物聯網技術在水培花卉智能生產中的應用

程淑蘭

（江西省蓮花縣農業技術推廣中心，江西 蓮花 337100）

采用營養液對花卉進行栽培是全新的無土栽培方法，該方法無需以土壤為種植基質，是將花卉直接栽培在營養成分豐富的液體基質中。由于無土栽培環境與土壤成分和理化性質完全沒有影響，從而不會出現土壤種植極易發生的土傳病害的不良影響，所以，無土栽培在生產中，不需要用有害的農藥，其獲得的產品完全無污染綠色環保。液體種植還可以輕易的實現水肥的節約使用、避免了耕作勞動，大大改善了當前的生產條件[1]。IOT是互聯網的一個延伸，其終端是計算機，我們運行的所有程序，無非都是計算機和網絡中的數據處理和數據傳輸。水培花卉智能系統所依賴的IOT系統由中控計算機、數據采集系統、顯示系統、信息處理系統等部分組成，具有營養供應、液體混合、液體檢測、含氧量監測以及升/降溫等功能，能夠符合水培花卉全生育期對各類營養物質的大量需要[2]。IOT前景極其廣闊，因此，探討IOT技術在水培花卉智能生產中的應用對于推動輕型農業發展和提高經濟效益具有深遠的意義。

1 基于物聯網控制的智能監控系統

本系統采用層次化、模塊化設計，整個系統由數據采集系統、單片機控制系統、鍵盤設置系統、顯示系統組成。系統以單片機為核心，以溫度、濕度傳感器作為測量元件，通過單片機與智能傳感器相連，采集存儲智能傳感器的測量數據[3]。在單片機系統中，還要實現程序的擴展存儲、數據的實時顯示、超限語音報警和數據輔助存儲功能。

本設計主要做了如下幾方面的工作：確定系統的總體設計方案，包括其功能設計、設計原則、組成與工作原理；進行智能傳感器的硬件電路設計，包括硬件電路構成及測量原理、溫度和濕度傳感器的選擇、單片機的選擇、輸入輸出通道設計。

該智能系統主要由以下幾部分構成：傳感器包括溫度和濕度傳感器。數據采集系統：其功能是實現對傳感器系統所傳送的信息進行A/D轉換。信息處理系統：該系統為整個系統的關鍵所在，包括參數預設、信號處理和調控3大板塊。信號處理能夠對數據與該階段各項參數值比對分析，達到提供解決方案的作用，控制部分是起到下達相應信息的作用。數據顯示系統：可以利用LED顯示屏即時顯示出相應的溫度和濕度等情況。伺服系統：其包括溫度和濕度的調控單元，負責對噴水、加熱等的工作在時間上的調控以實現對各項環境指標的調控功能。

2 水培花卉智能控制系統的研發

從歷史上看，世界上的一些發達國家在該領域的起步比較我國要提前數十年。1949年，在智能技術在開發下，首先在美國順利成立了世界上第一個人造的氣候控制實驗室，由此逐漸開展了農業作物領域對生態抗逆性的基礎研究[4]。1960年，用于生產的半自動溫室逐漸進入于農作物生產的相關領域，率先建設而成的是玉米的溫室工廠，1970年以后，日本、英國等國的溫室實驗室發展迅速，其大量用于農作物的生產研究。隨著科技的進步，數十年后，溫室逐漸成為了設施農業的主體，而且在自動化控制方面技術也日趨完善，在各國都取得了令世人矚目的成績。尤其是1970年計算機的出現，促使溫室條件調控技術取得了重大的進步。1980年以后，計算機興起且價格逐漸走低，以電子計算機為中心的新型環境智能調控模式在各地得到了充分的發展，世界逐步邁入了信息化智能化的新局面。

迄今為止，大多數發達國家的智能溫室的設備水平均已得到較大幅度的提升，并自成體系。溫室內的各項生理生態指標均由電子計算機采集和調控，監測設備也很全面，比如可以對溫度、濕度、光照、CO2濃度、培養液的組成成分和含量進行實時精密的測量，無需人為操作，方便快捷。對各項指標可以輕易地實現自動化的調控，比如無級調節的天窗通風系統，濕簾與風扇配套的降溫系統，由熱水鍋爐或熱風機組成的加溫系統，可定時噴灌或滴灌的灌溉系統，CO2施肥系統，以及適用于溫室作業的農業機械等。電子計算機的調控不再是單一的、機械的、死板的調控，反而是基于作物生態模型的調控，以及基于專門系統的專業化調控。

自從我國實行改革開放的基本國策，在農業生產方面我國取得矚目的成就，與此同時，在農業發展中的不合理之處也日益突出，矛盾日益激化。如果不能合理地解決掉矛盾，這將會嚴重的遏制我國農業現代化進程與發展。在農業方面當前面臨的主要矛盾有：我國人口眾多，資源相對短缺，農產品成本高，科技含量低，規模小。如何合理地解決這些頑疾，首先是我國要實現從傳統農業到先進的、信息化的現代化農業之間的完全轉化。以IOT技術為依托的新型農業即將成為現代化農業的遠大目標，其已成為當前極具活力的新興產業之一。

3 通過智能系統對生產進行控制的風險分析

當前我國的溫室生產行業飛速發展，在其運營過程中難免會出現一些弊端：例如現代溫室管控和相關專業人才十分匱乏，栽培技術相對于國外處于落后狀態，這些弊端造成了現代溫室植物生產的優越性難以充分的發揮；生產能源耗費過多，以現代溫室為代表的企業經濟效益低下，時常會引起溫室產業呈現下滑的趨勢；位于不同地區的環境因素遏制了進口溫室的普遍通用性。還有一點不可忽視的是計算機調控力和相關軟件研發的力度不大。當前國內溫室計算機調控相關技術設備與國際先進水平仍存在較大差距，市面流行的商用智能系統難以匹配節能有效高級機構運行的基本要求。

該技術的發展逐漸開始顯現出另外一種特點：即商業化的推廣逐漸形成了”自上而下”的體系，其顛覆了以往技術變革、改進源于底層的傳統模式。因此，這極有可能引發“泡沫”。“泡沫”產生于對未來產業過高的要求。回顧之前大多數領域的“泡沫”：如房地產、金融泡沫，可以發現，其產生是因為人們對于新事物總有接受的過程，以及投資者對于行業的不切實際的期望所致。IOT也與之相似，據調查，當前已有多數省市出臺了IOT相關的產業政策，各處IOT規劃也廣泛愛戰了起來。其發展理當切實考慮我國人力資源和市場的需求；我國也需要建立完善的退出機制，即使難以規避“泡沫”的產生，但對“泡沫”也會有一定的抑制作用。

4 展望

水培花卉種植業是農業經濟的組成部分之一，水培花卉的種植需要合理管理才能達到最高產量。當前水培花卉的需求市場不斷擴大，大眾對于花卉的品質方面也提出了更高的要求，而且物聯網等新興技術也在逐漸興起，然而不當的人工栽培過程、以及難以控制的非生物脅迫因素等問題嚴重影響了該產業的生產力,阻礙了當地的經濟發展，缺乏合理的栽培技術手段會導致花卉生產過程中產量和質量上的損失。因此，加強完善水培花卉種植和IOT智能控制技術的發展是毋庸置疑的。本文針對IOT控制的水培花卉種植技術進行了描述，為植物生產提供了參考，以確保水培花卉的供應量和質量，對水培花卉生產發展有著深遠的意義。本設計可以利用溫度控制功能實現適合花卉生長的溫度條件，利用溫度傳感器來檢測溫度的高低，通過程序控制的原理來實現升溫或者降溫的功能。濕度自動控制原理主要是利用濕度傳感器來檢測花卉培土的濕度，通過自動噴灌技術實現補充水分需求的功能。從農業的角度上看，其多樣性豐富，區域遼闊，偏遠分散，各種不先進的通信技術難以滿足生產需要，故一般來講，農業實時數據獲得的難度很高，在新型通訊技術的推動下，IOT出現并實現了快速的發展，以IOT為媒介構建新型水培花卉智能系統的應用前景極其廣闊。應在掌握基本種植理論的基礎上加強對種植和IOT相關知識的了解和掌握，才能科學高效的進行生產。