温室综合环境控制comprehensive environment control of greenhouse

综合考虑环境因子相互间的影响，或作为其他环境因子的变量进行处理的环境调控措施。根据温室栽培植物种类、栽培方式、生长发育状况、太阳辐射及温度等条件，通过综合环境控制，谋求最大限度地发挥自然能源与作物的生产潜力，达到节能省工、稳产、高产优质和高收益的目的。
发展概况 将两个以上的因子综合起来考虑进行调控的综合环境控制方法，近代开始提倡。20世纪60年代，西欧设施园艺先进国家展开了大量研究，并在生产设施中普遍使用商品化的综合环境控制装置。70年代，日本也开始研究采用这类装置。这种装置初期是用模拟式控制器，70年代中期逐渐采用计算机控制。1979年6月，国际农业中心(International Agri-cultural Centre)，国际园艺学会(ISHS)首次召开了计算机应用于温室环境控制的国际学术讨论会。用于温室环境控制的小型计算机，在欧洲迅速普及。80年代，随着微型计算机日新月异的进步和价格下降，以及环境控制程度高的现代化大温室的增长，以微机为核心的温室综合环境控制系统，在欧美和日本获得了长足的发展，并迈入了网络化、智能化的新阶段。中国从80年代也开始了这项研究。
控制装置 包括对温室加温、降温、保温、加湿、除湿、补光与遮荫及CO₂施肥等所采用的各种机械设备及其调控方式。温室综合环境控制装置的结构框图如图所示。
综合环境控制特点是环境因子的设定值随时间而变动，并能根据监测信息以及演算结果，按照气象条件的变动或生育状态的要求自动变更设定值，因而能对环境条件实现精细管理。可以节省劳力，节能10%～15%，增产5%～10%以上；在环境条件出现异常时，还可随时报警或自动作适当处置，使受害减至最少程度；能显示并输出详细的环境管理记录，有利于提高管理水平。通常每3000平方米温室设置一台计算机控制器。
控制标准 对多个环境因子的控制标准有两种类型：❶优先顺序型。预先确定被控制环境因子的优先顺序，由高到低顺序控制。如室温低于30℃前，关窗施放CO₂，气温超过30℃即开窗，优先控制室温。
❷综合判断型。以节能、省工或增产等评价函数为基准，确定各被控环境因子的设定值，控制机械的运行设定值或运行方法等。例如，综合判断室温、CO₂浓度、湿度等三个环境因子对植物生长的影响之后，确定白天通风窗的开启程度。这种控制比较理想，但目前尚不能全面采用。一般是将二者结合起来。

综合环境控制装置示意

控制水平 温室环境计算机控制系统有三种水平： ❶环境条件设定赋值时，只从节能角度考虑如何实现最佳赋值。
❷从植物的生长、产量及节能两方面综合考虑而设定环境条件，有的是用半经验法，如以叶温为目标进行监控研究，按照室外的气温和风速而变换通风量的大小等； 有的是用理论方法，如以植物的生长模拟模型为基础，从理论上研究既能充分利用太阳光促进光合作用，又最节省采暖费用的温度管理方法。
❸全面考虑植物的全生育过程、市场价格及成本的变动等因素，编制种植、栽培管理计划。这是在生长模拟模型研究的基础上，再加最佳计划方法，从理论上对长期栽培管理方法与栽培计划作出决策。
问题与展望 温室综合环境管理涉及的项目有三种类型： ❶可以由计算机信息处理装置进行合理判断与管理的项目；
❷只能根据人的经验进行综合判断与管理的项目；
❸通过计算机与人的合作才能管理的项目。只有对管理项目所属的类型作出明确区分，才能既充分发挥人的综合判断、图像识别与联想记忆等能力，又充分利用计算机的高速演算、准确记忆和高速实时管理等功能，合理地进行环境管理。今后温室综合环境控制研究重点内容是： ❶环境调节方法。综合环境调节历来以室温为中心，今后将注意湿度、CO₂浓度等的管理、有关水培的营养液管理、以及太阳能取暖装置的管理等方法的研究。既考虑各个环境因子的最佳组合，又全面考虑增产、节能、省工等要求。一个最佳的计算机管理专家系统，必须是在使用过程中能够由生产者不断地收集、分析管理数据，改进管理方法，同时也在不断地归纳先进农家生产管理的丰富经验的一种信息处理系统。在植物栽培管理、病害诊断、营养诊断、生育诊断等方面，采用知识工程和系统工程方法十分重要，目前业已开始研究智能型的管理系统。
❷传感器。环境监测用的传感器，除了温度传感器能满足要求外，其他如湿度、CO₂浓度、风向风速、日射量、土壤水分、pH、电导度、降雨强度、结露等类传感器，耐候性和可靠性高的价格昂贵，价格低的常时漂过大，需要不断进行改进与提高。将来，除环境监测外，温室计算机管理还需要进行生物体监测(重量、大小、形态等)，以及生物体活体信息监测(叶温、叶面积、蒸腾量、长势等)，要求研制相应的非接触式非破坏式的监测仪器。
❸系统化。温室计算机管理不仅是温室的现场管理，今后还应和集中管理室、气象、市场、研究机构等处的计算机联机，形成具备各种数据库的计算机网络，并根据市场价格、栽培技术水平、劳力等综合考虑进行管理。充分发挥人的主观能动性和计算机的特长，把人的栽培诀窍与经营诀窍计算机程序化。这种系统的计算机操作方法应当非常简单，人和计算机进行对话，主要靠声音、图像、光笔等。而且还需具备几层安全装置，能够对异常情况进行处理。