农业物联网技术在设施生产上的示范应用

张宝宇

（天津市北辰区种植业发展服务中心，天津 300400）

1 农业物联网概念

农业物联网是指在设施温室控制系统中，通过实时采集温室内温度、湿度信号以及光照、土壤温度、CO2浓度、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。它可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、环境自动控制和智能化管理提供科学依据，能保证农作物有一个良好的、稳定的、适宜的生长环境。

通过远程控制，技术人员在办公室就能对多个温室的环境因素进行实时监测监控。同时利用无线网络来测量并获得农作物生长所需的最适宜条件，为温室精确调控提供有力的科学保证，达到农作物提前上市、增产增收、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的最终目的。

2 实施地点

2013年，北辰区大力推广农业物联网技术，大张庄镇小孟庄村雨农蔬菜种植专业合作社率先引进此技术，该合作社有新型二代节能日光温室70栋，简易大棚10栋，占地面积13.3 hm2。引进气象娃娃4台，旗硕农用通1台。主要应用于芹菜、西红柿、黄瓜温室的监测、数据采集与种植管理。

3 应用效果

3.1 “气象娃娃”的应用

“气象娃娃”实行24 h全天监测，每间隔5 min播报1次数据，记录温室内温度、湿度、露点等重要的环境参数,悬挂上墙，以便查询。工作人员依据详细的“管理日记”，能够准确及时地掌握每个温室所种植的不同蔬菜品种的播种和育苗时间、浇水施肥通风时间、主要防治的病虫害等内容，做到缜密管理。

在种植芹菜的温室中，芹菜根粗叶茂，长势喜人，香气扑鼻，这全都归功于“气象娃娃”的功劳，它通过无线温湿度传感器传输数据，让温室里的环境因素经过电脑综合分析处理，这大大地节省了人力和物力，使农户能够科学合理地掌握农作物即时生长动态，从而生产出产量更多、品质更好的无公害果蔬新品种。

3.2 农用通的应用

农用通主要监测棚室光照度、空气温度、湿度、CO2浓度以及土壤温度、湿度，每隔10 min（可调）上传一次数据。该系统由传感器、无线采集器、智能网关、无线控制器、监控管理系统5个基本部件组成。

运用农业物联网技术集成先进传感器、无线通讯和网络、辅助决策支持与自动控制等高新技术，可以实现对设施蔬菜生长的实时监测，获取蔬菜生长发育状态、病虫害、水肥状况以及相应生态环境的实时信息，并通过对设施蔬菜生产过程的动态模拟和对生长环境因子的科学调控，达到合理使用农业资源、降低成本、改善环境、增加产量、提高品质的目的，推进物联网技术在农业领域的普及化、标准化、产业化应用。实现示范基地30个设施蔬菜温室环境信息、视频图像的全程监控和滴灌等设备的全程自动控制；对于主栽品种芹菜、西红柿和黄瓜，根据环境情况形成指导生产的操作规程。预计主栽品种可增产30%以上，减少劳动力20%以上，并且基于物联网的农情监测诊断平台在设施蔬菜中的应用减少了生产管理的盲目性所造成的损失，可更好地为企业增收、增效，节约开支。

基于物联网的农情监测诊断综合平台其组成如下。

（1） 环境因子监测子平台。对蔬菜种植区环境信息进行采集和水肥一体化自动控制，在温室内部配备空气温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤含水量和土壤EC值传感器（图1），在耳房配备ASE采集控制器（图2），采集空气温湿度、光照强度、二氧化碳浓度、土壤温度、土壤含水量和土壤EC值，采集的数据通过光纤传回中控室，在软件系统上显示采集的数据（图3）。

图1 各类传感器

图2 ASE中央控制器

在温室内灌溉节点加装24 V交流电磁阀，实现对水肥一体化的自动控制，同时预留控制端口，使其具备可扩展性。

图3 应用示例图

（2）智能决策子平台。智能决策子平台对监控的相关数据进行分析，并根据情况进行报警和自动调控，从而提醒生产者准确把握浇水、施肥、病虫害防治等的合适时机，帮助实现农业生产精细化。

（3）专家远程科技咨询服务子平台。视频监控负责采集园区生产关键环节、重要流通环节的音、视频信息，如图4、图5所示，所有图像信息通过园区局域网实现到主控机房的汇总、统一控制管理，并能够实现图像信息的远程访问。它有助于管理人员及时跟踪植物的生长情况，对植物生长的关键环节进行追踪，及时发现并记录植物的各种不良反应，为环境信息采集控制系统提供有效的数据补充。

图4 视频监控点实物图

图5 电脑全程监控

视频录像可以实现定时录像，并且结合定时巡航功能，实现定时在对某个区域的录像记录。同时，如图6所示，形成操作规范和农事日志。

图6 操作规范和农事日志的形成

4 农业物联网技术应用的展望

物联网作为一个新的概念，一个技术体系的产生，相信它对未来现代农业的发展将发挥重大的作用。这已不再是科技的狂想，而是又一场科技革命，将使农作物品种与服务功能发生了质的飞越。

物联网技术在农业领域的应用前景应该是非常广阔的。虽然现在仍处于起步阶段，许多工作仍属于探索，属于经验的积累，但笔者在相信不久的将来，物联网技术在农业领域势必大力推广普及，并引领中国农业发展与世界同步，改造传统产业升级，在推进我国现代农业和新农村建设这个重大的历史任务过程中起到巨大的推动作用。

[1]金攀.用物联网提升现代设施农业[J].农机市场，2010（3）：27-28.

[2]文黎明，龙亚兰.物联网在农业上的应用[J].现代农业科技，2010（15）：54.

[3]余华，孙艳红，车银超，等.无线传感器网络在现代农业中的应用[J].安徽农业科学，2010（4）：2172-2174.