信息化技術(shù)在溫室蔬菜種植中的應(yīng)用分析

楊曉霞

（江蘇淮安食品科技產(chǎn)業(yè)園管理服務(wù)中心，江蘇 淮安 223100）

近幾年，我國(guó)大力發(fā)展信息化農(nóng)業(yè)，并進(jìn)行了一系列細(xì)致、深入的調(diào)查。早在1995年，北京大學(xué)自主研發(fā)了Wjg-1電腦監(jiān)控系統(tǒng)。目前，多地出現(xiàn)種植數(shù)據(jù)庫(kù)、物聯(lián)網(wǎng)管理平臺(tái)、環(huán)境監(jiān)測(cè)平臺(tái)的高科技農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園。將信息化技術(shù)引入到溫室蔬菜的生產(chǎn)中，不僅可以實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)的環(huán)境狀況，還可以對(duì)蔬菜的生長(zhǎng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而為農(nóng)戶提供有效的預(yù)警，從而保證蔬菜的正常生產(chǎn)。

1 溫室蔬菜資料的收集

蔬菜品種識(shí)別，生長(zhǎng)信息獲取及蔬菜產(chǎn)量估算。在蔬菜生產(chǎn)中，農(nóng)業(yè)信息技術(shù)的第一要?jiǎng)?wù)是采集，分析、采集溫室內(nèi)的環(huán)境特征、土壤品質(zhì)等信息，為蔬菜栽培提供依據(jù)。在對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行分析時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況推薦適宜于當(dāng)?shù)丨h(huán)境狀況的蔬菜，供農(nóng)戶自行選擇。另外，在植物的生長(zhǎng)中，雜草的生長(zhǎng)是一個(gè)不可避免的問題，因此，利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)植物進(jìn)行分類識(shí)別是非常必要的。例如，對(duì)基于顏色、形狀、紋理等特征的分類進(jìn)行了分類，并將所采集到的信息進(jìn)行分類，對(duì)雜草的生長(zhǎng)狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)其進(jìn)行預(yù)警。了解溫室蔬菜的栽培情況。蔬菜的生長(zhǎng)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程。在此基礎(chǔ)上，采用了計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，對(duì)植物的生長(zhǎng)狀況進(jìn)行了實(shí)時(shí)的采集，并對(duì)視頻中的各個(gè)畫面進(jìn)行了分析，從而得到了植物的生長(zhǎng)和變化。同時(shí)，智能溫室還能夠?qū)κ卟恕⒁安莸纳L(zhǎng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將監(jiān)測(cè)到的結(jié)果通過狀態(tài)識(shí)別及時(shí)上報(bào)。利用農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)對(duì)溫室蔬菜的栽培，可以對(duì)蔬菜產(chǎn)量進(jìn)行估計(jì)。

2 蔬菜的質(zhì)量監(jiān)控

2.1 果實(shí)的成熟性和質(zhì)量的選擇

在溫室蔬菜的種植過程中，計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)為精細(xì)耕作和自動(dòng)化采收提供了重要的幫助。采用機(jī)器視覺技術(shù)與智能識(shí)別技術(shù)相結(jié)合，能夠?qū)Τ墒旌筒煌|(zhì)量的蔬菜進(jìn)行分類。智能化溫室能夠批量、高質(zhì)量、有序地進(jìn)行采摘。面向蔬菜三維重建的機(jī)器視覺研究是當(dāng)前的熱點(diǎn)。以農(nóng)業(yè)信息技術(shù)為基礎(chǔ)的農(nóng)作物識(shí)別技術(shù)，主要是通過計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)，將采集到的圖像中的功能性信息進(jìn)行提取，再通過注意機(jī)制、圖像分割、機(jī)器學(xué)習(xí)等手段來實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)在不需要人為干擾的情況下，實(shí)現(xiàn)了蔬菜的自動(dòng)識(shí)別，具有很強(qiáng)的自主性和自適應(yīng)性。通過多臺(tái)儀器的聯(lián)合識(shí)別，克服了由于濕度大、光照不足等原因造成的識(shí)別困難和圖像清晰度低等問題。

2.2 機(jī)器視覺存在的問題及對(duì)策

當(dāng)前，在溫室大棚，機(jī)器視覺的主要問題是光照，而在農(nóng)業(yè)和果樹上，由于光照過強(qiáng)或過弱，會(huì)使物體變得過于白色或過于黑暗，從而影響影像品質(zhì)。由于溫室內(nèi)部的高濕度，氣溫高，會(huì)形成大量的水汽，從而導(dǎo)致圖像的清晰度降低。溫室中的攝像裝置因pH、濕度等因素而縮短了使用壽命。隨著智能化的發(fā)展，在今后的發(fā)展中，需要對(duì)儀器的品質(zhì)進(jìn)行改進(jìn)，使之能夠在不同的環(huán)境中保持更長(zhǎng)的使用壽命；發(fā)展與機(jī)器視覺有機(jī)結(jié)合的智能機(jī)械作業(yè)，是計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域中的一個(gè)重要課題。

3 溫室蔬菜生產(chǎn)信息化技術(shù)的應(yīng)用分析

在溫室蔬菜應(yīng)用信息技術(shù)方面，最典型的實(shí)例是利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)、紅外傳感器、激光掃描器和氣體傳感器根據(jù)具體的協(xié)議安全、可靠地與互聯(lián)網(wǎng)相連，以實(shí)現(xiàn)信息的交流和穩(wěn)定的連續(xù)通信，構(gòu)成了一套具有定位、跟蹤、監(jiān)視等功能的智能化綜合網(wǎng)絡(luò)。農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，為農(nóng)業(yè)信息化、工業(yè)化、現(xiàn)代化建設(shè)提供了有力的支持。

3.1 應(yīng)用溫度、濕度傳感器技術(shù)，強(qiáng)化溫室監(jiān)測(cè)與預(yù)警

在溫室蔬菜種植中，通過配置溫度傳感器、濕度傳感器等智能儀器，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室蔬菜的動(dòng)態(tài)、連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。通過電腦的數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確、及時(shí)地掌握大棚內(nèi)的溫度、濕度等數(shù)據(jù)，便于農(nóng)戶及時(shí)發(fā)現(xiàn)大棚內(nèi)的問題。根據(jù)溫室的具體情況，采取通風(fēng)降溫、加濕措施，以確保蔬菜生長(zhǎng)的良好條件，促進(jìn)蔬菜的健康、茂盛生長(zhǎng)。另外，在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，還可以對(duì)不同的溫室環(huán)境參數(shù)（例如，濕度和土壤pH）進(jìn)行科學(xué)、合理地控制。如果超出正常范圍、低于或超過設(shè)定的安全臨界點(diǎn)，則會(huì)觸發(fā)警報(bào)。通過該系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)、移動(dòng)終端等手段，及時(shí)對(duì)溫室內(nèi)的環(huán)境參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，從而防止因光照、濕度等因素而導(dǎo)致的溫室蔬菜生長(zhǎng)遲緩。

3.2 將數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)用于收集的信息安全、可靠地存儲(chǔ)

在溫室信息的研制過程中，各個(gè)傳感器擔(dān)負(fù)著信息采集和監(jiān)控的任務(wù)，而數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)則擔(dān)負(fù)著信息存儲(chǔ)、更新、統(tǒng)計(jì)等功能。數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)大量蔬菜的生長(zhǎng)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行清晰、精確地記錄。對(duì)不同的參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，能夠迅速、準(zhǔn)確地掌握蔬菜的生長(zhǎng)情況，并獲取相應(yīng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。因此，通過對(duì)溫室內(nèi)的各項(xiàng)物理指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)、合理的調(diào)節(jié)，才能使蔬菜快速、健康地成長(zhǎng)，提高其生產(chǎn)效率。因此，在溫室蔬菜信息化建設(shè)中，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)顯得尤其重要。

3.3 采用pH傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)大棚土壤水分的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)

在溫室蔬菜生產(chǎn)中，適時(shí)、合理地調(diào)節(jié)土壤的酸堿度是促進(jìn)蔬菜健康、快速成長(zhǎng)的關(guān)鍵。在建立農(nóng)業(yè)信息化的過程中，必須采用正確的方法對(duì)土壤pH進(jìn)行精確的測(cè)定。目前，工業(yè)上測(cè)定pH的方法有5種：酸堿滴定法、指示劑法、pH試紙法、pH電極法、鎢鋁電極法。但是，由于精確度和成本的原因，大部分的農(nóng)場(chǎng)主都采用了鋁—硫電極的方法。采用鋁硫電極pH傳感器作為低信號(hào)電流源，通過放大器放大，獲得清晰的電壓信號(hào)，從而確保樣品的取樣。

3.4 運(yùn)用全球眼攝像頭技術(shù)，對(duì)各種病蟲害的及時(shí)識(shí)別和有效防治

一款名為全球眼攝像頭被引進(jìn)并用于溫室蔬菜種植。該系統(tǒng)能夠24小時(shí)實(shí)時(shí)傳送影像和聲音，同時(shí)支持海量的用戶同時(shí)存取，同時(shí)還能為蔬菜提供兩幅、四幅、八幅、十六幅畫面等多種影像。同時(shí)，種植人員可以根據(jù)大棚內(nèi)的感應(yīng)器采集到的數(shù)據(jù)，判斷蔬菜有沒有發(fā)生病蟲害，再將反饋回來的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析，從而準(zhǔn)確地判斷出當(dāng)前作物受到的危害，并制定相應(yīng)的防治對(duì)策，將作物的危害降到最低。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，智能溫室是指將智能技術(shù)應(yīng)用于蔬菜的種植，通過信息化技術(shù)對(duì)蔬菜的生長(zhǎng)進(jìn)行管理，并通過多種系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行分析、調(diào)節(jié)，從而達(dá)到信息化生產(chǎn)的目的。人工智能是智能溫室技術(shù)的基礎(chǔ)，它模仿人的行為，模仿人的思想。利用信息化技術(shù)與機(jī)器來搜集資料及資訊。該網(wǎng)絡(luò)模型利用資料對(duì)目前的溫室現(xiàn)象進(jìn)行了分析和評(píng)價(jià)。網(wǎng)絡(luò)模型通過數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前溫室產(chǎn)生的現(xiàn)象進(jìn)行分析并作出判斷，控制系統(tǒng)及時(shí)作出相應(yīng)調(diào)整并向人類發(fā)出預(yù)警，共同實(shí)現(xiàn)溫室大棚精準(zhǔn)管控，顯著提高溫室環(huán)境的管理能力和生產(chǎn)能力，應(yīng)用于蔬菜種植，明顯提高蔬菜產(chǎn)量和品質(zhì)，實(shí)現(xiàn)蔬菜產(chǎn)業(yè)化可持續(xù)發(fā)展。