文/ 何 勇 聶鵬程

【導(dǎo)讀】物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)引入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科研領(lǐng)域，使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益大幅提高。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代化葡萄種植園如同聘請了一個時刻關(guān)心、照顧葡萄生長的“電子保姆”，種植者足不出戶就可掌握葡萄的生長發(fā)育情況，實現(xiàn)智能化灌溉與科學(xué)管護，有效提高葡萄產(chǎn)量和質(zhì)量，并可讓葡萄生產(chǎn)經(jīng)營管理全過程實時呈現(xiàn)在消費者面前，促進葡萄消費。

上世紀(jì)90年代物聯(lián)網(wǎng)概念開始出現(xiàn)。 顧名思義， 物聯(lián)網(wǎng)是把物品通過特定的電子標(biāo)簽等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來， 實現(xiàn)行業(yè)的智能化管理。 互聯(lián)網(wǎng)和無線傳輸是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的核心基礎(chǔ)， 它可以延伸到任何需要實時管理的物體，實現(xiàn)人與物、物與物的溝通，相互“說話”、“交流”甚至相互“制約”。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)和農(nóng)村信息化領(lǐng)域已經(jīng)有了初步應(yīng)用， 如傳感器技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)方面的應(yīng)用、遠(yuǎn)程監(jiān)測和遙感系統(tǒng)、食物的安全追溯系統(tǒng)等。 本文主要介紹物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在葡萄種植方面的應(yīng)用。 物聯(lián)網(wǎng)信息采集器能夠?qū)崟r地采集葡萄生長的溫度、濕度、光照和土壤水分等信息數(shù)據(jù)， 然后通過智能分析與相應(yīng)的智能控制設(shè)備，來改善葡萄對生長條件的需求。 將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)，相對于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來說，產(chǎn)量和質(zhì)量部人工管理的控制都有很大提高，對于檔次較高的經(jīng)濟作物來說生產(chǎn)效率能夠提高30%左右。 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用可以大幅減少農(nóng)業(yè)勞動力投入， 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于農(nóng)業(yè)應(yīng)用來說是一個機遇，正如上世紀(jì)80年代生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用推動了農(nóng)業(yè)科技的跨越式進步一樣， 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展也必將深刻影響現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的未來。

一、葡萄健康生長的“電子保姆”——農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

所謂的物聯(lián)網(wǎng)，可以定義為通過裝置在各類物體上的電子標(biāo)簽（RFID）、傳感器、二維碼等，經(jīng)過接口與無線網(wǎng)絡(luò)相連， 從而給物體賦予 “智能”，實現(xiàn)人與物體的溝通和對話，也可以實現(xiàn)物體與物體互相間的溝通和對話。 本項目中通過葡萄種植區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)信息采集節(jié)點，檢測葡萄生長的各個信息，例如葡萄種植區(qū)空氣的溫度、濕度、光照，以及種植區(qū)土壤水分和養(yǎng)分情況等，然后不同的信息采集節(jié)點之間進行組網(wǎng)，通過無線傳輸、網(wǎng)絡(luò)傳輸給管理中的電腦。 這種方式的實現(xiàn)就像手機發(fā)送短信一樣，管理中心站電腦自動分析物聯(lián)網(wǎng)信息采集節(jié)點傳輸?shù)膶崟r的信息數(shù)據(jù)，判斷葡萄生長狀況， 然后再發(fā)送命令給控制柜，對葡萄進行灌溉、施肥、打開內(nèi)外遮陽棚等操作，從而讓葡萄種植者省心省力。

葡萄種植園用上物聯(lián)網(wǎng)， 其作用當(dāng)然不止是讓種植戶們“偷懶”、少下田，更重要的作用在于它能節(jié)省成本，提高葡萄品質(zhì)。 據(jù)了解，有了這個系統(tǒng)后，每667 m2葡萄園一季下來光澆水、施肥的人工成本就能省下2 400 元， 一個葡萄園規(guī)模在66.67 hm2左右的合作社每季能節(jié)省人工成本240 萬元左右。 而且，由于管理方法科學(xué)，實現(xiàn)了實時監(jiān)控，用來灌溉的水也比原來節(jié)省50%左右，即節(jié)省了成本，也實現(xiàn)了環(huán)保。 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)還能實現(xiàn)葡萄產(chǎn)量的可控與在控。 使用本系統(tǒng)的種植者反映，傳統(tǒng)的葡萄種植方式會出現(xiàn)葡萄收成大小年現(xiàn)象， 采用這個系統(tǒng)后，能夠做到控制產(chǎn)量，實現(xiàn)連年豐產(chǎn)。 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就像一個“電子保姆”，時刻關(guān)心、照顧葡萄的生長狀況， 生產(chǎn)出來的葡萄無論水分還是甜度都會比傳統(tǒng)種植技術(shù)要高出很多，葡萄品質(zhì)顯著提高。 采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，種植者不出門，點點鼠標(biāo)、發(fā)個短信就可以對大棚內(nèi)種植的葡萄的生長狀況了如指掌， 坐在辦公室就能做好葡萄的管理。

葡萄種植是個技術(shù)活， 它的生長對土壤中水分含量要求非?？量?。 檢測土壤水分含量的傳統(tǒng)方法通常是在葡萄根部挖點土， 使用專門的儀器進行檢測。 然而，應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后，就可以對葡萄種植區(qū)的土壤水分和養(yǎng)分進行實時自動檢測，土壤溫度計也是埋在土里的，葡萄大棚內(nèi)溫度多高、 土壤水分含量和溫室光照等情況直接通過一個短信或點擊一下電腦鼠標(biāo)就可以輕易查到。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下的葡萄生產(chǎn)智能化灌溉

葡萄規(guī)?；N植之后， 原本的粗放式人工挑水灌溉已成為過去， 現(xiàn)在的葡萄種植戶們都用上了滴灌技術(shù)。 滴灌是精確的節(jié)水灌溉方法，只有需要水的地方才灌水， 做到只灌作物而不灌土地， 而且可長時間使作物根區(qū)的水分含量處于最佳狀態(tài)，可達到既省水又增產(chǎn)的目的。 但其應(yīng)用中也有缺陷，一是滴頭出流孔徑小，流速低，易堵塞。 在大面積灌溉鋪設(shè)使用中，由于面積大，近端、遠(yuǎn)端管道內(nèi)壓力不均勻，進而出現(xiàn)灌水不均衡現(xiàn)象；關(guān)閉部分管道局部灌溉時，則會出現(xiàn)管內(nèi)壓力過大， 損壞管道與滴灌帶的情況。 二是憑借長期以來的灌溉經(jīng)驗，無法精確掌握灌溉時間與灌溉量， 既影響了葡萄的生長發(fā)育，又使得水泵需要頻繁啟動、長時間滿負(fù)荷運行，進而導(dǎo)致水泵與管道的使用壽命縮短。 采用自動變頻灌溉系統(tǒng)，通過物聯(lián)網(wǎng)控制箱，信息采集點上的環(huán)境信息結(jié)合專家信息系統(tǒng)可實現(xiàn)精確制導(dǎo)灌溉， 而變頻技術(shù)的應(yīng)用可使水泵緩慢啟動與停止，保護水泵電機的運行；壓力參數(shù)設(shè)定后，管道內(nèi)水壓恒定在需求范圍內(nèi)，可保證管道內(nèi)水流速度與壓力， 減少管道堵塞， 實現(xiàn)均勻、精確化灌溉目的。

利用變頻技術(shù)克服水泵自動運行管理后，剩下的工作就是如何給葡萄自動澆水了。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與自動控制技術(shù)相結(jié)合， 通過物聯(lián)網(wǎng)感知設(shè)備去“感覺”葡萄生長土壤水分夠不夠，如果感覺到葡萄“渴了”，那么這個感知設(shè)備將會告訴控制中心這條信息， 控制中心收到信息后就會打開該區(qū)域的電磁閥，給缺水的葡萄自動澆水，而上述全過程均可在無人干涉的情況下進行。

那澆水到何種程度才算夠呢？ 或者土壤干到什么程度葡萄才會“渴”呢？ 一個新的問題又產(chǎn)生了，但物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與專家系統(tǒng)解決了這個難題。所謂的專家系統(tǒng)， 就是把單一品種的葡萄種植的專家經(jīng)驗變成控制參數(shù)， 像醫(yī)生看病可以根據(jù)病人的體溫判斷病情輕重一樣， 專家系統(tǒng)就是把先進的專家知識與成熟經(jīng)驗轉(zhuǎn)換為控制系統(tǒng)的控制參數(shù)給電腦識別， 這樣， 電腦將會具備專家的“智商”，像專家在現(xiàn)場一樣幫助農(nóng)戶看管好葡萄園。

三、 智能監(jiān)控在葡萄種植中的應(yīng)用

智能監(jiān)控是信息時代發(fā)展的產(chǎn)物。 應(yīng)用于葡萄種植，一方面能使管理者坐在控制室中就能觀察到控制范圍內(nèi)所有人員管理情況與作物生長情況，為葡萄種植、人員管理、園區(qū)安保提供了臨場視覺效果，提高了園區(qū)管理效率。 另一方面，在葡萄種植區(qū)域內(nèi)安裝畫質(zhì)清晰的攝像頭，可以清楚地觀察到葡萄的實際生長發(fā)育狀況，對葡萄的萌芽、開花、結(jié)果等情況有一個直觀可視化的了解； 在葡萄出現(xiàn)病蟲害與發(fā)育不良的情況下，可以直接采集葡萄生長視屏與圖像信息上傳給農(nóng)業(yè)技術(shù)人員，可視化圖片信息結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)信息采集設(shè)備中農(nóng)業(yè)環(huán)境信息與植物養(yǎng)分信息，輔助農(nóng)業(yè)技術(shù)人員科學(xué)快速地判定病害蟲害類型與發(fā)育不良的原因，及時為葡萄種植者解決問題。 智能監(jiān)控系統(tǒng)還可實現(xiàn)異地實時監(jiān)控，實現(xiàn)了走到世界的任何地方，只要有網(wǎng)絡(luò)，園區(qū)管理者都可通過電腦、 手機等設(shè)備實時訪問園區(qū)監(jiān)控設(shè)備，相當(dāng)于我們擁有了一雙“千里眼”，可以隨時隨地看到自家園區(qū)的情況。 智能監(jiān)控已成為現(xiàn)代化葡萄種植園區(qū)生產(chǎn)管理中不可缺少的組成部分。

四、簡易操作的控制與展示的網(wǎng)絡(luò)化平臺

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在葡萄種植中的網(wǎng)絡(luò)化平臺包括環(huán)境信息采集系統(tǒng)、 自動控制系統(tǒng)和智能監(jiān)控系統(tǒng)等。 葡萄種植者可以通過登錄訪問種植園區(qū)的網(wǎng)站， 通過電腦網(wǎng)絡(luò)控制園區(qū)內(nèi)灌溉設(shè)備，利用監(jiān)控攝像頭觀察園區(qū)的葡萄生長情況。對于管理部門， 也可以通過網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測葡萄各個時間段的生長環(huán)境信息， 掌握葡萄生長健康狀態(tài)， 并結(jié)合專家系統(tǒng)監(jiān)管和指導(dǎo)園區(qū)葡萄生產(chǎn)與管理。 對于消費者而言，可以通過平臺了解葡萄是否成熟， 生產(chǎn)管理過程是否綠色環(huán)保無公害等信息， 提高他們對園區(qū)葡萄的認(rèn)知度和信任度，有助于擴大銷量。

綜上所述， 葡萄種植引進物聯(lián)網(wǎng)這一先進技術(shù)， 旨在通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)應(yīng)用與示范實踐，對農(nóng)業(yè)資源、環(huán)境和生產(chǎn)管理信息進行實時采集、監(jiān)測、處理、分析和預(yù)測，優(yōu)化資源配置和生產(chǎn)管理，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)性、主動性， 減輕盲目投入造成的資源浪費和對生態(tài)環(huán)境的污染，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入相對于傳統(tǒng)葡萄種植， 能夠提高葡萄的產(chǎn)量和質(zhì)量，同時減少勞動力投入，節(jié)約成本，大幅提高葡萄種植效益。