智能化感知的農業設施大棚小氣候環境特性分析

方洪祿

摘 要 在互聯網信息大數據時代，信息化農業研究發展成為關鍵核心內容，它圍繞現代化農業生產展開，對促進我國當前新農村發展、解決“三農”問題具有重大意義。本文科學分析智能化感知大背景下的農業設施大棚智能監測相關技術內容，主要對農業設施大棚中的小氣候環境特性進行相關試驗闡述與監測結果展示。

關鍵詞 智能化感知 農業設施大棚 小氣候環境特性 試驗 物聯網

農業設施大棚環境一般復雜多變，采用智能化感知技術24小時不間斷在線實時模式監測，目的在于大量采集空氣中的溫濕度，并對其中的二氧化碳、土壤溫濕度、光照情況等主要環境因子指標進行分析，觀察在不同氣象條件下大棚內環境的晝夜變化以及農作物在生長期間的基本特性動態變化過程，基本了解為棚內補施二氧化碳肥料以及調節環境的時機與方法，最終為農作物在生長周期過程中提供相對適宜的氣候環境。

一、關于智能化感知技術

目前國內應用于農業設施大棚環境動態監測的主要技術就是物聯網技術，實際上這種技術對人而言并不陌生，它已經在人類社會的各個領域中得到了廣泛應用，且已經掀起了一陣信息產業浪潮。近年來，農業物聯網技術應運而生、快速發展，已經在農、林、牧、水產等領域開展了試驗性研究，得出了應用示范過程。考慮到農業環境的復雜性、可變性以及不可控制性，采用以物聯網為基礎的智能化感知技術再合適不過，它能夠感知農業環境的動態變化過程，了解掌握環境因子變化規律，是實現農業生產現代化、智能化、精準化的重要途徑。就目前來看，智能化感知技術已經被廣泛應用于農業大棚設施栽培與現代農業發展進程中，其對作物生長環境的智能化監測、調控技術過程相當到位，可更好地圍繞試驗應用進行操作，合理地把握大棚環境的晝夜變化以及生長周期內農作物的生長動態變化，這對提高農作物整體品質與產量具有一定的科學指導價值意義。[1]

二、農業設施大棚小氣候環境特性試驗分析

針對農業設施大棚小氣候環境特性的試驗分析，主要利用了智能化感知技術，以下結合試驗流程展開研究。

（一）試驗材料與內容

以某大棚栽培示范區為例，它的光照充足且區內設置有玻璃溫室以及尼龍大棚，大棚總體面積為75畝。所選擇的試驗作物主要是番茄、黃瓜、辣椒，一共在玻璃溫室中培養了5種新型的番茄、黃瓜、辣椒等品種。在試驗中設置了尼龍大棚以及玻璃溫室兩種設施栽培方法，其中玻璃溫室專門采用了基質栽培方法，在尼龍大棚與玻璃溫室分別采用了兩臺監測儀器，以尼龍大棚作為主要監測點，它更加接近生產實際，對大棚農作物栽培種植更有指導價值意義。針對試驗作物的數據采集與分析都源自尼龍大棚監測點，而玻璃溫室方面的監測點數據僅僅作為輔助。

（二）試驗方法

該技術主要是基于智能傳感器，它可提供土壤、空氣自動監測系統、無線傳輸技術、數據處理與遠程控制技術等內容，在大棚溫濕度、二氧化碳、土壤溫濕度、光照等環境因子采集方面具有一定技術優勢，整體看來已經建立了一套完整的農業物聯網技術體系。而大棚項目管理者可通過手機等智能終端監測大棚中的種植環境信息。在該項目中，傳感器被安置于距離地面220cm高度的位置，可有效規避作物葉面遮陰，擴大監測范圍，有利于棚內溫濕度環境與光照環境調節。而土壤傳感器的設置深度在10～12cm位置，該土層位置分布著密集的農作物根系。實驗從3月開始安裝設備調試，4月開展監測活動，監測數據保持每2分鐘發送一次，24小時不間斷連續監測，可幫助管理者隨時掌握棚內作物數據因子動態變化，對調解作物生長環境、科學指導生產都具有一定的良好作用。[2]

（三）試驗監測結果

在該試驗中大量采用了土壤、水質智能監測技術，特別是在土壤監測方面，對大棚中番茄、黃瓜、辣椒等品種的生長期內環境因子變化特性進行了有效分析。在實際操作中采用了系統所提供的實時查詢功能，實現了對監測數據的有效分類管理與科學分析，基本把握了大棚內土壤溫濕度、光照以及空氣二氧化碳的變化特性。

具體來講，在該試驗項目中，春季的番茄、黃瓜、辣椒生長周期是在3—6月，當時棚內氣溫與土壤溫度都呈現上升趨勢，變化上基本保持一致。但在同期狀況下，其土壤溫度相比氣溫表現更低，棚內氣溫為7℃～56℃，土溫為9℃～36℃，而濕度變化不明顯。從整體光照強度監測結果來看，晝間太陽輻射從2—6月呈現出逐漸增強的發展趨勢，其光照從2月的20000上升到6月的50000，光照日變幅度明顯增大，直到5月底—6月初，陰雨天環境下光照相對變弱。

以晴天為例，通過智能環境動態監測結果來看，在不同氣象條件下棚內環境因子變化是非常大的。晴朗天氣下，從早晨6：00開始，棚內接受陽光照射，溫度快速上升，到上午10：00左右，溫度達到最高（38℃），下午3：30左右，棚內開始降溫，氣溫日波動幅度較大，相對而言土壤溫度變化較小且滯后。從整體棚內空氣濕度變化感知看，與氣溫呈現相反走勢，伴隨溫度的升高，其濕度逐漸下降，在下午3：30之后濕度逐漸走向高點，接近夜晚8：00達到濕度飽和狀態。根據這一情況，管理者需要在晴朗天氣環境下在上午9：30以后為農作物適當補施二氧化碳肥料，人工幫助作物提高光合作用。[3]

三、結語

智能化感知技術作為物聯網的一項重要技術，已經被國內農業產業領域廣泛、靈活運用，它的技術應用類型多且感知功能效果明確，可滿足對農業設施大棚小氣候環境特性的科學合理分析，為農業智能化、精細化生產管理提供有力支持，值得在未來廣泛推廣應用，發揮其更大價值作用。

參考文獻

[1] 王嘉程，崔迪.基于智能化感知的農業設施大棚小氣候環境特性研究[J].農家致富顧問，2018（20）：82-83.

[2] 吳新勝，吳冬梅，劉峰，等.智能農業物聯網應用設計與實踐[J].紅河學院學報，2019，17（5）：139-142.

[3] 阿依提拉·力提甫.探討智慧農業發展存在的問題及應對措施[J].魅力中國，2019（43）：24-25.