光伏农业环境检测与调控关键技术

宋友彰

摘 要：将太阳能发电与农业相结合的新型农业模式就叫做光伏农业，现阶段光伏农业项目主要应用在灌溉、种植、病虫毒害及养殖工作中。光伏农业可以促进农业机械动力技术的推广，本文对光伏农业的环境检测和调控关键技术进行简要介绍。

关键词：光伏农业；环境检测；调控关键技术

光伏农业的核心就是太阳能光伏发电，可以提高农业生产效率。太阳能光伏站的成本较低，可以广泛运用在农业的各个行业，光伏发电还可以与热力系统、纳米科技仿生光膜结合运用，转换波长增加农作物的光合作用频率，将节能环保与农作物生产结合，推动信息化农业的发展。

一、在光伏农业中实行环境检测和调控关键技术的意义

光伏农业将现代农业的生产过程和太阳能发电合理的而结合在一起，符合农业生物链之间的关系，使农作物的生产状态最大化，以农作物的生长规律和生长习性为基础，遵循能量守恒定律，最终达成了科学补光、合理补水的目的，农产品在成产过程中安全性增加。随着科学技术的不断发展，农业技术也需要进行变革，光伏农业的出现符合现代化农业的要求，运用科学技术手段，加快了农村经济的发展，从根本上提高农民的生活水平。

光伏农业中的新型技术，符合我国各地农业生产的模式，帮助我国传统农业转型。这种新型的生产模式，可以解决光伏生产运用的困境，不断优化光伏生产的技术手段，太阳能温室大棚、太阳能驱虫、光伏养殖场、新型太阳能发电站等等都是光伏农业环境检测和调控关键技术的应用。

二、在光伏农业中实行环境检测和调控关键技术

五莲县是我国山东省日照市的下辖县，它的地势以山地丘陵为主，具有丰富的矿产、森林、水利资源。五莲县的第一产业是农林牧渔业，气候属于温带季风气候，一年四季分明，冬无严寒，夏无酷暑，降雨量较多，有明显的季节性降水，日照充足，主要特产有樱桃、五莲割秀、五莲红石材和五莲绿茶。下面结合五莲县的地理环境优势来介绍光伏农业中环境检测和调控关键技术的软硬件装置。

1.光伏农业环境检测和调控软件技术装置

根据设计方式来装置光伏农业环境检测和调控关键技术，利用无线电初始化数据收集装置。光伏农业的工程量非常大，无法实时实现无线数据传输，需要无无线采集装置与总线技术互补进行工作，对于高端级别的节点，利用总线采集方式来实现数据传输功能，接受上位机的数据发送指令继而执行。目前光伏农业软件最新的技术手段使监控控制技术与互联网远程信息监控技术，主要工作是控制采集设备对接口的原始化数据，采集的到的數据及时存入服务器中，方便科学技术人员对光伏农业进程进行判断和分析，在适当的时候实施农作物补光、实施给水排水。

在植物栽培技术中，电池板和LED灯的匹配度是非常重要的，LED灯可以对植物生长进行补光，提高植物光合作用的速率。由于光伏发电的不稳定性，要及时处理补偿使植物能够提高生长光照强度，植物生长最高效的吸收能量方式就是无污染光照。需要在计算机的远程设计中加入数据显示模块、用户权限管理、现场设备控制模块、数据备份模块等等，使光伏农业的各生长时期都得到了有效的控制。在光伏农业开展过程中，需要对科学分析周围环境因素，对温度、湿度、光照度、二氧化碳含量实时检测并调整，参考科学数据，保证农业大棚中的生产条件符合标准，能够保证农作物的品质和产品质量。对大棚的数据进行搜集、实时补光和照明使光伏农业实际工作开展中的重点。利用科学技术设计光伏农业的环境检测装置和调控装置，根据大棚的实时数据与标准数据相比较，调节适合植物生长的环境，将太阳能充分运用，提高农作物的生产效率。

例如，结合五莲县的优势，可以运用“光伏+蔬菜大棚”模式开展蔬菜种植，将光伏农业环境检测装置和调控装置进行科学化设计，基于网络对远程监控模块进行功能设计，将采集数据比自动开启植物补光、浇水、排水的功能，实现农业现代化。这种模式不仅可以解决了冬季农作物大棚的取暖，还可以通过无线电数据互通实现自主灌溉，通过吸收太能能储存了大量的电能，开创了农业用电的新模式，还可以将多余的电能卖出去，增加农民的双项收入。

2.光伏农业环境检测和调控硬件技术装置

太阳能供电单元、数据接收单元、数据处理单元构成了光伏农业环境检测和调控装置。太阳能供电单元是一种硬件装置，由太阳能薄膜电池板和连接控制器组成，连接控制器可以控制电源充电和放电，单元供电模式需要蓄电池数据进行。根据电池板放置位置不同，电池板的选择不同，一般情况下有两种选择情况：晶体硅及薄膜电池。若想要将电池板固定在有机大棚的顶部，需要选择有良好透光性的薄膜太阳能电池或选择透光的电池板，也可以选择价格较低的晶体硅太阳能电池板；数据采集单元是由温度传感器、光照传感器、二氧化碳指数传感器、湿度传感器、大气传感器、单片机及无线模块组成，将各传感器、单片机、无线发射器按顺序放在PCB板上组成采集单元。由无污染蓄电池提供采集单元的基础用电，太阳能电池定期给蓄电池补充电量；无线接收器、单片机、显示器、CAN总线、按键和计算机接口组成数据接收单元。它是通过串口实现与计算机的数据互通和分析的，执行计算机的指令。数据执行单元由电路驱动电机、LED补光灯、给水设备、大功率风扇组成的，要注意的是LED补光灯应有红色蓝色串联组成。在实际工作过程中，系统对传入数据进行处理分离，给出指令反馈给单元驱动设备，达到控制闭环，还可以根据植物种类，用户自主完成设计。

三、结语

综上所述，光伏农业做为新型的农业形式，在技术推广上仍有许多不足，所以我们需要在实践中不断的对光伏农业的方法进行探索，实现光伏农业的最大价值。与传统农业相比，光伏农业既可以相互融合又可以对土地合理规划，提高了农业的生产效率，推动了我国农业现代化的发展。

参考文献：

[1]徐少明，吴大军，邱成军.光伏农业环境监测与调控关键技术[J].江苏农业科学，2014，42（8）：316-319.

[2]彭梅牙，新余市大力发展光伏农业[J].南方农机，2012，06：4-6.