農業物聯網技術在葡萄種植上的應用

魯玲

摘? 要：農業物聯網是物聯網技術在農業生產、經營、管理和服務領域的具體應用，利用農業信息感知、傳輸、處理等關鍵技術，推動實現農業高產、優質、高效、生態和安全的目標。農業物聯網技術應用于葡萄種植可以幫助農戶實時監控葡萄的生長狀況，推進葡萄種植的自動化與智能化，實現對葡萄種植的科學管理，增產增收。

關鍵詞：農業;物聯網技術;葡萄種植;應用

中圖分類號 TP31 文獻標識碼 A ? 文章編號 1007-7731（2018）23-0122-03

1 基本情況

全椒灣橋果樹種植農民專業合作社成立于2014年11月，主要從事葡萄種植銷售及苗木種植技術咨詢，成員出資額100萬元，現有成員15戶，擁有葡萄基地13.3hm2（其中牧龍山片6.67hm2）。合作社組織機構健全，運行管理規范，現有辦公經營用房超過100m2，常年員工4人，其中技術人員2人，聘短期用工20多人。其生產的葡萄主銷南京、合肥等地，成熟期間吸引周邊城市眾多游客入園采摘。全椒六鎮鎮牧龍山現代農業示范區的葡萄片區是全椒灣橋果樹種植農民專業合作社的重點種植基地，種植了夏黑、美人指等不同熟期的葡萄，采用避雨栽培、滴灌等技術，科技含量較高。園區地勢平坦、規模連片，土壤肥沃、交通便利、水源充足、溝渠配套、電力暢通、網絡開通，葡萄品種優良，種植水平較高，為物聯網建設提供了良好的基礎條件。

2 建設背景

近年來，農業物聯網技術廣泛應用于農業生產、流通、加工、消費以及農村社會、經濟、管理等環節，實現了農業生產經營從粗放式、經驗性管理到精細化、科學化管理的快速轉換，提高農產品的產量與品質，降低農業生產成本，保護農業環境，產生巨大的社會、經濟和生態效益，是加快推進現代農業發展的有效途徑，對促進農業增效、農民增收、農村穩定具有重大推動作用。為了貫徹落實中央和省、市、縣政府工作部署，創新農業服務方式，發展現代農業，改變農業生產方式，提高資源利用率和勞動生產效率，加快現代化建設，推動農村社會進步，同時為了強化綜合服務平臺保障，穩步擴大示范規模，努力打造全省農業物聯網應用工程典范，做好農業物聯網與現代農業融合的高新技術應用示范，全椒縣農委在灣橋果樹種植農民專業合作社建設了葡萄物聯網精細種植示范點。其目的：一是實現對園區葡萄種植的環境狀況實時監測、視頻監控、報警提醒、設備控制和信息追溯以及葡萄苗情、墑情、病蟲情、災情的實時監測預警，建立葡萄精細種植全過程的物聯網應用示范;二是實現對合作社葡萄基地的實時監控，提高管理能力;三是實現葡萄園物聯網應用的全方位宣傳展示，擴大物聯網影響力。

3 物聯網應用

為了應用農業物聯網技術，實現科學種植、科學監測，提升農業效益，該示范點建立了1個智能生產管理平臺、1個物聯網應用控制中心和1個物聯網數據中心。

3.1 智能生產管理平臺 以物聯網和互聯網技術為支撐，實現基地生產智能化、網絡化管理。合作社智能生產管理平臺主要包括葡萄精細種植管理物聯網應用和葡萄園區視頻監控物聯網應用2部分。

3.1.1 葡萄精細種植管理 主要是在監測點安裝氣象、土壤環境傳感設備以及視頻設備，實現傳感器數據和視頻影像數據的實時采集，并通過合作社的通信網絡，存儲至物聯網數據中心，實現對園區監測點空氣和土壤環境進行實時監測、閾值超限自動報警，葡萄苗情、病蟲情、災情的視頻監控，結合大數據分析和自動控制系統，做到遠程管理、在線診斷，實現葡萄種植物聯網精細管理。同時通過手機APP實現移動互聯智能查看監測數據、視頻監控、設備遠程控制，并通過短信自動提醒。其系統功能如下：

（1）環境數據檢測：對園區監測點采集到的傳感器數據進行匯總和分析，將園區監測點按照葡萄生產環境分為空氣、土壤2個層面，每5min采集傳輸1次數據。空氣層面有空氣溫濕度、光照強度傳感器作為園區氣象數據采集站，及時掌握園區的大氣環境狀況;土壤層面有土壤溫度、土壤水分傳感器，及時掌握該區域土壤環境狀況。將這些數據存儲至數據庫管理系統，可通過電腦或手機端對環境數據進行實時監測查看和歷史數據查詢。

（2）環境預警：通過在系統中設置各種環境數據的閾值，如土壤濕度閾值，超過設置的閾值，將觸發“預警子系統”，超警信息通過相應渠道（手機短信、微信和系統平臺等）發送給用戶和相關管理人員，短信預警功能設置群組群發功能，用戶收到預警信息后立即對異常情況進行處理，系統可以自動保存預警信息，用戶可以查詢歷史環境預警的詳細信息，如預警信息、處理過程、處理時間、處理后效果。

（3）設備控制：根據葡萄在各生長周期對環境的需求不同，系統自定義設置環境參數預警區間，對灌溉水泵設備開啟的頻率和時長進行設置，以及設置各設備開啟的先后順序，實現分步控制，完成自動灌溉等控制，并可通過電腦、手機實現灌溉等手動控制，從而實現葡萄精細化、智能化管理。系統可以記錄每次控制操作信息，用戶可以查詢歷史的操作情況。

（4）數據管理：可以查看園區的實時種植數據信息，包括不同品種、土壤溫濕度情況，可以通過選擇數據的名稱、種植品種等進行數據查詢篩選，以及實現對采集歷史數據的查詢、統計和分析，可以選擇查詢每日、每周、每月的環境參數（土壤溫濕度等）的變化趨勢。對系統監測到的環境原始數據進行分類、分揀和融合，綜合得出系統數據報告，形成統計數據和報表，通過直方圖、餅圖、曲線的方式進行表現處理。可以計算每日平均數以及某時段的最高值、最低值，以及數據求和，數據可以導出、打印等。

（5）視頻監控：軟件系統中可以實時查看園區的視頻監控圖像，通過電腦端和手機端隨時可遠程控制攝像頭，設置步長1～4，360°無死角旋轉、20倍變焦，視頻圖像達到200萬像素以上，時刻監控葡萄苗情、病蟲情、災情和生長發育以及周邊環境等情況，視頻數據保存15d。

（6）生產管理日志：生產管理日志可以供生產者記錄生產工作具體情況，如整地、種植、施肥、用藥等日常工作的電子詳細記錄，記錄各生產管理過程的時間、操作人、操作方法和操作結果。

（7）手機端遠程管理：用戶安裝智能生產管理手機端應用系統，可通過手機查看到園區的空氣溫濕度等環境數據，也可實時查到基地的視頻數據，并可以控制攝像頭角度和焦距。通過系統，使用手機端對灌溉設備進行遠程控制和管理。

3.1.2 葡萄園視頻監控 在園區安裝智能球和槍式攝像頭，建立視頻監控點，實現園區監控全覆蓋。通過電腦、手機可實時查看到整個園區的視頻影像數據。能夠發現攝像頭視野內的移動物體，并在應用中心向管理者進行提醒報警。在最北邊的葡萄園安裝1個高音喇叭，應用者通過高音喇叭向移動物體喊話，令其離開。安裝智能球1個、360°巡視園區道路、周邊及整個園區狀況，在相關道口安裝7個槍式攝像頭，將智能球和槍式攝像頭的視頻實時存儲到硬盤錄像機，回看時間達到15d。

3.2 物聯網應用控制中心 物聯網應用控制中心設置在合作社管理區辦公室內。依托縣農業物聯網綜合服務平臺，通過光纖網絡傳輸信息，將項目的視頻信號、信息數據等應用系統接入縣平臺，實現農業物聯網功能。辦公室配有1臺計算機和1臺顯示器，通過互聯網使用全椒縣農業物聯網平臺，實現數據、視頻、報警、水泵控制的統一管理和物聯網各項功能的展示。

3.3 物聯網數據中心 物聯網數據中心是物聯網應用平臺建設的基礎設施，用于存儲園區綜合應用平臺的視頻和傳感信息及業務數據，并提供業務應用服務。數據中心存儲園區農業生產各環節信息，是園區各項應用系統的基礎數據源。各環節采集的信息必須輸入數據中心的數據庫系統或與數據中心的數據庫系統無縫交換。數據的存儲、處理、應用由縣農業物聯網中心的服務器等設備進行，主要包括應用服務器、數據庫服務器、視頻服務器、視頻存儲、交換機和防火墻及其配套設施。物聯網數據中心分為基礎設施層和數據服務層，上層應用軟件系統通過數據服務層向下延伸;基礎設施層向上發展，演變成智能架構，實現基礎設施的自動化。視頻數據存儲于項目的硬盤等設備中。

4 基本配置

4.1 系統配置 園區監測點系統配置：球機1個，在葡萄架下，距地面高約1.4m，覆蓋相應區域;空氣溫濕度、光照強度傳感器各1個，在葡萄架與避雨棚之間，距地面高約1.8m;土壤溫濕度傳感器各1個，在地下距地面約15cm的土層。另有數據采集器（含網關）、設備控制器各1個，立桿2根，以及其他輔助設施。水泵、滴灌系統等生產設備由合作社提供。

4.2 設備配置 園區設備配置為計算機1臺、顯示器1臺、硬盤錄像機1臺、硬盤1個和相關輔助設備。合作社原有50M寬帶可用于信息網絡傳輸。

5 綜合效益

5.1 經濟效益提高 應用農業物聯網技術建立從產前、產中到產后的全程智能控制農業體系，通過宏觀資訊及智能決策實現農業生產布局、結構的優化設計和指揮部署;通過對生產過程中自然及農業生產環境關鍵信息的采集、傳輸和分析，實現專家診斷和及時采取技術對策。因此，農業物聯網的建設和應用極大地改變農業的生產組織方式和技術傳播方式，提高農業的管理效率和技術水平，明顯提高農業生產產量，提升質量與安全性，節約生產物耗與成本，從而大幅度地提高經濟效益。園區葡萄單產1.87萬kg/hm2，產量穩定，損失減少1%，異形果減少5%，果穗顆粒大小均勻，質量和售價有所提升;同時，用水用肥用藥精準，人工大幅度減少，成本約減少10%。整個園區年產優質葡萄12.5萬kg，銷售收入125萬元，年成本90萬元，年純收入35萬元，利潤率28%。與物聯網未建之前相比，共增收14.925萬元，其中：銷量增加增收1.25萬元，質量、售價提高增收12.375萬元，投入品減少增收0.3萬元，減少1個零時工增收1萬元。

5.2 社會效益提高 通過項目實施，應用先進的物聯網技術，結合完善的基礎設施條件，推廣優良品種和種植技術，建成全縣農業結構調整、學習新技術的窗口，提升葡萄種植管理信息化水平，推動葡萄產業發展壯大，提高種植經濟效益，促進葡萄產業扶貧脫貧，具有重大的示范帶動意義。

5.3 生態效益提高 通過農業物聯網的應用，可以及時掌握葡萄園區空氣和土壤環境等數據以及葡萄長勢、病蟲害發生情況，以實時數據指導葡萄種植，科學防治病蟲害和澆水施肥，減少用藥、用水和用肥，既是綠色生產又保護了環境，提高了葡萄質量和品質。

6 結語

葡萄種植中的農業物聯網應用是通過無線網絡傳輸和各類傳感器的監測來實現對葡萄種植的管理，實時采集葡萄種植區域的環境信息，種植者在辦公室可以時刻關注葡萄的生長狀況，點點鼠標，發發短信就可以對葡萄的生長了如指掌，尤其是對葡萄園區土壤水分和養分進行實時自動檢測，使品質和質量得到了保障，節約了葡萄種植成本，綜合效益大幅度提高。在生產管理上，由原來的田間地頭技術指導服務，轉變為實時視頻指導服務和技術資料查詢，可實現多位專家多視頻同時指導服務，對農戶的服務更加周到、及時、全面，充分發揮合作社的技術優勢，帶動更多的農民從事設施農業生產，促進了葡萄種植健康可持續性發展。

（責編：徐世紅）