青岛市ZigBee技术智能蔬菜大棚推广建议

李耀星

[提要] 蔬菜大棚是支撑农业发展的一条重要途径。本文以青岛市为例，通过调研近几年蔬菜大棚发展现状，指出目前蔬菜大棚智能化程度低、效益差等缺点，然后在对智能蔬菜大棚可行性分析基础上，从企业、农户以及政府等方面，提出发展青岛地区智能蔬菜大棚的建议。

关键词：ZigBee技术；智能蔬菜大棚；应用推广

本文获得2014年国家级大学生创新项目以及青岛农业大学大学生科技创新项目资助；指导教师：青岛农业大学管理学院龚丽

中图分类号：F32 文献标识码：A

收录日期：2017年12月3日

一、青岛市蔬菜大棚发展现状及存在的问题

（一）青岛市蔬菜大棚发展现状。青岛既是一个经济发达的沿海开放城市，也是一个“三农”比重大的城市。近年来，青岛市依托连南贯北的区位优势，大力发展特色农业经济，蔬菜大棚业务发展也较为迅速。截至2014年，全市大棚蔬菜栽培面积468公顷，大棚蔬菜平均单产量每公顷61，770公斤，单产值为每公顷81，060元，总产值44亿元，占蔬菜总产值的43%，占蔬菜种植面积20%的蔬菜大棚的产出效益约占蔬菜总产值的40%，日光温室蔬菜最高单产值达到每公顷525，000元，是普通大田蔬菜的10倍以上。全市除黄岛、崂山两区蔬菜种植面积较小，其他五市一区蔬菜播种面积均超过69.68公顷，平度、莱西、胶州超过346公顷，成为蔬菜大市，对当地发展出口、运销、加工等产业发挥了强有力的支撑作用。蔬菜大棚作为青岛市种植业中效益最好的产业之一，具有广阔的发展前景。

青岛市蔬菜大棚已形成集群化、规模化的发展模式，部分已经形成了具有特色和规模的蔬菜生产基地。如，青岛平度马家沟芹菜是青岛著名的地方农产品，其种植基地距今已有一千多年的栽培历史，近两年其种植面积由700亩扩大到1，200亩；胶南市海青镇西红柿种植基地是温室大棚无公害西红柿的主产地，有温室大棚3，000多个，有十余年的西红柿种植历史。山东青岛即墨蔬菜生产基地的大工棚总面积10，000余亩，露天菜区30，000余亩，同时和周边三大蔬菜基地相连接，蔬菜种植总面积高达300，000亩。这些蔬菜基地的规模发展都为引进高科技含量的蔬菜大棚提供了必要的条件。

（二）青岛市蔬菜大棚发展存在的问题。青岛市蔬菜大棚虽然发展迅速并形成了一定的规模，但是仍然存在一些问题。

1、蔬菜大棚科技含量低，装备水平落后。据调查，青岛地区农户采用的温室大棚主要还是以旧的“薄膜+竹竿”式的崂山棚为主。这类大棚的整体特点为低矮、简陋、立柱多、采光少、升温慢。大棚里面几乎没有任何自动化设施，大棚内的温度和湿度完全靠人工控制，因而投入较低、档次较差，采光、保温等设计及建造不合理，创新、技术等较为落后。

2、非智能化管理造成蔬菜产量低、收益差。青岛地区农户由于缺乏先进的大棚管理技术，只能通过凭着多年的种植经验来对蔬菜大棚进行管理和调控，但有时候经验并不能够解决大棚中由于土壤温湿度、光照、气体等自然因素造成的损失。塑料大棚虽在人工控制下，可以对大棚内的温度、光照、湿度、气體等因素进行调节，但是外界自然因素对大棚也有一定的影响，外界气候的变化易造成农民不能及时采取解决措施，从而直接影响大棚蔬菜的产量和质量，关系到农户的经济效益。

3、分户经营导致规模小、效益低。大部分农民只是拥有一个或者几个大棚，不能形成大种植规模，“小而全”的现象比较严重，吸引不了大客户，相较于集群化管理，收益低下。农民所生产的蔬菜种类、规模不同，不能形成品牌竞争优势。因此，青岛市蔬菜大棚在市场上并没有优势，卖不出较高的价格，导致各家各户效益低下。

4、政府对农业技术推广重视程度不够。首先，政府对农业技术推广工作不够重视，农业技术推广经费紧缺，制约着推广服务功能的进一步增强。很多农业科技的推广都必须以政府的推动作为动力，这就导致农业科研成果不能为我国农业经济的发展做出贡献；其次，推广队伍缺乏激励机制，没有注意对高新技术的引进，农业科技不能有效地转化为实际应用成果。

二、ZigBee技术智能蔬菜大棚设计原理及优势

（一）ZigBee技术智能蔬菜大棚设计原理。基于ZigBee技术的智能蔬菜大棚控制系统是由青岛农业大学嵌入式物联网设计小组自行研发的一套监控蔬菜大棚信息的控制系统。该系统以CPU芯片作为系统的主控制器，采用流行的ZigBee技术作为通信媒介，根据系统的构造和无线传感器网络等特点，能够自动监控大棚室内温湿度、土壤温湿度、光照等，并控制农业设备进行自动操作作业。该系统着眼于农业信息化的智能控制方向，不仅能实现科学合理的农业种植，还能节省人力、物力、财力，从而有效地提高生产质量。本设计旨在将人力从艰苦的大棚劳动中解放出来，大棚只需雇佣1名管理员面对1台PC设备，便可对大棚中的作物进行实时监控和管理。同时，大棚所有者可以通过手持设备查看大棚种作物的详尽信息并控制大棚中的传感器。该系统对于改善传统农业中低效、浪费等一系列问题，推进传统农业向精细农业的转型，促进传统农业向工业化、产业化的方向发展，大幅度节省农业人力及资源成本，改善农业发展中落后的生产技术，提高农业生产效率具有重要意义。

（二）ZigBee技术智能蔬菜大棚的优势。采用ZigBee技术的智能蔬菜大棚控制系统主要有以下优点：

1、合理施用化肥，降低生产成本，减少环境污染。基于ZigBee技术的智能蔬菜大棚根据各个监控节点对于土壤、农作物和时间等因素的监控和分析，能够全面、合理地给出施肥建议，完全颠覆了传统的蔬菜大棚根据经验施肥而导致的化肥多，有机肥少，氮、磷、钾比例失调的状况，所以有显著的经济和环境效益。

2、减少和节约水资源。传统的蔬菜大棚主要以洪水灌溉和沟渠渗灌，水分利用率仅为40%左右。智能蔬菜大棚蔬菜采用动态监测技术，定时定量供水，可通过滴灌微灌等一系列浇灌方式和方法，使用水量降到最小，在这基础上获得尽可能高的产量。

3、节本增效，省工省时，优质高产。智能蔬菜大棚蔬菜采用精准播种、精准收获技术与精准播种技术有机结合，使农业的低消耗、高质量、高效率成为现实。在这种情况下，精密准确的播种技术比传统的播种方式更加得节省时间，增加产量在18%～30%。

4、自动化控制，节省人力成本。使用ZigBee系统的智能蔬菜大棚，只需雇用会使用电脑设备的管理员，通过控制终端或者客户端，通过物联网技术，就可以对大棚作物的实时监控和管理，用来检测大棚的温度、湿度、光信息，并控制农业设备，进行自动养殖等操作，使人力完全解放出来。

三、青岛市推行ZigBee技术智能蔬菜大棚可行性分析

（一）政府对于农业技术推广的重视。青岛市政府根据《中华人民共和国农村土地承包法》、《山东省实施〈中华人民共和国农村土地承包法〉办法》等法律法规的规定，结合青岛市实际，出台了《青岛市人民政府关于加快推进农村土地适度规模经营的意见》来进一步完善农村基本经营制度，加快转变农业经营方式，大力发展现代农业。

（二）依托青岛市蔬菜产业集群化发展。青岛市目前已经建成了胶州大白菜、马家沟芹菜、马莲庄甜瓜等30多个蔬菜基地，形成了蔬菜产业集群化、规模化发展的趋势。通过引入基于ZigBee技术的智能蔬菜大棚，可以实现可控条件下高效益的集约化生产经营方式。这样就可以依托专业批发市场，使菜农生产的蔬菜在菜头就能全部销售，不仅节约了运输、保鲜和库存的成本，而且节省了菜农寻找客户的时间和费用。由于集群的产生，蔬菜生产基地的规模将会不断扩大。

（三）农民对于现代化新型技术的渴望。青岛市通过入户培训，推广“四新技术”，通过面对面、手把手的方式进行技术指导，示范户的学习接受能力、自我发展能力、辐射带动能力大幅度提高，他们带头广泛应用新技术，蔬菜生产效益大幅度提高。许多农民看到现代化新兴技术带来的好处以后，从自身消除了对新型技术的质疑，并对现代化新型技术抱有强烈的好奇心和渴望。

四、青岛市推广ZigBee技术智能蔬菜大棚的建议

（一）以政府为主导的推广发展模式。政府应当以公益性推广为主，其他方式为辅的推广手段，两者互相补充、互相促进。基于ZigBee技术的智能蔬菜大棚投入大、周期长而见效缓慢，需要政府给予一定的投入。同时，政府也需要给予更多的关注和补贴，来激发农民对应用基于ZigBee技术的智能蔬菜大棚的热情。基于ZigBee技术的智能蔬菜大棚的应用可能涉及到农业部门、科技部门、行政村，这就需要政府进行系统管理和全面控制，对推广参与主体、推广对象在各个方面和环节进行统筹管理。

1、加大资金扶持力度。一是加大对基于ZigBee技术的智能蔬菜大棚的资金投入。政府应多渠道筹集建设资金，设立技术部门根据地区的实际情况对大棚进行改良、蔬菜品种引入推广、病虫害综合防治；二是对使用基于ZigBee技术的智能蔬菜大棚的农户进行补助，使其更有信心发展智能蔬菜大棚；三是设立专门的奖励制度，对使用基于ZigBee技术的智能蔬菜大棚的农户在产量、个头、质量等有所突出的方面进行表彰。

2、农业龙头企业带动模式。青岛市农业龙头企业应带动蔬菜产业，打造青岛市蔬菜品牌，走科学种植、高品质农业发展之路。对重视发展智能蔬菜大棚的龍头企业要从土地、税收等方面给予倾斜，鼓励企业通过与使用智能蔬菜大棚的农户签订合同，带领农民一起面对国内外市场，参与市场竞争。国家补贴资金也通过发挥龙头企业的“传递机制”和“放大效应”，带动农民增收和农业产业发展。

（二）应进行蔬菜产业集群化、大规模发展。青岛市应以调优结构，增加农民收入为目的，以设施蔬菜建设为切入点，按照“因村制宜、合理分布、集中连片、规模经营”的思路，积极调整产业结构，大规模发展蔬菜大棚。随着青岛市的设施水平与档次有了新的提高，我们可以结合青岛市优质蔬菜示范区建设项目，大力推广基于ZigBee技术的智能蔬菜大棚，将菜农的小规模大棚集结在一起，发展大规模蔬菜大棚，调整青岛市的产业结构，使其成为青岛市基于ZigBee技术的智能蔬菜大棚在农村的辐射点，经济发展和现代文明在农村的传播点。

（三）加强对农户的教育培训工作。当今，在创新大流的环境下，大多数的农民已经转变旧思想，愿意接受新的科技事物，渐渐意识到新型科学技术带来的效益，因此涌现出一大批致富能人。这些先行致富农民的经验为周围农民竞相学习，其所用的技术也将成为当地蔬菜技术示范点活典型。所以，政府部门和各级技术推广机构应该进行系统的组织安排，加强对农民的思想教育，提高农民意识，加强农民的种植水平，把农民的思想上的转变变成真实可行的政策方案，从根本上提高农民的收益。

（四）利用社会力量广泛参与技术推广。当今社会生活节奏越来越快，对生活品质的要求也越来越高。蔬菜大棚可以解决不同时节对不同蔬菜的需求问题，将不应季蔬菜变为应季蔬菜，满足了消费者对蔬菜多方面、多品种、高品质的要求。这也就体现了蔬菜大棚在当今社会的重要性，随着社会的不断发展，蔬菜大棚已经成为中国社会上不可或缺的一部分。可以利用广播、电视等新闻媒体，广泛宣传推广基于ZigBee技术的智能蔬菜大棚对青岛蔬菜生产的重要意义。按照农业部《基层农技推广体系示范县建设实施方案》的要求，密切结合青岛市实际，组织科技人员深入乡村调查研究，了解全市生产动态及全年蔬菜布局安排，倾听广大农户和基层干部对基于ZigBee技术的智能蔬菜大棚的意见和建议，根据实际情况确定实施范围与任务目标、建设内容与工作措施。

主要参考文献：

[1]张建华，张改芝.莘县蔬菜大棚水肥一体化技术推广调研与分析[J].农业科技通讯，2017.4.

[2]牟勇如.设施大棚蔬菜物理农业技术应用推广的建议[J].农业与技术，2014.12.

[3]刘宗林.山东寿光大棚蔬菜推广模式研究[D].中国农业科学院，2014.

[4]周洪竹.寿光大棚蔬菜产业信息化研究[D].西北农林科技大学，2012.

[5]王萍.青岛市蔬菜质量安全管理问题研究[D].中国海洋大学，2012.

[6]王军强，纪国才，兰孝帮，孔高原，朱彤丹.青岛市蔬菜产业现状分析与问题对策[J].山东农业科学，2010.2.