陽泉市郊區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用與探討

梁建鴻，陳麗娟

（陽泉市郊區(qū)蔬菜中心，山西 陽泉 045011）

目前我國國內(nèi)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，特別是在農(nóng)業(yè)智能監(jiān)控、農(nóng)業(yè)智能生產(chǎn)管理、水肥一體化、農(nóng)產(chǎn)品溯源等方面得到了很好的發(fā)展。相較于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè),智慧農(nóng)業(yè)通過信息技術(shù)與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的深度融合，能夠幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者提高作物產(chǎn)量，穩(wěn)定產(chǎn)品品質(zhì)、降低生產(chǎn)成本、節(jié)約自然資源。

陽泉市郊區(qū)依托城郊區(qū)位優(yōu)勢，大力發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)。截至2019 年底，陽泉市郊區(qū)設(shè)施蔬菜面積達(dá)到0.03×104hm2，占全區(qū)菜田面積的42%，設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)已成為全區(qū)農(nóng)民增加收入的農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。為充分發(fā)揮城郊農(nóng)業(yè)特色優(yōu)勢，郊區(qū)積極引進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，加快推進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的提檔升級。

1 陽泉市郊區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用背景進(jìn)程

隨著全區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的比例越來越大，農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)逐步完善，推動傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展。農(nóng)村寬帶信息網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成效顯著，農(nóng)業(yè)信息化基礎(chǔ)設(shè)施能力大幅提升，目前全區(qū)7 個鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）所轄157 個行政村光纖入村率、數(shù)字電視信號覆蓋率、4G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋率均達(dá)到100%，建成運(yùn)營村級益農(nóng)信息社136 個，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)信息的進(jìn)村入戶；農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)體系健全，全區(qū)建立起延伸和覆蓋區(qū)、鄉(xiāng)、村在內(nèi)的農(nóng)業(yè)信息服務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系，使信息互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和農(nóng)業(yè)社會化服務(wù)體系相互支撐，形成合力；農(nóng)業(yè)信息化農(nóng)民培訓(xùn)精細(xì)精準(zhǔn)，通過新型職業(yè)農(nóng)民培育項(xiàng)目，運(yùn)用信息化教育手段，利用云上智農(nóng)app、中國農(nóng)技推廣app 等手機(jī)應(yīng)用平臺進(jìn)行“移動互聯(lián)”在線學(xué)習(xí)培訓(xùn)，培育了一批有技術(shù)、懂經(jīng)營、會管理、講誠信的新型職業(yè)農(nóng)民隊(duì)伍，提升了新型職業(yè)農(nóng)民的信息化應(yīng)用水平，農(nóng)業(yè)信息化已成為智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展的助推器。

1.2 設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試點(diǎn)應(yīng)用主要成效

近年來，陽泉市郊區(qū)在積極推進(jìn)全區(qū)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，圍繞信息化服務(wù)做文章，開展“小喇叭”大棚物聯(lián)網(wǎng)信息化管理系統(tǒng)、水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)等設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用試點(diǎn)推廣工作。

1.2.1 “小喇叭”大棚物聯(lián)網(wǎng)信息化管理系統(tǒng)

“小喇叭”大棚物聯(lián)網(wǎng)信息化管理系統(tǒng)由“小喇叭”（智能網(wǎng)絡(luò)溫濕度傳感器） 和手機(jī)客戶端兩部分組成，“小喇叭”是大棚內(nèi)部環(huán)境感知終端，利用傳感器24 h 實(shí)時采集棚內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)，通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸至農(nóng)戶的手機(jī)管理平臺。平臺根據(jù)農(nóng)戶設(shè)置的告警溫度，實(shí)時檢測棚內(nèi)環(huán)境，發(fā)現(xiàn)異常及時下發(fā)告警信息，使作物始終處于最優(yōu)溫濕度環(huán)境；平臺結(jié)合作物生長周期，適時推送種植技術(shù)、每日菜價等信息，農(nóng)戶可以通過手機(jī)隨時隨地準(zhǔn)確的知道棚內(nèi)溫濕度情況，結(jié)合大棚需求調(diào)整放棚時間和放風(fēng)情況或及時對大棚內(nèi)蔬菜可能因此情況引發(fā)的病蟲害加以預(yù)防，以此來提升管理、提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)。

它的特點(diǎn)和優(yōu)勢主要是：①安裝便捷。體積小，安裝方便，可懸掛在需要測量溫濕度的任何位置；可提供高、低溫告警服務(wù)，失聯(lián)告警服務(wù)；還可以遠(yuǎn)程讀數(shù)，隨時隨地看溫濕度，查歷史溫、濕度走勢。②使用方式簡單，手機(jī)掃描小喇叭上的二維碼關(guān)注微信公眾號，綁定后一部手機(jī)就可以實(shí)時監(jiān)測所有大棚的溫、濕度數(shù)據(jù)，真正達(dá)到了省工省時省力的目的。③建設(shè)成本低，日常使用費(fèi)低，維護(hù)費(fèi)用低，太陽能供電或USB 電源線供電隨意選擇，每棚298 元，可使用3 年。

陽泉市2019 年最低氣溫出現(xiàn)在12 月31 日，外界平均氣溫為- 16.8℃，選取東村（1 區(qū)）、山底（2 區(qū)）、北莊（3 區(qū)）、楊樹溝（4 區(qū)）、山頭（5 區(qū)）5 個重點(diǎn)設(shè)施蔬菜基地溫室的當(dāng)天溫濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行具體應(yīng)用對比分析：

（1）相同（東村）基地不同溫室溫濕度對比。將傳感器分別布置在兩個溫室的中間位置，受外界氣候影響是最小的，所以選擇其溫、濕度值作為室內(nèi)溫、濕度進(jìn)行對比。如圖1 所示：相同基地不同溫室條件下，1 號溫室溫度比2 號溫室溫度高，說明1 號溫室比2 號溫室保溫好性能好。從0 時—9 時，16 時—23 時，此期間溫室處于夜間覆蓋保溫時期，溫室內(nèi)溫度低且變化緩慢，這是因?yàn)橐归g沒有太陽光照射，且外界氣溫較低，溫室將白天儲蓄的熱量不斷向外擴(kuò)散，所以夜間持續(xù)溫度降低，1 號溫室直到9 時04 分降到最低4.2℃，2 號溫室。此時掀開溫室保溫被，溫室溫度開始上升，且兩個溫室溫度上升幅度明顯，原因是太陽輻射的熱量加熱了溫室，且在塑料薄膜覆蓋的作用下，溫室熱量快速積累。1 號溫室在12時24 分升至最高溫27.2℃，2 號溫室11 時54 分升至最高溫19.2℃。

如圖2 所示：2 號夜間溫室內(nèi)空氣濕度均在80%以上，白天空氣濕度也維持在60%以上，說明2 號溫室處于高濕狀態(tài)；1 號溫室空氣濕度較2 號溫室低，白天在30%～60%，晚上在55%～90%。1 號、2 號溫室在9 時30 分后，溫室內(nèi)濕度開始降低，且與圖1 溫度變化曲線相比，兩條曲線呈對稱變化，即室內(nèi)空氣濕度變化趨勢正好與室內(nèi)空氣溫度變化趨勢相反，溫度增高，濕度降低。

（2）不同基地溫室相同時間溫濕度對比。將傳感器分別布置在5 個溫室的中間位置，選擇其溫、濕度值作為室內(nèi)溫、濕度進(jìn)行對比。由于4 區(qū)基地溫室正處于早春茬定值前準(zhǔn)備，尚未進(jìn)入生產(chǎn)狀態(tài)，1、2、3、5 區(qū)進(jìn)行比較分析。如圖3 所示：不同基地溫室相同時間條件下，2 區(qū)基地溫室溫度高于其他3 個基地，說明2 區(qū)基地該溫室冬季生產(chǎn)棚室溫度條件較優(yōu)于其他基地，日平均溫度13.9℃。2 區(qū)在8 時42 分出現(xiàn)最低溫度8.2℃，1 區(qū)在9 時41 分出現(xiàn)最低溫度7.5℃，3 區(qū)在9時10 分出現(xiàn)最低溫度7.4℃，5 區(qū)在8 時33 分出現(xiàn)最低溫度7.7℃。這表明冬季溫室生產(chǎn)棚室最低溫度出現(xiàn)在起被時，2區(qū)、5 區(qū)均在8 時30 分起被；而1 區(qū)和3 區(qū)基地起被在9 點(diǎn)以后，起被較2 區(qū)和5 區(qū)晚59 min、37 min，不利于棚室白天熱量的積累，夜間溫室保溫能力受到影響。

如圖4 所示：不同基地溫室相同時間條件下，2 區(qū)基地溫室濕度最高，平均濕度91. 2%；5 區(qū)其次，平均濕度88%；3 區(qū)平均濕度81%，1 區(qū)平均濕度74%。

（3）結(jié)果分析。通過對相同基地不同溫室和不同基地溫室相同時間溫濕度數(shù)據(jù)變化特征進(jìn)行對比分析，可以看出溫室小氣候和一些環(huán)境要素變化規(guī)律。其結(jié)果有利于指導(dǎo)農(nóng)戶根據(jù)溫室環(huán)境要素變化規(guī)律和作物生長需求合理調(diào)節(jié)溫室小氣候。基地管理者或農(nóng)戶可依據(jù)溫濕度數(shù)據(jù)及時對每個具體的溫室進(jìn)行精準(zhǔn)管理，從以往的“靠經(jīng)驗(yàn)”轉(zhuǎn)換為以數(shù)據(jù)為科學(xué)指導(dǎo)進(jìn)行種植，同時根據(jù)種植作物不同，生育期不同的情況對生產(chǎn)做出科學(xué)調(diào)整，節(jié)約管理成本，提升種植效能，以達(dá)到最大收益。

目前，“小喇叭” 物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)技術(shù)在全區(qū)20 個設(shè)施蔬菜生產(chǎn)基地中得到應(yīng)用，累計(jì)示范推廣應(yīng)用面積87 hm2，每年平均節(jié)本增效在1 100 元/0.067 hm2。

1.2.2 水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)

水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)是將灌溉與施肥融為一體的農(nóng)業(yè)新技術(shù)，主要包括膜下滴灌和膜下微噴灌兩種灌溉方式。通過利用水肥一體化自動灌溉機(jī)實(shí)現(xiàn)對灌溉、施肥的定時、定量控制，從而實(shí)現(xiàn)高效灌溉節(jié)水節(jié)肥。同時可根據(jù)不同蔬菜的需肥特點(diǎn)、土壤環(huán)境和養(yǎng)分含量狀況；蔬菜不同生長期需水、需肥規(guī)律情況進(jìn)行不同生育期的需求設(shè)計(jì)，把水分、養(yǎng)分定時定量，按比例直接提供給作物，使養(yǎng)分利用率提高，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水節(jié)肥，省力省工，增產(chǎn)增效。

通過北莊、東村等設(shè)施蔬菜基地實(shí)際應(yīng)用，實(shí)施水肥一體化技術(shù)，一般平均每茬作物可節(jié)水節(jié)肥30%，節(jié)省人工10%，增產(chǎn)12%，目前全區(qū)已有0.01×104hm2溫室大棚推廣使用，效果良好。

1.2.3 農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)

2019 年，陽泉市郊區(qū)成為省級農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全縣創(chuàng)建試點(diǎn)單位，建立了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯應(yīng)用平臺。全區(qū)90%以上“菜籃子”產(chǎn)品、“三品一標(biāo)”的規(guī)模生產(chǎn)經(jīng)營主體納入系統(tǒng)平臺追溯管理，實(shí)施農(nóng)產(chǎn)品合格證制度，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品源頭可追溯、流向可跟蹤、信息可查詢、責(zé)任可追究，生產(chǎn)經(jīng)營主體的質(zhì)量安全意識明顯增強(qiáng)，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平穩(wěn)步提升，提高了農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平和市場競爭力。

2 存在問題及分析

陽泉市郊區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用剛剛起步，面臨著諸多困難和挑戰(zhàn)。主要包括：農(nóng)民認(rèn)知度不高，生產(chǎn)條件可控性差，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營主要以單農(nóng)戶家庭為單位，分散經(jīng)營，農(nóng)業(yè)從業(yè)者目前受教育程度普遍較低，應(yīng)用和接受現(xiàn)代信息化技術(shù)能力較弱；目前現(xiàn)使用傳感器主要集中在溫濕度的監(jiān)測，對其他環(huán)境因子關(guān)注較少，或者傳感器穩(wěn)定性不好，數(shù)據(jù)傳輸不穩(wěn)定，因而采集數(shù)據(jù)發(fā)生改變；農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術(shù)人才缺乏，制約了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大面積推廣應(yīng)用；農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還處于試驗(yàn)示范階段，欠缺相配套的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、機(jī)制、政策。

3 經(jīng)驗(yàn)及發(fā)展建議

3.1 經(jīng)驗(yàn)與做法

3.1.1 以信息化手段，促進(jìn)蔬菜產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效

郊區(qū)立足當(dāng)?shù)厥卟水a(chǎn)業(yè)發(fā)展，厚植網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，以信息化的手段，深化農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，以農(nóng)戶需求為導(dǎo)向，抓住當(dāng)?shù)厥卟水a(chǎn)業(yè)鏈中農(nóng)戶棚內(nèi)生產(chǎn)的實(shí)際需要，瞄準(zhǔn)大棚管理這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因地制宜將物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)引入到蔬菜種植產(chǎn)業(yè)中的大棚里，把信息優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為助農(nóng)生產(chǎn)、增收的服務(wù)驅(qū)動力，積極推動蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)蔬菜產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效。

3.1.2 開展典型示范，引領(lǐng)帶動農(nóng)戶增產(chǎn)增收

“小喇叭”大棚物聯(lián)網(wǎng)信息化管理系統(tǒng)、水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在陽泉市冬春蔬菜專業(yè)合作社、陽泉市山農(nóng)種植專業(yè)合作社、陽泉市億源種植專業(yè)合作社、陽泉市山頭種植有限公司、陽泉市郝志峰農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司、陽泉市北莊鑫海種植專業(yè)合作社6 個部、市級蔬菜標(biāo)準(zhǔn)園進(jìn)行先行先試，同時，集中示范、推廣普及應(yīng)用集約化育苗、測土配方施肥、病蟲害綠色防控等新技術(shù)和各種高效種植模式，通過觀摩交流、現(xiàn)場演示、實(shí)地講解等直觀方式，幫助菜農(nóng)轉(zhuǎn)變觀念、樹立信心、掌握技術(shù)，依靠科技輻射帶動，助農(nóng)增產(chǎn)增收。

3.1.3 項(xiàng)目拉動推進(jìn)，加大農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用力度

通過實(shí)施設(shè)施蔬菜標(biāo)準(zhǔn)化基地建設(shè)項(xiàng)目、設(shè)施蔬菜提升項(xiàng)目、設(shè)施蔬菜穩(wěn)產(chǎn)項(xiàng)目等項(xiàng)目，整合資金，在全區(qū)各設(shè)施蔬菜基地配套應(yīng)用“小喇叭”大棚物聯(lián)網(wǎng)信息化管理系統(tǒng)、水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，整體推進(jìn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在全區(qū)的大面積應(yīng)用。

3.2 發(fā)展建議

3.2.1 強(qiáng)化政府導(dǎo)向

構(gòu)建產(chǎn)業(yè)應(yīng)用環(huán)境，系統(tǒng)梳理農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范實(shí)踐成果，篩選適合大范圍推廣的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和產(chǎn)品目錄，切實(shí)加強(qiáng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)、新產(chǎn)品、新模式的宣傳和推廣應(yīng)用，促進(jìn)設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3.2.2 加快人才培養(yǎng)

制定農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)人才培養(yǎng)與培訓(xùn)計(jì)劃，開展校企合作，加快對農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)，提高農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用能力和創(chuàng)新能力。

3.2.3 加大示范推廣

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)須以點(diǎn)帶面，示范推廣，選擇設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的成熟領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)作為示范點(diǎn)，以典型的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用示范工程引領(lǐng)帶動設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。

3.2.4 完善扶持政策

加大資金投入力度，加快制定農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展的配套政策，研究建立農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用專項(xiàng)發(fā)展資金，積極鼓勵引導(dǎo)各類社會資本向農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)集聚，不斷增強(qiáng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的內(nèi)生動力，提高農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，保障農(nóng)戶增產(chǎn)增收。