22、太阳能供电温室系统：智能农业的创新解决方案

太阳能供电温室系统：智能农业的创新解决方案

1. 温室农业的背景与挑战

温室是一种主要由塑料、玻璃和玻璃纤维等透明材料覆盖的结构，能为植物生长维持适宜的环境条件。温室产业是全球发展最快的行业之一，它为作物提供了免受自然天气直接影响的庇护所，使得在季节不稳定或气候条件不佳的地区也能进行作物生产。同时，温室的封闭环境有助于调节作物生长环境，提高产量、提升品质、减少农药使用并延长生产周期。

然而，温室作物生产中，加热和冷却所需的能源成本是最大的开支之一。这促使人们重新思考节能策略，太阳能作为一种可再生且可持续的能源，成为温室农业的理想选择。此外，全球人口增长、高能耗、不可预测的天气模式、水资源管理不善以及对充足粮食生产的需求，都使得温室成为支持农业部门的可行手段。

以南非为例，约有200万小农户或家庭农场主，而商业农场主仅有3.5万。许多小农户主要依靠土地维持生计，理想情况下会有一些剩余农产品用于销售或交换。但当地不稳定的气候条件，如干旱、洪水、热浪或强风，严重影响了农业生产，使小规模农民陷入困境。极端气候还会破坏土壤，降低土地的放牧能力和作物产量，最终影响数百万人的粮食安全。

2. 相关研究工作

在智能农业或精准农业领域，已经有许多关于温室系统的研究，这些研究利用了物联网、云计算、传感器和嵌入式系统等技术。以下是一些相关工作的介绍：
- 自动化灌溉系统 ：Sharma Subedi等人在2018年实现了一个用于监测和控制温室环境变化的自动化灌溉系统。该原型系统使用无线传感器网络和客户端 - 服务器网络服务，主要设计考虑是降低功耗和实现远程监测与控制。他们针对不同植物的环境条件提出了多种监测系统