泓森農業物聯網智能林木育苗系統開發與應用

侯金波，楊倩倩，劉振華，石冠旗，張益中南林業科技大學；安徽泓森高科生態農林開發有限公司

泓森農業物聯網智能林木育苗系統開發與應用

侯金波1，楊倩倩2，劉振華2，石冠旗2，張益2
1中南林業科技大學；2安徽泓森高科生態農林開發有限公司

目前，我國在推進城市化的進程中，需要大量的城市綠化苗，在產業結構調整中，發展農業農村經濟需要大量高附加值的果蔬藥材等經濟植物種苗，而采用常規技術育種育苗存在速度慢、周期長、季節性明顯、成本高等局限性，使種苗的供需矛盾日趨突出，從而影響了農業產業化進程，影響現代農業的發展進程。

智慧農業；農業物聯網；育苗專家；農業4.0

泓森物聯網智能林木育苗系統技術即結合計算機智能控制技術、濕度傳感技術、超生波、電磁場、托瑪琳石等先進技術，打造一種智能、高效的育苗系統。不但大大節約人力、物力、時間、成本，還可在短期內生產出大量質優且遺傳特性穩定的林木商品苗，育苗速率較常規育苗提高了3倍，生產成本只有常規育苗成本的1/ 10-1/20,且進一步提高了林木速生性和抗逆性，使其具有生產速度快、耐澇、耐寒、耐旱、耐鹽堿、高密植性、材質優良、用途廣泛等優秀特性。

泓森物聯網智能林木育苗系統實現對育種育苗過程中溫、光、氣、熱、養分和激素等環境最佳組合的全自動控制。是國內率先將超聲波、磁場、電場、能量石等物理技術，應用于林木育苗方面的農業物聯網智能控制系統，育苗周期短，育成的苗木根系發達，生長迅速，抗逆性強，成活率高。

技術路線：

1.基于環境因子檢測的智能葉片（集成傳感器）設計

為了能相對準確的檢測到微環境參數，本系統把傳感模擬制造成如微小離體材料的帶葉蓮段，并把各種傳感器科學分布集成于一張人工葉片上，我們稱作為智能葉片，它是一種集成傳感器，具有檢測葉片表面水分蒸發系數的水分檢測功能，具有精準檢測葉片表面溫度的空氣溫度傳感功能，通過模擬生物葉片功能，將監測到的空氣溫度、基質濕度、基質溫度、基質EC值等數據誤差降到最低，從而使育苗風險降到最低。在使用時把它插植于最能代表離體材料微環境的苗床內，并與計算機相聯，實現數據的精準檢測與運算。

2.林木種苗生長環境因子調控技術設計

林木種苗在生長過程中需要有適宜的溫度、濕度、二氧化碳、光照強度，營養液等外部環境條件，沒有這些條件，則不能在最優的環境中產生最大生理潛能的效果。而這些條件要在不同生長時期、不同環境情況下采用著不同的組合，才能降低成本，增加效益。這些必要的環境條件，在傳統常規育苗過程中主要是采用人工或自然控制，采用人工控制顯然是不可能的，因人工控制不能達到精確控制，不能集約化生產。因此本系統采用設計以下智能化控制系統模塊達到智能化控制的目的。

（1）溫度因子控制設計。

本系統通過設定林木種苗生長最適宜的溫度，當智能葉片檢測到溫度<15℃時，智能控制器會發出加溫指令自動開啟加熱設備進行環境加溫；當溫度高于上限值時，會自動開啟微噴降溫系統及相關的通風或遮陽設備，使環境溫度降至適宜種苗生長的范圍內。

（2）光照因子控制設計。

本系統通過設計林木種苗對光照最適值要求，進行光強環境的模擬控制，當智能葉片檢測的光照低于系統設置下限值時，會自動打開補光燈進行人工補光，提高光和效率，促進種苗生長。

（3）水分因子控制設計。

本系統通過設計，當智能葉片檢測到葉片表面的水分低于臨界值時，就會自動打開彌霧系統進行彌霧補水；當檢測到空氣濕度不足時，同樣會啟動彌霧系統進行環境增濕，為種苗生長提供適宜的水分需求。

（4）CO2氣體因子控制設計。

本系統通過設計，當智能葉片檢測到CO2不足時，立即自動開啟CO2供氣系統的氣閥，補充CO2，主要起到了碳源供給的作用，促進光合作用及代謝產物，該營養補充起到了礦質營養及激素的最佳調配作用。

（5）營養液控制設計。

本系統通過研發一套先進的基于環境因子自動檢測的微機植物快繁智能化控制系統，首先采用輸入設備設置好林木種苗生長的各項環境數據，然后利用智能葉片實時檢測當前環境狀況，傳送給主機，通過CPU控制模塊來運算分析，提供控制作物生長因素的最佳組合方案。可以進行溫度、光照、空氣濕度、空氣質量、基質濕度、葉片水膜、CO2濃度、營養液等組合的最優控制，同時可以自動化清掃環境，智能化管理。

此外，還可以利用現在的網絡技術，通過無線網絡來遠程控制。智能葉片采集的數據通過網絡發送給遠端的遠程控制裝置，在遠程控制裝置的顯示器上可顯示當時的實時情況，然后通過相應的應用軟件發出指令信號，從而改變當時的環境因素，通過啟動自動加濕、自動補光、自動升溫、自動降溫、自動開啟或關閉遮陽網、自動補充營養素、自動清掃等系統功能，使育苗區域有最適宜的空氣濕度、光照強度、環境溫度、空氣質量等組合，從而有效解決了人工控制復雜勞動程序和無法精準控制的問題。

侯金波（1979-），男，安徽亳州，研究生，副研究員，速生用材林的培育。