大棚种植发展(基于物联网的温室大棚种植技术)

基于物联网的温室大棚种植技术

孙 鹏

物联网是由互联网衍生出来一种新的网络，它把高科技设备和人工智能跟网络相连接，做到万物相连、相通，能够进行及时的信息交流 。现在人们的生活水平在逐步提高，蔬菜作为生活的必需品，也引起了人们对蔬菜质量的关注。但是，露天种植模式生产的蔬菜因施用有机肥，可能含有较多的农药残留，不利于人类身体健康。而物联网模式的设施蔬菜种植模式通过信息技术，在蔬菜生长的各个阶段对蔬菜的生长情况进行科学、有效的监控，不仅可以提高蔬菜的产量，还可以提升蔬菜的质量，更好的满足人们对蔬菜的需求。基于物联网的信息化温室大棚是把物联技术与人工智能相结合，通过物联网系统对大棚内设置的无线传感器监控，来检测温室大棚环境中的空气成分、湿度等具体情况。通过不同的仪器检测的数据，实时远程调控设备进行对温室大棚环境的各个参数进行监控，从而保障蔬菜能够在适宜的环境、温度以及营养充足的土壤里生长，使蔬菜生长时间变得更快，也确保蔬菜品质提升，有效实现产品高幅度增长，进一步提升经济效益。

物流网温室大棚优势

在没有大规模结合物联网前，国内大棚蔬菜种植都是通过人工的方式，控制大棚的温度、湿度等，但一定程度上任由大棚环境自然发展。采用传统种植方式施用氨肥，一旦施肥方式不正确，施肥过程超出蔬菜接受量，就会导致氨气的大量排放，如果过量会导致作物氨中毒。对此，工作人员一般进入前都会先通风。温室大棚一旦氨气含量过高，在密闭的环境下，作物就会容易氨中毒，叶片退绿枯死，造成大量蔬菜枯死。对于一些对空气成分感知灵敏的蔬菜来说，这是致命的风险。例如黄瓜、西红柿等，对氨气反应更加剧烈。除过量氨气以外，若是不当施用硫酸铵、硫酸钾等肥料，还会有亚硫酸产生。亚硫酸的产生会影响土壤的酸碱度，进而会影响土壤中存在的各类微生物的生存，并最终影响蔬菜的生长质量。传统大棚在冬季，基本采取炭火来进行加温，一旦炭火燃烧未能充分，会产生大量 CO 等气体，危害人体健康。

现代化技术推动了温室大棚种植向智慧化方向发展。蔬菜种植受环境影响显著，合理的空气、土壤温度、湿度等环境条件才能促使蔬菜品质和产量提高，为了提高环境控制的自动化水平、精细化程度，做到智能决策，无人化管理，基于物联网的温室大棚应运而生。其通过精准化的模式来控制环境因素，并且在生产过程中对出现的不利因素进行调整，提高了经济效益。采用自动化控制设备，对大棚内的温度、光照程度、空气质量进行最适合的调整。安装传感器，对棚内的多项影响因素实现了动态化监测，并通过基于数据库的控制模型和算法，对喷淋、除水等水分设备、风机和采光设备等进行微调，为蔬菜生长营造有利环境。基于科技的进步趋势，各种模式的温室大棚在现实中推广应用，实现了管理过程的精细化，转变了粗放式的管理模式，让棚内各种蔬菜都获得较好的生长环境，提高种植收益，促使温室大棚更好发展。大棚通过采用物联网技术，设置物联网传感器来进行环境数据采集，包括影响蔬菜生长过程中的各方面因素，结合信息技术实现了信息共享。控制中心根据数据分析来进行逻辑化判断，通过远程控制方来调整各类设备，促使棚内维持稳定的生长环境，确保蔬菜生长符合要求。并且，大幅度采用物联网，减少大棚人力投入，增强农业种植的现代化手段，节约成本。

物联网温室大棚功能设计

安全功能

基于物联网的信息化温室充分应用了现阶段的科学技术，能够对进入人员进行权限的绑定，会对部分人员设置一定操作权限，也会让与管理无关的人不得进入，从而避免了无关人员身上可能沾染的各种病菌对蔬菜环境的破坏。将人脸识别和指纹分别应用到智慧温室中，出入人员必须经过扫描识别才可以进入和出现。通过这样的方式，避免对蔬菜种植环境产生干扰，实现环境质量的安全可控。

警报功能

一般来说，基于物联网的信息化温室大棚的警报功能主要是对温室大棚中突发的灾害进行自动报警。假如突发火灾，智慧温室大棚当中的烟感传导器会发出警鸣，然后再通过系统向用户及时发送警报，能让相关人员在最短时间内对温室大棚的相关情况进行处理，如快速进行救火，避免火势蔓延。

监控功能

物联网将针对环境监测的设备应用到温室大棚，实现了相关人员不必实际测量就可以清晰获知蔬菜的生长情况，并通过相应的程度对相关环境因素进行调节（图 1）。借助自动化的系统来初步判断当期蔬菜生长所需要的环境因素的参数，直接通过对环境的分析来，再借助控制程序对参数进行更改，进而控制大棚内的喷灌等各类物联网系统，确保各项参数保持在科学的范围中，保持大棚环境稳定。对基于物联网的温室大棚的远程监管功能进一步调整，只需要用户利用手机或者电脑等登录远程监控系统，就可以远程了解温室大棚中蔬菜的情况。

图 1 检测及监控系统

传输功能

要实现蔬菜的高质量产出，管理人员对其进行实时动态监测，并通过数据和信息收集来对该温棚进行优化设计（图 2）。可以运用物联网技术，在温棚中对环境实施监测，来获取人为手段不能获知的信息，并对其进行传输。管理人员在得到信息后，针对不同信息，温室中的自控程序会对其进行自动化调节，对于需要进行参数设计或者改善的环节，由管理人员手动进行更改。

图 2 信息传输

预防病虫害功能

蔬菜在种植过程中不仅需要预防环境因素，病虫害的影响也是比较普遍的。在蔬菜各个周期都会存在，传统模式的大棚只能通过人为方式来进行害虫防治，需要大量人员进行，而且效率极低，取得成效差，基本对病虫害起到有效的防治作用。基于传统应对模式的低效，物联网对此进行了改变，通过对温室大棚内部进行各类防治病虫害模块的系统设计，及安装相应的消除害虫的设备。定时对大棚进行病害查杀，有效保障了蔬菜的品质。在这样的背景下，大棚一般会采用臭氧进行消杀，该物质对蔬菜没有污染，而且使用过程安全度高，稳定性也强，比采用其他消灭害虫的方式更具环保。

案例简析

某县基于 5G 通讯和新型物联网技术构建了无人值守智能温室大棚项目，囊括上述各类功能设计，以期提升农作物实际品质，并为打造品牌构建农作物溯源基础。具体而言，该项目包括内外遮阳系统、湿帘、施肥灌溉系统、天窗系统、补光、风机、摄像头、各类传感器、智能控制柜等等内容。通过这些内容，经营者可以通过云平台系统了解大棚内的土壤、作物等实际情况，并通过操控系统对大棚内环境进行调整。在此期间，工作人员无需进入大棚，能够有效避免人员进出对大棚内生态的影响。

总结

中国是农业大国，农业的发展关乎着民生问题，依托物联网来实现农业生产的科技化，对农业产业升级有着重大作用。传统的蔬菜种植，没有办法对任何环境因素进行控制，但是基于物联网的信息化温室可以依据物联网系统实现对环境的有效调控，从而有效提高蔬菜产量和质量，这种种植方式也更便捷、环保，可以更好带动中国农业经济的发展。因此，基于物联网的信息化推广运用，能够给农业生产带来新的机会，逐步改变传统农业，实现农业的现代化发展，利于增强农业科技应用，实现蔬菜种植的高品质。