農業物聯網設備在日光溫室中的應用及推廣模式

周新建

【摘 要】隨著科學技術水平的提高，我國農業物聯網設備也逐漸增多，作為當前新型的種植模式，日光溫室在很大程度上滿足了無季節生產效果。文章主要結合農業物聯網與日光溫室發展現狀，探討物聯網設備在日光溫室中的應用與推廣。

【關鍵詞】物聯網；日光溫室；應用模式；農業設備

日光溫室休閑農業種植模式俗稱暖棚種植，其原理是通過對環境條件的調控，使農業生產擺脫自然環境的束縛，實現無季節規模性生產、銷售及服務。通常南為全采光面，白天采光時段覆蓋塑料膜，夜晚覆蓋草簾，東、西、北面圍墻墻體外層采用高保溫材料，室內不需要加熱，僅需通過太陽能來達到一定的室內溫度、以滿足植物生長的需要。

一、我國日光溫室發展現狀

日光溫室技術飛速發展的同時，由于我國面臨的人口老齡化問題日益明顯，并且隨著城鎮化進程逐步加深，農業勞動力短缺現象也會同樣加劇。例如，國內蔬菜移栽作業主要靠人工進行，隨著農村外出務工人員的增多，農村勞動力減少，人工移栽成本較高，并且效率低、勞動強度大。所以，為解決上述問題，在日光溫室蔬菜產業發展進程中必須提高機械化水平，利用機械逐漸替代人工作業，降低勞動強度、提高生產效率、降低生產成本，以此解決“用工貴、用工難”等問題，并促進“機器換人”戰略穩步推進。再者，現階段大部分的日光溫室無論在設施自身結構，還是種植農藝方面都滿足不了機械化生產的基本條件，造成農機具在設施生產中“路難走，門難進、邊難耕、頭難調、效難高”。因此，在大力推進設施機械化水平的同時必須考慮到農機對設施與農藝方面的要求。以提高日光溫室蔬菜生產的機械化水平為出發點，以設施、農藝、農機三方面有機融合為原則，實現對現有日光溫室生產系統（體系）的升級，是當前設施蔬菜產業面臨的、需要迫切解決的重要難題。

二、農業物聯網發展現狀

時至今日，物聯網技術已經進入到飛速發展和實踐應用的階段，也正因為飛速發展，目前還沒有一個明確、統一和公認的概念。物聯網——可以簡單理解為物物相連的互聯網，是互聯網向現實世界的擴展和延伸，即任何兩件物品之間都可以通過互聯網進行信息交換和通信。例如現在比較流行的智能家居、智慧交通、智能醫療等，都是物聯網技術在對應領域里的應用。而作為第一產業的農業，也已經開始探索物聯網技術在農業領域里的應用。如何將農業生產從過去的憑經驗判斷和看天吃飯升級為精細化、精準化、數據化和智能化，是新時代農業發展面臨的重要問題，而物聯網技術正好可以將這些難題輕松解決。自2011年起，農業部就結合國家物聯網示范工程，在北京、黑龍江、江蘇開展了農業物聯網應用示范，在天津、上海、安徽組織了農業物聯網區域試驗。結果表明，物聯網技術在農業領域的應用已經取得了明顯的成效。在大田種植方面，通過綜合運用3S技術、智能化農機裝備、作物生產管理專家決策系統等，實現了生產管理的定量化、精確化，畝均減少農藥、化肥施用量10%以上，單產提高5%～10%。在設施園藝方面，通過對光、熱、水、氣、肥等環境因子的實時監控，創造植物生長的最佳環境，設施溫室和大棚的產量和效益平均提高10%以上。在畜禽養殖方面，運用自動調控畜舍環境和智能化變量飼養技術，實現養殖環境因子遠程調控和預警預報，平均減少勞動用工30%以上，養殖和疫病防控水平顯著提高。在水產養殖方面，推廣應用以調控水體溶解氧為主要目標的智能控制系統，實現了養殖環境自動調控和水體環境閉環控制，水產品產量和質量明顯提高，節本增效10%以上，同時水體環境污染得到有效控制。

三、農業物聯網設備在日光溫室中的應用及推廣

（一）農業智能監控系統

實時監測：土壤環境信息、大氣環境信息、水體環境信息和大田四情，對各類監測數值設置合理區間和閾值，超閾值將自動進行預警或者控制聯動。信息感知技術是農業物聯網的關鍵技術之一，其中傳感器最為重要。傳感器主要用于采集各個農業要素信息，包括如下幾項：大氣環境信息：溫濕度、降雨量、光照、風向、風速、氣壓、CO2濃度、蒸發量、O2濃度、CO濃度、SO2濃度、NO2濃度、PM10、PM2.5。土壤環境信息：土壤PH值、土壤溫度、土壤張力、土壤濕度。水體環境信息：水壓、溶氧量、水質PH值、水流量、電導率。大田四情：墑情、災情、苗情、蟲情。傳感器數據查看（WEB/APP）：查看各種傳感器的及時數據和歷史數據，支持數據調整，數據圖表曲線導出。通過設置傳感器的聯動控制規則和預警規則，當滿足條件后自動觸發預警或者聯動控制，實現24h無人值守和自動聯動控制。通過移動終端遠程查看并控制基地生產現場：內遮陽、風機、噴滴灌、外遮陽、側窗、閥門、水簾、加溫燈等設備，實現遠程化管理。接收到現場預警信號后會按照預先設定的規則進行自動控制操作，支持對物聯網監測的聯動；支持預設時間和運行周期，到達預設條件后系統將自動操作現場設備完成控制動作。用戶能夠運用自己的管理理念、管理方法實現信息智能化監測和自動化操作，通過整合內外部資源，提高利用率。

（二）水肥一體化管理系統

水肥一體化管理系統采用自動遙控技術，實現農田作物的實時數據采集，包括作物生理、土壤濕度和土壤含水量等參數的自動收集、傳輸和分析，并向用戶簡單直觀地顯示數據和圖形，根據種植作物的需要提供各種警告信息。水肥一體化管理系統是將農業灌溉與農業施肥融為一體的新技術，根據作物對水、肥的不同需求，對灌溉和施肥進行定期、定量控制，可用于連作溫室、太陽能溫室、溫室大棚、農田等灌溉作業，節約時間、人力、物力，提高生產效率。

（三）無線電動導航微型耕、種、運一體機

自主研發“無線電動導航微型耕、種、運一體機”，主機參照耕寬960mm、功率2.02kW、方便作業的“前置式歐美型四驅微耕機”關鍵技術參數（表1），自主研發或選用適宜的2kW直流無刷電摩低速電機1臺、48V20AH鋰電池2組，實現清潔能源動力和無線操控，并加配無極變速、轉向裝置與機架；自主研發微型攝像導航器，使設備自行調整轉向而直線行走（人可離機輔控）；應用成熟的旋耕機部件、起壟器部件、播種器部件、微型拖斗部件，以通用傳動軸來快速更換不同作業部件。

（四）農產品溯源系統

為解決食品安全問題，必須要對農產品的各個生產階段把關，物聯網技術可以實現對農作物品種生長環境，噴藥施肥，病蟲害狀況等農事做出記錄，并讓消費者參與其中，這也是現代農業物聯網最大的亮點。農產品溯源系統通過對農業生產環境實時監測，利用局部網絡或互聯網等通信技術，把采集到的信息實時傳輸到服務器，實現信息化、遠程管理控制；同時，在儲藏、運輸、銷售階段采用二維碼或者RFID射頻技術，對各個階段進行數據記錄。

四、結語

綜上所述，物聯網技術本身還處在不斷完善與創新的過程中，未來的傳感控制設備一定會向微型化、智能化的方向發展，新材料、新技術的應用也能讓設備的成本、功耗、精準性等問題得到進一步的改善，這對于我國農業物聯網設備水平的提高具有重要意義，進一步完善了日光溫室的工作模式。

【參考文獻】

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