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        農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在設(shè)施生產(chǎn)上的示范應(yīng)用

        2015-05-14 00:37:32張寶宇
        天津農(nóng)林科技 2015年3期
        關(guān)鍵詞:土壤溫度溫室聯(lián)網(wǎng)

        張寶宇

        (天津市北辰區(qū)種植業(yè)發(fā)展服務(wù)中心,天津 300400)

        1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)概念

        農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是指在設(shè)施溫室控制系統(tǒng)中,通過實(shí)時采集溫室內(nèi)溫度、濕度信號以及光照、土壤溫度、CO2濃度、葉面濕度、露點(diǎn)溫度等環(huán)境參數(shù),自動開啟或者關(guān)閉指定設(shè)備。它可以根據(jù)用戶需求,隨時進(jìn)行處理,為設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動監(jiān)測、環(huán)境自動控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù),能保證農(nóng)作物有一個良好的、穩(wěn)定的、適宜的生長環(huán)境。

        通過遠(yuǎn)程控制,技術(shù)人員在辦公室就能對多個溫室的環(huán)境因素進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測監(jiān)控。同時利用無線網(wǎng)絡(luò)來測量并獲得農(nóng)作物生長所需的最適宜條件,為溫室精確調(diào)控提供有力的科學(xué)保證,達(dá)到農(nóng)作物提前上市、增產(chǎn)增收、改善品質(zhì)、調(diào)節(jié)生長周期、提高經(jīng)濟(jì)效益的最終目的。

        2 實(shí)施地點(diǎn)

        2013年,北辰區(qū)大力推廣農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),大張莊鎮(zhèn)小孟莊村雨農(nóng)蔬菜種植專業(yè)合作社率先引進(jìn)此技術(shù),該合作社有新型二代節(jié)能日光溫室70棟,簡易大棚10棟,占地面積13.3 hm2。引進(jìn)氣象娃娃4臺,旗碩農(nóng)用通1臺。主要應(yīng)用于芹菜、西紅柿、黃瓜溫室的監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集與種植管理。

        3 應(yīng)用效果

        3.1 “氣象娃娃”的應(yīng)用

        “氣象娃娃”實(shí)行24 h全天監(jiān)測,每間隔5 min播報(bào)1次數(shù)據(jù),記錄溫室內(nèi)溫度、濕度、露點(diǎn)等重要的環(huán)境參數(shù),懸掛上墻,以便查詢。工作人員依據(jù)詳細(xì)的“管理日記”,能夠準(zhǔn)確及時地掌握每個溫室所種植的不同蔬菜品種的播種和育苗時間、澆水施肥通風(fēng)時間、主要防治的病蟲害等內(nèi)容,做到縝密管理。

        在種植芹菜的溫室中,芹菜根粗葉茂,長勢喜人,香氣撲鼻,這全都?xì)w功于“氣象娃娃”的功勞,它通過無線溫濕度傳感器傳輸數(shù)據(jù),讓溫室里的環(huán)境因素經(jīng)過電腦綜合分析處理,這大大地節(jié)省了人力和物力,使農(nóng)戶能夠科學(xué)合理地掌握農(nóng)作物即時生長動態(tài),從而生產(chǎn)出產(chǎn)量更多、品質(zhì)更好的無公害果蔬新品種。

        3.2 農(nóng)用通的應(yīng)用

        農(nóng)用通主要監(jiān)測棚室光照度、空氣溫度、濕度、CO2濃度以及土壤溫度、濕度,每隔10 min(可調(diào))上傳一次數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)由傳感器、無線采集器、智能網(wǎng)關(guān)、無線控制器、監(jiān)控管理系統(tǒng)5個基本部件組成。

        運(yùn)用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)集成先進(jìn)傳感器、無線通訊和網(wǎng)絡(luò)、輔助決策支持與自動控制等高新技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)施蔬菜生長的實(shí)時監(jiān)測,獲取蔬菜生長發(fā)育狀態(tài)、病蟲害、水肥狀況以及相應(yīng)生態(tài)環(huán)境的實(shí)時信息,并通過對設(shè)施蔬菜生產(chǎn)過程的動態(tài)模擬和對生長環(huán)境因子的科學(xué)調(diào)控,達(dá)到合理使用農(nóng)業(yè)資源、降低成本、改善環(huán)境、增加產(chǎn)量、提高品質(zhì)的目的,推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的普及化、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)示范基地30個設(shè)施蔬菜溫室環(huán)境信息、視頻圖像的全程監(jiān)控和滴灌等設(shè)備的全程自動控制;對于主栽品種芹菜、西紅柿和黃瓜,根據(jù)環(huán)境情況形成指導(dǎo)生產(chǎn)的操作規(guī)程。預(yù)計(jì)主栽品種可增產(chǎn)30%以上,減少勞動力20%以上,并且基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)情監(jiān)測診斷平臺在設(shè)施蔬菜中的應(yīng)用減少了生產(chǎn)管理的盲目性所造成的損失,可更好地為企業(yè)增收、增效,節(jié)約開支。

        基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)情監(jiān)測診斷綜合平臺其組成如下。

        (1) 環(huán)境因子監(jiān)測子平臺。對蔬菜種植區(qū)環(huán)境信息進(jìn)行采集和水肥一體化自動控制,在溫室內(nèi)部配備空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、土壤溫度、土壤含水量和土壤EC值傳感器(圖1),在耳房配備ASE采集控制器(圖2),采集空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度、土壤溫度、土壤含水量和土壤EC值,采集的數(shù)據(jù)通過光纖傳回中控室,在軟件系統(tǒng)上顯示采集的數(shù)據(jù)(圖3)。

        圖1 各類傳感器

        圖2 ASE中央控制器

        在溫室內(nèi)灌溉節(jié)點(diǎn)加裝24 V交流電磁閥,實(shí)現(xiàn)對水肥一體化的自動控制,同時預(yù)留控制端口,使其具備可擴(kuò)展性。

        圖3 應(yīng)用示例圖

        (2)智能決策子平臺。智能決策子平臺對監(jiān)控的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,并根據(jù)情況進(jìn)行報(bào)警和自動調(diào)控,從而提醒生產(chǎn)者準(zhǔn)確把握澆水、施肥、病蟲害防治等的合適時機(jī),幫助實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)精細(xì)化。

        (3)專家遠(yuǎn)程科技咨詢服務(wù)子平臺。視頻監(jiān)控負(fù)責(zé)采集園區(qū)生產(chǎn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)、重要流通環(huán)節(jié)的音、視頻信息,如圖4、圖5所示,所有圖像信息通過園區(qū)局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)到主控機(jī)房的匯總、統(tǒng)一控制管理,并能夠?qū)崿F(xiàn)圖像信息的遠(yuǎn)程訪問。它有助于管理人員及時跟蹤植物的生長情況,對植物生長的關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行追蹤,及時發(fā)現(xiàn)并記錄植物的各種不良反應(yīng),為環(huán)境信息采集控制系統(tǒng)提供有效的數(shù)據(jù)補(bǔ)充。

        圖4 視頻監(jiān)控點(diǎn)實(shí)物圖

        圖5 電腦全程監(jiān)控

        視頻錄像可以實(shí)現(xiàn)定時錄像,并且結(jié)合定時巡航功能,實(shí)現(xiàn)定時在對某個區(qū)域的錄像記錄。同時,如圖6所示,形成操作規(guī)范和農(nóng)事日志。

        圖6 操作規(guī)范和農(nóng)事日志的形成

        4 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的展望

        物聯(lián)網(wǎng)作為一個新的概念,一個技術(shù)體系的產(chǎn)生,相信它對未來現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展將發(fā)揮重大的作用。這已不再是科技的狂想,而是又一場科技革命,將使農(nóng)作物品種與服務(wù)功能發(fā)生了質(zhì)的飛越。

        物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用前景應(yīng)該是非常廣闊的。雖然現(xiàn)在仍處于起步階段,許多工作仍屬于探索,屬于經(jīng)驗(yàn)的積累,但筆者在相信不久的將來,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域勢必大力推廣普及,并引領(lǐng)中國農(nóng)業(yè)發(fā)展與世界同步,改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級,在推進(jìn)我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)和新農(nóng)村建設(shè)這個重大的歷史任務(wù)過程中起到巨大的推動作用。

        [1]金攀.用物聯(lián)網(wǎng)提升現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)[J].農(nóng)機(jī)市場,2010(3):27-28.

        [2]文黎明,龍亞蘭.物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2010(15):54.

        [3]余華,孫艷紅,車銀超,等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(4):2172-2174.

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