关于物联网技术在无土栽培中的应用研究

李振伙

现代农业技术极速发展的今天，气候等因素对传统农业的限制正在逐渐被打破，无土栽培技术的应用正是现代农业技术应用的突出表现。物联网技术的应用使一种智能化的检测控制方式深入人心，这种技术可以准确测试出栽培环境的温、湿度，及植物培养过程中的pH值和养分状况等，帮助无土栽培实现智能的集约性、高效性发展。物联网在无土栽培过程中进行应用时可以通过感知、识别栽培环境中各类信息的变化，分析这些信息所反应的实际状况，通过互联网技术将这些信息传送给有关研究人员，让研究人员实时把控植物的生长状况，并根据状况做出有效的工作调整，从而推动无土栽培发展的高效化。

1、物联网技术概念

物联网技术是信息化发展的直观体现，用于实现人与物或物与物之间的精确连通，这一技术的发展依托于网络平台，主要表现形式是通过信息的传递实现信息与物的高效融合，带来新兴操作模式，使设备操作的智能化程度得到显著提高。物联网由感知层、网络层和应用层三层结构组成，其中感知层主要由识别设备和物理信号转换设备构成，负责采集和識别外界信息，由感知层识别后信息将通过网络层传送到互联网技术的核心设备应用层上，应用层的结构复杂性相对较强，主要对所接收的信息进行分析整理，并将做出的反应于用户控制终端上表现出来，起到信息调控和管理的作用。物联网的技术分类较为复杂，其中射频识别技术是利用无线电信号进行目标搜索分类，不需要与识别目标之间产生直接的机械或光学接触，根据音频不同分为了不同的技术表现形式，根据安装状况的不同又分为移动式的和固定式两种。目前这一技术在食品安全检测和通道安全方面得到了广泛的应用;传感器是另一种应用较为广泛的检测系统，它可以满足从传输到控制过程中的一系列需求，主要应用微波通信和卫星通信。

2、无土栽培中的发展现状

（1）无土栽培概况

我国无土栽培技术主要指针对植物根部营造由营养液或者固体基质代替土壤而构成生长环境，这是推动精量化育苗和种植实现的重要方法。根据培育过程中所应用的物质环境不同可以分为水培、雾培和基质栽培三种。水培和雾培都是使用特殊的溶液，水培是让植物的根系直接与营养液进行接触以促进植物生长的中的技术，而雾培则是将营养液喷洒到植物的根部，使溶液浪费量明显减少的方法;固体基质栽培技术则是将珍珠岩、泥沙、蛭石、草炭、泥炭等材料进行融合，代替土壤栽培植物。

（2）国内外无土栽培的现状

自上个世纪三十年代以来，西方发达国家就对无土栽培技术进行了研究，并取得了一定成果。上个世纪七、八十年代营养液膜技术得到推广，其投入较低，适合于在大范围的商业化种植过程中使用。无土栽培技术有着节约空间、适应市场、防止污染、避免浪费等突出优势，可以为种植业经济发展带来长久的积极影响。上个世纪八九十年代，我国在吸收外来经验的基础上对无土种植展开研究，并取得了较为显著的效果。改革开放带动了人们生活质量提升的同时使绿色消费理念深入人心，无土栽培技术的应用因适应了我国人民的需要而取得不断发展，但是由于我国的无土栽培技术发展时间较短，其本身基础积累较为薄弱，在诸多方面还存在不完善的地方，不利于大规模种植的开展，因此其推广受到严重限制。

3、物联网技术在无土栽培中的应用

（1）无土栽培环境条件的感知

物联网的感知层是这一技术最主要的组成部分，被称为物联网技术的大脑，它经过接收由网络层传输而来的各种信息和数据，并对其进行分析整理以达到预期效果。网络层所传输的信息数据是采集层以及传感器设备通过使用温湿度传感器、pH感应器、营养浓度感应器、摄像头、红外线等收集而来的，可以准确判定出无土栽培设备中各类因素的具体数值，并将其进行物理量化，以便存储和分析。数字链路的编码、调制和解调技术的使用是自组织传感器网络用来使局域网内的传感器及其节点间进行数据传输的基本技术方法，这一技术的应用是通过网络、流量管理、路由的使用带动各节点间进行自组织与协调互通。

（2）无土栽培环境的调控

进行有效调控首先要根据设施植物对环境条件的要求，进行相关指标的精确设定，其中温度、湿度、pH值、二氧化碳浓度、养分浓度、光照，以及栽培室外气候条件等都是需要重点考虑的指标内容，对这些指标进行监测和记录，通过观察不同指标改变量对植物生长效果的影响以探求最合适的植物生长状况。利用感知层中各种各样的传感器进行信息采集，在终端的作用下对所获取的指标参数进行及时分析，利用网络层快速实现信息传递，使相应的操作接口准确实行已更改的命令，从而有效调控各类指标。相关人员可以对不同数值因素的阈值进行设定，让物联网技术下的无土栽培可以顺利实现智能化调节功能。

（3）基于物联网技术的无土栽培发展前景

物联网技术的发展对传统农业种植模式造成了冲击，促使传统农业种植改变以往粗放型、低效率的种植模式，使其向着更高效的方式转变。物联网无土栽培技术是顺应互联网时代发展的农业种植方式，充分体现了现代农业智能化的特点，同时能有效保障所栽培农产品的质量。但是我国无土栽培发展还存在资源供给不足的状况，一方面我国的部分农业设备与西方发达国家相比还有较大的发展空间，另一方面我国技术研究领域对于农业的关注度相对较低，支撑其进行研究的经济资源存在不足。为改变这一状况需要无土栽培技术研究力度得到加强，使其发展更能满足我国农业发展的需要。

物联网技术可以为农业种植活动提供更多的信息技术资源，同时也在农业智能化发展过程中发挥重要作用，在无土栽培中物联网充分发挥了其优势作用，通过精确化管理有效提高农产品的产量和质量，促进了我国现代农业的进一步发展。

（作者单位：530314广西横县陶圩镇农业站）