溫室大棚的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)分析

朱登文

成都鐵路中學(xué)

溫室大棚的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢(shì)分析

朱登文

成都鐵路中學(xué)

我國(guó)作為世界上的農(nóng)業(yè)大國(guó)，在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，信息化農(nóng)業(yè)成為發(fā)展的主潮流。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于農(nóng)業(yè)溫室大棚中，能夠精準(zhǔn)采集溫室內(nèi)的溫濕度等數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)分析農(nóng)作物生長(zhǎng)情況，檢測(cè)作物生長(zhǎng)環(huán)境變化，克服傳統(tǒng)管理模式效率低、消耗大的不足，提高農(nóng)作物管理水平。本文將就物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)溫室大棚中的應(yīng)用等方面加以探討。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 農(nóng)業(yè)溫室大棚 農(nóng)業(yè)信息化

物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)將短距離的移動(dòng)收發(fā)器內(nèi)嵌到各種配件和日常用品中，使人與人、人與物、物與物之間形成了一種新的交流方式。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)作物溫室面積居世界首位，但是在管理模式上，我國(guó)多數(shù)溫室大棚都應(yīng)用的粗放式管理模式，不僅浪費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力，且農(nóng)作物產(chǎn)量與品質(zhì)也不理想。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在農(nóng)業(yè)溫室大棚中即可有效解決這一問(wèn)題。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的系統(tǒng)組成與作用

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)溫室大棚中的應(yīng)用簡(jiǎn)稱為智能溫室大棚，主要包括三層結(jié)構(gòu)，即信息感知層、信息應(yīng)用層與信息網(wǎng)絡(luò)層。在這一體系中，信息感知層處于底層位置，其作用就是在系統(tǒng)中布置攝像頭、RFID發(fā)射端、RFID接收端、傳感器等，可以實(shí)施采集農(nóng)業(yè)大棚中的各類(lèi)參數(shù)信息，監(jiān)測(cè)農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況。信息網(wǎng)絡(luò)層能夠傳遞相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)之間的有機(jī)結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與視頻數(shù)據(jù)的有效傳輸，為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)提供信息支撐。其核心系統(tǒng)包括以下幾個(gè)內(nèi)容：

1.1 傳感采集系統(tǒng)

通過(guò)智能傳感器可以實(shí)時(shí)收集溫室內(nèi)光照、空氣溫度、空氣濕度、土壤溫度、土壤含水量等數(shù)據(jù)，對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理與整合，并將參數(shù)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳遞給數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步處理。

1.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

利用高精度高像素?cái)z像機(jī)等監(jiān)控器材能夠?qū)ψ魑锷L(zhǎng)情況及作物生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳至智能系統(tǒng)，用戶可不受時(shí)間地域等因素影響，利用智能設(shè)備對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行監(jiān)控與管理。在智能溫室大棚的入口處和溫室兩側(cè)的中央安裝攝像機(jī)，采集農(nóng)業(yè)溫室大棚現(xiàn)場(chǎng)的視頻圖像，隨時(shí)隨地進(jìn)行遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控，查看農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)情況，為生產(chǎn)科研提供資料，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)溫室大棚內(nèi)的安防監(jiān)控。視頻監(jiān)控主要采用流媒體技術(shù)，通過(guò)架設(shè)流媒體服務(wù)器實(shí)現(xiàn)視頻的轉(zhuǎn)發(fā)和分發(fā)功能，完成視頻的多路輸入、多路輸出。

1.3 數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)

在接收到傳感采集系統(tǒng)所上傳的數(shù)據(jù)后，即可對(duì)所獲得的信息進(jìn)行統(tǒng)一存儲(chǔ)和分類(lèi)處理，使之轉(zhuǎn)化為更為直觀形象的圖表（如折線圖、柱狀圖）等形式，為使用者提供提供精確、及時(shí)的空間場(chǎng)圖、時(shí)間曲線，方便使用者查詢、分析、控制。

1.4 控制操作系統(tǒng)

控制操作系統(tǒng)由負(fù)責(zé)不同功能的控制器與傳感器、控制電路組成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，在數(shù)據(jù)超過(guò)參數(shù)指標(biāo)時(shí)，可以遠(yuǎn)程下達(dá)指令自動(dòng)開(kāi)啟控制器，如開(kāi)關(guān)噴水裝置、調(diào)節(jié)滴灌裝置水量大小、收放遮光卷簾等。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在溫室大棚中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 環(huán)境狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與預(yù)警

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于溫室大棚，可實(shí)時(shí)采集棚內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)，時(shí)刻監(jiān)測(cè)空氣濕度、光照強(qiáng)度、土壤含水量等數(shù)據(jù)的變化情況，結(jié)合監(jiān)控器材所采集的視頻資料，通過(guò)一系列分析模擬、智能計(jì)算，建立數(shù)學(xué)模型，在環(huán)境狀況不利于作物生長(zhǎng)，如缺水、溫度過(guò)高、可能發(fā)生病蟲(chóng)害時(shí)發(fā)出預(yù)警，并給出相應(yīng)的問(wèn)題解決指導(dǎo)方案，改善作物生長(zhǎng)條件減少因管理不及時(shí)造成的損失。

2.2 調(diào)節(jié)相關(guān)數(shù)據(jù)，增加作物產(chǎn)量

由于作物對(duì)于生長(zhǎng)環(huán)境有著嚴(yán)格的要求，在建立智能溫室大棚后，系統(tǒng)將對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析，計(jì)算出最適宜作物的生長(zhǎng)條件，通過(guò)改變棚內(nèi)溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照等條件，使作物的產(chǎn)量和質(zhì)量提升，并可進(jìn)行跨季節(jié)、跨地域的作物種植。據(jù)相關(guān)資料顯示，在智能溫室大棚中種植的瓜果蔬菜，畝產(chǎn)量平均為露天栽培作物的5-10倍，產(chǎn)量增加明顯。

2.3 有效減少資源浪費(fèi)

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可以準(zhǔn)確采集分析數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)對(duì)照作物生長(zhǎng)模擬模型，預(yù)測(cè)作物在生長(zhǎng)期的成熟度，將地表溫濕度、空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、風(fēng)力大小、土壤營(yíng)養(yǎng)含量等諸多因素控制在最合適的狀態(tài)，有效高效的減少人工判斷失誤所造成的過(guò)度灌溉、施肥過(guò)量等資源浪費(fèi)，從根本上節(jié)約水資源、肥料、農(nóng)藥和人力資源。

2.4 可遠(yuǎn)程操控，不受時(shí)間空間影響

相關(guān)管理人員可通過(guò)移動(dòng)終端，如智能手機(jī)、電腦等設(shè)備，隨時(shí)檢查作物生長(zhǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，查詢過(guò)往數(shù)據(jù)，與視頻監(jiān)控系統(tǒng)相輔相成，并可切換自動(dòng)和手動(dòng)的操作模式，根據(jù)諸項(xiàng)指標(biāo)變化，下達(dá)操作指令遠(yuǎn)程控制設(shè)備。如在臺(tái)風(fēng)天氣，可遠(yuǎn)程控制卷簾、通氣口的關(guān)閉，或在陰雨天氣開(kāi)啟日光燈，增強(qiáng)光照。

2.5 作物統(tǒng)一管理，監(jiān)、控、管為一體

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接，大棚與大棚形成統(tǒng)一的整體，即可分棚逐個(gè)管理，又能統(tǒng)一監(jiān)測(cè)控制管理，方便快捷，不受外界因素影響，操作靈活性高，極大的提高農(nóng)業(yè)精細(xì)化管理程度，為科學(xué)、環(huán)保、高效的管理提供有力支持，極大提高作物的經(jīng)濟(jì)效益，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化。

3 結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)溫室大棚中，從農(nóng)作物的播種階段到成熟階段，都可以進(jìn)行全方位、全時(shí)段的覆蓋性監(jiān)測(cè)管理，能在很大程度上提高農(nóng)業(yè)工作者的工作效率，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)走向“高效、有效、綠色、安全”，在農(nóng)作物增產(chǎn)增收、優(yōu)化質(zhì)量、研發(fā)新品種等方面有廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景，對(duì)增加我國(guó)農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)收益有明顯的作用。農(nóng)產(chǎn)業(yè)智能化定將成為我國(guó)農(nóng)業(yè)管理模式轉(zhuǎn)型的強(qiáng)力催化劑，隨著科技進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成本也將逐漸降低，定會(huì)有更廣泛的推廣和應(yīng)用。

[1]張軍國(guó),賴小龍,楊睿茜,呂靜霞. 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學(xué). 2011(15)

[2]郭敏,汪立華,盛宇昊,陳云沖. 杭州城市工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展現(xiàn)狀的調(diào)查與研究[J]. 科技視界. 2016(17)

[3]劉家玉,周林杰,荀廣連,吳愛(ài)民,陳磊. 基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)——以江蘇省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)為例[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué). 2013(05)

[4]陳海明,崔莉,謝開(kāi)斌. 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)與實(shí)現(xiàn)方法的比較研究[J]. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào). 2013(01)