摘要
我国北方地区冬季天气寒冷干燥，在无任何防护措施的塑料大棚中，不能正常进行越冬生产。为提高塑料大棚的保温性，达到叶菜的越冬生产要求，对大跨度塑料大棚施加保温被。为研究应用物联网系统调控塑料大棚保温被自动揭放，对越冬叶菜生长及品质的影响。参考不同天气状况,按照环境阈值自动揭放保温被为处理（H）,参考日出日落时间，按照管理员经验自动揭放保温被为对照（CK）。两栋塑料大棚内种植相同品种叶菜（白菜、油麦菜、油菜、菠菜），对塑料大棚内叶菜的生长指标、品质及产量进行比较。研究冬季低温天气条件下塑料大棚内部的热环境，对棚内空气温度与土壤温度进行监测，选择数值模拟方法探究典型天气条件下，塑料大棚内部温度场和气流场的分布状况，其主要研究结果如下: （1）保温被的不同揭放条件对塑料大棚内部环境影响差异明显。冬季低温条件下试验塑料大棚和对照塑料大棚的平均最高气温分别为29.4℃、28.8℃,平均最低气温分别为-2.1℃和-2.7℃,土壤温度与空气温度的变化规律一致，均表现为试验高于对照;叶菜整个生育期内，试验塑料大棚内的空气温度和土壤温度较对照分别增加10.81％～21.30％,10.09％～23.20％。整体来看试验塑料大棚的温度均高于对照塑料大棚。 （2）塑料大棚内部环境变化对叶菜生长发育的影响。整个生育期内不同阶段，试验塑料大棚内的叶菜相对生长率均高于对照;试验塑料大棚内的白菜总酸度存在显著影响，其含量降低66％,可溶性糖增加41.18％,可溶性固形物增加7.46％;油麦菜的Vc含量增加45.50％,油菜Vc含量增加16.4％;试验塑料大棚内白菜、油麦菜、菠菜三种叶菜的总亩产均高于对照塑料大棚,试验塑料大棚内，油麦菜平均单株重增加19.2％,单位面积产量增加10.64％,而总产量增加41.8％,经济效益增加2018元/667m2;表明H处理对于叶菜的生长发育有积极的促进作用，可以增加叶菜的产量。 （3）塑料大棚内部热环境CFD模拟研究。建立的大跨度塑料大棚CFD模型对其准确性验证的结果表明，温度的模拟值与实测值能够较好的吻合，试验塑料大棚的温度模拟值与实测值的均方根误差为0.22℃;对照塑料大棚的温度模拟值与实测值的均方根误差为0.27℃,均在合理的误差范围内，塑料大棚的CFD模型成立。对试验塑料大棚和对照塑料大棚内的温度进行综合评价分析，试验塑料大棚保温被揭起后棚内空气温度上升至最高点的时间较对照塑料大棚减少35％,试验塑料大棚内的升温速率高于对照塑料大棚0.51。为使塑料大棚内保有更多热量，将晴天条件下控制方案调整为（揭:7900～9600 Lx,7.8～11.3℃;放:5100～7100 Lx,14.9～20.1℃）。 综上所述，基于物联网系统控制，按照环境阈值自动揭放保温被的塑料大棚，具有良好的环境性能，可解决北方冬季叶菜缺乏问题，并分析塑料大棚内部热环境，优化调整自动控制方案，对大跨度塑料大棚的越冬生产具有推广价值。
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