前言
　　温室作为现代农业工程中重要的技术主题，其快速发展使得反季节栽培非常普遍，极大地丰富了百姓“菜篮子”，同时使得可控的工厂化农业技术成为可能。温室生产中，CO2是植物进行光合作用不可缺少的原料。在半封闭或完全封闭的大棚、温室内，蔬菜作物不断从空气中吸收CO2，如得不到外界大气的及时补充，大棚、温室内CO2浓度持续降低，满足不了蔬菜作物生长的需要，就会使蔬菜作物减产。史业腾（2002）根据文献提出，大气中的CO2为300μL/L，但密闭温室内中午11：00群体光合作用旺盛，叶面积系数较大，CO2浓度会降到1/3。许大全（1990）提出，在日出后，植物将开始光合作用，CO2不足引起的“光合午休”影响作物产量和品质。采用增施CO2的方式能有效地解决CO2不足对作物产量制约这一问题。于国华（1996）研究温室黄瓜增施CO2对光合作用速率影响，得出增施CO2对黄瓜的产量提高有较好作用。避免CO2亏缺，利用其结构密闭性进行CO2施肥是实现设施栽培蔬菜高产高效的有效途径。
　　原理
　　目前，国外已经普遍通过提高CO2浓度的手段来提高作物产量和改善作物的品质。CO2增施技术并非浓度越高越好，而应根据不同的情况动态施用。系统如果采用有线方式连接控制，布线费时费力，会影响温室内其他作业，同时，在物联网感知中，也存在组网不便的问题。实现对温室中不同位置的CO2浓度监测采集，通过计算机决策CO2是否增施以及精确增施量的智能化方式是要解决的重要问题。
　　系统介绍
　　温室二氧化碳施肥无线控制系统，包括主机系统、中心节点、无线采集节点、无线控制节点和二氧化碳发生装置。主机系统通过串口连接中心节点，无线采集节点采用Zigbee无线网络连接中心节点，无线控制节点采用Zigbee无线网络连接中心节点。无线控制节点的输出端连接二氧化碳发生装置。无线采集节点输入端连接空气温湿度传感器和CO2传感器。无线采集节点采集的温室中温湿度数据和CO2浓度数据通过Zigbee无线网络发送到主机系统，主机系统计算后决策是否增施CO2，发送控制指令到无线控制节点，无线控制节点收到控制指令后通过输出高低电平来控制继电器，继而控制二氧化碳发生装置。本系统架构灵活、CO2增施控制方式可配置、可调整、可移动。
　　主机系统把施肥控制指令发送到无线控制节点，无线控制节点收到指令后进行解析，并根据指令打开继电器给二氧化碳发生装置通电，二氧化碳发生装置是一个电加热容器，容器中盛有碳铵，碳铵加热产生CO2和NH3，产生的气体经过水过滤后，NH3融入水中，可以生成氨水，可用于作物施肥，CO2排入温室中，用于温室的CO2增施。
　　温室二氧化碳施肥控制软件
　　软件主界面：温室CO2施肥控制分为人工控制和自动控制两种。人工控制时，用户点击增加CO2按钮，软件就可以控制施肥；点击关闭CO2施肥，就会关闭CO2发生器施肥。自动控制时，首选选择CO2控制模式，包括6 种模式，分别是：仅白天增加CO2、仅晚上增加CO2，白天晚上增加CO2、仅晚上减少CO2、仅白天减少CO2、白天晚上减少CO2。例如，在仅白天增加CO2模式下，设定白天开始施肥阈值和动态极差后，如果温室CO2节点采集的当前浓度低于白天开始施肥阈值减去动态极差的值后，就开始施肥，施肥时间长度由辅助功能码决定，可以施肥5 min、10 min、15 min和20 min四个等级。间歇功能码不同数值代表一次施肥后间歇的时间，这主要是因为施肥后，温室中CO2有一个循环平衡的过程。温室中可以布置2 个浓度观测点，每个观测点可以检测每个监测点的温度、湿度、CO2浓度。
　　历史数据浏览功能：该模块可以查看温室中CO2采集节点的CO2浓度、湿度、温度数据，以及采集时间，数据可以导出到Excel表中。
　　施肥日志功能：可以查看施肥动作日志，包括时间、施肥动作信息、施肥时温室的CO2浓度、施肥持续的时间。
　　系统应用示范
　　系统经过技术优化后，在果类蔬菜北京市创新团队设施设备功能室建设基地进行示范。从实施效果看，针对番茄种植，按照先监控浓度，再开展实验，按时间动态控制浓度的流程，能够满足作物光合作用中CO2的需求。
　　*项目资助：国家科技支撑（2012BAF07B02）；北京市果菜产业技术创新团队项目。