向茂紅，車(chē)月英，濮小英

1.甘肅省高臺(tái)縣經(jīng)濟(jì)作物推廣站；2.甘肅省高臺(tái)縣種子公司

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)屬于互聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的拓展與延伸，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，我國(guó)已經(jīng)結(jié)合國(guó)家物聯(lián)網(wǎng)示范工程，并進(jìn)一步開(kāi)展了農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與示范，在此基礎(chǔ)上將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于日光溫室中，得到了較好的發(fā)展。近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注日光溫室的建設(shè)進(jìn)展，日光溫室通過(guò)運(yùn)用3s技術(shù)以及智能化的農(nóng)機(jī)裝備，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)管理的精準(zhǔn)化，這離不開(kāi)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的幫助。

一、日光溫室的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）我國(guó)日光溫室的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)利用日光溫室培養(yǎng)農(nóng)作物本質(zhì)上屬于設(shè)施農(nóng)業(yè)，從設(shè)施農(nóng)業(yè)的種類(lèi)上進(jìn)行大致劃分，又可以分為設(shè)施種植和設(shè)施養(yǎng)殖兩個(gè)大類(lèi)，設(shè)施種植又可以詳細(xì)劃分為日光溫室、連棟溫室、冷棚和遮陽(yáng)棚四大部分，本文主要以設(shè)施種植中的日光溫室作為研究對(duì)象。根據(jù)新華網(wǎng)的有關(guān)報(bào)道，我國(guó)日光溫室的推廣面積約占設(shè)施種植面積的22%，其中，80%的日光溫室建立在我國(guó)北方地區(qū)，且90%的面積被用于種植蔬菜。從以上數(shù)據(jù)可以看出，我國(guó)日光溫室還有待繼續(xù)發(fā)展，應(yīng)朝著大型設(shè)施種植規(guī)模的方向發(fā)展。

日光溫室是我國(guó)率先提出的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的概念，其具有十分鮮明的中國(guó)化特征。日光溫室在一定程度上響應(yīng)了我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，通過(guò)利用太陽(yáng)能，寒冷地區(qū)能夠種植新鮮的水果與蔬菜，滿(mǎn)足寒冷地區(qū)人們的生活需求，為人們的越冬提供更加堅(jiān)實(shí)的物質(zhì)保障。到目前為止，我國(guó)日光溫室效益最高的是新疆地區(qū)的生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)，每個(gè)日光溫室的種植面積可以達(dá)到0.043hm2,以種植辣椒、黃瓜等蔬菜為主，每年生產(chǎn)的各類(lèi)蔬菜可以達(dá)到一噸，獲得的利潤(rùn)也較大。日光溫室，能夠有效解決我國(guó)北方地區(qū)冬季蔬菜供應(yīng)不足的問(wèn)題，在一定程度上增加了農(nóng)民的收入，促進(jìn)了社會(huì)的穩(wěn)定。因此，日光溫室的建設(shè)十分有必要。

（二）日光溫室在發(fā)展過(guò)程中遇到的問(wèn)題

根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)的日光溫室發(fā)展已經(jīng)取得了一定的成效，日光溫室在建設(shè)理念上也能夠立足于全面發(fā)展，但在發(fā)展過(guò)程中也難免遇到一些問(wèn)題。我國(guó)日光溫室發(fā)展的歷程較短，在裝備研發(fā)與引進(jìn)方面還有待提升，目前的一些機(jī)械設(shè)備都比較簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度低，對(duì)人工有較強(qiáng)的依賴(lài)性，但是好在這些問(wèn)題與矛盾都是非對(duì)抗性的，隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，會(huì)得到一定的緩解與優(yōu)化。除此之外，日光溫室的資金投入也較大，每年的灌溉通風(fēng)以及間苗收運(yùn)等相關(guān)工作耗費(fèi)的資金較多，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，但生產(chǎn)效率較低，在規(guī)范化生產(chǎn)方面還有改善的空間。

二、將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)引入日光溫室中的必要性

（一）有效解決日光溫室在發(fā)展過(guò)程中遇到的問(wèn)題

首先，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的引入，能夠全面感知日光溫室在生產(chǎn)過(guò)程中的各種要素，并根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)情況對(duì)要素進(jìn)行分析、傳輸，使其得到智能化的處理，從而切實(shí)提升日光溫室的資源利用效率，在一定程度上緩解人工成本過(guò)高帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)壓力。其次，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，能夠?qū)囟?、濕度、光照等一系列影響農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的因素進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，從而使農(nóng)作物的品質(zhì)得到提升。最后，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)還能夠監(jiān)測(cè)果蔬的安全性，為人們能夠吃到新鮮、安全的果蔬提供技術(shù)支撐。

（二）農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)本身推廣的需要

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)成本較高，在一定程度上還受到推廣環(huán)境的限制，由于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)在發(fā)展過(guò)程中獲取的利潤(rùn)較低，許多農(nóng)民在種植過(guò)程中很少考慮農(nóng)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入。然而日光溫室產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益較高，且環(huán)境相對(duì)優(yōu)良，穩(wěn)定性較強(qiáng)。顯然，為了滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)本身的推廣需求，將其應(yīng)用到日光溫室中十分必要。在引入之后，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)會(huì)對(duì)日光溫室中農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育起到促進(jìn)作用，而日光溫室也會(huì)在一定程度上推動(dòng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)本身的發(fā)展，構(gòu)成一個(gè)良性循環(huán)。

三、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在日光溫室中的主要應(yīng)用

（一）研發(fā)相應(yīng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展在一定程度上會(huì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的研發(fā)，技術(shù)的研發(fā)應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則：第一，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備在研發(fā)的過(guò)程中應(yīng)該遵循自主研發(fā)的原則，應(yīng)用獨(dú)立的智能模板，有效防止他人通過(guò)不正當(dāng)行為仿制設(shè)備，從而延長(zhǎng)應(yīng)用的推廣期。第二，適當(dāng)應(yīng)用移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，農(nóng)業(yè)在生產(chǎn)的過(guò)程中，與之相關(guān)的技術(shù)與設(shè)備也要實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)化和移動(dòng)化，提升便捷性，在研發(fā)過(guò)程中，研究人員可以將智能機(jī)電設(shè)備與智能監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行整合，將其作為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)主體。第三，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備研發(fā)過(guò)程中，應(yīng)該盡可能使用清潔無(wú)污染的材料，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要尊重農(nóng)民的實(shí)際需求，堅(jiān)持為農(nóng)民服務(wù)的人性化設(shè)計(jì)。第四，相關(guān)工作人員應(yīng)該精細(xì)挑選，選擇性?xún)r(jià)比較高的材料，并自主研發(fā)配件，有效降低生產(chǎn)成本，從而使農(nóng)戶(hù)容易接受。

（二）卷簾機(jī)無(wú)線(xiàn)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

根據(jù)調(diào)查顯示，許多日光溫室所采用的卷簾機(jī)仍然依靠人工操作，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)人工送電，實(shí)現(xiàn)卷簾機(jī)的升降，這種傳統(tǒng)的卷簾機(jī)升降方式存在安全隱患，且無(wú)論日光溫室中是否有勞動(dòng)任務(wù)，控制卷簾機(jī)升降的工作人員都需要現(xiàn)場(chǎng)操控，浪費(fèi)了大量的時(shí)間。用藍(lán)牙控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)卷簾機(jī)的遠(yuǎn)程控制，卷簾機(jī)無(wú)線(xiàn)控制系統(tǒng)還包括對(duì)日光溫室的溫度與濕度的檢測(cè)功能，并且將溫度與濕度定期傳遞、反饋給工作人員，在一定程度上提升了農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化程度。卷簾機(jī)無(wú)線(xiàn)控制系統(tǒng)的應(yīng)用打破了常規(guī)卷簾機(jī)耗時(shí)、耗力的瓶頸，這種基于無(wú)線(xiàn)組網(wǎng)遙控的卷簾機(jī)無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)更加高效、節(jié)能、環(huán)保。

（三）應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)電動(dòng)導(dǎo)航的“耕地——種植——運(yùn)輸”一體化機(jī)械設(shè)備

這種利用無(wú)線(xiàn)電動(dòng)導(dǎo)航的一體化設(shè)備借助了前置是歐美型四驅(qū)微耕機(jī)的一些技術(shù)參數(shù)，在主機(jī)參照耕寬、功率等方面保持不變，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步研發(fā)，結(jié)合直流無(wú)刷電摩低速電機(jī)與48V20AH的鋰電池，從而在動(dòng)力方面提升了清潔能源的占比，在操控方面融入了無(wú)線(xiàn)操控的方式，使得機(jī)械設(shè)備更加節(jié)能與高效。與此同時(shí)，“耕地——種植——運(yùn)輸”一體化機(jī)械設(shè)備還在原有的基礎(chǔ)上加入了無(wú)級(jí)變速轉(zhuǎn)向裝置以及微型的攝像導(dǎo)航器，保證機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中根據(jù)實(shí)際的地理環(huán)境進(jìn)行自主調(diào)控，在沒(méi)有人工輔助操作的情況下保持直線(xiàn)行走的模式。

（四）應(yīng)用于日光溫室內(nèi)的主要環(huán)境無(wú)線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)

1.溫度、濕度傳感器的應(yīng)用

農(nóng)作物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中對(duì)溫度與濕度極為敏感，將農(nóng)作物生存環(huán)境控制在適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)的范圍內(nèi)，會(huì)在較大程度上促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)。根據(jù)調(diào)查顯示，適宜農(nóng)作物生長(zhǎng)的濕度環(huán)境在一天內(nèi)有所波動(dòng)，即農(nóng)作物對(duì)濕度的需求會(huì)隨著一天環(huán)境溫度的變化而改變。例如，在白天，農(nóng)作物的空氣相對(duì)濕度需要維持在50%-60%，而到了夜晚，農(nóng)作物的空氣相對(duì)濕度需要維持在80%-90%，才能夠促進(jìn)農(nóng)作物的生長(zhǎng)。對(duì)濕度的檢測(cè)需要耗費(fèi)一定的時(shí)間，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)日光溫室內(nèi)溫度與濕度的傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空氣相對(duì)濕度的精準(zhǔn)檢測(cè)，從而根據(jù)檢測(cè)的數(shù)據(jù)適當(dāng)調(diào)整濕度范圍，始終保持農(nóng)作物處于最適宜的生長(zhǎng)環(huán)境中，從而保證農(nóng)作物的快速生長(zhǎng)。除此之外，日光溫室內(nèi)的不同蔬菜對(duì)空氣的溫度要求不同，例如，辣椒適宜在較高溫的環(huán)境中生長(zhǎng)，其發(fā)芽的溫度通常在30℃以上、45℃以下，而芹菜適宜在相對(duì)低溫的環(huán)境中生長(zhǎng)，白天溫度最好控制在20℃左右，夜晚的溫度最好控制在15℃左右?？梢岳梦锫?lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計(jì)溫度傳感器，對(duì)不同種植區(qū)域內(nèi)的農(nóng)作物溫度進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，從而及時(shí)調(diào)節(jié)溫度高低，維持農(nóng)作物最適宜的生長(zhǎng)溫度。

2.應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)光照強(qiáng)度傳感器

農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育需要借助光合作用，根據(jù)調(diào)查，溫室內(nèi)的農(nóng)作物光合作用主要利用的是波長(zhǎng)為400nm-500nm藍(lán)紫光、波長(zhǎng)為60nm-700nm的紅橙光以及少量的遠(yuǎn)紅外光，其波長(zhǎng)在700nm-800nm之間。除此之外，農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育還需要引入光補(bǔ)償點(diǎn)與光飽和點(diǎn)兩個(gè)相關(guān)的概念，不同農(nóng)作物的光補(bǔ)償點(diǎn)不同，例如，番茄的光補(bǔ)償點(diǎn)為3000Lx，而辣椒的光補(bǔ)償點(diǎn)為1500Lx，不同農(nóng)作物的光飽和點(diǎn)也不同，番茄的光飽和點(diǎn)為70000Lx，辣椒的光飽和點(diǎn)為30000Lx。波長(zhǎng)、光補(bǔ)償點(diǎn)、光飽和點(diǎn)的測(cè)量，較為繁瑣，利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)能夠設(shè)計(jì)光照強(qiáng)度的傳感器，減輕人工測(cè)量的負(fù)擔(dān)與壓力，提升測(cè)量的精準(zhǔn)度，有效提升農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的速率。

3.應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)二氧化碳濃度傳感器

二氧化碳濃度的高低也是影響農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的主要因素。日光溫室內(nèi)農(nóng)作物光合作用主要利用的原料是二氧化碳，通常情況下，日光溫室內(nèi)的農(nóng)作物能夠在光照充足以及溫濕度適宜的條件下生長(zhǎng)，這在一定程度上導(dǎo)致了二氧化碳濃度常常不能夠滿(mǎn)足農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育的需求，進(jìn)而影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育。因此，對(duì)日光溫室內(nèi)的二氧化碳濃度含量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，是十分必要的。根據(jù)調(diào)查顯示，日光溫室內(nèi)蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期所需要的二氧化碳飽和濃度通常為1964mg·m-3，可以將農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)二氧化碳濃度傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)日光溫室內(nèi)無(wú)線(xiàn)二氧化碳濃度的有效監(jiān)測(cè)，為農(nóng)作物的生長(zhǎng)發(fā)育提供更好地環(huán)境。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在日光溫室中，每一個(gè)日光溫室都有可能利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)其進(jìn)行無(wú)線(xiàn)監(jiān)控，利用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)等，使其成為一個(gè)測(cè)量控制區(qū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室內(nèi)農(nóng)作物的綜合測(cè)控，主要包括對(duì)其溫度與濕度、光照強(qiáng)度與二氧化碳濃度的監(jiān)控，為農(nóng)作物的生長(zhǎng)提供更好地環(huán)境。利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠在一定程度上提升農(nóng)作物的產(chǎn)量，又可以切實(shí)提升農(nóng)作物的品質(zhì)，調(diào)節(jié)農(nóng)作物生長(zhǎng)周期，有效解決我國(guó)北方越冬新鮮蔬菜的供應(yīng)問(wèn)題，對(duì)促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有較強(qiáng)的應(yīng)用意義。