物聯網技術在冀東山區日光溫室中環境監控的應用

摘要：主要通過對物聯網、通信和傳感技術的合理運用，對冀東日光溫室種植過程中關鍵的要素進行分析，為后期管理人員提供當地農作物的實際生長環境，確保科學合理的制度控制措施以及病蟲害預防工作，進而提升勞動效率，改善生產質量，增加農民經濟收益。生產應用表明，監控效果好，效益明顯

關鍵詞：物聯網；日光溫室；溫度；生長環境控制；質量效益

丁曉穎. 物聯網技術在冀東山區日光溫室環境監控中的應用[J]. 農業工程技術，2017，37（29）：18-19.

一、物聯網系統功能

1、環境監測

主要對作物生長發育的環境條件進行監測并采集相關數據，詳細記錄區域內的光照、溫度、濕度和土壤含水量等實際情況，然后通過GPRS網絡傳送到數據服務器上進行監測分析。在采集層，支持單傳感節點獨立采集和多傳感節點匯集采集。具體功能包括實時監測、可視化實現展現、歷史數據，以及實時曲線、日曲線等功能。

2、基于冀東半地下日光溫室的控制系統

冀東地區半地下日光溫室是秦皇島地區最主要的新建溫室類型，溫室類型特點：采用下挖式、半地下結構，這是一種非常有效的改進和創新，這種結構造價并不高，減少了溫室大棚的受風面，同時大棚的保溫性能提升明顯。

（1）溫室內主要作物生長需要的適宜溫度

日光溫室作物的變溫管理要求：一些喜高溫的蔬菜，白天適宜溫度在25-30℃、夜間18-20℃，比如西瓜、甜瓜、絲瓜和冬瓜等，當溫度高達40℃，也可以正常生長；有些蔬菜喜溫性，適宜溫度在白天18-28℃、夜間15-18℃，比如有黃瓜、番茄、茄子、辣椒、菜豆、西葫蘆、香椿等，當最高溫度高于40℃，或者溫度低于15℃時，作物將無法開花結果，影響產量。

（2）冀東半地下式溫室小環境的溫室溫度影響因子分析

與溫室外的熱交換。利用空氣對流和熱傳導效應，實現溫室內與溫室表面進行能量交換，大棚與外界空氣進行能量交換。在溫室內部，空氣流速較低，局部空氣的溫差形成了自然對流；在溫室外部，由于空氣流速（風力）形成了強迫對流，且外界氣候變化無常，存在較大的不確定性因素。

太陽光輻射。作物生長過程中的光合、呼吸、蒸騰作用都離不開太陽光的輻射，此外，太陽光輻射直接影響溫室的溫度。太陽光穿過透明覆蓋物進入溫室后，其中少部分參與植物的光合作用，剩余的則全部轉化為熱量，維持溫室內部的溫度與濕度，并使作物在生長發育過程中達到能量與質量的平衡。

（3）通風熱交換

主要作用是調節溫室內部的溫度與濕度，促進作物的生長發育。在溫室內，透明的覆蓋物把溫室內的環境和外界環境隔離開來，主要通過覆蓋物進行熱傳導和對流熱交換以及光照熱輻射和長波熱輻射的方式實現能量交換。此外還可以設置通風窗交換溫室內外的溫室與能量，調節溫室內部的溫度與濕度，保證作物生長環境的良好。

（4）植物蒸騰作用

在溫室內，溫度、濕度的適宜直接影響到作物自身的生長發育。通過光合作用與蒸騰作用，可以實現作物與周圍空氣交換能量、水蒸氣和二氧化碳。光合作用：通過光照將作為的二氧化碳轉化為有機物，并釋放氧氣，在吸收二氧化碳的同時，會通過氣孔滲出水，增加濕度；蒸騰作用：整個過程中這種水分的損失可以有效降低葉片的溫度。

（5）揭簾時間

適宜的揭、蓋簾時間和日出日間、當地緯度、天氣情況有很大的關系，當地為北緯39.4度，冬至當天太陽入射角為27.1度。曹建國等認為，晴、少云天氣，揭開保溫簾時間為8：00-8：30，覆蓋保溫簾時間為16：30-17：30，在室內溫度低于15℃前覆蓋保溫簾。在相對溫暖的時節，可以適當早揭簾遲蓋簾，延長光照時間，提高光合作用效率。

（6）放風管理

在冬季設施農業生產中，冀東半地下人日光溫室的屋面散熱量、光能吸收能力、室外溫室氣溫都是不可控因素，只有通過通風來控制溫室內部小環境溫度，是主要的控制方式。半地下日光溫室作物一般沒有加熱設備，白天棚室溫度都是由通風設備控制，通過風口的大小和開風口的時間調節。

二、智能預警、報警

物聯網遠程專家診斷指導系統對監測指標，以及基于監測指標計算的二級指標，進行條件設置，當一個或多個條件達到時，系統發出預報或警報。可以通過Email、短信等形式通知，以便用戶達到預警效果或迅速采取處理措施。

三、基地管理

主要包括基地、大棚、設備等的管理。并定期對當地的溫室按照生產企業、合作社分布圖的方式進行統計與查詢，方便后期監督與管理。

四、基于物聯網的設施農業環境監控系統流程圖

五、效益分析

該技術有力地引導農業生產經營管理者調整優化生產結構，全面提升農產品的科技含量和競爭力，減少了成本投入，增加生產經營收入，對社會主義新農村建設將產生巨大的直接經濟效益、間接經濟效益和社會效益。總之，物聯網遠程專家診斷指導系統在設施農業上的應用項目的實施，加快我地區農業信息化產業發展步伐，取得了良好的經濟效益和社會效益。endprint