基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧大棚西瓜栽培模式研究

陳培常，趙玉娥

(山東華宇工學(xué)院,253034，山東德州)

農(nóng)業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)體系中重要的支柱，但傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在農(nóng)作物種植生產(chǎn)期間需要農(nóng)戶精確地播種、施肥、除草等，這樣農(nóng)作物才能高效地生長。在信息化與智慧化高度發(fā)展的今天，我國農(nóng)業(yè)開始趨向智能化與自動化生產(chǎn)。智慧大棚與智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新，依托物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，對大棚西瓜的栽培模式進(jìn)行研究，以推動現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧大棚西瓜栽培模式概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)主要是通過可移動式信息收發(fā)器建立人與人、人與物、物與物之間的交互，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展與創(chuàng)新，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開始進(jìn)入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域[1]。近年來，國家與不少地方政府都鼓勵人們加強農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，2018 年我國推行了鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃，表明要大力發(fā)展數(shù)字農(nóng)業(yè)，實施物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用；2020 年我國的5G 技術(shù)開始在部分大中城市推廣，修建基站，更好、更快地實現(xiàn)信息傳輸。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在大棚西瓜種植中的應(yīng)用，主要是將不同的傳感器設(shè)備安裝于農(nóng)作物的生長環(huán)境中，并通過數(shù)據(jù)處理與演算，對農(nóng)作物的生長過程進(jìn)行監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析，以保證農(nóng)作物的順利生長，且農(nóng)戶可以通過物聯(lián)網(wǎng)對自己農(nóng)作物的生長進(jìn)行監(jiān)控，以此來減少人力資源的損耗。

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以提升農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量、降低勞動力成本、實現(xiàn)精細(xì)化栽培管理，該模式符合我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。除此之外，該栽培模式不僅可以用于大棚農(nóng)作物的栽培，還可根據(jù)不同的蔬菜、瓜果的生存環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)儲存與處理。

1.2 智慧大棚

隨著社會的發(fā)展，西瓜在一年四季都有需求，西瓜露地種植模式在數(shù)量與質(zhì)量上并不能夠滿足人們需求，因此人們將西瓜移入大棚進(jìn)行種植栽培。對于傳統(tǒng)的大棚西瓜，科學(xué)管理十分重要，需要適時通風(fēng)降溫，適量灌水抗旱，且對時間要求較高；除此之外，還需要注意病蟲害，不定時地噴灑藥劑，這對西瓜生長十分不利，且使用藥劑過多不利于人們的身體健康。

智慧大棚充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在農(nóng)作物的生長過程中，不需要采用人工干預(yù)與監(jiān)測大棚內(nèi)的土壤pH、二氧化碳、水分、濕度、溫度等。該作業(yè)工序由物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)代替，對大棚內(nèi)的溫度、二氧化碳等信息進(jìn)行采集、分析與處理；在病蟲防治上，智慧大棚可以安裝臭氧發(fā)生器，定期排放臭氧，較少的臭氧不僅能起到殺菌作用，為農(nóng)作物的生長提供幫助，且節(jié)約了人力資源。在大棚的構(gòu)建上，可以在大棚外安裝傳感器，實現(xiàn)大棚在不同天氣、不同時間段的自動開關(guān)。在智慧大棚內(nèi)安裝傳感器、環(huán)境監(jiān)測節(jié)點，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)據(jù)采集、分析與處理，控制大棚農(nóng)作物的生長，確保農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與質(zhì)量。近年來，我國經(jīng)濟(jì)快速增長，人們對農(nóng)產(chǎn)品是否安全等問題越來越重視，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中RFID 技術(shù)來對農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)進(jìn)行溯源，保證食品生產(chǎn)安全，提高商品的可信度。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧大棚西瓜栽培模式設(shè)計

為了構(gòu)建智慧大棚，設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用方案，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于智慧大棚的以下環(huán)節(jié)。

（1）數(shù)據(jù)采集、分析、處理。作為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)，大棚中每個傳感器設(shè)備收集農(nóng)作物生長數(shù)據(jù)并儲存至云端平臺。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)會通過網(wǎng)絡(luò)將采集到的數(shù)據(jù)上傳到上一層控制系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，最后再反饋和控制終端設(shè)備，以此來對大棚作物的生長環(huán)境和過程進(jìn)行調(diào)控。

（2）設(shè)備遠(yuǎn)程控制。在通過數(shù)據(jù)采集、分析與處理后，會將這些數(shù)據(jù)整理后反饋給遠(yuǎn)程控制終端，遠(yuǎn)程控制終端不僅是手機(jī)與電腦，還包含本地控制。本地控制會根據(jù)以往的信息作出相應(yīng)的決策和判斷，在人們繁忙時自動控制大棚內(nèi)的部分功能，可以對控制中心作出決策，之后控制中心將會給各個節(jié)點發(fā)出信號，并通過物聯(lián)網(wǎng)及無線傳感器發(fā)布到各個控制節(jié)點。

（3）RFID 無線射頻技術(shù)。RFID 對于智慧大棚有較高的保護(hù)作用，對進(jìn)入大棚內(nèi)的人員進(jìn)行確認(rèn)，防止大棚被破壞。另外，RFID 技術(shù)還有存儲功能，對數(shù)據(jù)進(jìn)行長時間的存儲且使用壽命長，可以重復(fù)利用。

（4）云平臺。對通過無線傳感器采集到的大棚內(nèi)溫度、二氧化碳濃度、濕度、光照強度與pH 等數(shù)據(jù)進(jìn)行實時監(jiān)控、分析與處理，通過5G 網(wǎng)絡(luò)更快、更高效地進(jìn)行輸出處理，同時進(jìn)行保存。除此之外，云平臺在數(shù)據(jù)處理時對超過或者未達(dá)到相應(yīng)要求的發(fā)出警報。

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計一個智慧大棚，大棚通過對溫度、濕度、二氧化碳濃度等的測定，來控制大棚生產(chǎn)。與傳統(tǒng)方法相比，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能農(nóng)業(yè)效率非常高。

利用RFID 無線數(shù)據(jù)通訊遠(yuǎn)程設(shè)備控制與互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)收集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息,以幫助農(nóng)民及時發(fā)現(xiàn)問題,并準(zhǔn)確地確定出現(xiàn)問題的位置[2]?？梢越档腿斯こ杀?，節(jié)約人工灌溉時間，大棚打開及關(guān)閉與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，實現(xiàn)隨時隨地控制大棚農(nóng)作物的生長。現(xiàn)在社會追求的是效益與速度，“互聯(lián)網(wǎng)+”的趨勢更是勢不可擋，所以，大棚種植技術(shù)與智慧農(nóng)業(yè)更需要不斷地磨合創(chuàng)新。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧大棚西瓜生產(chǎn)模式的發(fā)展趨勢

隨著人們對食品安全與營養(yǎng)價值重視程度的不斷提高，利用智慧大棚種植西瓜，還可以在大棚內(nèi)安裝拍攝設(shè)備，以網(wǎng)絡(luò)直播方式實現(xiàn)面對面、透明化的種植，一方面能夠提高人們對農(nóng)產(chǎn)品的可信度，另一方面可以通過網(wǎng)絡(luò)展示智慧大棚的未來發(fā)展趨勢。

網(wǎng)絡(luò)直播是隨著移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展起來的新興業(yè)態(tài)，自2016 年以來直播平臺數(shù)量及其觀眾數(shù)量呈現(xiàn)出井噴式發(fā)展[3]。2020 年，在新冠疫情的影響下，網(wǎng)絡(luò)直播營銷水平達(dá)到了歷史新高，據(jù)測算2020 年市場規(guī)模已突破1 500 億元。在全民直播的時代，直播經(jīng)濟(jì)作為新型經(jīng)濟(jì)模式，發(fā)生在特定的虛擬社交場景中。對于消費者而言，直播模式使其能夠足不出戶購買商品。

4 結(jié)語

智慧大棚是當(dāng)前較為新興的種植設(shè)施，在西瓜生長過程中，通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對溫度、光照、養(yǎng)分等進(jìn)行智慧化控制，進(jìn)而提高大棚西瓜的生產(chǎn)數(shù)量與質(zhì)量，且能夠提高地區(qū)土地和水資源的綜合利用率,實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)的高效高產(chǎn)。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對大棚生產(chǎn)進(jìn)行智慧控制是我國現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢，通過智能技術(shù)來提高農(nóng)產(chǎn)品競爭力和促進(jìn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)智慧大棚的實現(xiàn)，有利于通過高新技術(shù)手段和科學(xué)管理，加快現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設(shè)發(fā)展進(jìn)程。隨著科技的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用將覆蓋農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，從而提高我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平與生產(chǎn)效率，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)一步發(fā)展[4]。