草莓種植中物聯網技術的應用分析

楊春俊+沈朗+趙敏+楊斌

摘要：根據草莓種植的具體情況來看，溫室栽培是非常常見的一種方式，而在世界草莓大會上，各種高新設計技術的合理應用，在不同程度上體現了草莓的觀賞價值和營養價值，對于提升草莓生產技術水平有著極大影響。文章對草莓種植中高新設施技術的應用進行了探討，以促進草莓產量進一步提高。

關鍵詞：草莓種植；高新設施技術；物聯網技術；溫室栽培；草莓產量 文獻標識碼：A

中圖分類號：S668 文章編號：1009-2374（2016）35-0048-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.023

隨著高新設施技術的不斷推廣，草莓立體栽培方式變得越來越多樣化，不僅有利于提高土地的使用效率，還能使草莓種植密度得到提升，從而在選用最合適的栽培裝置、先進的設備技術等的基礎上，有效提高草莓的種植技術水平。

1 草莓種植中常見的栽培裝置類型

對目前草莓種植的具體情況進行分析發現，其比較常見的栽培裝置主要有以下五種類型：

1.1 固定吊掛栽培裝置

一般固定吊掛栽培裝置的吊掛橫梁是采用矩形管制作而成的，其規格為60×40×2，而吊掛框是鍍鋅鋼板制作而成的，其規格為40×2.5，每個吊掛框之間的距離是1.5m左右，并設置有4個縱拉桿，可以將其吊掛在溫室的橫梁上。在實際制作這種裝置時，需要嚴格按照國際相關標準操作，嚴禁出現焊點、毛刺等，以保證整個裝置的美觀度和防腐性能。

1.2 井型立體栽培裝置

通常井型立體栽培裝置是采用鍍鋅鋼管焊接而成的，其型號最常見的是20×2，骨架底部的寬度為0.3m，高為1m左右，整個裝置的長度是12m，每行的間距是1.5m左右，并且每行裝置中間設置有6個縱拉桿，底部的兩個主要是起到支撐整個裝置的作用，一般不與地面連接，而頂部的兩個分別是基質網固定桿、栽培槽膜固定桿。另外，支撐框之間的距離是4.5m左右，在實際制作這種栽培裝置時，必須嚴格按照國際相關標準和草莓的種植需求操作，才能避免毛刺、粗糙不平等情況出現，對于提高井型立體栽培裝置的使用壽命、美觀度等有著極大作用。

1.3 升降吊掛栽培裝置

在結合帶動線束型鋼絲繩的情況下，通常采用起吊質量較大、體積較小的電機來作為升降吊掛栽培裝置的升級系統，以便快速、有效地進行吊掛橫梁的升降。在實踐過程中，電機需要選擇具有行程限位功能、停電自鎖功能的類型，不但有利于安全操作，還能實現各種升降位置的有效控制。一般升降吊掛栽培裝置的起吊高度在0.8～2.5m之間，因此，起吊架的長度在11m左右，起吊速度在3～4m/分鐘之間，并且起吊的重量可以達到600kg左右。另外，部分地方進行草莓種植，還使用有栽培框，其吊掛橫梁采用的是矩形管，規格為60×40×2，而吊掛框是鍍鋅鋼板制作而成的，其規格為40×2.5，每個吊掛框之間的距離是1.5m左右，可以在溫室的橫梁上自由升降。

1.4 角度可調栽培裝置

目前，比較常見的角度可調栽培裝置是由鍍鋅鋼板制作而成的，每一組栽培架都有五條栽培槽，中間的一條主要發揮固定作用，而左右兩條可以在搖把的控制下，改變橫臂和地面的夾角。通常這種栽培裝置之間是沒有空隙的，可以實現溫室面積的最有效利用，保證光照的均勻度，并且與一般草莓的種植方式相比，其種植密度要高大約1.5倍。

1.5 A字型的栽培裝置

通常A字型的栽培裝置是鍍鋅鋼板制作而成的，每一組栽培架都有五條栽培槽，它們的高度不一樣，可以使溫室利用效率大大提高，而其草莓立體栽培密度與普通種植方式相比，要高差不多1.8倍。

2 草莓種植中物聯網傳感器監測系統建立

所謂的物聯網其實是一種網絡概念，互聯網將用戶端擴展和延伸到任意的物品與物品之間交換信息和利用通信的是物聯網技術。在這個過程中，管理者可以實現遠程主體監控，遠程信息感知，同時還可以有效地管理和合理控制遠程主體。物聯網之所以被我國作為推進產業信息化進程的重要策略，正是因為看到物聯網在技術上的巨大優勢。農業是大國之本，農業的智能化、信息化程度對于一個國家的發展來說非常重要。

建立物聯網傳感器監測系統。本項研究一共建立了兩個監測點，分別是位于江蘇鎮江農業科學研究所華陽園區監測點和鎮江草莓合作社的草莓大棚傳感器監測點。研究人員在每個監測節點都放置了土壤水分傳感器、空氣濕溫度傳感器、土地溫度傳感器、CO2傳感器和光合有效輻射傳感器，并通過特殊的收集器收集數據，并將收集的數據傳給云端服務器進行分析研究，最后將研究匯總。在這個過程中，物聯網傳感器檢測系統發揮了重要的作用。

2.1 傳感器無線監測節點

物聯網傳感器網絡由GPRS網關和2kmZigBee節點組成，是一種星狀網絡，具有多點多跳的特點，整個網絡構成監測子系統。最值得一提的是，它獨特的管理電源的系統結合了超低功耗功能的芯片設計，使得整套監測子系統從太陽處獲得電能，從而保證了整個系統能在連續陰雨的天氣正常高效地運行。

2.2 傳感器無線主機

傳感器無線主機又叫無線收集器，它的分辨率為12位數，采樣收集的頻率為36MHz，其接口十分豐富，能夠在嚴酷環境下持續穩定工作，還可以基于多種無線協議通信，使用效果十分可觀。ZigBee自組型網絡采用的是低功耗的自組網技術，在2.4GISM免費頻段運行，可傳輸的最大距離高達2000m。使用IP68高質量航插是其最大的亮點。它的箱體采用ABS塑料以及IP66防水箱體，能夠承擔40kg的重量，同時接融12組傳感器無壓力。

2.3 傳感器詳細參數

無線傳感器的無線頻率為GPRS，傳輸速率為85.4kbps、42.6kbps。傳感器對遠程SMS修改運行參數進行支持；并對ZigBee協議數據觸發短信報警功能也予以保障，同時還支持GPRS、ZigBee獨立配置切換。該傳感器由抗氧化的新材料制成的金屬防護頭構成，該種傳感器可接駁SSIOT系列無線采集器、手持、便攜采集器。光合有效輻射傳感器有使用簡單、穩定性好、免維護及無源精確測量的優點，因此完全可以直接與數據采集器或與數據電壓表連接，并且一整天使用都不會有所影響。

3 物聯網技術在草莓種植中的實踐應用

3.1 物聯網傳感器在草莓種植中的使用

將空氣溫濕度傳感器放置在草莓大棚中間的合適位置，保證可以對整個草莓大棚進行檢測，物聯網傳感器的金屬探頭放置與草莓頂端齊平。由于草莓的光合作用會受空氣溫度影響，因此最適溫度為21℃～25℃，栽種草莓后，利用物聯網傳感器可以對草莓大棚內的空氣溫度進行實時監測，對大棚適當通風、加溫可以合理地將棚內的溫度控制在草莓生長最適溫度范圍內，必要的時候還可以將大棚關閉，以確保溫度不至于過低。草莓對大氣中水分的含量要求很高，隨著生長時期的改變，所反映出來的需求均有所不同。有文章研究顯示，在草莓花期中，生長環境的空氣相對濕度最好不要超過92%，否則收益將受到影響。在本次研究中主要結合使用物聯網傳感器來對空氣相對濕度進行調節。

3.2 土壤溫度傳感器對草莓根系在土壤中分布的影響

因為草莓根系在土壤中的分布比較淺，因此受環境的影響也就會比較大。生長溫度必須達到2℃以上，才能保證其正常健康地生長。據研究草莓在土壤中的最適生長溫度應保證15℃～23℃，最高不超過36℃。如果能在種植中使用土壤溫度傳感器實時監測，及時采用各種農業措施控制土壤溫度，這樣就能保證草莓更健康生長。

3.3 光合有效輻射傳感器和光照度傳感器

在測定促進草莓光合作用的最適光照度范圍中，光合作用測定儀起到了重要的作用。它結合物聯網傳感器，可以根據不同生育階段、不同草莓品種調整大棚內的光照度，使草莓處于最佳生長狀態。

3.4 CO2傳感器

CO2濃度在一定的空間范圍內對草莓植株的光合與呼吸作用會產生一定的影響。因此在傳感器的監測幫助下，在種植大棚里施加適當量的肥料以及培育食用菌可以提高CO2濃度，使草莓大棚內的CO2達到適宜草莓生長的濃度，這樣的栽培技術能夠使草莓健康高效地生長，提高草莓的生產量。

3.5 土壤含水量傳感器

土壤中所含水分的數量叫做土壤含水量。經過試驗證明最適合草莓生長發育的土壤含水量是18%～21%。可知，草莓對土壤水分的需求在不同的生長時期也是并不完全相同的。利用土壤含水量傳感器，使得草莓定植后一直到開花坐果期的土壤含水量均保持在15%～18%之間。11月底左右是果實的膨大期，如果在此時提高土壤含水量到19%～21%，能夠使草莓的膨大成熟分為幾個批次進行，這樣也有利于果農采摘售賣，降低草莓因熟透而遭丟棄的數量，大大地提高了果農的收入和當地的經濟增長。

4 結語

總之，隨著我國科研力度的不斷加大，先進技術、設備等的應用在各行業變得越來越普遍，對于促進我國市場經濟可持續發展有著重要影響。加強草莓種植期間的管理，注重草莓種植中各種物聯網技術的合理應用，有利于進一步優化其生長空間，從而促進草莓種植技術不斷創新。

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（責任編輯：蔣建華）