部门更了解 自己的秧苗,做出更科学的日常田间管理。因此县局将调控主体交给农户,记录下他们的调控方式,并研究他们的调控方法,找到最适合当地的气象调控指标。 在生产实践中,宁城县气象局业务人员发现更精细、更科学有效的气象调控指标对作物品质影响很大。如果能将农户的调控技术记录下来,依据产量、品质等要素筛选出优质农户,研究优质农户的调控方法,探寻最佳调控指标,这样反复循环,就能找到最优的作物种植调控指标,并可以推广给全县同种作物种植的农户,让为农服务在“最后一公里”处结出更优质果实。 找到这项指标,需要海量气象数据和作物数据的收集,这至少包括24小时连续的棚室内、外温数据,相应棚室各发育期数据,番茄产量和品质数据,甚至可能需要调查农户收入情况。今年,宁城县局筛选出最重要、最直接、必不可少的影响指标,通过对海量数据分析总结,找出一天中的早晨、上午、中午、下午、傍晚五个时段最佳放风温度和变温时间,编制人工智能模拟环境控温最优数学模型。 我们可以算这样一笔经济账:一台放风器控制1亩日光温室通风,可节约人工1.5小时/日,种植时间每年按8个月计算,年节约人工360小时/亩,按用工成本10元/小时计算,年节约用工成本3600元/亩。按70%折算,年节约用工成本2520元/亩。同时,智能、科学调控有益于提高番茄产量和品质,这也将是一笔很可观的数字。总体而言,气象与农业数据的结合将释放出无限潜力,为解决精准扶贫和实现乡村振兴贡献气象方案和智慧。
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