物聯(lián)網(wǎng)在苗圃管理中的應(yīng)用

中圖分類號：S6628 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B DOI編碼：10.19440/j.cnki.1006-9402.2025.02.020

近年來，隨著科技的進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)作為一種新興的信息技術(shù)，已經(jīng)逐漸滲透到各個行業(yè)。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，尤其是對于精細(xì)化管理和高效資源利用需求較高的苗圃產(chǎn)業(yè)來說，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用具有重要意義。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過部署傳感器和監(jiān)控設(shè)備實現(xiàn)實時環(huán)境監(jiān)測，收集關(guān)鍵數(shù)據(jù)，預(yù)測和分析潛在災(zāi)害，通過無線通信技術(shù)和大數(shù)據(jù)處理等手段，能夠?qū)崿F(xiàn)對苗圃環(huán)境中各種參數(shù)的實時監(jiān)控與智能控制，從而促進(jìn)苗圃管理的現(xiàn)代化和智能化。

1物聯(lián)網(wǎng)在苗圃管理中的具體應(yīng)用

1.1環(huán)境監(jiān)測苗圃作為培育苗木的主要場所，其環(huán)境條件直接關(guān)系到植物的健康與成長速度。適宜的溫度、濕度、光照和土壤水分是確保植物健康成長的關(guān)鍵因素。

1.1.1溫度不同種類的植物對溫度的需求各異，過高或過低的溫度都會影響植物的代謝活動，導(dǎo)致生長緩慢甚至死亡。

1.1.2濕度空氣濕度過高容易引發(fā)病害，而濕度過低則可能導(dǎo)致植物失水萎蔫。

1.1.3光照光合作用是植物生長的基礎(chǔ)，光照不足會影響植物合成有機(jī)物質(zhì)的能力，進(jìn)而抑制生長；相反，過強(qiáng)的光照可能會灼傷葉片。

1.1.4土壤水分適量的水分對于維持植物的生命活動至關(guān)重要，過多或過少都會對植物造成傷害。

因此，精確控制和優(yōu)化這些環(huán)境參數(shù)，是提高苗圃生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。

1.2構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)為了實現(xiàn)對上述環(huán)境參數(shù)的精準(zhǔn)管理，可以利用各種傳感器設(shè)備構(gòu)建一個完整的物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。以下是該系統(tǒng)的主要組成部分及其功能。

1.2.1溫濕度傳感器用于監(jiān)測苗圃內(nèi)的空氣溫度和相對濕度，確保植物處于最適生長溫度區(qū)間內(nèi)，并保持適當(dāng)?shù)目諝鉂穸纫苑乐共∠x害的發(fā)生。

1.2.2光照強(qiáng)度傳感器實時測量光照強(qiáng)度，幫助管理者了解光照條件是否滿足植物需求，并據(jù)此調(diào)整遮陽網(wǎng)或其他光照調(diào)節(jié)設(shè)施。

1.2.3土壤水分傳感器檢測土壤中的含水量，指導(dǎo)灌溉操作，避免因過度澆水或缺水造成的植物損害。1.2.4數(shù)據(jù)傳輸模塊通過無線通信技術(shù)（如Wi-Fi、Zigbee、LoRa等），將各傳感器采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到云端服務(wù)器。

1.2.5云計算平臺在云端對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、處理和分析，生成可視化報告，支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和決策支持。移動終端/計算機(jī)客戶端：為管理者提供直觀易用的操作界面，使得他們能夠隨時隨地查看最新的環(huán)境信息，接收報警通知，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果調(diào)整管理措施。

1.3數(shù)據(jù)驅(qū)動的智能管理策略借助于物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)提供的詳盡數(shù)據(jù)，苗圃管理者可以制定更加科學(xué)合理的管理策略。

1.3.1自動調(diào)節(jié)環(huán)境條件當(dāng)監(jiān)測到的環(huán)境參數(shù)偏離預(yù)設(shè)范圍時，系統(tǒng)可自動啟動相關(guān)設(shè)備（如加濕器、風(fēng)扇、灌溉系統(tǒng)等）進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保環(huán)境始終處于最佳狀態(tài)。

1.3.2個性化養(yǎng)護(hù)方案根據(jù)不同植物品種的具體需求，定制個性化的養(yǎng)護(hù)計劃，比如設(shè)置不同的光照周期、溫度范圍等，促進(jìn)植物健康快速成長。

1.3.3預(yù)測性維護(hù)與預(yù)警通過對歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)和建模，提前預(yù)測可能出現(xiàn)的問題（如極端天氣事件、病蟲害爆發(fā)等），并及時采取預(yù)防措施，降低風(fēng)險。1.3.4資源優(yōu)化配置依據(jù)實際需要合理安排水資源、肥料和其他投入品的使用，減少浪費，提升經(jīng)濟(jì)效益的同時保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

1.4灌溉系統(tǒng)優(yōu)化傳統(tǒng)的灌溉方式往往依賴于經(jīng)驗判斷，容易造成水資源浪費或者植物因過度澆水而受損。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以根據(jù)實際需要精確控制灌溉量。例如，結(jié)合土壤濕度傳感器的數(shù)據(jù)反饋，當(dāng)檢測到土壤水分低于設(shè)定閾值時自動啟動灌溉系統(tǒng)；反之，則停止供水。這樣不僅可以節(jié)省寶貴的水資源，還能避免因不當(dāng)灌溉引起的植物生長問題。

1.4.1基于傳感器的數(shù)據(jù)收集1）土壤濕度傳感器：這是智能灌溉系統(tǒng)的核心組件之一，用于監(jiān)測土壤中的水分含量。傳感器能夠持續(xù)地將實時數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫朔?wù)器，確保管理者可以獲得最準(zhǔn)確的信息。2）氣象站：集成溫度、濕度、降雨量等參數(shù)的監(jiān)測，結(jié)合當(dāng)?shù)靥鞖忸A(yù)報，可以預(yù)測未來幾天內(nèi)的自然降水情況，從而調(diào)整灌溉計劃。

1.4.2智能決策支持1）數(shù)據(jù)分析與處理：云端平臺利用先進(jìn)的算法對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確定何時何地需要灌溉以及具體的水量。例如，通過機(jī)器學(xué)習(xí)模型預(yù)測植物需水高峰期，并據(jù)此制定個性化的灌溉策略。2）閾值設(shè)定：根據(jù)不同植物種類及其生長階段的需求，預(yù)先設(shè)置土壤濕度的理想范圍。當(dāng)實際測量值低于下限閾值時觸發(fā)自動灌溉；反之，如果濕度達(dá)到上限，則停止供水。

1.4.3自動化控制系統(tǒng)1）遠(yuǎn)程控制閥門：物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以通過互聯(lián)網(wǎng)連接到灌溉系統(tǒng)的電磁閥或其他控制裝置，根據(jù)預(yù)設(shè)規(guī)則或手動指令開啟/關(guān)閉水源。2）定時器與邏輯控制器：除了簡單的開/關(guān)操作外，還可以編程復(fù)雜的灌溉邏輯，如分時段灌溉、交替輪灌等，以適應(yīng)不同的作物需求。

1.4.4用戶界面與反饋1）移動應(yīng)用程序：提供直觀易用的操作界面，讓用戶可以通過智能手機(jī)或平板電腦隨時隨地監(jiān)控和管理灌溉系統(tǒng)。應(yīng)用程序還可能包括歷史記錄查詢、異常報警等功能。2）可視化報告：定期生成關(guān)于用水量、灌溉頻率等方面的統(tǒng)計圖表，幫助管理者評估系統(tǒng)性能并作出改進(jìn)。

1.4.5環(huán)境友好型灌溉1）節(jié)約水資源：精準(zhǔn)灌溉避免了不必要的過量澆水，顯著減少了水資源的消耗。這對于干旱地區(qū)或者水資源緊缺的地方尤為重要。2）保護(hù)植物健康：合理的灌溉有助于維持植物根系周圍的適當(dāng)濕潤度，防止由于過度澆水導(dǎo)致的根部腐爛等問題，同時也促進(jìn)了植物的整體健康生長。

1.5病蟲害防治病蟲害是影響苗木健康的重要因素之一。通過安裝攝像頭或其他類型的生物傳感器來監(jiān)控苗圃內(nèi)的情況，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況如葉片變色、昆蟲活動跡象等，即可迅速采取措施進(jìn)行干預(yù)。同時，基于歷史數(shù)據(jù)建立預(yù)測模型，提前預(yù)警可能出現(xiàn)的問題，做到早預(yù)防、早治療，減少損失。

1.5.1實時監(jiān)測與快速反應(yīng)1）視覺識別：安裝在苗圃關(guān)鍵位置的高清攝像頭能夠捕捉到植物葉片的顏色變化、昆蟲活動等視覺異?，F(xiàn)象。結(jié)合計算機(jī)視覺技術(shù)和深度學(xué)習(xí)算法，系統(tǒng)可以自動識別并分類這些異常情況。2）遠(yuǎn)程查看：管理者可以通過移動應(yīng)用程序或網(wǎng)絡(luò)平臺隨時查看苗圃內(nèi)的實時視頻流，不受地理位置限制地進(jìn)行監(jiān)督。3）環(huán)境因子感知：利用溫度、濕度、二氧化碳濃度等環(huán)境傳感器，持續(xù)監(jiān)測可能促進(jìn)病蟲害發(fā)生的環(huán)境條件。4）病原體探測：某些先進(jìn)的生物傳感器可以直接檢測空氣中或土壤中的特定病原體，提前預(yù)警潛在威脅。5昆蟲行為跟蹤：微型麥克風(fēng)和紅外傳感器可用于監(jiān)聽昆蟲飛行聲音或檢測其熱信號，幫助定位害蟲聚集區(qū)域。

當(dāng)系統(tǒng)檢測到以上任何異常情況時，會立即發(fā)送警報通知給相關(guān)人員，確保他們能夠在最短時間內(nèi)采取行動，減少病蟲害擴(kuò)散的風(fēng)險。

1.6基于歷史數(shù)據(jù)的預(yù)測建模模式識別：通過對多年積累的歷史病蟲害數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出病蟲害發(fā)生的時間規(guī)律、地理分布特點以及與氣象條件之間的關(guān)聯(lián)性。再運(yùn)用統(tǒng)計學(xué)方法和機(jī)器學(xué)習(xí)模型，如時間序列分析、回歸分析和支持向量機(jī)等，預(yù)測未來一段時間內(nèi)病蟲害的發(fā)生概率和發(fā)展趨勢。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，評估不同地區(qū)、不同作物品種面臨的病蟲害風(fēng)險等級，并制定相應(yīng)的預(yù)防措施?；谙到y(tǒng)提供數(shù)據(jù)分析得出最佳實踐建議并實施，包括何時開始噴灑農(nóng)藥、選擇哪種藥劑、如何調(diào)整種植結(jié)構(gòu)以降低病蟲害風(fēng)險等。1.7早預(yù)防、早治療，減少損失可以結(jié)合無人機(jī)和地面機(jī)器人，根據(jù)病蟲害的具體位置和程度實施定點施藥，避免大面積無差別用藥造成的環(huán)境污染和資源浪費，或者引入天敵昆蟲或有益微生物，構(gòu)建自然生態(tài)系統(tǒng)平衡，抑制病蟲害的發(fā)生。還要定期組織員工參加病蟲害防治知識講座和技術(shù)培訓(xùn)，提升他們的識別能力和應(yīng)急處理技能。借助社交媒體和移動互聯(lián)網(wǎng)平臺，鼓勵周邊社區(qū)居民共同參與到病蟲害監(jiān)測中來，形成群防群治的良好氛圍。

2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來的效益

2.1提高工作效率物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，能夠顯著提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，通過精準(zhǔn)的操作和實時的決策減少資源浪費，優(yōu)化生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，減輕管理人員的體力勞動負(fù)擔(dān)，降低勞動力成本。

2.2改善產(chǎn)品品質(zhì)通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，為苗木生長提供更適宜的生長環(huán)境，有利于培育出更健壯苗木。

2.3節(jié)約資源可以實現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉，有效減少水和肥料的使用量。

2.4增強(qiáng)市場競爭力有助于打造綠色生態(tài)品牌，贏得消費者信任。

3面臨的問題與挑戰(zhàn)

盡管物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為苗圃管理帶來了諸多便利，但在實際應(yīng)用過程中也遇到了一些障礙，比如存在數(shù)據(jù)資源少、數(shù)字化水平低、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)薄弱等問題。還有初期投資較大、技術(shù)維護(hù)復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險等。另外，不同地區(qū)氣候差異大，如何根據(jù)不同地區(qū)的具體情況制定合適的解決方案也是一個值得深入研究的問題。

4結(jié)論與展望

綜上所述，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為苗圃管理提供了一種全新的思路和方法，極大地提升了管理水平和經(jīng)濟(jì)效益。然而，要充分發(fā)揮其潛力，還需要進(jìn)一步解決當(dāng)前存在的問題。未來，隨著5G網(wǎng)絡(luò)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展，相信物聯(lián)網(wǎng)將在苗圃乃至整個農(nóng)業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用，推動農(nóng)業(yè)向更加智慧化方向邁進(jìn)。

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