RFID 技術在套種大棚中的應用

劉玉曉，趙玉娥

（山東華宇工學院，253034，山東德州 ）

黃島藍莓是山東省青島市黃島區的特產。世界藍莓看中國，中國藍莓看青島[1]，而黃島區的藍莓占據青島半壁江山，黃島藍莓是青島的又一張名片。截至2020 年5 月，黃島區的藍莓種植總面積6 200 hm2，可采摘面積5 200 hm2，藍莓年均總產量2.69 萬t，帶動6.8 萬名農民從事藍莓產業。在藍莓園的土地里種出了“金豆豆”。

本文以黃島區藍莓為研究對象。因黃島區藍莓種植面積、生產基地很大，規模大小不一，很少有獨立品牌，對質量的監管較為松懈；并且單一的藍莓種植、傳統的種植方式，使得藍莓大棚財力人力投資都很大。針對這兩方面問題，本文提出基于RFID 技術的全透明化大棚種植模式及“橫莓豎瓜”的套種模式的構想。其中RFID 技術用于解決農產品種植生產過程中的化肥使用、灌溉、致病微生物防治、土壤中農藥殘留和重金屬監測等問題，構想建立現代農業新模式。

1 基于RFID 技術的套種大棚模式概述

1.1 RFID 技術簡介

RFID(Radio Frequency Identification)技術就是無線射頻技術，是一種非接觸式的目標自動識別技術和數據采集技術,位于物聯網的感知層,可用它隨時隨地通過無線電信號識別特定目標并獲取目標物體的相關信息[2]。近年來,順應國家“互聯網+”戰略的要求,RFID技術作為構建物聯網的核心關鍵技術,備受人們青睞。隨著時代的發展，RFID 技術越來越成熟，其標簽的價格也大幅度地下降，這就使得RFID 與農業大范圍結合的可行性更高。并且隨著物質生活水平的提高，人們對于食品的質量要求更加嚴格，這也使得RFID 技術與農業結合已迫在眉睫。

利用RFID 技術的超強優勢和廣闊前景，期望可以改變傳統的大棚種植模式，或可將RFID 技術大范圍應用到整個農業生產中，實現對作物生長狀態的實時監控、對作物生長環境的智能監控和對生鮮農產品的高效溯源，實現對藍莓等生鮮農產品的精準又有效的智能化管理控制。

1.2 套種大棚

為了提高大棚效益，根據大棚棚體高度和藍莓植株株距，分析藍莓對生長環境的要求，尋找生存條件相似的作物，充分利用“時間差”和“空間差”，進行多層次、多作物的立體種植。[3]經過對比分析發現，早熟品種西瓜無論是生長周期還是生存條件都適應藍莓大棚的生長條件，因此提出了“橫莓豎瓜”的藍莓＋西瓜大棚套種模式的構想，期望以現代套種模式實現向技術要效益。采取套種模式的基礎是不影響藍莓本身的生長，因此在套種之外還有兩大創新點：一是S 形種植，即西瓜在藍莓植株兩側壟側交錯種植；二是西瓜懸掛種植。以上兩個種植方式可以有效解決藍莓通風和光照問題，也可以提高西瓜栽種數量。

2 基于RFID 技術的農產品質量溯源系統的構建

為有效避免食品質量安全問題，嚴格把控食品質量，需從容易發生問題的環節入手，從種植、生產、倉儲、運輸等環節分析解決。

(1)種植環節。種植園的環境關乎藍莓品質，具體影響因素有土壤、灌溉水、溫度、濕度、通風等。如藍莓生長適宜的土壤pH 值在4.5～5.5 之間，過高過低都會對藍莓產生不良影響，輕則口感不佳，重則藍莓減產絕產，植株黃葉脫葉。

(2)生產環節。這個環節對大棚藍莓來說，主要是如何防治病蟲害。為了保證藍莓品質，不可避免地需要在合適的時期使用殺蟲劑、化肥，使用時機或用量不正確，會造成農藥殘留。也有一些種植戶片面追求高產、早熟，使用違規化學品，一旦發生，后果不堪設想。

(3)倉儲環節。藍莓不易保存，經過采摘、運輸，到達消費者手中之前，還有很大的損壞可能。藍莓本身水分含量高，很容易被感染病菌，如果倉儲不妥，更容易加快藍莓的變質。該環節對藍莓質量和經濟效益影響十分顯著。

(4)運輸環節。在藍莓從種植園到銷售門店的運輸過程中，包裝材料、包裝方式、運輸途徑、運輸環境都會直接影響藍莓的品質和銷售價格，采摘后的藍莓生理活動仍然活躍，而此時的運輸條件則起到了加速或緩解的作用。

綜上所述，從種植園到消費者的過程中對藍莓進行監管控制十分必要。為了減少人力投資，需要實現一人多棚、多環節的控制，這尤其突出體現了農業向現代化轉變的重要性。而在這一轉變中，RFID 技術起到了關鍵性的作用。RFID 溯源流程如圖1 所示。

圖1 RFID 農產品溯源流程

3 RFID 技術在套種大棚中的應用

(1)智能管理。遙控自動控制溫、濕、光、水、氣等設備，實現遠程智能精確控制，作物生長過程成為一個智慧控制過程。

(2)無線視頻監控控制。監控室通過“無線視頻監控云平臺”實現遙感、視頻采集、視頻復制和智能化工作維護，并提供智能化硬件傳輸服務。[4]

(3)智能報警。以大數據技術為基礎，在大棚環境信息達到標準值時，監控系統向專家、監測中心和移動用戶發送數據和預警。如果設備自動啟動，系統也會發送信息通告。

(4)食品安全追溯。收集智能化數據，構建作物全生命周期追溯信息系統，保障食品安全，提高食品知名度，增加品牌價值。

綜上所述，云平臺的智能控制將用于濕度、溫度、光照、通風和日照的控制，同時考慮西瓜和藍莓的需求。整個過程由無線視頻監控控制，如有不適應作物的情況，會自動發信號。最后果實將通過云平臺尋找買家。使用RFID 技術給每株藍莓、西瓜一個獨特的身份，一旦藍莓、西瓜投放市場，消費者可以通過掃描包裝上的二維碼來追蹤藍莓和西瓜的過去和現在，并知道他們購買的藍莓和西瓜的種植園、面積、種類、苗木狀況、健康狀況、收獲時間、農藥使用情況、運輸信息等。一旦出現食品安全問題，就可以利用監控系統快速發現。

4 結論

將RFID 技術與農業結合，有望實現對大棚信息的智能化控制，實時采集可能影響藍莓品質的因素數據，并及時報警，提醒農戶。農戶可以通過手機端進行操作控制，解放勞動力，真正實現一人多棚、多環節控制。對生長環境的嚴格把控可以有效保證和提高農產品的品質，打造品牌，提升農戶的銷售信心和消費者的消費信心。并且隨著RFID 技術的成熟，芯片和條碼的價格也在降低，為現代化農業的發展提供了有力支持。對于政府方面，通過數據的采集，政府有望加強對藍莓市場的監管，嚴格把控產品質量，有利于實現市場監管標準化。

農戶受知識和技術認知水平的限制，應用技術的積極性不高，影響基于RFID 技術的套種大棚模式的實現。且據預測新技術的投入短時間會增加資金的投入，進而導致農產品價格提高，在一定程度上也會抑制消費者的消費積極性。RFID 技術應用于農業，廣泛被大眾接受還任重道遠。在國家政策支持下，應改變傳統的農業模式，提高生鮮農產品流通系統的運行效率，實現農產品全周期供應監管，為消費者提供安全放心健康的生鮮農產品。