物聯網技術在農民合作社的應用與發展

郭燕燕

（四川省雷波縣拉咪鄉人民政府，四川 雷波 616565）

1 農民合作社物聯網技術的重要性

物聯網技術在農民合作社中的切實應用，可以提高農業現代化種植水平，實現農作物保質保量、增產增效的種植目標，從而切實提高農民經濟效益，例如雷波縣具有中國優質臍橙第一縣的美譽，當地臍橙產量豐富，在采用物聯網技術后，產量更是直線上升，并通過打造綠色生態農業體系為切入點，逐步實現了農業產業化，促進了雷波縣農業產業經濟發展。

提高當地農戶對物聯網技術的認識程度，使用有效推廣手段能夠讓農戶認識到物聯網技術對農業發展的重要意義。由于雷波縣以臍橙種植為主體的農民合作社較多，因此可以構建物聯網臍橙示范基地，以此促使農戶切實體驗到物聯網技術優勢以及在提升經濟效益方面的關聯度，進而全面提升四川省雷波縣農業現代化水平。

2 農民合作社物聯網技術的應用

雷波縣位于四川省西南邊緣、金沙江下游北岸，是涼山彝族自治州的東大門，幅員面積2 838 km2，山高坡陡谷深、懸崖峭壁路險，最高海拔4 076 m，最低海拔380 m，年均氣溫14℃，年均降雨量900 mm，無霜期270 d，日照1 250 h，且當地多為山地地形，山地面積占84%。本地作物主要有臍橙、洋芋、玉米、花椒和核桃等，基于雷波種植條件，該地臍橙產量大且品質較高，享有中國優質臍橙第一縣的美譽。

2.1 物聯網系統構建

感知層、網絡層和應用層為物聯網系統的主要結構。感知層主要負責當地農作物種植過程中的數據采集與設備驅動，首先利用空氣溫度傳感器、空氣濕度傳感器、土壤溫度傳感器、土壤濕度傳感器和CO2濃度傳感器可以全面掌握種植基地內各種種植參數，并根據實際監測到的指標數據與標準數據相對比，啟動相應的制冷設備、加濕設備和排風設備，以此調控種植基地內的溫度、濕度和CO2濃度等指標[1]。

（1）感知層。農民合作社物聯網系統平臺的用戶主要為開展農業種植的農民，為確保合作社內每一個農戶均能了解玉米、薯類和豆類等信息，在種植基地設置物聯網傳感器監測系統，系統中根據實際需求設有多個傳感器，每個傳感器均具有數據采集、處理和傳遞等功能，物聯網系統平臺匯總各個傳感器收集到的數據，并對其進行整合分析，從而在種植期間監測到特定需求時能夠及時進行解決。此外，物聯網系統還具有質量追溯功能，在農作物后續銷售環節，農戶可以借助物聯網監控技術對該作物品種的生長狀態、采摘、生產和物流進行監測，并將監控得到的信息上傳至客戶端，消費者通過掃描商品二維碼即可對其自種植起至銷售期間內所有的信息進行了解，例如施肥記錄、農藥記錄和病蟲害防治等。

（2）網絡層。ZigBee和WiFi技術是農民合作社物聯網系統主要采用的無線通信技術，作用是實現數據信息傳輸。

（3）應用層。Web服務器和數據庫是應用層主要結構。應用層主要作用是儲存傳感器采集到的信息，農民合作社內農戶可以基于應用層，也就是客戶端查詢種植期間產生的一系列信息。

2.2 生長條件分析——以洋芋為例

（1）溫度。幼苗期、現蕾期、開花期、結薯期白天的上限、最適、下限溫度分別為30℃、16℃、5℃；27℃、16℃、6℃；31℃、17℃、7℃；21℃、17℃、8℃；晚上的上限、最適、下限溫度分別為 16℃、15℃、12℃；10℃、8℃、7℃；10℃、9℃、8℃；9℃、8℃、5℃。

（2）濕度。幼苗期、現蕾期、開花期、結薯期白天的上限、最適、下限濕度分別為 85%、80%、60%；80%、70%、65%；80%、65%、80%；70%、65%、60%；晚上的上限、最適、下限濕度分別為80%、70%、65%；70%、65%、60%；65%、60%、60%；65%、65%、60%。

（3）光照強度。結果期上限、下限光照強度為25 000 Lux與60 000 Lux。

（4）CO2濃度（mg/L）。在種植基地設置物理網傳感器監測系統，可以不間斷并定時利用傳感器對種植基地的溫度、濕度、光照強度與CO2濃度進行采集，同時將采集到的數據傳回到客戶端，客戶端則會依據提前設置好的不同成長期最適宜的指標參數自動判斷當前環境是否需要開啟自動灌溉設備、自動遮陽設備和自動通風設備控制設備。例如，當種植基地內傳感器監測到當前土壤濕度已經低于最適指標參數時，客戶端就會自動下達開啟自動灌溉控制設備的指令，從而對需要灌溉的區域實施灌溉，直至土壤濕度符合要求時自動灌溉控制設備會自動關閉[2]。

2.3 物聯網技術在農作物栽培中的應用

2.3.1 空氣溫度與濕度

物聯網技術對空氣溫度與濕度進行調控為核心開展模擬試驗，在模擬實驗中選擇種植基地的合適比例位置，放置空氣溫濕度傳感器，實時監測試驗基地內空氣的溫濕度數據信息，監測到的數據為（以洋芋栽培為例）。

（1）試驗地試驗當天洋芋物聯網環境監測不同天氣下空氣溫度

晴天。晴天天氣下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋種植基地空氣溫度分別 為 16.1℃ 、20.2℃ 、22.9℃ 、32.3℃ 、30.2℃ 、25.8℃ 和15.3℃。

陰天。陰天天氣下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋種植基地空氣溫度分別 為 13.6℃ 、18.3℃ 、20.7℃ 、23.2℃ 、25.9℃ 、20.8℃ 和12.5℃。

雨天。雨天天氣下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋種植基地空氣溫度分別 為 11.3℃ 、17.5℃ 、23.2℃ 、25.1℃ 、26.4℃ 、18.5℃ 和10.5℃。

（2）試驗地試驗當天洋芋物聯網環境監測不同天氣下空氣濕度

晴天。晴天天氣下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋種植基地空氣濕度分別 為 78.5% 、63.4% 、60.6% 、62.2% 、62.7% 、61.3% 和78.9%。

陰天。陰天天氣下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋種植基地空氣濕度分別 為 77.2% 、65.4% 、63.5% 、68.3% 、60.2% 、66.3% 和78.5%。

雨天。雨天天氣下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋種植基地空氣濕度分別 為 71.2% 、75.4% 、63.2% 、65.4% 、67.2% 、72.3% 和76.5%。

（3）結果分析

作物根系成長狀態與結果率息息相關。根系對溫度的要求較為嚴苛，在15～21℃內作物根系生長較快。為確保農民合作社發展效益，應在種植中合理管控種植基地的溫度。此外，除對溫度有一定的要求外，空氣濕度也要滿足作物生長標準。針對不同成長期的作物，空氣濕度的要求標準不同，應合理調控。

（4）深化物聯網技術在洋芋栽培中的應用

通過物聯網技術可以根據傳感器監測到的信息自動調控自動控制設備，完成種植基地內作物成長需求。

2.3.2 土壤溫度

根據作物生長條件和物聯網環境監測到的不同天氣下土壤溫度分析發現，作物根系在土壤中的扎根深度較淺，在土層厚度有限的條件下，作物根系受溫度影響的程度較大，良好的土壤溫度可以提供良好的成長環境。在此要求下，及時采用物聯網技術，利用物聯網技術對作物成長期間的土壤溫度進行實時監測具有重要意義，進而提高種植收益。

2.3.3 土壤水分

不同農作物，在保溫期、現蕾期、開花期和結果期所要求的土壤含水量存在較大差異，且在不同土壤含水量促使下，在同一時期出現大量結果現狀的可能性有所增加，導致果實大批量成熟無法及時處理；或熟透速度快，處理不及時造成經濟損失。采用物聯網技術對土壤含水量進行實時監測，可有效避免這些情況的發生。通過物聯網環境監測土壤不同時段的含水量，根據采集到的數據分析后，即可發現在某個時間段土壤含水量出現下滑，進而確定造成以上情況的原因可能為種植基地外環境溫度上升，從而引起種植基地內溫度提高，加快了土壤水分蒸發。物聯網技術的應用可以在監測到土壤含水量與預定指標出現偏差時啟動自動灌溉設備，合理調控土壤含水量至標準狀態。

2.3.4 CO2濃度

CO2是農作物植株光合作用的必備條件，適量的CO2濃度可以促進植株光合作用，加快生長提高產量，從而提高農民合作社實際經濟效益。實驗當天試驗地采用物聯網技術監測種植基地內CO2濃度分別為，0：00濃度為 369 mg/L、4：00 為 423 mg/L、8：00 為 325 mg/L、12：00 為190 mg/L、16：00 為 256 mg/L、20：00 為 283 mg/L以及次日0：00為347 mg/L。根據物聯網技術監測到的數據可以清楚看到不同時間段種植基地內具體的CO2濃度，農戶可以通過客戶端掌握CO2濃度，另一方面還可以對基地內CO2濃度進行調整，控制CO2濃度始終在最適宜的范圍內，從而使作物可以在更適宜的環境下健康生長。

3 農民合作社物聯網技術的發展建議

要想進一步實現農業創新發展，應借助技術力量，聚焦物聯網技術在農民合作社中的作用與切實應用，以促進物聯網技術的推廣與示范基地建設。

3.1 做好物聯網技術的推廣普及工作

增加物聯網技術推廣資金投入，確保各項推廣工作可以有效落地，從而提高農戶對物聯網技術的認識程度，讓農戶認識到物聯網技術對農業發展的重要意義，進而強化農戶將物聯網技術應用到農業生產中的決心。可在當地街道、社區張貼海報與發放指導手冊，實現技術入村入戶。最后還可以在社區成立物聯網技術培訓中心，邀請專家為農戶講解物聯網技術的具體應用方法，并對已建設并投入使用物聯網技術的生產基地開展實地指導。

3.2 構建農民合作社物聯網技術示范基地

針對各地農戶文化水平不高，對先進技術的了解程度較為薄弱，以及物聯網技術的接受程度不高等問題，相關部門應鼓勵并給予財政支持，促使當地臍橙特色產業優先進行種植技術升級，鼓勵發展水平較高的以臍橙為主導的農民合作社首先建設物聯網系統，構建農民合作社物聯網技術示范基地，進而在示范基地作用下，促使農戶能夠切實體驗到物聯網技術優勢以及在提升經濟效益方面的關聯度，以此全面提升農業現代化水平。

4 結束語

綜上所述，農民合作社是基于互幫互助、共同致富理念下的一種農業生產方式。物聯網技術是一種可以切實提高當前農業種植條件以及促使當地農業走向現代化的先進技術。在農民合作社發展過程中實現物聯網技術構建與應用，能夠有效改變原有農業生產方式，實現產業調整升級，推動農業產業化發展，進而全面提升農業經濟效益。由此可見，開展農民合作社物聯網技術的發展研究具有重要意義，在農民合作社未來發展中應繼續對物聯網技術進行探索。