淺談物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)上的應(yīng)用

梁文彬

（河北省廊坊市農(nóng)業(yè)局經(jīng)濟(jì)作物站，廊坊 065000）

淺談物聯(lián)網(wǎng)在設(shè)施蔬菜生產(chǎn)上的應(yīng)用

梁文彬

（河北省廊坊市農(nóng)業(yè)局經(jīng)濟(jì)作物站，廊坊 065000）

文章主要分析物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)及現(xiàn)代農(nóng)作物生產(chǎn)特征及構(gòu)建技術(shù)系統(tǒng)。為了有效降低蔬菜生產(chǎn)成本，提高蔬菜產(chǎn)品品質(zhì)，開(kāi)展“蔬菜水肥智能控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究”，實(shí)現(xiàn)蔬菜生產(chǎn)信息的自動(dòng)采集、傳輸與自動(dòng)控制，并通過(guò)相關(guān)行業(yè)專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)輔助系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)從育苗到采收的全過(guò)程智能化監(jiān)測(cè)、控制和科學(xué)管理。

物聯(lián)網(wǎng) 設(shè)施蔬菜 應(yīng)用

1 技術(shù)應(yīng)用的目的、意義和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀分析

現(xiàn)今，智能控制系統(tǒng)已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事等多個(gè)領(lǐng)域，并呈現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力和發(fā)展前景。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展已進(jìn)入將信息技術(shù)作為實(shí)質(zhì)性要素，引入到蔬菜生產(chǎn)整個(gè)過(guò)程的新階段。

目前，國(guó)內(nèi)的水肥智能控制系統(tǒng)主要是以色列等幾家國(guó)外的產(chǎn)品，存在著價(jià)格昂貴，操作系統(tǒng)未本土化，設(shè)計(jì)參數(shù)與中國(guó)生產(chǎn)實(shí)際不匹配等問(wèn)題，難以大面積推廣。而目前我國(guó)在此方面的研究甚少。

為此，開(kāi)展“蔬菜水肥智能控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究”，就是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能化農(nóng)業(yè)信息技術(shù)來(lái)完善蔬菜水肥智能控制系統(tǒng)。該技術(shù)及技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用，對(duì)提高我國(guó)蔬菜生產(chǎn)現(xiàn)代化程度，合理利用有限的自然資源，降低蔬菜生產(chǎn)成本，提高蔬菜產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，促進(jìn)現(xiàn)代化蔬菜產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展等，都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)用價(jià)值。

2 技術(shù)的主要內(nèi)容

（1）開(kāi)發(fā)集農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息采集、農(nóng)作物葉片生理信息檢測(cè)分析、農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境信息測(cè)控為一體的綜合智能系統(tǒng)，完成農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境與自身生理信息指標(biāo)的測(cè)控與生產(chǎn)管理功能。（2）運(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端感知技術(shù)及監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)環(huán)境信息，進(jìn)一步完成作物生長(zhǎng)環(huán)境各種物理和生物因素信息的采集、協(xié)同處理和信息服務(wù)等多功能集成。（3）運(yùn)用靈活無(wú)線組網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)信息的短、中、長(zhǎng)距離的可靠傳輸。（4）運(yùn)用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的智能控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)境的智能化管理。

3 技術(shù)構(gòu)建形成運(yùn)行系統(tǒng)

分析計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息及農(nóng)作物生長(zhǎng)特征，開(kāi)發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理及環(huán)境因素作業(yè)流程。技術(shù)開(kāi)發(fā)緊緊圍繞計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端，通過(guò)全面感知、可靠傳輸、控制系統(tǒng)智能化處理等3項(xiàng)技術(shù)功能的連續(xù)實(shí)現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)測(cè)、控制、水肥管理、定量可控自動(dòng)施肥等打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 形成的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 信息采集終端的設(shè)計(jì)與制作

系統(tǒng)開(kāi)發(fā)緊緊圍繞系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)“全面感知、可靠傳送、智能處理” 3項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)，綜合利用傳感技術(shù)、多傳感器融合技術(shù)、無(wú)線通信及嵌入式系統(tǒng)，完成蔬菜水肥智能化信息的采集與預(yù)處理，并把信息通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸給系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信息中心。

4.2 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的核心技術(shù)是嵌入式系統(tǒng)，并通過(guò)該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)采集與監(jiān)測(cè)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化。

4.3 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

研究在蔬菜水肥智能化田間生產(chǎn)環(huán)境中，隨機(jī)部署無(wú)線傳感器主要針對(duì)組織網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)控制傳感器采集數(shù)據(jù)信息，并發(fā)送到遠(yuǎn)程用戶(hù)監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)局部區(qū)域做出精細(xì)控制，以達(dá)到最大收益的目的。

5 技術(shù)研究具有創(chuàng)新性、先進(jìn)性、成熟性

5.1 技術(shù)的創(chuàng)新性

（1）全面感知農(nóng)作物生理及生產(chǎn)環(huán)境信息。（2）實(shí)現(xiàn)信息的可靠傳輸。（3）研究出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)智能控制終端產(chǎn)品，完成蔬菜各生產(chǎn)環(huán)節(jié)、生產(chǎn)環(huán)境與自身生理信息指標(biāo)的測(cè)控智能動(dòng)態(tài)管理。（4）開(kāi)發(fā)出低成本、實(shí)用型的系列農(nóng)業(yè)智能應(yīng)用新產(chǎn)品，開(kāi)創(chuàng)了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在智能農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用。

5.2 技術(shù)的先進(jìn)性

（1）基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息采集終端，在國(guó)內(nèi)同類(lèi)系統(tǒng)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、芯片選擇、選型和技術(shù)指標(biāo)方面具有先進(jìn)性。（2）農(nóng)業(yè)生產(chǎn)信息無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)采集監(jiān)控區(qū)域的農(nóng)田信息，在信息技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有先進(jìn)性。（3）基于低成本、傻瓜型、知識(shí)性的農(nóng)業(yè)智能產(chǎn)品的應(yīng)用，是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一次重大改革。

5.3 技術(shù)的成熟性

通過(guò)專(zhuān)家鑒定、室內(nèi)室外測(cè)試、實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)為一項(xiàng)成熟的技術(shù)。該技術(shù)產(chǎn)品已成為實(shí)用型多功能技術(shù)產(chǎn)品。2014年，在文安縣興隆果蔬專(zhuān)業(yè)合作社西瓜種植上，示范應(yīng)用3.33 hm2，效果良好。不僅實(shí)現(xiàn)節(jié)約用水68%，節(jié)約用肥45%，每667 m2減少勞動(dòng)用工成本1 960元，每667 m2西瓜增產(chǎn)452 kg，而且提高了蔬菜產(chǎn)品品質(zhì)。通過(guò)有效的降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，使每667 m2新增經(jīng)濟(jì)效益4 048元。

6 技術(shù)研究的主要應(yīng)用領(lǐng)域

該技術(shù)主要應(yīng)用于農(nóng)作物生產(chǎn)全過(guò)程的智能監(jiān)測(cè)控制，摒棄傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物生長(zhǎng)全程信息化自動(dòng)采集、傳輸與控制，并在專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)輔助下，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的全過(guò)程智能化控制、科學(xué)化管理。

7 技術(shù)研究對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到良好的作用

7.1 經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)的實(shí)施，可有效降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的勞動(dòng)用工成本70%左右；節(jié)約用水60%～70%；提高肥料利用率46%。通過(guò)對(duì)農(nóng)作物的實(shí)時(shí)智能監(jiān)控分析，根據(jù)農(nóng)作物本身的生理需要，控制肥水的施用，有效的平衡作物養(yǎng)分，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和產(chǎn)品品質(zhì)，有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，通過(guò)蔬菜水肥智能控制系統(tǒng)的銷(xiāo)售，可為企業(yè)創(chuàng)造豐厚的經(jīng)濟(jì)效益。

7.2 社會(huì)效益

由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的一次跨越性轉(zhuǎn)變，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式質(zhì)的飛躍，明顯提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)增產(chǎn)，農(nóng)民增收，具有劃時(shí)代的社會(huì)效益。

7.3 生態(tài)效益

相比傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，可大幅度降低因過(guò)量灌溉施肥引起的地下水污染、空氣污染和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料過(guò)度濫用對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的污染，生態(tài)效益十分顯著。