淺談農業智慧溫室大棚的構成與關鍵技術的應用

孟濤

【摘 要】農業智慧溫室大棚由骨架和覆膜組成，可為農作物生長提供一個優越可控的空間。是近幾年興起并迅速推廣的設施農業新型模式。農業智慧溫室大棚，主要由農業溫室大棚、智慧農業溫室大棚信息展示屏、各種無線傳感器、控制器及系統軟件等組成。本文簡單介紹了農業智慧溫室大棚關鍵技術及溫度、通風、光照、水分、濕度控制和視頻監控方法。供從事農業智慧溫室大棚生產和操作人員參考，不足之處請專家及同行批評指正。

【關鍵詞】農業智慧溫室大棚;關鍵技術;應用分析

1農業智慧溫室大棚

農業智慧溫室大棚由骨架和覆膜組成，可為農作物生長提供一個優越可控的空間。是近幾年興起并迅速推廣的設施農業新型模式。農業智慧溫室大棚，可實時無線采集和傳輸溫室大棚內的溫度、濕度、光照、土壤溫度、土壤濕度、CO2濃度、葉面濕度、露點溫度等環境參數，通過PC電腦、移動手機和平板電腦以直觀的圖表和曲線的方式顯示給用戶，并根據種植作物的需求提供各種聲光啟動緊急信號信息。它主要由農業溫室大棚、智慧農業溫室大棚信息展示屏、各種無線傳感器、控制器及系統軟件等組成。

1.1農業智慧溫室大棚信息展示屏

農業智慧溫室大棚信息展示屏由液晶板拼接而成，用于展示農業大棚內各無線傳感器采集的環境數據和現場場景;同時展示屏也是展示智慧農業的一個窗口。

1.2農業智慧溫室大棚傳感器

無線傳感器包括無線空氣溫濕度傳感器、無線土壤溫濕度傳感器、無線土壤PH傳感器、無線光合有效輻射傳感器、無線傳感器、非常高頻RFID讀卡器、攝像頭等。無線傳感器采集的數據經網關轉換成信號接入物聯網信息平臺，非常高頻RFID讀卡器經其配套設備設備服務器接入物聯網信息平臺;所有傳感器用于采集農業大棚內影響作物生長的空氣溫濕度、土壤溫濕度、土壤PH值、光合有效輻射、CO2濃度等環境數據，以及進出農業大棚人員物資信息和農作物生長現場的圖像經物聯網信息平臺上傳到物聯網平臺服務器。

1.3農業智慧溫室大棚控制器

農業智慧溫室大棚控制器由加熱、噴灌、通風、卷簾設備及其配套PLC及設備服務器組成，當傳感器采集的環境數據與標準值對比超出臨界范圍時，控制器自動啟動相關硬件設備對作物生長環境加熱、施肥澆水、通風、卷簾加減光照輻射，實現作物生長過程準確控制。

1.4農業智慧溫室大棚系統軟件

農業智慧溫室大棚系統軟件安裝在實驗平臺服務器，用于對采集的數據匯總、展示、比對控制。深圳信立科技智能大棚環境監測系統基于無線傳感器網絡技術，它的優勢在于低功耗運行，高精度采集和系統性能穩定運作，實現PC電腦、移動手機和平板電腦的監控，可廣泛應用于設施農業、園藝、畜牧業等領域，為實現對設施農業綜合生態信息自動監測、對環境進行自動控制和智能化管理提供科學依據。

“農業智慧溫室大棚”就是充分應用現代信息技術成果，集成應用計算機與網絡技術、物聯網技術、音視頻技術、3S技術、無線通信技術及相關人士智慧與知識，實現農業可視化遠程診斷、遠程控制、災變預警等智能管理。

2農業智慧溫室大棚關鍵技術

2.1傳感器技術

該技術通過聲、光、電、熱、力、位移、濕度等信號來感知現實世界，是物體感知物質世界的“感覺器官”。

2.2網絡通信技術

該技術是物聯網物理系統的狀態數據和應用服務的反饋信號傳輸的基礎。

2.3信息處理技術

該技術通過對感知的數據和采集的信息進行處理、分析和決策，實現對物理實體的有效監控與管理。

2.4自動控制技術

由控制執行器接收并執行命令，最終影響物理實體狀態，形成從物理世界到信息空間再到物理世界的循環過程。

2.5AI圖像識別技術

該技術對圖像進行不同層次的加工，以識別各種模式的目標和對象，在農業領域可用于病蟲害識別等。

2.6智能終端設備與標準化生產管理深度整合技術

智能終端設備能夠成功實現智能化管理，核心在于基于物聯網的精準、完備的數據采集，而所有關鍵環節的數據采集貫穿于標準化生產管理之中。工作人員利用智能終端設備，通過智能分析系統將智能傳感設備收集的數據、標準化生產管理系統所下達的任務和農產品物流運輸銷售信息進一步處理、整合，最終將信息反饋到生產環節，指導農業生產。

3農業智慧溫室大棚技術應用分析

3.1溫度控制

夏季采用自然通風和強制通風相結合的方式進行降溫?？刂破鞲鶕繕藴囟扰c實際室溫的偏差以及室溫的變化率進行模糊計算。需要降溫時，首先開啟頂窗系統進行自然通風，調整溫室內溫度。經過一段時間后，如溫度達不到目標溫度值，則開啟側窗系統。如自然通風不能達到溫室內溫度要求，則關閉自然通風，采用強制通風的方式來控制室內溫度。如溫度仍達不到目標要求，系統會開啟溫度過高報警，提示用戶增加降溫設備。

3.2通風控制

由室內傳感器采集溫室內部上、中、下位置溫度值，模糊計算室內溫差值。如溫差值過大，系統開啟循環風機。傳感器同時采集室內濕度值，如濕度值偏差過大，則開啟循環風機，以平衡室內濕度偏差值。還可以根據二氧化碳濃度選擇開啟或者關閉循環風機。通風換氣裝置可由電腦操作人員通過控制裝置操作，也可進行定時通風設置。

3.3光照控制

1）遮光控制功能。系統將室外氣象站采集的光照值與設定的目標控制值進行對比。如采集到的數值高于系統目標設定值，系統展開外拉幕進行遮光;如采集到的數值低于系統目標設定值，系統則收攏外拉幕。外拉幕的展開與收攏可以由控制器定時操作，也可由工作人員通過控制器操作。2）補光控制功能。系統將室內數據采集器傳回來的高靈敏度光照值與設定目標值進行對比。如采集到的數值高于設定目標值，系統自動關閉補光燈;如采集到的數值低于設定目標值，系統自動打開補光燈。系統還設置有光照累積時間值，如光照累積時間不夠，補光燈會在設定時間打開進行補光。

3.4水分控制

系統將土壤濕度傳感器采集的濕度值與設定目標值進行對比。如采集到的數值高于設定目標值，系統自動關閉灌溉閥門;如采集到的數值低于設定目標值，系統自動打開灌溉閥門。采取定時輪灌的方式，既能夠有效保護水泵，又利于土壤更好地吸收水分。

3.5濕度控制

系統將室內濕度傳感器采集到的數值與目標設定值進行對比。如采集到的數值高于目標設定值，系統自動關閉噴霧閥門;如采集到的數值低于目標設定值，系統自動打開噴霧閥門，保障濕度調整到最佳狀態。

3.6視頻監控

視頻監控可用于探測農作物的生長情況和病蟲害發生情況，并可以監控其他環境調控設備是否在正常執行命令等，為農業生產的可視化管理提供保障。

（作者單位：河南省平輿縣辛店鄉農業農村服務中心）