園藝生境 指間掌控

王歡

設(shè)施園藝，是利用特定設(shè)施，人為創(chuàng)造適于作物生長(zhǎng)環(huán)境的一種環(huán)境可控制農(nóng)業(yè)。要人為創(chuàng)造作物所需的光溫等環(huán)境，現(xiàn)代科技的力量就顯得愈加重要，設(shè)施園藝與物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相結(jié)合也是必然趨勢(shì)。

國(guó)外早在20世紀(jì)后期就開始研發(fā)網(wǎng)絡(luò)化、分布式的溫室環(huán)境控制系統(tǒng)，并在設(shè)施農(nóng)業(yè)方面開展了廣泛應(yīng)用。英國(guó)無(wú)線系統(tǒng)公司開發(fā)了基于無(wú)線設(shè)備的花園溫室霜凍和入侵警報(bào)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程通風(fēng)加熱控制系統(tǒng)、無(wú)線灑水系統(tǒng)等。日本的四國(guó)電力集團(tuán)利用基于以太網(wǎng)的嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)了雙向遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)獲得溫室的環(huán)境參數(shù)和視頻圖像，從而實(shí)現(xiàn)更大范圍的溫室遠(yuǎn)程自動(dòng)化管理。

我國(guó)設(shè)施園藝物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要包括溫室二氧化碳濃度、空氣溫濕度、土壤溫度與含水量、光照強(qiáng)度等環(huán)境參數(shù)與作物長(zhǎng)勢(shì)等現(xiàn)場(chǎng)視頻圖像信息的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)精確采集、數(shù)據(jù)的可靠傳輸、系統(tǒng)分析決策與卷簾機(jī)、自動(dòng)灌溉與施肥等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施的自動(dòng)控制等環(huán)節(jié)。這些應(yīng)用多集中在大型農(nóng)業(yè)企業(yè)或?qū)I(yè)生產(chǎn)合作社，大幅度提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少了用工量，提高了管理水平。記者列舉了在設(shè)施園藝領(lǐng)域里，兩個(gè)具有代表性的物聯(lián)網(wǎng)綜合應(yīng)用系統(tǒng)。

棚室環(huán)境綜合監(jiān)控

該系統(tǒng)將不同功能的設(shè)施環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器以ZigBee（一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)）組網(wǎng)，然后采用3G/4G網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接，設(shè)置專門數(shù)據(jù)服務(wù)器采集與存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（或云存儲(chǔ)），在一個(gè)統(tǒng)一的運(yùn)行控制平臺(tái)基礎(chǔ)上運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)、災(zāi)害報(bào)警、智能卷簾加溫與補(bǔ)光等環(huán)境調(diào)控功能，適用于設(shè)施種植業(yè)日常生產(chǎn)精細(xì)化管理需求，實(shí)現(xiàn)智能化監(jiān)控、人工輔助管理溫室的目的，有效解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)園區(qū)大面積環(huán)境監(jiān)控，提高生產(chǎn)管理自動(dòng)化和精細(xì)化水平，并對(duì)出現(xiàn)的氣象災(zāi)害及時(shí)預(yù)警，有效減少災(zāi)害損失，提高生產(chǎn)效益。主要功能包括：

一是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。通過(guò)傳感設(shè)備實(shí)時(shí)采集溫室（大棚）內(nèi)的空氣溫度、空氣濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度、土壤水分含量、土壤溫度、土壤溶液電導(dǎo)度，以及棚外氣溫、光照強(qiáng)度、風(fēng)速、風(fēng)向、雨（雪）量氣象等數(shù)據(jù)；將數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)傳輸給服務(wù)管理平臺(tái)，服務(wù)管理平臺(tái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。

二是遠(yuǎn)程智能控制功能。安裝有電動(dòng)卷簾，排風(fēng)機(jī)、電動(dòng)灌溉系統(tǒng)等機(jī)電設(shè)備的溫室設(shè)施，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。用戶可通過(guò)手機(jī)或電腦登錄系統(tǒng)，控制溫室內(nèi)的水閥、排風(fēng)機(jī)、卷簾機(jī)的開關(guān)；也可設(shè)定好控制邏輯，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)內(nèi)外情況自動(dòng)開啟或關(guān)閉卷簾機(jī)、水閥、風(fēng)機(jī)等大棚機(jī)電設(shè)備。

三是查詢功能。手機(jī)或電腦登錄系統(tǒng)后，可以實(shí)時(shí)查詢溫室設(shè)施內(nèi)的各項(xiàng)環(huán)境參數(shù)、歷史溫濕度曲線、歷史機(jī)電設(shè)備操作記錄、歷史照片等信息；登錄系統(tǒng)后，還可以查詢當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)部門或企業(yè)提供的農(nóng)業(yè)政策、市場(chǎng)行情、供求信息、專家通告等，實(shí)現(xiàn)有針對(duì)性的綜合信息服務(wù)。

四是報(bào)警功能。報(bào)警功能需預(yù)先設(shè)定適合條件的上限值和下限值，設(shè)定值可根據(jù)農(nóng)作物種類、生長(zhǎng)周期和季節(jié)的變化進(jìn)行修改。當(dāng)某個(gè)數(shù)據(jù)超出限值時(shí)，系統(tǒng)立即進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警，或?qū)?bào)警信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)至用戶控制平臺(tái)或用戶手機(jī)，提示用戶及時(shí)采取措施或進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。

農(nóng)場(chǎng)管理系統(tǒng)

農(nóng)場(chǎng)管理系統(tǒng)集成人力資源管理、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、物資管理、農(nóng)產(chǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)、物流系統(tǒng)、銷售系統(tǒng)、溯源系統(tǒng)和財(cái)務(wù)系統(tǒng)等幾大核心模塊。旨在以設(shè)施園藝企業(yè)運(yùn)營(yíng)為中心，協(xié)調(diào)生產(chǎn)園區(qū)所有資源為根本，減輕管理難度，優(yōu)化信息綜合處理能力，提高現(xiàn)代化管理水平。

目前，我國(guó)已經(jīng)研制開發(fā)出上述單一模塊的專用軟件和相配套的硬件裝備，并形成了很好的商業(yè)軟件市場(chǎng)。主要模塊功能具體如下：

一是人力資源管理?？蓪?duì)園區(qū)管理、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)的人力資源獲取、整合、開發(fā)、利用等方面所進(jìn)行的計(jì)劃、組織、領(lǐng)導(dǎo)、控制，充分發(fā)揮各類人員的潛力和積極性，提高工作效率，達(dá)成計(jì)劃目標(biāo)。

二是生產(chǎn)管理系統(tǒng)。制定品種、生產(chǎn)、加工、貯運(yùn)等系列成套標(biāo)準(zhǔn)，形成涵蓋產(chǎn)前、產(chǎn)中、產(chǎn)后全過(guò)程的農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系。實(shí)現(xiàn)用標(biāo)準(zhǔn)化組織生產(chǎn)、評(píng)價(jià)質(zhì)量、規(guī)范流通、指導(dǎo)消費(fèi)、促進(jìn)出口的目標(biāo)。

三是物資管理。建立在整個(gè)生產(chǎn)園區(qū)生產(chǎn)資料統(tǒng)購(gòu)、統(tǒng)管、統(tǒng)用的物資管理制度基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)采購(gòu)、集中管理、發(fā)放、盤點(diǎn)等功能。

四是農(nóng)產(chǎn)品倉(cāng)儲(chǔ)。具體包括：標(biāo)準(zhǔn)化管理。出入庫(kù)使用無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)（RFID電子標(biāo)簽），實(shí)時(shí)采集存儲(chǔ)品名、產(chǎn)地、生產(chǎn)者、采收期、產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)、產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)等信息。倉(cāng)庫(kù)環(huán)境管理。實(shí)時(shí)監(jiān)控倉(cāng)庫(kù)溫度、濕度等環(huán)境信息。預(yù)警查詢管理。錯(cuò)誤操作告警、倉(cāng)庫(kù)環(huán)境告警、過(guò)期食品告警、庫(kù)存超量/不足告警等預(yù)警管理。

五是物流系統(tǒng)。具體包括：智能化訂單與采收管理。采收管理系統(tǒng)調(diào)取并分析交易中心訂單，自動(dòng)生成采收計(jì)劃，工作人員根據(jù)訂單采收，提高采收工作效率；避免盲目采收造成的農(nóng)產(chǎn)品損耗與存儲(chǔ)消耗。最大保證消費(fèi)者訂購(gòu)農(nóng)產(chǎn)品新鮮程度。運(yùn)輸過(guò)程管理。采用RFID溫度標(biāo)簽，對(duì)物品運(yùn)輸過(guò)程中的溫度和時(shí)間變化進(jìn)行監(jiān)控，結(jié)合GPS、GPRS技術(shù)實(shí)現(xiàn)車、物、地點(diǎn)、溫度環(huán)境的信息化統(tǒng)一，同時(shí)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)管，并可形成有效的追溯信息。車輛管理。采用電子標(biāo)簽和GPS系統(tǒng)對(duì)每輛運(yùn)輸車輛進(jìn)行記錄和管理。

六是銷售管理系統(tǒng)。由基于手機(jī)APP和網(wǎng)頁(yè)的農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)平臺(tái)、基于社區(qū)智能終端一體化點(diǎn)購(gòu)系統(tǒng)、以及消費(fèi)者體驗(yàn)和物流配送服務(wù)三部分組成?？蓪?shí)現(xiàn)消費(fèi)者通過(guò)服務(wù)門戶了解到農(nóng)場(chǎng)的環(huán)境、特色、服務(wù)、產(chǎn)品等信息，可通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控視頻看到農(nóng)場(chǎng)實(shí)時(shí)風(fēng)景與農(nóng)作物種植情況，可以追蹤物流配送過(guò)程，實(shí)現(xiàn)從田間到餐桌的一體化管理與服務(wù)。

七是產(chǎn)品溯源系統(tǒng)。利用射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)或二維碼技術(shù)，并依托網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)信息融合、查詢、監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品安全預(yù)警機(jī)制。消費(fèi)者可通過(guò)零售的終端機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)或手機(jī)APP等方式進(jìn)行查詢農(nóng)產(chǎn)品從基地到餐桌的全過(guò)程，讓農(nóng)產(chǎn)品安全有保障。

八是財(cái)務(wù)管理系統(tǒng)。為用戶提供符合我國(guó)財(cái)務(wù)的多種格式的憑證和賬簿；銀行、現(xiàn)金日記賬，數(shù)量賬，往來(lái)賬、多欄賬，總賬，明細(xì)賬等。

目前，這些物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在全國(guó)多地得到應(yīng)用，效果顯著。例如北京市在8個(gè)區(qū)縣23家生產(chǎn)規(guī)模大、基礎(chǔ)條件好、輻射帶動(dòng)作用強(qiáng)的園區(qū)（基地），建設(shè)了5000畝設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)核心應(yīng)用示范區(qū)，各園區(qū)（基地）大幅減少了勞動(dòng)用工，工作效率平均提高50%以上；減少了黃瓜靶斑病、西紅柿葉霉病等病害的發(fā)生，與溫室相比，減少水肥藥的使用以及挽回病害造成的損失達(dá)到20%；種植的黃瓜、西紅柿的產(chǎn)量和品質(zhì)顯著改善，商品率提高到85%左右。

在青海省樂(lè)都縣的5個(gè)項(xiàng)目點(diǎn)共安裝了50套溫室環(huán)境監(jiān)控設(shè)備，每個(gè)溫室面積約為850平方米，使用溫室環(huán)境監(jiān)控及自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)后，可及時(shí)調(diào)整溫室的溫度、濕度、光照、灌溉條件等，每個(gè)溫室可增產(chǎn)增收15%以上。

隨著越來(lái)越多的人了解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)的好處，物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施園藝中的應(yīng)用也一定會(huì)越來(lái)越廣泛，并不斷發(fā)展進(jìn)步，讓人們?cè)谠O(shè)施園林中擁有更強(qiáng)大的“操控自然”的能力。