物聯網技術在智能生態大棚中的應用研究

王俊杰 姜家驥 胡紫楠 鄒家迅

摘 要：隨著科學技術的不斷發展，越來越多的高新技術被運用到了農業生產當中，智能大棚技術在農業技術的發展中扮演著重要的角色，國外先進的智能大棚監控經驗表明，通過智能大棚監測與控制技術合理的監控智能大棚內農作物的生長狀況，能夠保證智能大棚內農作物始終處于一個最適宜的生長環境，提高大棚內農作物的質量和產量，從而達到高效的農業生產。整個智能大棚的監測與控制為大棚內農作物的高產、優質提供了基礎，在我國農業現代化的進程中具有實際應用的意義。

關鍵詞：智能大棚；監測；控制；

隨著農業產業結構的調整，現代化、設施化農業道路已逐漸取代了我國傳統的農業生產方式。現代農業溫室憑借著其環境的可測量和可控制、管理方便、生產效率高的智能監控系統及其良好的經濟效益等特點在農業生產中越來越普及。在工程技術農業生產相結合的基礎上，現代農業溫室能夠通過監控農作物的生產環境，維持農作物在其有利的溫濕度、光照度、空氣及肥料的環境下生長發育，同時它能夠擺脫大自然環境條件的束縛而進行高效率的農業生產，具有投資多、技術水平高、作物質量好、生產產量多、經濟效益好等特點，為生產管理者提供便利，是最有生命力的農業新產業。

一、智能大棚技術的背景及意義

農業溫室技術是現代農業技術和工程技術，包括建筑、環境、自動化、材料、機械、品種栽培、管理等學科和機構的整合，是中國農業現代化的重要組成部分。根據不同的屋頂架構及光線照明方式，農業溫室可分為多種類型，例如玻璃溫室、塑料大棚等。但只是憑借大棚的保溫是不能達到農業生產所要求的高產、優質的目標的，還必須對農作物進行多方位更準確的環境因子的采集和實時控制。當前國家提出要關注農業科學中新的農業技術與改革道路，實現數字精確農業，智能大棚技術是一個巨大的現代農業發展和改革措施，可以充分利用作物的產量潛力，增加產量，提高質量，而且可以使作物逆季節生長或者是一年多次生長，充分利用現有資源為農作物的優質高產服務。

智能大棚技術是實現農業自動化的重要技術，對智能大棚的監測與控制，可以為農業精細化提供支撐，以達到提高生產效率、提升農產品品質以及降低生產成本的目的。隨著計算機技術、通信技術、網絡技術、自動控制技術等新型學科技術的日新月異，智能大棚監測與控制的水平得到了快速的發展，國內外對智能大棚監控的研究已經取得一定成果。近年來，農業溫室技術在我國的發展已經開始，已經完成了各種蔬菜工廠設施、農業科技示范園等的建設，其中包括國內自己研發的節能型日光溫室，還有從國外進口和國內制造的一些智能大棚。但總體來說，我國農業溫室規模小，技術含量不高，缺乏如荷蘭、美國那樣針對高度集中的農業工廠進行高科技投入，大量資金保證，超高效率的生產。與目前發達國家的農業大棚技術的發展還有很大差距。大棚內機械化操作水平低，勞動強度大，工作環境差，效率低而且作業質量不高，是綜合大棚技術中的薄弱環節，已經在一定程度上制約了智能大棚監控技術的發展，所以，我們在學習國外高新的技術的同時，研發適合我國不同地域及氣候特點的溫室大棚智能監制系統是非常重要的。

二、物聯網技術體系

物聯網技術體系主要分為四部分：現場信息采集、數據處理、遠程控制、終端體驗。

2.1現場信息采集

包括射頻識別（RFID）、傳感終端等數據采集與視頻監測信息采集數據采集主要包括土壤數據、氣候數據、雨量水分數據、風速數據等，現場信息采集不僅可以為農產品生產提供準確指導，高效管理；還可在前期種植準備階段根據土壤信息來選擇合適的農作物。

2.2數據處理

將采集到的數據信息通過無線或有線網絡傳輸給數據管理中心，數據管理中心對基礎數據進行統一存儲、處理、挖掘，可生成圖像或圖表，直觀展現動植物生長現狀，并作出智能決策數據處理階段可以結合專家遠程會診，針對農作物的品種，與標準數據做對比作，從而做出決策方案，例如種植前期選擇合適的作物品種，種植過程中研制施肥處方、噴灌處方、病蟲害處方，還可監測品質、產量、預測成熟期等。

2.3遠程控制

可以事先設定好控制邏輯，系統會根據決策處方自動實現渠系和管道水利遠程控制、泵站自動控制等；也可通過手機或電腦登陸軟件終端，只需動動鼠標，就可以根據農戶操作控制水閥、風機等設備開關。

2.4終端體驗

當前主要是電腦、手機、一體機、多功能電視機等，隨著三網融合及物聯網、移動互聯網的發展，將會有更多的終端涌現同時，由于有了統一的中心平臺，提供綜合服務，終端的服務功能和作用將大大增強。農戶通過計算機登錄軟件操作平臺或使用手機、平板足不出戶

就可以實時監測到大田情況，并可遠程控制；可以隨時接收專家指導信息、政府應急通知與政策信息；還可以提前接收病蟲害預警、災情預警等，預先采取應對措施。

三、結論

智能大棚的設計，不僅解決了種植人員對農作物生長環境的檢測問題，而且對棚內環境可以遠程控制，實現了在室內設定大棚參數。在手機APP中收集大量的農作物生長信息，可以根據當前環境及作物生長情況，對用戶提出指導方案，使大棚管理更加方便。

智能大棚監測與控制系統不僅可以實現農作物的反季節生產，還會提高農作物的生產質量、生產數量以及生產效率。近年來國內外隨著傳感器采集技術、計算機網絡技術、智能監控技術以及生物工程技術的不斷發展和進步，智能大棚的環境監控技術也在不斷的吸收相關領域的先進技術和先進方法，融合各方面的優點進行不斷的完善和創新。智能大棚監控系統將會朝著完全智能化、自動化、機械化以及無人化的方向發展。相信在不久的未來，智能大棚監控技術將會被利用到農業生產和生活的各個地方。

參考文獻

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（作者單位：遼寧科技大學）