草莓种植中物联网技术的应用分析

杨春俊+沈朗+赵敏+杨斌

摘要：根据草莓种植的具体情况来看，温室栽培是非常常见的一种方式，而在世界草莓大会上，各种高新设计技术的合理应用，在不同程度上体现了草莓的观赏价值和营养价值，对于提升草莓生产技术水平有着极大影响。文章对草莓种植中高新设施技术的应用进行了探讨，以促进草莓产量进一步提高。

关键词：草莓种植；高新设施技术；物联网技术；温室栽培；草莓产量 文献标识码：A

中图分类号：S668 文章编号：1009-2374（2016）35-0048-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.023

随着高新设施技术的不断推广，草莓立体栽培方式变得越来越多样化，不仅有利于提高土地的使用效率，还能使草莓种植密度得到提升，从而在选用最合适的栽培装置、先进的设备技术等的基础上，有效提高草莓的种植技术水平。

1 草莓种植中常见的栽培装置类型

对目前草莓种植的具体情况进行分析发现，其比较常见的栽培装置主要有以下五种类型：

1.1 固定吊挂栽培装置

一般固定吊挂栽培装置的吊挂横梁是采用矩形管制作而成的，其规格为60×40×2，而吊挂框是镀锌钢板制作而成的，其规格为40×2.5，每个吊挂框之间的距离是1.5m左右，并设置有4个纵拉杆，可以将其吊挂在温室的横梁上。在实际制作这种装置时，需要严格按照国际相关标准操作，严禁出现焊点、毛刺等，以保证整个装置的美观度和防腐性能。

1.2 井型立体栽培装置

通常井型立体栽培装置是采用镀锌钢管焊接而成的，其型号最常见的是20×2，骨架底部的宽度为0.3m，高为1m左右，整个装置的长度是12m，每行的间距是1.5m左右，并且每行装置中间设置有6个纵拉杆，底部的两个主要是起到支撑整个装置的作用，一般不与地面连接，而顶部的两个分别是基质网固定杆、栽培槽膜固定杆。另外，支撑框之间的距离是4.5m左右，在实际制作这种栽培装置时，必须严格按照国际相关标准和草莓的种植需求操作，才能避免毛刺、粗糙不平等情况出现，对于提高井型立体栽培装置的使用寿命、美观度等有着极大作用。

1.3 升降吊挂栽培装置

在结合带动线束型钢丝绳的情况下，通常采用起吊质量较大、体积较小的电机来作为升降吊挂栽培装置的升级系统，以便快速、有效地进行吊挂横梁的升降。在实践过程中，电机需要选择具有行程限位功能、停电自锁功能的类型，不但有利于安全操作，还能实现各种升降位置的有效控制。一般升降吊挂栽培装置的起吊高度在0.8～2.5m之间，因此，起吊架的长度在11m左右，起吊速度在3～4m/分钟之间，并且起吊的重量可以达到600kg左右。另外，部分地方进行草莓种植，还使用有栽培框，其吊挂横梁采用的是矩形管，规格为60×40×2，而吊挂框是镀锌钢板制作而成的，其规格为40×2.5，每个吊挂框之间的距离是1.5m左右，可以在温室的横梁上自由升降。

1.4 角度可调栽培装置

目前，比较常见的角度可调栽培装置是由镀锌钢板制作而成的，每一组栽培架都有五条栽培槽，中间的一条主要发挥固定作用，而左右两条可以在摇把的控制下，改变横臂和地面的夹角。通常这种栽培装置之间是没有空隙的，可以实现温室面积的最有效利用，保证光照的均匀度，并且与一般草莓的种植方式相比，其种植密度要高大约1.5倍。

1.5 A字型的栽培装置

通常A字型的栽培装置是镀锌钢板制作而成的，每一组栽培架都有五条栽培槽，它们的高度不一样，可以使温室利用效率大大提高，而其草莓立体栽培密度与普通种植方式相比，要高差不多1.8倍。

2 草莓种植中物联网传感器监测系统建立

所谓的物联网其实是一种网络概念，互联网将用户端扩展和延伸到任意的物品与物品之间交换信息和利用通信的是物联网技术。在这个过程中，管理者可以实现远程主体监控，远程信息感知，同时还可以有效地管理和合理控制远程主体。物联网之所以被我国作为推进产业信息化进程的重要策略，正是因为看到物联网在技术上的巨大优势。农业是大国之本，农业的智能化、信息化程度对于一个国家的发展来说非常重要。

建立物联网传感器监测系统。本项研究一共建立了两个监测点，分别是位于江苏镇江农业科学研究所华阳园区监测点和镇江草莓合作社的草莓大棚传感器监测点。研究人员在每个监测节点都放置了土壤水分传感器、空气湿温度传感器、土地温度传感器、CO2传感器和光合有效辐射传感器，并通过特殊的收集器收集数据，并将收集的数据传给云端服务器进行分析研究，最后将研究汇总。在这个过程中，物联网传感器检测系统发挥了重要的作用。

2.1 传感器无线监测节点

物联网传感器网络由GPRS网关和2kmZigBee节点组成，是一种星状网络，具有多点多跳的特点，整个网络构成监测子系统。最值得一提的是，它独特的管理电源的系统结合了超低功耗功能的芯片设计，使得整套监测子系统从太阳处获得电能，从而保证了整个系统能在连续阴雨的天气正常高效地运行。

2.2 传感器无线主机

传感器无线主机又叫无线收集器，它的分辨率为12位数，采样收集的频率为36MHz，其接口十分丰富，能够在严酷环境下持续稳定工作，还可以基于多种无线协议通信，使用效果十分可观。ZigBee自组型网络采用的是低功耗的自组网技术，在2.4GISM免费频段运行，可传输的最大距离高达2000m。使用IP68高质量航插是其最大的亮点。它的箱体采用ABS塑料以及IP66防水箱体，能够承担40kg的重量，同时接融12组传感器无压力。

2.3 传感器详细参数

无线传感器的无线频率为GPRS，传输速率为85.4kbps、42.6kbps。传感器对远程SMS修改运行参数进行支持；并对ZigBee协议数据触发短信报警功能也予以保障，同时还支持GPRS、ZigBee独立配置切换。该传感器由抗氧化的新材料制成的金属防护头构成，该种传感器可接驳SSIOT系列无线采集器、手持、便携采集器。光合有效辐射传感器有使用简单、稳定性好、免维护及无源精确测量的优点，因此完全可以直接与数据采集器或与数据电压表连接，并且一整天使用都不会有所影响。

3 物联网技术在草莓种植中的实践应用

3.1 物联网传感器在草莓种植中的使用

将空气温湿度传感器放置在草莓大棚中间的合适位置，保证可以对整个草莓大棚进行检测，物联网传感器的金属探头放置与草莓顶端齐平。由于草莓的光合作用会受空气温度影响，因此最适温度为21℃～25℃，栽种草莓后，利用物联网传感器可以对草莓大棚内的空气温度进行实时监测，对大棚适当通风、加温可以合理地将棚内的温度控制在草莓生长最适温度范围内，必要的时候还可以将大棚关闭，以确保温度不至于过低。草莓对大气中水分的含量要求很高，随着生长时期的改变，所反映出来的需求均有所不同。有文章研究显示，在草莓花期中，生长环境的空气相对湿度最好不要超过92%，否则收益将受到影响。在本次研究中主要结合使用物联网传感器来对空气相对湿度进行调节。

3.2 土壤温度传感器对草莓根系在土壤中分布的影响

因为草莓根系在土壤中的分布比较浅，因此受环境的影响也就会比较大。生长温度必须达到2℃以上，才能保证其正常健康地生长。据研究草莓在土壤中的最适生长温度应保证15℃～23℃，最高不超过36℃。如果能在种植中使用土壤温度传感器实时监测，及时采用各种农业措施控制土壤温度，这样就能保证草莓更健康生长。

3.3 光合有效辐射传感器和光照度传感器

在测定促进草莓光合作用的最适光照度范围中，光合作用测定仪起到了重要的作用。它结合物联网传感器，可以根据不同生育阶段、不同草莓品种调整大棚内的光照度，使草莓处于最佳生长状态。

3.4 CO2传感器

CO2浓度在一定的空间范围内对草莓植株的光合与呼吸作用会产生一定的影响。因此在传感器的监测帮助下，在种植大棚里施加适当量的肥料以及培育食用菌可以提高CO2浓度，使草莓大棚内的CO2达到适宜草莓生长的浓度，这样的栽培技术能够使草莓健康高效地生长，提高草莓的生产量。

3.5 土壤含水量传感器

土壤中所含水分的数量叫做土壤含水量。经过试验证明最适合草莓生长发育的土壤含水量是18%～21%。可知，草莓对土壤水分的需求在不同的生长时期也是并不完全相同的。利用土壤含水量传感器，使得草莓定植后一直到开花坐果期的土壤含水量均保持在15%～18%之间。11月底左右是果实的膨大期，如果在此时提高土壤含水量到19%～21%，能够使草莓的膨大成熟分为几个批次进行，这样也有利于果农采摘售卖，降低草莓因熟透而遭丢弃的数量，大大地提高了果农的收入和当地的经济增长。

4 结语

总之，随着我国科研力度的不断加大，先进技术、设备等的应用在各行业变得越来越普遍，对于促进我国市场经济可持续发展有着重要影响。加强草莓种植期间的管理，注重草莓种植中各种物联网技术的合理应用，有利于进一步优化其生长空间，从而促进草莓种植技术不断创新。

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（责任编辑：蒋建华）