無論是在溫室還是室內種植植物，許多技術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“精準農業(yè)”或“精準室內植物”等術語，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)境至關重要。通過將特定技術集成到您的種植系統(tǒng)中，您可以設計出高度精確、一致的種植環(huán)境。其中一些技術，例如Microchip Technology制造的技術，微控制器以及許多其他設備的領先供應商，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如何在受控環(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{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備來輸出數(shù)據(jù)，例如物聯(lián)網(wǎng)設備、微控制器或其他處理器。

物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 是日常設備與互聯(lián)網(wǎng)的連接。物聯(lián)網(wǎng)技術在日常使用中的一個例子是智能家居設備，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)技術方面取得了許多進步。

物聯(lián)網(wǎng)在精準農業(yè)系統(tǒng)中發(fā)揮著至關重要的作用，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)境中的生長設置中，一個或一組 MCU 可以作為大腦來關閉/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 還可以選擇調光，為您提供額外的控制，并且可以使用 IoT 和 MCU 進行設置。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 可以通過其可調性實現(xiàn)這一點。因此，就像農作物有特定的營養(yǎng)需求一樣，它們也有最佳的光譜。

結論

通過將傳感器、MCU、物聯(lián)網(wǎng)設備和 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)送到連接的設備并調整生長條件（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