農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在葡萄種植中的應(yīng)用探微

沈慧

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)近幾年來(lái)發(fā)展迅速，被世界公認(rèn)為是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)第三次浪潮。其在各行各業(yè)中逐漸得到推廣應(yīng)用，尤其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用更是為農(nóng)業(yè)發(fā)展開(kāi)創(chuàng)了一條嶄新的途徑。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于葡萄種植可以幫助農(nóng)戶實(shí)時(shí)監(jiān)控葡萄的生長(zhǎng)狀況，推進(jìn)葡萄種植的自動(dòng)化與智能化，實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄種植的科學(xué)管理，增產(chǎn)增收。該文將在簡(jiǎn)單介紹農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在葡萄種植中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè) 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 葡萄種植 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）10（a）-0079-02

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的具體體現(xiàn)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是指利用射頻識(shí)別（RFID）、智能傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信等先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，將農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的動(dòng)植物、環(huán)境要素、生產(chǎn)設(shè)施工具與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，利用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息的實(shí)時(shí)傳輸和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化監(jiān)控和管理[1]。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種拓展，可幫助人類(lèi)提高對(duì)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的調(diào)控能力和對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)對(duì)能力。在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的時(shí)代背景下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正悄悄走進(jìn)農(nóng)業(yè)種植領(lǐng)域中來(lái)，葡萄種植中農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用就是其中的典型。

1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在改善葡萄種植環(huán)境中的應(yīng)用

應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在葡萄種植區(qū)設(shè)置多個(gè)物聯(lián)網(wǎng)信息采集點(diǎn)，進(jìn)行葡萄生長(zhǎng)環(huán)境條件的信息采集，包括葡萄種植區(qū)內(nèi)的溫度、濕度、光照條件、二氧化碳濃度、土壤水分、土壤養(yǎng)分等，利用互聯(lián)網(wǎng)將各個(gè)信息采集點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將信息傳輸給終端管理平臺(tái)，再由管理中心的計(jì)算機(jī)對(duì)所采集的種植環(huán)境信息進(jìn)行整理分析，判斷該種植環(huán)境下葡萄的生長(zhǎng)狀況，然后根據(jù)分析結(jié)果，將所需處理的事項(xiàng)以命令的形式傳輸給控制柜，對(duì)葡萄進(jìn)行灌溉、施肥、噴藥等。

某葡萄種植園引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后不僅節(jié)省了人力物力，還節(jié)省了成本，提高了收入，該葡萄種植通過(guò)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，每畝葡萄可節(jié)省2 000余元的人工費(fèi)用，施肥和灌溉的費(fèi)用也節(jié)省了近50%，每年減少農(nóng)藥投入在300多元左右，葡萄的畝產(chǎn)值也由原先的每畝3萬(wàn)元增加到了如今的每畝3萬(wàn)7千多元，大大提高了種植戶的收入。原先依靠經(jīng)驗(yàn)種植葡萄的情況已被當(dāng)下物聯(lián)網(wǎng)智能化管理所取代，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)其所在地點(diǎn)的各種土壤和環(huán)境參數(shù)，獲得包括土壤溫度、水分、空氣濕度、光照度等數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)直接輸入監(jiān)控室的計(jì)算機(jī)內(nèi)，農(nóng)戶點(diǎn)點(diǎn)鼠標(biāo)就能及時(shí)了解結(jié)果。如果數(shù)據(jù)顯示濕度不夠，那么輕點(diǎn)鼠標(biāo)發(fā)出指令，根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的程序，自動(dòng)啟動(dòng)水泵給葡萄噴灌[2]；另外種植園內(nèi)安裝了移動(dòng)視頻監(jiān)控，農(nóng)戶在家中只要通過(guò)電腦或手機(jī)，就可以隨時(shí)看到種植園內(nèi)部的情況。

2 應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)葡萄智能化灌溉

滴灌技術(shù)是目前葡萄灌溉常用的技術(shù)之一，滴灌技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上節(jié)省了水資源，實(shí)現(xiàn)了水資源的有效利用，但其也存在諸多問(wèn)題，例如滴頭出水的孔徑小，容易堵塞；灌水不均勻；關(guān)閉部分管道后，會(huì)造成管道內(nèi)部壓力增大，易損壞管道；灌溉時(shí)間和灌溉量很難進(jìn)行精準(zhǔn)控制等。應(yīng)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，引進(jìn)自動(dòng)變頻灌溉系統(tǒng)（見(jiàn)圖1），通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)控制箱和專(zhuān)家信息系統(tǒng)，根據(jù)所采集信息對(duì)葡萄進(jìn)行精確灌溉。自動(dòng)變頻灌溉系統(tǒng)運(yùn)用了變頻技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)水泵的自動(dòng)啟動(dòng)和停止，不需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，減輕了水泵的負(fù)荷，只要設(shè)定好相關(guān)參數(shù)，即可保證管道內(nèi)水壓和水流速度維持在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，避免了對(duì)管道的損壞，減少了管道堵塞現(xiàn)象的發(fā)生[3]。

物聯(lián)網(wǎng)可通過(guò)各種傳感器感知葡萄種植土壤中的水分含量，當(dāng)檢測(cè)到土壤水分較少，影響葡萄生長(zhǎng)時(shí)，傳感器就會(huì)將信息傳輸給管理中心，管理中心收到信息后，發(fā)送指令將所需灌溉區(qū)域的電磁閥打開(kāi)，自動(dòng)給需灌溉的葡萄澆水。當(dāng)灌溉到一定程度后，由專(zhuān)家信息系統(tǒng)對(duì)是否繼續(xù)進(jìn)行灌溉做出判斷，專(zhuān)家信息系統(tǒng)可以將專(zhuān)家知識(shí)和相關(guān)種植經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)換為控制參數(shù)，再將其傳輸給控制中心，為判斷當(dāng)前情況提供可靠的依據(jù)。

3 葡萄種植中的智能監(jiān)控

智能監(jiān)控在葡萄中的應(yīng)用同樣也是屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種，通過(guò)智能監(jiān)控系統(tǒng)，控制中心的管理人員可直觀地觀察到葡萄種植區(qū)域內(nèi)的人員管理情況和葡萄生長(zhǎng)狀況，為葡萄種植管理和人員調(diào)度提供了圖像等直觀信息，提高了管理效率。另外，通過(guò)監(jiān)控?cái)z像頭傳輸回來(lái)的高清圖像和視頻，管理人員可對(duì)葡萄的生長(zhǎng)狀況做出判斷，對(duì)葡萄出芽、開(kāi)花、結(jié)果等過(guò)程有一個(gè)直觀的了解，當(dāng)發(fā)現(xiàn)葡萄出現(xiàn)病蟲(chóng)害或生長(zhǎng)不良時(shí)，可直接將獲取的圖像和視頻傳輸給現(xiàn)場(chǎng)的工作人員，現(xiàn)場(chǎng)工作人員再根據(jù)接收到的圖像和視頻，并結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)傳感器所采集的種植環(huán)境信息和專(zhuān)家信息系統(tǒng)所提供的專(zhuān)家知識(shí)找出出現(xiàn)問(wèn)題的葡萄植株，判斷病蟲(chóng)害類(lèi)型，查清葡萄生長(zhǎng)不良的原因，并采取針對(duì)措施進(jìn)行及時(shí)的處理。

智能監(jiān)控系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)異地實(shí)時(shí)監(jiān)控，只要有網(wǎng)絡(luò)，管理人員可在任何地方通過(guò)電腦或手機(jī)查看葡萄生長(zhǎng)情況和工作人員管理情況，方便快捷，具有較強(qiáng)的時(shí)效性，其已成為葡萄種植生產(chǎn)管理中不可缺少的一部分。

4 葡萄種植物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的構(gòu)建

葡萄種植物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)主要包括環(huán)境信息采集系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和智能監(jiān)控系統(tǒng)等，種植園內(nèi)的工作人員可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)該種植園的網(wǎng)站，在控制平臺(tái)通過(guò)一系列的操作實(shí)現(xiàn)對(duì)園內(nèi)各設(shè)備的控制，通過(guò)監(jiān)控?cái)z像頭傳輸回的圖像來(lái)掌握葡萄的生長(zhǎng)狀況。管理人員也可通過(guò)設(shè)置在園內(nèi)的各種傳感器傳輸回的環(huán)境監(jiān)測(cè)信息來(lái)了解葡萄的生長(zhǎng)狀況，并通過(guò)專(zhuān)家信息系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)園內(nèi)葡萄生產(chǎn)的指導(dǎo)與管理。借助于物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)消費(fèi)者可實(shí)時(shí)了解葡萄是否成熟，葡萄在種植過(guò)程中是否綠色環(huán)保，由此一來(lái)，消費(fèi)者對(duì)于葡萄的質(zhì)量有了更進(jìn)一步的信任，從而擴(kuò)大了葡萄的銷(xiāo)量。

環(huán)境信息采集系統(tǒng)主要通過(guò)各類(lèi)傳感器完成信息的采集，物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點(diǎn)是采集系統(tǒng)的最末端單元，在布置傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，既要保證傳感器節(jié)點(diǎn)能準(zhǔn)確檢測(cè)到種植環(huán)境的各類(lèi)參數(shù)，又要保證其能覆蓋整個(gè)園區(qū)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率的最大化。傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括傳感器模塊、計(jì)算與存儲(chǔ)模塊、通信模塊、電源模塊，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)采用無(wú)線傳輸，每隔一定距離就布置一個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，按照不同的地面高度，將監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)層次化，在距離地面不同高度各設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，用以監(jiān)測(cè)園內(nèi)空氣濕度、溫度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等，另外設(shè)土壤pH值傳感器和氨氮傳感器，用支架將其分別插入土壤中。

智能監(jiān)控系統(tǒng)（見(jiàn)圖3）主要是對(duì)環(huán)境信息采集系統(tǒng)所采集的信息進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)園內(nèi)的空氣、溫度、濕度等做出適當(dāng)調(diào)整。智能監(jiān)控系統(tǒng)以微控制單元為控制中心，電池模塊對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行供電，利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將采集的數(shù)據(jù)和信息傳送到PC機(jī)端，再通過(guò)PC機(jī)進(jìn)行顯示，并與標(biāo)準(zhǔn)的葡萄生長(zhǎng)環(huán)境信息進(jìn)行比對(duì)。

5 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)一般應(yīng)用是將大量的傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)各種傳感器采集信息，以幫助農(nóng)民及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并且準(zhǔn)確地確定發(fā)生問(wèn)題的位置，這樣農(nóng)業(yè)將逐漸地從以人力為中心、依賴(lài)于孤立機(jī)械的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)向以信息和軟件為中心的生產(chǎn)模式，從而大量使用各種自動(dòng)化、智能化、遠(yuǎn)程控制的生產(chǎn)設(shè)備。葡萄種植中的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的是通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸和各類(lèi)傳感器的監(jiān)測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)葡萄種植的管理，實(shí)時(shí)采集葡萄種植區(qū)域的環(huán)境信息，進(jìn)而進(jìn)行分析、處理和預(yù)測(cè)，優(yōu)化葡萄生產(chǎn)管理工作，避免了資金的浪費(fèi)和環(huán)境污染，提高了葡萄生產(chǎn)管理水平，節(jié)省了人力物力，在保證葡萄質(zhì)量的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)增收，提高了種植戶的收入。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)葡萄種植業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

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