蔬菜套种模式下智慧大棚的意义及具体应用研究

荣维岩　房利

摘 要：当前，在我国农业生产中，以温室大棚为代表的设施农业占据主导地位，并且设施农业规模不断扩大。在蔬菜种植过程中，设施农业面积较大、结构较为复杂等因素导致了蔬菜种植效率不高、生产成本过高等问题。智慧大棚应用于蔬菜套种模式，可以有效解决蔬菜种植效率不高的问题，并且还能够节约生产成本、提高经济效益。

关键词：智慧大棚；蔬菜；套种模式

在农业生产中，智慧大棚是一种重要的设施农业生产形式，能够有效解决蔬菜种植效率不高的问题。因此，在蔬菜种植过程中，需要重点关注智慧大棚应用于蔬菜套种模式。

1智慧大棚应用于蔬菜套种模式的意义

从我国目前农业生产模式来看，传统的农业种植模式已经难以适应当前社会发展的需要，不仅耗费大量的人力、物力，同时也会造成严重的资源浪费。例如，在我国北方地区，由于气候比较寒冷，传统的种植模式已经难以满足农作物生长的需要，并且由于温室大棚建设时间较长，大棚内的温度、湿度等都有严格的控制要求，这就会导致温室大棚内的温度和湿度波动较大，影响农作物生长。为此，在蔬菜种植过程中，采用传统的种植模式已经无法满足蔬菜生长需要。另外，在温室大棚内部还存在大量的空地以及空间资源。如果只是进行蔬菜种植活动，那么必然会造成土地资源浪费。例如，在我国北方地区，如果选择种植黄瓜等蔬菜，那么就需要进行温室大棚内空地以及空间资源的利用。但是如果进行蔬菜套种活动，则可以有效提高土地利用效率。随着现代化科学技术的快速发展，传统农业生产模式已经难以满足当前社会发展需要。为此，在我国农业生产中，应该积极应用智慧大棚技术来提高种植效率和产量。但是当前我国大部分地区还没有实现现代化智能农业生产模式的推广应用。在温室大棚内进行蔬菜种植的过程中存在很多问题。首先，传统蔬菜种植过程中很容易受到外界环境因素的影响，并且蔬菜在生长过程中也会受到病虫害等因素的影响。由于当前蔬菜病虫害较多且种类较多、危害性较大等原因，蔬菜种植人员不得不投入大量精力进行防治工作。但是防治工作存在较大的局限性、盲目性以及不规范性等问题[1]。 其次，由于传统农业生产模式采用人工管理方式进行蔬菜种植活动，这种方式存在很大的弊端。首先，人工管理方式具有一定的局限性和盲目性；其次，蔬菜种植过程中难免会受到天气因素的影响；最后，天气因素的影响可能会造成蔬菜种植时间不当、产量减少等问题。在智慧大棚内进行蔬菜种植时，应该充分利用科学技术手段进行蔬菜种植管理活动。例如，利用传感器技术可以实现对棚内温度、湿度以及光照强度等信息的采集和分析。并且还能够对大棚内的温度进行实时监测和调控。 再次，在温室大棚中进行蔬菜套种活动可以提高土地利用效率，增加種植活动的经济效益。因为温室大棚内部存在很多空地和空间资源，可以充分利用这些空地和空间资源来发展种植业活动。

2传统大棚存在的问题

当前，我国温室大棚建设还处于起步阶段，在建设过程中存在着很多的问题。首先，传统的温室大棚建设过程中，其基础设施比较落后，对温室大棚的建设没有进行合理规划，这导致蔬菜种植密度不高、管理效果较差等问题。其次，传统的温室大棚内部结构较为简单，没有设置自动控制系统等，不能对外部环境进行及时的监测，这导致蔬菜种植过程中存在很多的问题。最后，在蔬菜种植过程中，采用人工作业的方式进行管理，这导致蔬菜种植效率不高、管理难度大等问题。 为了解决传统温室大棚存在的问题，需要积极地引入物联网技术和自动化技术。在现代化信息技术的支持下，温室大棚能够进行自动化控制、自动化检测以及自动化作业等。比如通过在温室大棚内安装传感器、摄像头等设备实现环境检测、自动化作业等功能，提高蔬菜种植效率和质量，实现蔬菜产业的现代化发展。

3智慧大棚应用于蔬菜套种模式的研究

3.1技术应用价值分析

解决生产成本问题。对于传统的蔬菜套种种植模式，栽培过程中需要消耗大量的人力、物力和财力，并且蔬菜种植产量难以控制，生产成本较高。而智慧大棚应用于蔬菜套种模式，可以有效解决生产成本过高问题，并且可以在一定程度上节约人力、物力和财力等资源。

提高经济效益。对于传统的蔬菜种植模式，在栽培过程中需要进行大量的人工操作，并且在栽培过程中需要耗费较多的时间。而智慧大棚应用于蔬菜套种模式，可以有效提高农业生产效率和生产效益，并且还能够有效提高经济效益。例如，在传统的大棚种植模式中，一个大棚中有2～3个人进行操作，而智慧大棚应用于蔬菜套种模式后，可以将一个大棚中的1～2个人减少到1个人进行操作，并且在栽培过程中只需要1～2个人即可完成，不仅节省了人力、物力和财力资源，并且还能够降低生产成本。

促进农业现代化发展。传统的蔬菜种植模式下，需要耗费大量的人力、物力和财力等资源进行蔬菜栽培和管理。而智慧大棚应用于蔬菜套种模式后，不仅能够解决传统种植模式下的蔬菜种植问题，而且还能够促进农业现代化发展[2]。

3.2技术实现方式

智能监控。大棚内装有智能监控设备，对大棚内的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等进行实时监控，并且通过GPRS模块将数据传输到远程控制中心。同时，智慧大棚的监控设备还具备温度传感器、湿度传感器等，实现对大棚内环境的实时监测。

数据采集。在智慧大棚中，设置有温湿度传感器、光照传感器等，通过数据采集模块将这些数据传输到云服务器中，由云服务器进行存储和处理。在云服务器中，可以对温湿度、光照、二氧化碳浓度等进行数据分析处理和控制决策，从而实现对蔬菜的自动灌溉、自动控制。

自动灌溉。大棚内的种植区域装有智能灌溉设备，当温室内的温度较低时，智能灌溉设备会自动开启灌溉功能；当温室内的温度较高时，智能灌溉设备会自动关闭灌溉功能。同时，温室内还装有湿度传感器和光照传感器等设备，可及时控制温室内的空气湿度和光照强度。在云服务器中存有温室内的温湿度、光照强度、二氧化碳浓度等数据，并且将这些数据通过GPRS模块发送给云服务器。云服务器对温室内的温湿度数据进行分析处理后，通过串口发送到远程控制中心。远程控制中心通过串口发送命令给智能灌溉设备和自动控制设备进行自动控制。

智能化管理。大棚内装有智能监控设备和自动控制设备等设备，当智能监控设备和自动控制设备发现有异常情况时会及时通知云服务器，云服务器在收到通知后会及时开启或关闭相关的功能模块或硬件模块，从而实现对大棚内环境的智能化管理和对蔬菜的智能化生产。在智慧大棚中应用的智能化管理系统主要包括云平台系统和数据采集系统等。

3.3技术方案设计

在实际蔬菜种植过程中，为了提高蔬菜的产量与品质，可以利用智慧大棚技术和物联网技术，对蔬菜的生长环境进行实时监测。通过对大棚环境数据的采集，实现对棚内温度、湿度等环境数据的监测，并将这些数据通过传感器进行实时上传。在完成信息采集后，将采集到的信息进行处理和分析，并通过通信接口将处理后的数据上传至远程服务器，在由远程服务器进行分析处理后，向大棚种植人员发出控制命令，指导其进行下一步的生产工作。 在蔬菜套种过程中采用智慧大棚技术，可以实现对作物生长环境数据的实时监测，并将监测到的数据传输至远程服务器进行分析处理。在蔬菜的生长过程中，利用物联网技术可以实现对大棚内温湿度等环境数据的监测。在完成信息采集后，可以通过远程服务器将处理后的数据传输至远程服务器进行分析处理。

3.4系统构成

整个系统包括传感采集单元、无线传输单元和远程服务器三部分。其中，传感采集单元主要由传感器和控制器组成，用于对温室内的温湿度、光照强度等环境信息进行监测；无线传输单元主要由传感器和控制器组成，用于将传感器采集到的环境信息进行传输；远程服务器主要由 Web页面、数据库、服务器3部分组成。该系统主要由以下三部分构成：（1）传感器。传感器是采集系统中重要的组成部分，它能够将温室内的环境信息实时地进行采集，并将采集到的数据上传至无线传输单元。传感器通过温度、湿度、光照强度等参数将温室内的环境信息进行实时采集，并将数据上传至远程服务器。（2）无线传输单元。无线传输单元主要由无线路由器和终端节点组成。在该系统中，无线路由器是整个系统的核心部分，负责对数据进行传输和处理。终端节点通过无线路由器将数据传输至远程服务器，由远程服务器对其进行分析处理，并向大棚种植人员发出控制命令。（3）远程服务器。远程服务器主要由 Web页面、数据库、服务器3部分组成。在该系统中， Web页面是整个系统的核心部分，负责向用户提供数据查询、数据下载等功能；数据库是整个系统的核心部分，负责将采集到的数据进行存储；服务器是整个系统的核心部分，负责将存储到数据库中的数据进行查询、下载等操作。

3.5功能设计

（1）数据监测：在大棚内安装传感器，通过传感器可以实时采集棚内的温度、湿度等环境数据。当环境数据发生变化时，会通过无线通信模块将这些数据传输至远程服务器，由远程服务器进行分析处理，并根据不同的蔬菜品种的生长需求，对棚内环境数据进行调整，实现对于大棚内温湿度、光照强度等环境参数的调控。（2）在完成环境参数监测后，通过通信接口将采集到的信息传输至远程服务器，由远程服务器进行分析处理。當棚内温度高于棚外时，可以向大棚种植人员发出指令，让大棚种植人员打开相应的通风设备进行通风换气；当棚内温度低于棚外时，可以向大棚种植人员发出指令，让大棚种植人员关闭相应的通风设备。（3）智能化管理：在蔬菜套种过程中，可以利用物联网技术实现对于不同蔬菜品种生长环境的智能化管理，让大棚种植人员进行相应的通风换气或调控。（4）报警监控：大棚内装有监控设备，当监测到的环境数据出现异常时，会通过无线通信模块将这些信息传输至远程服务器，由远程服务器进行分析处理，并向大棚种植人员发出报警指令。如：当温度异常时，系统会向大棚种植人员发出预警信息，指导其进行相应的调整。（5）自动控制：大棚内装有智能控制设备，当大棚内的温度较低时，智能控制设备会自动开启灌溉功能；当大棚内的温度较高时，智能控制设备会自动关闭灌溉功能。利用上述方法可以对大棚内的温度、湿度、光照强度等环境数据进行调控[3]。

3.6技术效益分析

提高生产效率。采用智慧大棚不仅能够减少劳动投入，而且还能够提高生产效率。在蔬菜生长过程中，以智慧大棚为代表的设施农业能够有效解决人工操作烦琐、产量低的问题，同时还能提高生产效率，减少劳动力投入。在进行蔬菜套种过程中，每座智慧大棚可以种植3栋蔬菜，平均每栋蔬菜的种植面积为1000m2，按照每栋蔬菜的产量为8000kg/年计算，每座智慧大棚的产量可以达到2.4万kg/年。从每座智慧大棚的单位面积产量来看，相比传统的人工操作方式而言，智慧大棚的单位面积产量具有较大优势。因此，采用智慧大棚进行蔬菜套种可以有效提高生产效率。

提升产品质量。在蔬菜种植过程中，多种因素导致了蔬菜质量不高。在传统种植模式下，蔬菜种植主要采用传统的人工方式进行管理，但是这种管理方式具有一定的弊端。一方面，人工操作不便、效率较低等问题导致了蔬菜质量不高，另一方面，人工管理方式不科学、不合理导致了蔬菜病虫害多发。因此在智慧大棚种植模式下，通过运用现代信息技术对大棚环境进行监控与管理可以有效解决上述问题。利用现代信息技术对蔬菜种植环境进行监控与管理可以有效提高蔬菜质量，利用现代信息技术对大棚进行监控与管理可以有效提高工作效率，利用现代信息技术对蔬菜种植环境进行监控与管理可以有效降低病虫害发生率。

节省成本。在传统的人工种植模式下，每座智能温室至少需要配备1名操作人员，同时还需要配备2～3名管理员。传统的人工种植模式不仅成本过高，而且劳动强度较大、管理不科学。在传统的人工种植模式下，每座智慧大棚的产量为1.2万kg/年左右，采用智慧大棚进行蔬菜套种模式后，每座智慧大棚的产量可以达到2.5万kg/年左右。与传统的人工种植模式相比，智慧大棚能够有效提高生产效率，降低生产成本，扩大经济效益。

提升农业科技水平。在智慧大棚中种植蔬菜可以有效解决传统种植方法中存在的问题。在运用智慧大棚进行蔬菜套种时，可以通过智慧化管理，优化蔬菜套种模式的应用，还能够有效促进农业科技水平提升，提高当地农业经济的发展。

不同的蔬菜品种具有不同的生长周期，因此在实际种植过程中，需要根据实际情况，对不同的蔬菜品种进行合理选择。传统的大棚种植过程中往往存在着种植效率低、种植成本过高等问题。为此，需要对智慧大棚应用于蔬菜套种模式进行科学管理，例如可以应用自动化灌溉系统、温湿度控制系统等来实现对大棚的科学管理。最后，选择合适的蔬菜品种。例如番茄和黄瓜属于一种对生植物，并且其在生长过程中具有较强的趋光性，因此可以选择番茄和黄瓜进行套种。

参考文献：

[1]刘文佳，赵玉娥.智慧大棚应用于蔬菜套种模式的研究[J].现代农机，2021（05）：62-63.

[2]陈明远，韩立红，蔡连卫，等.大棚苦瓜、叶类蔬菜套种栽培模式[J].蔬菜，2021（01）：32-35.

[3]卢景润.果树与蔬菜高效套种模式探究[J].南方农业，2020，14（14）：32+34.