技术对受控环境园艺的影响

无论是在温室还是室内种植植物，许多技术都通过提供最大限度的环境控制来帮助这些种植系统的进步。今天，您经常听到“精准农业”或“精准室内植物”等术语，这是由于高水平的精准投入导致作物具有最高的均匀性。由于植物受环境影响很大，因此保持一致的生长环境至关重要。通过将特定技术集成到您的种植系统中，您可以设计出高度精确、一致的种植环境。其中一些技术，例如Microchip Technology制造的技术，微控制器以及许多其他设备的领先供应商，相互通信以实现这一目标，例如传感器、物联网 (IoT)、微控制器 (MCU) 和发光二极管 (LED) 照明。在这里，我们将描述每个功能如何以及它们如何在受控环境中协同工作。

传感器

传感器检测其环境的变化并将这些变化传递给另一个计算机设备，例如 MCU。这些传感器可以检测各种环境因素，例如光的质量和数量、温度、相对湿度、CO 2水平、风速和土壤水分含量，这些都是精准种植中必不可少的。一个常见的例子是了解光量的重要性，因为光是植物生长中最重要的限制因素之一。通过传感器，我们可以量化这些因素中的任何一个，这样我们就可以做出适当的调整来优化植物生长。传感器不能单独工作；但是，因为它需要另一种类型的电子设备来输出数据，例如物联网设备、微控制器或其他处理器。

物联网

物联网 (IoT) 是日常设备与互联网的连接。物联网技术在日常使用中的一个例子是智能家居设备，例如“Ring”或“Nest”。1982 年，物联网首次出现在可报告其库存和饮料温度的可乐自动售货机上，这在当时是很新颖的。从那时起，创新者在物联网技术方面取得了许多进步。

物联网在精准农业系统中发挥着至关重要的作用，它可以从传感器接收数据，并通过计算机或移动设备将传感器可以收集到的任何输入信息传递给种植者。通过这些信息，种植者可以做出更明智的决策，以远程和无线方式提高效率并最大限度地提高作物产量。

单片机

MCU 本质上是小型计算机，具有与普通计算机相似的组件，但更小的尺寸发挥了它们的优势。MCU 通常专用于一项任务，它可以专注于一项任务。在电视、收音机和冰箱等日常用品中，MCU 无处不在。在受控环境中的生长设置中，一个或一组 MCU 可以作为大脑来关闭/打开各种装置，例如 LED 生长灯、加热器、冷却器和加湿器，以通过传感器输出的集成来维持所需的设定点. 例如，在阴天，低光照水平会限制生长，因此会触发补充光，但在晴天，自然光照可能就足够了，因此关闭灯以节省能源。这消除了种植者的猜测，

发光二极管

LED 在园艺中的应用也提高了种植系统的精度和效率。与传统白炽灯相比，LED 具有许多优势，包括功耗更低、使用寿命更长、热负荷更低以及体积更小。更小的尺寸和更低的热量允许放置在靠近植物的地方，最大限度地提高垂直农场的密度应用并允许在藤本植物（如西红柿）的叶冠之间放置。LED 还可以选择调光，为您提供额外的控制，并且可以使用 IoT 和 MCU 进行设置。通过许多植物研究，我们知道植物在仅在红色和蓝色波长下生长时具有最高的量子产率，这意味着植物最常使用这些颜色。尽管植物确实感知和使用其他波长，但最有效的方法是最大限度地利用返回最高产量的波长的能量，从而提高 LED 的效率。由于 LED对光的可调性，LED 还有助于许多独特的植物生长研究和发现以前不可能的比例。这方面的一个例子是使用闪烁的灯光和移动 LED 灯条来有效地满足植物对长日照的要求，并降低能源和固定装置成本。尽管需要更多的植物生长研究，但我们知道不同的物种具有独特的光配方来最大化产量，而 LED 可以通过其可调性实现这一点。因此，就像农作物有特定的营养需求一样，它们也有最佳的光谱。

结论

通过将传感器、MCU、物联网设备和 LED 集成到生长系统中，我们可以提供最高精度的环境控制，最大限度地提高植物生长的效率和产量。这些技术协同工作，通过感知植物的环境条件、将信息发送到连接的设备并调整生长条件（即光照水平和波长）以实现最佳植物生长，从而支持一致的生长环境。

Brandon Huber 是北卡罗来纳州立大学园艺科学专业的博士生。他的研究领域是受控环境园艺实验室，在那里他研究补充 CO 2作为降低封闭生长环境中生产成本的工具的好处。在进行这些研究实验时，他们使用许多传感器和数据记录器来精确控制和记录环境因素，最大限度地减少实验中的环境噪音。通过这项研究，他们发现您可以减少生产时间和/或减少照明需求，同时保持质量增长。此外，他还拥有植物育种方面的专业知识，并获得了硕士学位。   

审核编辑 黄宇