温室大棚蒸腾水吸收与利用智能化系统分析

温室大棚蒸腾水吸收与利用智能化系统分析

王蕾

天津市武清区黄花店镇农业服务中心，天津 301708

摘要：本文介绍了研发温室大棚蒸腾水吸收与利用智能化系统的意义与方法，以期在保证植物正常生长的同时，提高水资源的利用率，以便为人们的正常生活带来助力，希望能够给读者带来启发。

关键词：温室大棚；蒸腾水；智能化系统

引言：相关数据表明，目前全球约有20亿人面临着缺水的问题，30亿人缺乏用水卫生设计，并且每年有300—400万的人口死于与水相关的疾病，我国作为全球缺水国家之一，人均占有的淡水量仅占全世界人均淡水量的1/4，面对这种情况进一步节约淡水资源成为了一项极为重要的工作。

一、研发温室大棚蒸腾水吸收与利用智能化系统的意义

中国是农业大国，农业是保证国家社会经济稳定发展的关键，水则是农业生产中不可或缺的重要资源，但需要注意的是在农业生产过程中，大部分作物吸收的生长用水量仅占其吸收总水量的1%，剩余99%的水量主要通过作物的蒸腾作用逸散到了空气当中，现阶段，在温室大棚生产过程中，由于大棚隔膜的作用，导致大量植物蒸腾作用产生的水分无法正常进入大气水循环体系当中，造成了严重的水资源浪费。以天津某一生菜种植大棚为例，一亩大棚生菜在生长周期内逸散的水资源约占总用水量的一半以上，假设蒸腾水吸收与利用智能系统对蒸腾水的回收率为70%，那么每亩大棚回收的水资源将达到44m³，经数据调查显示，在2018年年末，我国的温室总占地面积就达到了361千公顷，大棚占地面积为1055千公顷，约为15825千亩，若全部大棚内的蒸腾水都能得到回收利用，并且利用率均为70%，那么约有6.963亿m³的水资源能够被回收再利用，在这种情况下，为进一步提升水资源的利用率，研发温室大棚蒸腾水吸收与利用智能化系统，并将其应用于农业生产过程中，已经成为当前水资源保护工作中一项极为重要的组成部分^[1]。

二、研发温室大棚蒸腾水吸收与利用智能化系统的方法

（一）系统研究内容

在开展温室大棚蒸腾水吸收与利用智能化系统的过程中，为更好地节约水资源，系统的设计目的在于收集温室大棚内农作物呼吸作用过程中蒸腾的水资源，并将其进行再利用，以便更好地满足当前可持续农业的发展理念。在正式开展温室大棚蒸腾水吸收与利用智能化系统之前，相关工作人员需要收集与分析温室大棚作物的适宜温湿度与蒸腾情况；研究适用于大棚蒸腾水收集与处理的系统；明确基于智能控制理念的蒸腾水收集与灌溉系统组合方式，以便为智能化蒸腾水收集与利用系统研究提供依据。

（二）系统模块设计

本文介绍的蒸腾水收集与利用智能化系统主要由蒸腾水收集模块与智能控制模块两部分组成，其基本结构如图1所示。

图 1 温室大棚蒸腾水吸收与利用模块设计图

1.捕水器的设计

如图1所示，捕水器部分的形状可以设置为半球形，在蒸腾水收集的过程中，为避免杂质、飞虫等物质落入捕水器当中，污染水源，相关工作人员在设计捕水器的过程中，可以在捕水器的顶端铺设金属滤网，同时，为提高捕水器周边水蒸气的浓度，相关工作人员可以在捕水器的半球体内部设置排风扇，促使温室大棚内部的蒸腾水汇集到捕水器当中，需要注意的是，由于温室大棚内的温度一般高于露点，水汽的凝结液化难度比较大，为切实解决这一问题，在设计金属滤网时，相关工作人员可以选用辐射冷材料，降低金属网的表面温度，便于水汽在金属滤网处汇集凝集为水珠，当水珠达到一定体积后，在重力的作用下流入捕水器中^[2]。

2.水处理与水质监测

由于流入捕水器的蒸腾水中可能包含大量的灰尘、细菌等物质，直接使用可能会导致植物出现病害，为切实解决这一问题，对汇集的水资源进行处理与水质监测成为了一项极为必要的工作。具体来说，在设计水处理系统的过程中，相关工作人员可以在使用活性炭吸附水中杂质的同时，还可以用紫外线对水进行杀菌处理；在水经过双层过滤材料使其流入水质监测分流器，对水进行过检测，若水质检测合格，则令水通过下方导管流到地下水储藏室当中，若水质不达标，则由上方导管使其重新流入过滤装置当中，对水进行再次杀菌消毒处理，在处理后重新检测水质，重复上方流程。

3.智能监控部分

现阶段，为进一步提升蒸腾水收集与利用的便利性，减少人工工作量，相关工作人员可以将蒸腾水收集利用系统与大棚温湿度传感器进行融合，当大棚内的温湿度达到相应标准后，使大棚蒸腾水吸收与利用系统自动运行，在收集水资源的同时，达到调控大棚内温湿度，使其始终适合植物生长需要的目的。

如图1所示为温室大棚蒸腾水吸收与利用系统的智能开关工作电路图，在实际应用过程中，这一系统主要通过跨阵M4开启装置，具体工作方式为，首先在装置正式开启前，相关工作人员需要在跨阵M4中设计温度与湿度传感器（WRN—101）的开启关闭条件；其次，在连接电源后，WRN—101开始工作，当大棚内的湿度达到预设的标准时，排风扇（A）与紫外线杀毒装置（UV）开启，K3G—2互联网控制开关启动，水质监测仪与水泵启动，此时捕水器将会吸收大量夹杂着水蒸气的空气，当水蒸气在金属网上大量汇集后，将会凝成水珠，并且在重力的影响下汇集到捕水器当中，并经过导管流入水处理系统当中。最后，第二部分定时开启，跨阵M4启动，定死开关的常闭系统也将开启，在定时时长达到预设标准后，常开系统启动，水处理系统内的紫外线杀毒装置将会启动，对水资源进行过滤杀毒，并且使检测合格后的水资源流入蓄水池当中，当蓄水池内的水位达到某一标准后，水泵将会启动，以便将蓄水池内部多余的水抽出，经由滴管系统提升土壤的湿度，为作物的水分吸收工作提供水资源，保证作物能够正常的生产。从图1中可以看出跨阵M4与K3G—2互联网控制开关并联，这种情况的出现使得相关工作人员可以在实际应用这一装置进行水资源的收集过程中能够用移动端APP对系统的其余电器开关加以控制，避免了人工前往温室大棚进行操作的工作量。此外，在实际应用过程中跨阵M4以及相应的串联电器均使用220V转5V电压供电，串联电路中允许通过的最大电流为10A，电路中加热器、控制开关部分的电源供电电源电压则为220V转12V的电压

^[3]。

图 2 温室大棚蒸腾水吸收与利用智能开关设计图

（三）系统创新特色

在当前的农业生产过程中，设计并应用温室大棚蒸腾水吸收与利用智能化系统，不仅在温室大棚内构建了较为稳定的水资源循环利用体系，保证了农作物的健康生长，同时通过将这一系统与水处理以及灌溉系统进行综合应用的方式，既降低了农业用水的总量，提升了水资源的利用效率，又改善了温室大棚内部的种植环境，促进农作物的健康生长，为种植户经济效益的提升提供了助力。具体来说，若温室大棚内的空气湿度过高，不仅会使作物的蒸腾作用受到抑制，还会使温室大棚的棚顶膜部分凝结大量的水珠，这种情况的出现不仅对作物正常的光合作用造成了影响，还为病菌的繁殖提供了良好的环境，进而大大提升作物出现病虫害的概率。为切实解决上述问题，在大棚的实际管理过程中，应用温室大棚蒸腾水吸收与利用智能化系统，调节大棚内的温湿度，不仅可以保证作物的正常生长，还能降低病虫害的爆发概率。

结论：总而言之，在科学技术不断发展的当下，为更好地减少水资源的浪费，在农业生产过程中，相关工作人员可以通过在温室大棚内配置蒸腾水吸收与利用智能化系统的方法，控制大棚内部湿度，避免植物因空气湿度过高出现病虫害的同时，提高大棚种植的利益。

参考文献：

[1]雷长根,李昆仑,付若松,等.智能温室大棚节水灌溉系统的设计[J].电子制作,2020(Z1):24-25+20.

[2]杨金祥,章海.农业温室大棚温湿度控制系统的设计[J].农村经济与科技,2021,32(05):70-73.

[3]张家鹤,陈凌阳,于林平,等.温室大棚蒸腾水吸收与利用智能化系统研究[J].绿色科技,2019(10):274-275+290.