蔬菜工廠化生產(chǎn)智慧管理系統(tǒng)介紹

陳素娟，陳國元，周 英，李慧敏

（蘇州農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215008）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)和人工智能在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用推動了設(shè)施蔬菜管理的智能化，在節(jié)約勞動力成本的同時提高了工作效率，管理水平也得到了提升。蔬菜工廠化生產(chǎn)智慧管理系統(tǒng)的開發(fā)為管理者提供了一個基于云服務(wù)的智慧管理軟件，實現(xiàn)了蔬菜工廠化生產(chǎn)管理的便捷化[1]。通過本軟件，管理者可以在電腦上查看蔬菜工廠化生產(chǎn)間的秧苗生長狀況、育苗管理、定植管理、病蟲防治、物聯(lián)網(wǎng)智能化管理、生產(chǎn)環(huán)境與病蟲害預(yù)警信息等，提升蔬菜工廠化生產(chǎn)效率與管理水平。

1 系統(tǒng)功能介紹

系統(tǒng)模塊包括大屏總覽模塊、生產(chǎn)管理模塊、操作評價模塊和預(yù)警信息模塊，蔬菜工廠化生產(chǎn)智慧管理系統(tǒng)需要技術(shù)管理員定向開通賬號以保證系統(tǒng)管理的專一性和安全性。賬號具有不同的權(quán)限，用戶獲得賬號分配后可以登陸本系統(tǒng)進行在權(quán)限范圍內(nèi)的一些內(nèi)容訪問和管理操作（圖1）。蔬菜工廠化生產(chǎn)智慧管理系統(tǒng)的開發(fā)為教學(xué)和科研提供了智能化管理平臺，教師和學(xué)生可以通過平臺進行操作管理，包括方案、環(huán)境參數(shù)設(shè)定、方案評價、預(yù)警及監(jiān)控等，了解蔬菜植物工廠化內(nèi)蔬菜生長狀態(tài)。

圖1 蔬菜工廠化生產(chǎn)智慧管理系統(tǒng)用戶登錄頁面

2 功能模塊介紹

蔬菜工廠化生產(chǎn)智慧管理系統(tǒng)后臺的主要功能包括大屏總覽模塊、生產(chǎn)管理模塊、方案管理模塊、操作評價模塊和預(yù)警信息模塊等。

2.1 大屏總覽模塊

大屏總覽模塊展示了蔬菜工廠化生產(chǎn)區(qū)域的全景，包括植物工廠區(qū)和混合光栽培區(qū)蔬菜種植的全過程和各種蔬菜生命周期的生長場景，同時可以將蔬菜工廠化生產(chǎn)視頻嵌入，供大家學(xué)習(xí)和觀摩。

2.2 生產(chǎn)管理模塊

生產(chǎn)管理模塊主要針對葉菜和茄果兩大類蔬菜無土栽培技術(shù)進行展示，葉菜類展示水培模式，茄果類展示基質(zhì)栽培模式[2-6]，生產(chǎn)管理分別從工廠化育苗到工廠化定植再到智能化管理以及病蟲防治方面進行系統(tǒng)展示。

2.2.1 工廠化育苗

工廠化育苗模塊主要介紹人工播種和機械播種兩種方式，包括育苗設(shè)備的準備、育苗材料及工具、育苗過程介紹以及苗期管理技術(shù)及視頻監(jiān)控，同時介紹播種技術(shù)指導(dǎo)過程及視頻，點擊視頻播放鍵可以觀看播種技術(shù)指導(dǎo)過程。

2.2.2 工廠化定植

工廠化定植（圖2）模塊包括定植前的準備工作，主要是苗床準備、秧苗準備、定植技術(shù)、將秧苗從苗床取出栽種到定植床的過程以及定植后的管理工作，同時展示種苗定植后的生長狀態(tài)及對定植床上幼苗的全方位監(jiān)管。

圖2 蔬菜工廠化生產(chǎn)定植頁面

2.2.3 智能化管理模塊

智能化管理（圖3）模塊通過環(huán)境參數(shù)的設(shè)定（包括空氣溫度、空氣濕度、營養(yǎng)液溫度、光照強度、光質(zhì)、營養(yǎng)液EC、營養(yǎng)液pH 值）以及水肥一體化管理和計算機綜合調(diào)控實現(xiàn)蔬菜工廠化生產(chǎn)的智能化管理，傳感器根據(jù)實時氣象數(shù)據(jù)和設(shè)定參數(shù)對處于不同生長時期的植株進行科學(xué)地調(diào)整和管理，使植株處于最佳生長環(huán)境。

圖3 蔬菜工廠化生產(chǎn)葉菜類智能化管理頁面

2.2.4 病蟲害管理模塊

病蟲害管理模塊用來進行蔬菜病蟲害信息管理，展示不同系統(tǒng)培育方案下植株出現(xiàn)的病蟲害信息。各系統(tǒng)方案通過上傳植株的病理圖片和病理名稱信息從物理防治和生物防治兩方面提出應(yīng)對該病理狀況的方案。

2.3 操作評價模塊

操作評價模塊包括工廠化育苗、工廠化定植、智能化管理和病蟲害防治4個環(huán)節(jié)。其中工廠化育苗從評價標準、方案、評價結(jié)果3個方面展示不同育苗方案的成果。

智能化管理模塊從3組方案的播種管理、幼苗期的管理、定植后管理3 個方面進行對比分析，對每組方案的完整程度、準確性和團隊協(xié)作性做出系統(tǒng)的評價，評價結(jié)果以柱狀圖形式直觀地展現(xiàn)出來。

在病蟲害管理模塊下管理員可以定期對蔬菜工廠化生產(chǎn)間針對蔬菜種植管理中的各種農(nóng)事操作環(huán)節(jié)效果進行評價，分析種植管理方案的優(yōu)劣，以便更好地改進生產(chǎn)與管理方式。

2.4 預(yù)警信息模塊

預(yù)警信息管理模塊主要用來管理溫度預(yù)警、濕度預(yù)警、光照預(yù)警、EC預(yù)警和pH預(yù)警等信息。當系統(tǒng)監(jiān)測器監(jiān)測到實時溫度高于最適宜生長溫度時系統(tǒng)就會發(fā)出預(yù)警信息，推送預(yù)警信息到負責(zé)該方案的用戶，讓用戶及時處理。

病蟲害預(yù)警管理模塊（圖4）主要用來監(jiān)測發(fā)布病蟲害的預(yù)警信息，比如通過數(shù)據(jù)分析監(jiān)測判斷某地某時間段可能爆發(fā)什么病蟲害和數(shù)量占比并編輯預(yù)警信息推送到負責(zé)該方案的用戶，讓用戶提前防范。目前系統(tǒng)已經(jīng)針對斜紋夜蛾、甜菜夜蛾、銀紋夜蛾、小地老虎、蚜蟲和粉虱等幾種常見葉菜病蟲害進行了預(yù)警信息監(jiān)測。

圖4 蔬菜工廠化生產(chǎn)病蟲預(yù)警信息模塊頁面

3 總結(jié)

蔬菜工廠化生產(chǎn)智慧管理系統(tǒng)的開發(fā)為蔬菜工廠化生產(chǎn)管理提供了智能化管理平臺，生產(chǎn)企業(yè)或用戶可以利用電腦或手機進行操作，實現(xiàn)智能化監(jiān)測與管理，農(nóng)業(yè)院校也可以利用該平臺進行教學(xué)和實踐，引導(dǎo)學(xué)生自主學(xué)習(xí)及進行學(xué)習(xí)效果的評價。蔬菜工廠化生產(chǎn)智慧管理系統(tǒng)V1.0剛剛起步，后續(xù)還需要不斷完善各功能模塊以及充實內(nèi)容，為生產(chǎn)單位提供更好、更方便的服務(wù)，為智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供技術(shù)支撐。