無論是在溫室還是室內(nèi)種植植物，許多技術(shù)都通過提供最大限度的環(huán)境控制來幫助這些種植系統(tǒng)的進步。今天，您經(jīng)常聽到“精準農(nóng)業(yè)”或“精準室內(nèi)植物”等術(shù)語，這是由于高水平的精準投入導致作物具有最高的均勻性。由于植物受環(huán)境影響很大，因此保持一致的生長環(huán)境至關(guān)重要。通過將特定技術(shù)集成到您的種植系統(tǒng)中，您可以設(shè)計出高度精確、一致的種植環(huán)境。其中一些技術(shù)，例如Microchip Technology制造的技術(shù)，微控制器以及許多其他設(shè)備的領(lǐng)先供應商，相互通信以實現(xiàn)這一目標，例如傳感器、物聯(lián)網(wǎng) (IoT)、微控制器 (MCU) 和發(fā)光二極管 (LED) 照明。在這里，我們將描述每個功能如何以及它們?nèi)绾卧谑芸丨h(huán)境中協(xié)同工作。

傳感器

傳感器檢測其環(huán)境的變化并將這些變化傳遞給另一個計算機設(shè)備，例如 MCU。這些傳感器可以檢測各種環(huán)境因素，例如光的質(zhì)量和數(shù)量、溫度、相對濕度、CO 2水平、風速和土壤水分含量，這些都是精準種植中必不可少的。一個常見的例子是了解光量的重要性，因為光是植物生長中最重要的限制因素之一。通過傳感器，我們可以量化這些因素中的任何一個，這樣我們就可以做出適當?shù)恼{(diào)整來優(yōu)化植物生長。傳感器不能單獨工作；但是，因為它需要另一種類型的電子設(shè)備來輸出數(shù)據(jù)，例如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、微控制器或其他處理器。

物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 是日常設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)的連接。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在日常使用中的一個例子是智能家居設(shè)備，例如“Ring”或“Nest”。1982 年，物聯(lián)網(wǎng)首次出現(xiàn)在可報告其庫存和飲料溫度的可樂自動售貨機上，這在當時是很新穎的。從那時起，創(chuàng)新者在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面取得了許多進步。

物聯(lián)網(wǎng)在精準農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，它可以從傳感器接收數(shù)據(jù)，并通過計算機或移動設(shè)備將傳感器可以收集到的任何輸入信息傳遞給種植者。通過這些信息，種植者可以做出更明智的決策，以遠程和無線方式提高效率并最大限度地提高作物產(chǎn)量。

單片機

MCU 本質(zhì)上是小型計算機，具有與普通計算機相似的組件，但更小的尺寸發(fā)揮了它們的優(yōu)勢。MCU 通常專用于一項任務，它可以專注于一項任務。在電視、收音機和冰箱等日常用品中，MCU 無處不在。在受控環(huán)境中的生長設(shè)置中，一個或一組 MCU 可以作為大腦來關(guān)閉/打開各種裝置，例如 LED 生長燈、加熱器、冷卻器和加濕器，以通過傳感器輸出的集成來維持所需的設(shè)定點. 例如，在陰天，低光照水平會限制生長，因此會觸發(fā)補充光，但在晴天，自然光照可能就足夠了，因此關(guān)閉燈以節(jié)省能源。這消除了種植者的猜測，

發(fā)光二極管

LED 在園藝中的應用也提高了種植系統(tǒng)的精度和效率。與傳統(tǒng)白熾燈相比，LED 具有許多優(yōu)勢，包括功耗更低、使用壽命更長、熱負荷更低以及體積更小。更小的尺寸和更低的熱量允許放置在靠近植物的地方，最大限度地提高垂直農(nóng)場的密度應用并允許在藤本植物（如西紅柿）的葉冠之間放置。LED 還可以選擇調(diào)光，為您提供額外的控制，并且可以使用 IoT 和 MCU 進行設(shè)置。通過許多植物研究，我們知道植物在僅在紅色和藍色波長下生長時具有最高的量子產(chǎn)率，這意味著植物最常使用這些顏色。盡管植物確實感知和使用其他波長，但最有效的方法是最大限度地利用返回最高產(chǎn)量的波長的能量，從而提高 LED 的效率。由于 LED對光的可調(diào)性，LED 還有助于許多獨特的植物生長研究和發(fā)現(xiàn)以前不可能的比例。這方面的一個例子是使用閃爍的燈光和移動 LED 燈條來有效地滿足植物對長日照的要求，并降低能源和固定裝置成本。盡管需要更多的植物生長研究，但我們知道不同的物種具有獨特的光配方來最大化產(chǎn)量，而 LED 可以通過其可調(diào)性實現(xiàn)這一點。因此，就像農(nóng)作物有特定的營養(yǎng)需求一樣，它們也有最佳的光譜。

結(jié)論

通過將傳感器、MCU、物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和 LED 集成到生長系統(tǒng)中，我們可以提供最高精度的環(huán)境控制，最大限度地提高植物生長的效率和產(chǎn)量。這些技術(shù)協(xié)同工作，通過感知植物的環(huán)境條件、將信息發(fā)送到連接的設(shè)備并調(diào)整生長條件（即光照水平和波長）以實現(xiàn)最佳植物生長，從而支持一致的生長環(huán)境。

Brandon Huber 是北卡羅來納州立大學園藝科學專業(yè)的博士生。他的研究領(lǐng)域是受控環(huán)境園藝實驗室，在那里他研究補充 CO 2作為降低封閉生長環(huán)境中生產(chǎn)成本的工具的好處。在進行這些研究實驗時，他們使用許多傳感器和數(shù)據(jù)記錄器來精確控制和記錄環(huán)境因素，最大限度地減少實驗中的環(huán)境噪音。通過這項研究，他們發(fā)現(xiàn)您可以減少生產(chǎn)時間和/或減少照明需求，同時保持質(zhì)量增長。此外，他還擁有植物育種方面的專業(yè)知識，并獲得了碩士學位。

審核編輯黃宇