物联网技术在智能生态大棚中的应用研究

王俊杰 姜家骥 胡紫楠 邹家迅

摘 要：随着科学技术的不断发展，越来越多的高新技术被运用到了农业生产当中，智能大棚技术在农业技术的发展中扮演着重要的角色，国外先进的智能大棚监控经验表明，通过智能大棚监测与控制技术合理的监控智能大棚内农作物的生长状况，能够保证智能大棚内农作物始终处于一个最适宜的生长环境，提高大棚内农作物的质量和产量，从而达到高效的农业生产。整个智能大棚的监测与控制为大棚内农作物的高产、优质提供了基础，在我国农业现代化的进程中具有实际应用的意义。

关键词：智能大棚；监测；控制；

随着农业产业结构的调整，现代化、设施化农业道路已逐渐取代了我国传统的农业生产方式。现代农业温室凭借着其环境的可测量和可控制、管理方便、生产效率高的智能监控系统及其良好的经济效益等特点在农业生产中越来越普及。在工程技术农业生产相结合的基础上，现代农业温室能够通过监控农作物的生产环境，维持农作物在其有利的温湿度、光照度、空气及肥料的环境下生长发育，同时它能够摆脱大自然环境条件的束缚而进行高效率的农业生产，具有投资多、技术水平高、作物质量好、生产产量多、经济效益好等特点，为生产管理者提供便利，是最有生命力的农业新产业。

一、智能大棚技术的背景及意义

农业温室技术是现代农业技术和工程技术，包括建筑、环境、自动化、材料、机械、品种栽培、管理等学科和机构的整合，是中国农业现代化的重要组成部分。根据不同的屋顶架构及光线照明方式，农业温室可分为多种类型，例如玻璃温室、塑料大棚等。但只是凭借大棚的保温是不能达到农业生产所要求的高产、优质的目标的，还必须对农作物进行多方位更准确的环境因子的采集和实时控制。当前国家提出要关注农业科学中新的农业技术与改革道路，实现数字精确农业，智能大棚技术是一个巨大的现代农业发展和改革措施，可以充分利用作物的产量潜力，增加产量，提高质量，而且可以使作物逆季节生长或者是一年多次生长，充分利用现有资源为农作物的优质高产服务。

智能大棚技术是实现农业自动化的重要技术，对智能大棚的监测与控制，可以为农业精细化提供支撑，以达到提高生产效率、提升农产品品质以及降低生产成本的目的。随着计算机技术、通信技术、网络技术、自动控制技术等新型学科技术的日新月异，智能大棚监测与控制的水平得到了快速的发展，国内外对智能大棚监控的研究已经取得一定成果。近年来，农业温室技術在我国的发展已经开始，已经完成了各种蔬菜工厂设施、农业科技示范园等的建设，其中包括国内自己研发的节能型日光温室，还有从国外进口和国内制造的一些智能大棚。但总体来说，我国农业温室规模小，技术含量不高，缺乏如荷兰、美国那样针对高度集中的农业工厂进行高科技投入，大量资金保证，超高效率的生产。与目前发达国家的农业大棚技术的发展还有很大差距。大棚内机械化操作水平低，劳动强度大，工作环境差，效率低而且作业质量不高，是综合大棚技术中的薄弱环节，已经在一定程度上制约了智能大棚监控技术的发展，所以，我们在学习国外高新的技术的同时，研发适合我国不同地域及气候特点的温室大棚智能监制系统是非常重要的。

二、物联网技术体系

物联网技术体系主要分为四部分：现场信息采集、数据处理、远程控制、终端体验。

2.1现场信息采集

包括射频识别（RFID）、传感终端等数据采集与视频监测信息采集数据采集主要包括土壤数据、气候数据、雨量水分数据、风速数据等，现场信息采集不仅可以为农产品生产提供准确指导，高效管理；还可在前期种植准备阶段根据土壤信息来选择合适的农作物。

2.2数据处理

将采集到的数据信息通过无线或有线网络传输给数据管理中心，数据管理中心对基础数据进行统一存储、处理、挖掘，可生成图像或图表，直观展现动植物生长现状，并作出智能决策数据处理阶段可以结合专家远程会诊，针对农作物的品种，与标准数据做对比作，从而做出决策方案，例如种植前期选择合适的作物品种，种植过程中研制施肥处方、喷灌处方、病虫害处方，还可监测品质、产量、预测成熟期等。

2.3远程控制

可以事先设定好控制逻辑，系统会根据决策处方自动实现渠系和管道水利远程控制、泵站自动控制等；也可通过手机或电脑登陆软件终端，只需动动鼠标，就可以根据农户操作控制水阀、风机等设备开关。

2.4终端体验

当前主要是电脑、手机、一体机、多功能电视机等，随着三网融合及物联网、移动互联网的发展，将会有更多的终端涌现同时，由于有了统一的中心平台，提供综合服务，终端的服务功能和作用将大大增强。农户通过计算机登录软件操作平台或使用手机、平板足不出户

就可以实时监测到大田情况，并可远程控制；可以随时接收专家指导信息、政府应急通知与政策信息；还可以提前接收病虫害预警、灾情预警等，预先采取应对措施。

三、结论

智能大棚的设计，不仅解决了种植人员对农作物生长环境的检测问题，而且对棚内环境可以远程控制，实现了在室内设定大棚参数。在手机APP中收集大量的农作物生长信息，可以根据当前环境及作物生长情况，对用户提出指导方案，使大棚管理更加方便。

智能大棚监测与控制系统不仅可以实现农作物的反季节生产，还会提高农作物的生产质量、生产数量以及生产效率。近年来国内外随着传感器采集技术、计算机网络技术、智能监控技术以及生物工程技术的不断发展和进步，智能大棚的环境监控技术也在不断的吸收相关领域的先进技术和先进方法，融合各方面的优点进行不断的完善和创新。智能大棚监控系统将会朝着完全智能化、自动化、机械化以及无人化的方向发展。相信在不久的未来，智能大棚监控技术将会被利用到农业生产和生活的各个地方。

参考文献

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（作者单位：辽宁科技大学）