基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)探究

肖亞男

摘 要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)近幾年呈現(xiàn)出快速發(fā)展的趨勢，并越來越廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)大棚中。在使用智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)時(shí)，僅通過一部手機(jī)就可以對大棚實(shí)現(xiàn)簡單的智慧管理，這種系統(tǒng)結(jié)合了計(jì)算機(jī)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率得到有效的提高。本文集中闡述了智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)的功能以及硬件、軟件設(shè)施，還分析了通過物聯(lián)網(wǎng)來操控的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)是如何建立并成功地運(yùn)用于實(shí)踐中的。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng);智慧農(nóng)業(yè);大棚系統(tǒng)

農(nóng)業(yè)的發(fā)展越來越趨向于現(xiàn)代化，目前的市場需求已經(jīng)不能被局限的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植模式所支持，農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開物聯(lián)網(wǎng)和自動數(shù)字化的運(yùn)用是為了順應(yīng)當(dāng)代社會發(fā)展的必然結(jié)果。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大棚確實(shí)可以使用戶產(chǎn)生一些收益，但該模式需要投入大量的人力和物力去運(yùn)作[1]。現(xiàn)如今結(jié)合了互聯(lián)網(wǎng)和現(xiàn)代技術(shù)的農(nóng)業(yè)大棚不僅能夠確保產(chǎn)量，而且不需要人為再去管理、記錄植物的生長情況，使得農(nóng)業(yè)大棚越來越向智能化、自動化的方向發(fā)展，而且現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)大棚使用了智能感知、識別系統(tǒng)，通過使用監(jiān)控平臺可以自動檢測和調(diào)控大棚內(nèi)的設(shè)施，這不僅使得管理人員不再受束縛，而且確保了大棚內(nèi)的植物一直處在良好的環(huán)境中生長。

1.智慧農(nóng)業(yè)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

近幾年，我國雖然開始將人工智能設(shè)備大量地運(yùn)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中，但其發(fā)展水平依然沒有超過國外，再加上我國對于農(nóng)業(yè)方面使用人工智能的政策并沒有徹底開放，所以導(dǎo)致我國目前的農(nóng)業(yè)技術(shù)和機(jī)械化水平均與國外產(chǎn)生了較大的差距。

就現(xiàn)在的情況來看，國家政策的發(fā)布推動了國內(nèi)各大企業(yè)開始逐漸向發(fā)展農(nóng)業(yè)方面著手。百度則結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)智能化更深層次地探索農(nóng)業(yè)機(jī)械模式，通過與農(nóng)機(jī)智能化的合作來幫助傳統(tǒng)農(nóng)企智能化轉(zhuǎn)型[2]。就比如，不僅國外農(nóng)業(yè)工作者的福利要遠(yuǎn)高于我國，而且他們的地位也很高并深受大眾的喜愛與尊敬。基因技術(shù)在國外由于農(nóng)業(yè)政策的開放已經(jīng)被廣泛運(yùn)用，并嚴(yán)禁使用對農(nóng)作物有害的農(nóng)藥類產(chǎn)品。另外，發(fā)達(dá)國家在農(nóng)業(yè)技術(shù)領(lǐng)域投入了大量的、遠(yuǎn)高于我國的人力物力，并以產(chǎn)業(yè)鏈的商業(yè)模式去運(yùn)行農(nóng)業(yè)。

2.智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)的功能

2.1實(shí)時(shí)監(jiān)測功能

之所以將各種傳感器安置在智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)中，就是為了能夠監(jiān)測大棚內(nèi)植物的生長環(huán)境，而且可以遠(yuǎn)程操控大棚環(huán)境的溫濕度、光照、pH值等環(huán)境參數(shù)。植物生長數(shù)據(jù)通過傳感器可以被傳輸?shù)絇C端信息管理平臺，平臺以圖表的形式將分析整理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，并將其存檔以供管理人員日后可以管理和查看。

2.2 遠(yuǎn)程控制功能

遠(yuǎn)程操控是智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)最先進(jìn)的功能，能夠隨時(shí)隨地通過手機(jī)遠(yuǎn)程管理大棚中那些不符合要求的數(shù)據(jù)[3]。例如，如果大棚內(nèi)濕度的數(shù)值隨著中午溫度的升高而開始迅速下跌，這時(shí)為了使植物生長環(huán)境不被破壞，就可以利用手機(jī)通過打開加濕器來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控大棚的溫度和濕度。

2.3智能決策功能

智慧大棚系統(tǒng)會以前期數(shù)據(jù)的分析處理作為參考依據(jù)，根據(jù)農(nóng)作物的種類和數(shù)據(jù)分析建立不同的生長數(shù)據(jù)庫，并以此給出不同的農(nóng)作物的種植方法[4]。數(shù)據(jù)庫中涵蓋了十分詳細(xì)的內(nèi)容，對于作為目前的生長情況以及未來的生長趨勢都記錄在內(nèi)，能夠在合適的時(shí)間點(diǎn)提醒管理者該階段的工作內(nèi)容，例如何時(shí)施肥以及何時(shí)防治何種蟲害等，防止管理者錯(cuò)過最佳時(shí)機(jī)，管理者在采取措施之前，會觀察作物生長的具體情況以及大棚的整體環(huán)境，然后給出更為合適的處理方案，從而為農(nóng)作物的生長提供保障。

3.智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)的主要組成部分

智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)的設(shè)備主要包括兩方面，即硬件和軟件設(shè)備，在硬件設(shè)備中還包含著許多系統(tǒng)，例如農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)、控制器和傳感器等。

3.1農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控子系統(tǒng)

在智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)中，配備了很多硬件和軟件功能，例如將高清攝像頭系統(tǒng)安裝在大棚生產(chǎn)區(qū)中，確保其能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。另外，還將大量的PC端軟件設(shè)計(jì)運(yùn)用于大棚生產(chǎn)區(qū)，實(shí)現(xiàn)其各項(xiàng)數(shù)據(jù)的收集保存和分析操作，例如風(fēng)力、濕度和溫度等，從而完成數(shù)據(jù)的構(gòu)建。

3.2云服務(wù)子系統(tǒng)

云服務(wù)需要借助互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)完成數(shù)據(jù)的相關(guān)處理和分析，將云服務(wù)作為操作平臺，大數(shù)據(jù)技術(shù)對傳感器和攝像機(jī)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的過程中，還能同時(shí)完成數(shù)據(jù)的分析，從而建立起植物生長的數(shù)據(jù)庫，溫室監(jiān)控系統(tǒng)負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)資料進(jìn)行收集，然后上傳提交到云服務(wù)子系統(tǒng)中，這樣就能夠?qū)⒅参锼须A段的生長數(shù)據(jù)完整的保存下來。另外，引入圖像識別和處理技術(shù)作為輔助，確保大棚管理者在系統(tǒng)軟件中看到數(shù)據(jù)形式具備綜合性的特征。

3.3農(nóng)產(chǎn)品溯源子系統(tǒng)

將物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算技術(shù)和傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)結(jié)合，在此基礎(chǔ)上，完成農(nóng)業(yè)溯源平臺的構(gòu)建。在該平臺中，一共包括了三個(gè)模塊的內(nèi)容——溯源中心、質(zhì)量安全中心和任務(wù)中心。對農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)信息進(jìn)行整理和總結(jié)，然后形成二維碼的形式，便于消費(fèi)者自主查詢相關(guān)信息，從而了解到農(nóng)作物各個(gè)方面的數(shù)據(jù)內(nèi)容，包括農(nóng)事過程信息、農(nóng)藥化肥用量、關(guān)鍵期生長照片、環(huán)境數(shù)據(jù)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)以及生產(chǎn)企業(yè)信息等。建立農(nóng)產(chǎn)品溯源平臺為消費(fèi)者帶來了很大的便利和優(yōu)勢，對于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場和過程，消費(fèi)者能夠通過更加直觀的方式進(jìn)行了解，推動農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展朝著智能化的方向發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)了經(jīng)營的網(wǎng)絡(luò)化以及管理的數(shù)據(jù)化水平提升。

3.5智慧農(nóng)業(yè)溫室大棚軟件

軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)之間進(jìn)行搭配使用，能夠更好地對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，例如收集、匯總、展示和對比等。在無線傳感技術(shù)的基礎(chǔ)上，智能大棚系統(tǒng)的工作能夠保證耗電量處于較低的狀態(tài)，并且PC端、手機(jī)端和電腦端都能對其進(jìn)行監(jiān)控，在數(shù)據(jù)采集的過程中，也能實(shí)現(xiàn)范圍廣以及準(zhǔn)確度高的要求，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。

4.智慧農(nóng)業(yè)大棚中存在的問題

關(guān)于智慧大棚的實(shí)際操作過程中，部分問題依然比較突出。比如，在建設(shè)大棚時(shí)，應(yīng)當(dāng)確保以地形寬窄為參考依據(jù)，從而確定是建設(shè)單拱還是多拱棚，如果隨意的將縱間距或橫間距擴(kuò)大，那么大棚的質(zhì)量就會大打折扣，無論是抗風(fēng)力、抗壓力還是使用年限方面都會受到影響。關(guān)于大棚建設(shè)過程中出現(xiàn)的水泥柱腳，必須要將其埋好，然后再開展后續(xù)的建棚工作，并且在確定大棚弧度方面也要十分嚴(yán)謹(jǐn)，要挑選出最佳的弧度，確保棚面坡度具備一致性。另外，關(guān)于智能大棚的通訊系統(tǒng)方面也提出了更高的要求和標(biāo)準(zhǔn)，但是智能大棚所處的地區(qū)通常不具備良好的通信環(huán)節(jié)。因此，溫室測量和控制功能無法正常使用。盡管智能大棚在測量和控制方面的功能非常全面且便捷，但如果農(nóng)業(yè)專家沒有及時(shí)的給予相關(guān)指導(dǎo)，許多種植難題依然無法得到有效處理。而上述提到的這些問題對于智慧農(nóng)業(yè)大棚而言都會產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致其管理效率降低，因此，未來的大棚建設(shè)管理要特別關(guān)注并盡快給出處理方案。

結(jié)語

現(xiàn)如今，智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)已經(jīng)變?yōu)榱宿r(nóng)業(yè)發(fā)展的大趨勢，有利于推動農(nóng)業(yè)行業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步。盡管我國智慧農(nóng)業(yè)大棚體系的發(fā)展并不完善，在政策和技術(shù)方面還存在很多問題，但研究者始終不會停下研究的腳步，在互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷更新的大環(huán)境中，智慧農(nóng)業(yè)大棚也會不斷的吸收新的技術(shù)，從而推動其管理和生產(chǎn)的優(yōu)化和完善，在未來的發(fā)展中，智慧農(nóng)業(yè)還會獲得越來越多的新活力和動力。

參考文獻(xiàn)：

[1]李學(xué)輝，劉三榮，張貴顯.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚控制系統(tǒng)的研究[J].微納電子與智能制造，2020，2（03）：16-22.

[2]王昆，賀海育.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)研究[J].粘接，2019，40（08）：183-186.

[3]馬佳力，謝婭婭.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[J].信息通信，2019（01）：134-135.

[4]張海蘭，雷桂平.基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)[J].信息記錄材料，2018，19（02）：63-64.

（湖北第二師范學(xué)院，湖北 武漢 430205）