農業物聯網技術在設施生產上的示范應用

張寶宇

（天津市北辰區種植業發展服務中心，天津 300400）

1 農業物聯網概念

農業物聯網是指在設施溫室控制系統中，通過實時采集溫室內溫度、濕度信號以及光照、土壤溫度、CO2濃度、葉面濕度、露點溫度等環境參數，自動開啟或者關閉指定設備。它可以根據用戶需求，隨時進行處理，為設施農業綜合生態信息自動監測、環境自動控制和智能化管理提供科學依據，能保證農作物有一個良好的、穩定的、適宜的生長環境。

通過遠程控制，技術人員在辦公室就能對多個溫室的環境因素進行實時監測監控。同時利用無線網絡來測量并獲得農作物生長所需的最適宜條件，為溫室精確調控提供有力的科學保證，達到農作物提前上市、增產增收、改善品質、調節生長周期、提高經濟效益的最終目的。

2 實施地點

2013年，北辰區大力推廣農業物聯網技術，大張莊鎮小孟莊村雨農蔬菜種植專業合作社率先引進此技術，該合作社有新型二代節能日光溫室70棟，簡易大棚10棟，占地面積13.3 hm2。引進氣象娃娃4臺，旗碩農用通1臺。主要應用于芹菜、西紅柿、黃瓜溫室的監測、數據采集與種植管理。

3 應用效果

3.1 “氣象娃娃”的應用

“氣象娃娃”實行24 h全天監測，每間隔5 min播報1次數據，記錄溫室內溫度、濕度、露點等重要的環境參數,懸掛上墻，以便查詢。工作人員依據詳細的“管理日記”，能夠準確及時地掌握每個溫室所種植的不同蔬菜品種的播種和育苗時間、澆水施肥通風時間、主要防治的病蟲害等內容，做到縝密管理。

在種植芹菜的溫室中，芹菜根粗葉茂，長勢喜人，香氣撲鼻，這全都歸功于“氣象娃娃”的功勞，它通過無線溫濕度傳感器傳輸數據，讓溫室里的環境因素經過電腦綜合分析處理，這大大地節省了人力和物力，使農戶能夠科學合理地掌握農作物即時生長動態，從而生產出產量更多、品質更好的無公害果蔬新品種。

3.2 農用通的應用

農用通主要監測棚室光照度、空氣溫度、濕度、CO2濃度以及土壤溫度、濕度，每隔10 min（可調）上傳一次數據。該系統由傳感器、無線采集器、智能網關、無線控制器、監控管理系統5個基本部件組成。

運用農業物聯網技術集成先進傳感器、無線通訊和網絡、輔助決策支持與自動控制等高新技術，可以實現對設施蔬菜生長的實時監測，獲取蔬菜生長發育狀態、病蟲害、水肥狀況以及相應生態環境的實時信息，并通過對設施蔬菜生產過程的動態模擬和對生長環境因子的科學調控，達到合理使用農業資源、降低成本、改善環境、增加產量、提高品質的目的，推進物聯網技術在農業領域的普及化、標準化、產業化應用。實現示范基地30個設施蔬菜溫室環境信息、視頻圖像的全程監控和滴灌等設備的全程自動控制；對于主栽品種芹菜、西紅柿和黃瓜，根據環境情況形成指導生產的操作規程。預計主栽品種可增產30%以上，減少勞動力20%以上，并且基于物聯網的農情監測診斷平臺在設施蔬菜中的應用減少了生產管理的盲目性所造成的損失，可更好地為企業增收、增效，節約開支。

基于物聯網的農情監測診斷綜合平臺其組成如下。

（1） 環境因子監測子平臺。對蔬菜種植區環境信息進行采集和水肥一體化自動控制，在溫室內部配備空氣溫濕度、光照強度、二氧化碳濃度、土壤溫度、土壤含水量和土壤EC值傳感器（圖1），在耳房配備ASE采集控制器（圖2），采集空氣溫濕度、光照強度、二氧化碳濃度、土壤溫度、土壤含水量和土壤EC值，采集的數據通過光纖傳回中控室，在軟件系統上顯示采集的數據（圖3）。

圖1 各類傳感器

圖2 ASE中央控制器

在溫室內灌溉節點加裝24 V交流電磁閥，實現對水肥一體化的自動控制，同時預留控制端口，使其具備可擴展性。

圖3 應用示例圖

（2）智能決策子平臺。智能決策子平臺對監控的相關數據進行分析，并根據情況進行報警和自動調控，從而提醒生產者準確把握澆水、施肥、病蟲害防治等的合適時機，幫助實現農業生產精細化。

（3）專家遠程科技咨詢服務子平臺。視頻監控負責采集園區生產關鍵環節、重要流通環節的音、視頻信息，如圖4、圖5所示，所有圖像信息通過園區局域網實現到主控機房的匯總、統一控制管理，并能夠實現圖像信息的遠程訪問。它有助于管理人員及時跟蹤植物的生長情況，對植物生長的關鍵環節進行追蹤，及時發現并記錄植物的各種不良反應，為環境信息采集控制系統提供有效的數據補充。

圖4 視頻監控點實物圖

圖5 電腦全程監控

視頻錄像可以實現定時錄像，并且結合定時巡航功能，實現定時在對某個區域的錄像記錄。同時，如圖6所示，形成操作規范和農事日志。

圖6 操作規范和農事日志的形成

4 農業物聯網技術應用的展望

物聯網作為一個新的概念，一個技術體系的產生，相信它對未來現代農業的發展將發揮重大的作用。這已不再是科技的狂想，而是又一場科技革命，將使農作物品種與服務功能發生了質的飛越。

物聯網技術在農業領域的應用前景應該是非常廣闊的。雖然現在仍處于起步階段，許多工作仍屬于探索，屬于經驗的積累，但筆者在相信不久的將來，物聯網技術在農業領域勢必大力推廣普及，并引領中國農業發展與世界同步，改造傳統產業升級，在推進我國現代農業和新農村建設這個重大的歷史任務過程中起到巨大的推動作用。

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[2]文黎明，龍亞蘭.物聯網在農業上的應用[J].現代農業科技，2010（15）：54.

[3]余華，孫艷紅，車銀超，等.無線傳感器網絡在現代農業中的應用[J].安徽農業科學，2010（4）：2172-2174.