物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)民合作社的應(yīng)用與發(fā)展

郭燕燕

（四川省雷波縣拉咪鄉(xiāng)人民政府，四川 雷波 616565）

1 農(nóng)民合作社物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要性

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)民合作社中的切實(shí)應(yīng)用，可以提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化種植水平，實(shí)現(xiàn)農(nóng)作物保質(zhì)保量、增產(chǎn)增效的種植目標(biāo)，從而切實(shí)提高農(nóng)民經(jīng)濟(jì)效益，例如雷波縣具有中國優(yōu)質(zhì)臍橙第一縣的美譽(yù)，當(dāng)?shù)啬毘犬a(chǎn)量豐富，在采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，產(chǎn)量更是直線上升，并通過打造綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)體系為切入點(diǎn)，逐步實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化，促進(jìn)了雷波縣農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

提高當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)程度，使用有效推廣手段能夠讓農(nóng)戶認(rèn)識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要意義。由于雷波縣以臍橙種植為主體的農(nóng)民合作社較多，因此可以構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)臍橙示范基地，以此促使農(nóng)戶切實(shí)體驗(yàn)到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及在提升經(jīng)濟(jì)效益方面的關(guān)聯(lián)度，進(jìn)而全面提升四川省雷波縣農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平。

2 農(nóng)民合作社物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

雷波縣位于四川省西南邊緣、金沙江下游北岸，是涼山彝族自治州的東大門，幅員面積2 838 km2，山高坡陡谷深、懸崖峭壁路險(xiǎn)，最高海拔4 076 m，最低海拔380 m，年均氣溫14℃，年均降雨量900 mm，無霜期270 d，日照1 250 h，且當(dāng)?shù)囟酁樯降氐匦危降孛娣e占84%。本地作物主要有臍橙、洋芋、玉米、花椒和核桃等，基于雷波種植條件，該地臍橙產(chǎn)量大且品質(zhì)較高，享有中國優(yōu)質(zhì)臍橙第一縣的美譽(yù)。

2.1 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建

感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)。感知層主要負(fù)責(zé)當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物種植過程中的數(shù)據(jù)采集與設(shè)備驅(qū)動(dòng)，首先利用空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器和CO2濃度傳感器可以全面掌握種植基地內(nèi)各種種植參數(shù)，并根據(jù)實(shí)際監(jiān)測(cè)到的指標(biāo)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相對(duì)比，啟動(dòng)相應(yīng)的制冷設(shè)備、加濕設(shè)備和排風(fēng)設(shè)備，以此調(diào)控種植基地內(nèi)的溫度、濕度和CO2濃度等指標(biāo)[1]。

（1）感知層。農(nóng)民合作社物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)的用戶主要為開展農(nóng)業(yè)種植的農(nóng)民，為確保合作社內(nèi)每一個(gè)農(nóng)戶均能了解玉米、薯類和豆類等信息，在種植基地設(shè)置物聯(lián)網(wǎng)傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，系統(tǒng)中根據(jù)實(shí)際需求設(shè)有多個(gè)傳感器，每個(gè)傳感器均具有數(shù)據(jù)采集、處理和傳遞等功能，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)平臺(tái)匯總各個(gè)傳感器收集到的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行整合分析，從而在種植期間監(jiān)測(cè)到特定需求時(shí)能夠及時(shí)進(jìn)行解決。此外，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)還具有質(zhì)量追溯功能，在農(nóng)作物后續(xù)銷售環(huán)節(jié)，農(nóng)戶可以借助物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控技術(shù)對(duì)該作物品種的生長狀態(tài)、采摘、生產(chǎn)和物流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)控得到的信息上傳至客戶端，消費(fèi)者通過掃描商品二維碼即可對(duì)其自種植起至銷售期間內(nèi)所有的信息進(jìn)行了解，例如施肥記錄、農(nóng)藥記錄和病蟲害防治等。

（2）網(wǎng)絡(luò)層。ZigBee和WiFi技術(shù)是農(nóng)民合作社物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要采用的無線通信技術(shù)，作用是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息傳輸。

（3）應(yīng)用層。Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫是應(yīng)用層主要結(jié)構(gòu)。應(yīng)用層主要作用是儲(chǔ)存?zhèn)鞲衅鞑杉降男畔?，農(nóng)民合作社內(nèi)農(nóng)戶可以基于應(yīng)用層，也就是客戶端查詢種植期間產(chǎn)生的一系列信息。

2.2 生長條件分析——以洋芋為例

（1）溫度。幼苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、結(jié)薯期白天的上限、最適、下限溫度分別為30℃、16℃、5℃；27℃、16℃、6℃；31℃、17℃、7℃；21℃、17℃、8℃；晚上的上限、最適、下限溫度分別為 16℃、15℃、12℃；10℃、8℃、7℃；10℃、9℃、8℃；9℃、8℃、5℃。

（2）濕度。幼苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、結(jié)薯期白天的上限、最適、下限濕度分別為 85%、80%、60%；80%、70%、65%；80%、65%、80%；70%、65%、60%；晚上的上限、最適、下限濕度分別為80%、70%、65%；70%、65%、60%；65%、60%、60%；65%、65%、60%。

（3）光照強(qiáng)度。結(jié)果期上限、下限光照強(qiáng)度為25 000 Lux與60 000 Lux。

（4）CO2濃度（mg/L）。在種植基地設(shè)置物理網(wǎng)傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以不間斷并定時(shí)利用傳感器對(duì)種植基地的溫度、濕度、光照強(qiáng)度與CO2濃度進(jìn)行采集，同時(shí)將采集到的數(shù)據(jù)傳回到客戶端，客戶端則會(huì)依據(jù)提前設(shè)置好的不同成長期最適宜的指標(biāo)參數(shù)自動(dòng)判斷當(dāng)前環(huán)境是否需要開啟自動(dòng)灌溉設(shè)備、自動(dòng)遮陽設(shè)備和自動(dòng)通風(fēng)設(shè)備控制設(shè)備。例如，當(dāng)種植基地內(nèi)傳感器監(jiān)測(cè)到當(dāng)前土壤濕度已經(jīng)低于最適指標(biāo)參數(shù)時(shí)，客戶端就會(huì)自動(dòng)下達(dá)開啟自動(dòng)灌溉控制設(shè)備的指令，從而對(duì)需要灌溉的區(qū)域?qū)嵤┕喔龋敝镣寥罎穸确弦髸r(shí)自動(dòng)灌溉控制設(shè)備會(huì)自動(dòng)關(guān)閉[2]。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)作物栽培中的應(yīng)用

2.3.1 空氣溫度與濕度

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)空氣溫度與濕度進(jìn)行調(diào)控為核心開展模擬試驗(yàn)，在模擬實(shí)驗(yàn)中選擇種植基地的合適比例位置，放置空氣溫濕度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)基地內(nèi)空氣的溫濕度數(shù)據(jù)信息，監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)為（以洋芋栽培為例）。

（1）試驗(yàn)地試驗(yàn)當(dāng)天洋芋物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)不同天氣下空氣溫度

晴天。晴天天氣下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋種植基地空氣溫度分別 為 16.1℃ 、20.2℃ 、22.9℃ 、32.3℃ 、30.2℃ 、25.8℃ 和15.3℃。

陰天。陰天天氣下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋種植基地空氣溫度分別 為 13.6℃ 、18.3℃ 、20.7℃ 、23.2℃ 、25.9℃ 、20.8℃ 和12.5℃。

雨天。雨天天氣下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋種植基地空氣溫度分別 為 11.3℃ 、17.5℃ 、23.2℃ 、25.1℃ 、26.4℃ 、18.5℃ 和10.5℃。

（2）試驗(yàn)地試驗(yàn)當(dāng)天洋芋物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)不同天氣下空氣濕度

晴天。晴天天氣下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋種植基地空氣濕度分別 為 78.5% 、63.4% 、60.6% 、62.2% 、62.7% 、61.3% 和78.9%。

陰天。陰天天氣下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋種植基地空氣濕度分別 為 77.2% 、65.4% 、63.5% 、68.3% 、60.2% 、66.3% 和78.5%。

雨天。雨天天氣下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋種植基地空氣濕度分別 為 71.2% 、75.4% 、63.2% 、65.4% 、67.2% 、72.3% 和76.5%。

（3）結(jié)果分析

作物根系成長狀態(tài)與結(jié)果率息息相關(guān)。根系對(duì)溫度的要求較為嚴(yán)苛，在15～21℃內(nèi)作物根系生長較快。為確保農(nóng)民合作社發(fā)展效益，應(yīng)在種植中合理管控種植基地的溫度。此外，除對(duì)溫度有一定的要求外，空氣濕度也要滿足作物生長標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)不同成長期的作物，空氣濕度的要求標(biāo)準(zhǔn)不同，應(yīng)合理調(diào)控。

（4）深化物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在洋芋栽培中的應(yīng)用

通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以根據(jù)傳感器監(jiān)測(cè)到的信息自動(dòng)調(diào)控自動(dòng)控制設(shè)備，完成種植基地內(nèi)作物成長需求。

2.3.2 土壤溫度

根據(jù)作物生長條件和物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)到的不同天氣下土壤溫度分析發(fā)現(xiàn)，作物根系在土壤中的扎根深度較淺，在土層厚度有限的條件下，作物根系受溫度影響的程度較大，良好的土壤溫度可以提供良好的成長環(huán)境。在此要求下，及時(shí)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)作物成長期間的土壤溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)具有重要意義，進(jìn)而提高種植收益。

2.3.3 土壤水分

不同農(nóng)作物，在保溫期、現(xiàn)蕾期、開花期和結(jié)果期所要求的土壤含水量存在較大差異，且在不同土壤含水量促使下，在同一時(shí)期出現(xiàn)大量結(jié)果現(xiàn)狀的可能性有所增加，導(dǎo)致果實(shí)大批量成熟無法及時(shí)處理；或熟透速度快，處理不及時(shí)造成經(jīng)濟(jì)損失。采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)土壤含水量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可有效避免這些情況的發(fā)生。通過物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測(cè)土壤不同時(shí)段的含水量，根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)分析后，即可發(fā)現(xiàn)在某個(gè)時(shí)間段土壤含水量出現(xiàn)下滑，進(jìn)而確定造成以上情況的原因可能為種植基地外環(huán)境溫度上升，從而引起種植基地內(nèi)溫度提高，加快了土壤水分蒸發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以在監(jiān)測(cè)到土壤含水量與預(yù)定指標(biāo)出現(xiàn)偏差時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)灌溉設(shè)備，合理調(diào)控土壤含水量至標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。

2.3.4 CO2濃度

CO2是農(nóng)作物植株光合作用的必備條件，適量的CO2濃度可以促進(jìn)植株光合作用，加快生長提高產(chǎn)量，從而提高農(nóng)民合作社實(shí)際經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)驗(yàn)當(dāng)天試驗(yàn)地采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測(cè)種植基地內(nèi)CO2濃度分別為，0：00濃度為 369 mg/L、4：00 為 423 mg/L、8：00 為 325 mg/L、12：00 為190 mg/L、16：00 為 256 mg/L、20：00 為 283 mg/L以及次日0：00為347 mg/L。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)可以清楚看到不同時(shí)間段種植基地內(nèi)具體的CO2濃度，農(nóng)戶可以通過客戶端掌握CO2濃度，另一方面還可以對(duì)基地內(nèi)CO2濃度進(jìn)行調(diào)整，控制CO2濃度始終在最適宜的范圍內(nèi)，從而使作物可以在更適宜的環(huán)境下健康生長。

3 農(nóng)民合作社物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展建議

要想進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展，應(yīng)借助技術(shù)力量，聚焦物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)民合作社中的作用與切實(shí)應(yīng)用，以促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣與示范基地建設(shè)。

3.1 做好物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣普及工作

增加物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)推廣資金投入，確保各項(xiàng)推廣工作可以有效落地，從而提高農(nóng)戶對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的認(rèn)識(shí)程度，讓農(nóng)戶認(rèn)識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要意義，進(jìn)而強(qiáng)化農(nóng)戶將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的決心?？稍诋?dāng)?shù)亟值?、社區(qū)張貼海報(bào)與發(fā)放指導(dǎo)手冊(cè)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)入村入戶。最后還可以在社區(qū)成立物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)培訓(xùn)中心，邀請(qǐng)專家為農(nóng)戶講解物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體應(yīng)用方法，并對(duì)已建設(shè)并投入使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的生產(chǎn)基地開展實(shí)地指導(dǎo)。

3.2 構(gòu)建農(nóng)民合作社物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)示范基地

針對(duì)各地農(nóng)戶文化水平不高，對(duì)先進(jìn)技術(shù)的了解程度較為薄弱，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的接受程度不高等問題，相關(guān)部門應(yīng)鼓勵(lì)并給予財(cái)政支持，促使當(dāng)?shù)啬毘忍厣a(chǎn)業(yè)優(yōu)先進(jìn)行種植技術(shù)升級(jí)，鼓勵(lì)發(fā)展水平較高的以臍橙為主導(dǎo)的農(nóng)民合作社首先建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，構(gòu)建農(nóng)民合作社物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)示范基地，進(jìn)而在示范基地作用下，促使農(nóng)戶能夠切實(shí)體驗(yàn)到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)以及在提升經(jīng)濟(jì)效益方面的關(guān)聯(lián)度，以此全面提升農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化水平。

4 結(jié)束語

綜上所述，農(nóng)民合作社是基于互幫互助、共同致富理念下的一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一種可以切實(shí)提高當(dāng)前農(nóng)業(yè)種植條件以及促使當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)走向現(xiàn)代化的先進(jìn)技術(shù)。在農(nóng)民合作社發(fā)展過程中實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建與應(yīng)用，能夠有效改變?cè)修r(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)調(diào)整升級(jí)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，進(jìn)而全面提升農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。由此可見，開展農(nóng)民合作社物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展研究具有重要意義，在農(nóng)民合作社未來發(fā)展中應(yīng)繼續(xù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行探索。