农业物联网技术在蔬菜、温室大棚的应用

农业物联网技术在蔬菜、温室大棚的应用

“农业物联网”就是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用。按照物联网技术架构，农业物联网仍然通过“感知—传输—应用”的途径来实现对农业的应用。“感知”就是运用各类传感器，如温湿度传感器、光照强度传感器、PH值传感器、CO2传感器等设备，实时地采集大田种植、设施园艺、畜禽养殖、水产养殖和农产品运输等环境中的温度、湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数信息；“传输”就是建立数据传输和转换方法，通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网络交互传递，实现农业生产环境信息的有效传输；“应用”就是将获取的大量农业信息进行融合、处理，使技术人员对多个大棚的环境进行监测控制和智能管理，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的，进而实现农业生产集约、高产、优质、高效、生态和安全的目标。

蔬菜大棚、温室大棚主要用于不适合蔬菜生长的季节，模拟蔬菜生长的自然条件，提供蔬菜适合生长的环境，而这个环境的实现不能凭感觉，需要引入农业物联网温室环境监控技术解决蔬菜生长环境的可控性，达到提高蔬菜生产效益的目的。

一、蔬菜温室大棚控制系统构建：

一个完整的蔬菜温室大棚自动控制系统包括数据采集、数据传输、数据分析和生产 *** 作系统等部分，每个部分在蔬菜生产中具有不同的功能，这些功能组合起来完成蔬菜生产的全过程。

二、蔬菜温室大棚物联网环境自动控制系统主要包括以下几个分系统部分：

1数据采集系统：

数据采集系统由无线传感器、供电电源或者蓄电池等组成；现场的监测元件包括温湿度、CO2浓度、土壤温湿度、土壤养分等监测元件。数据采集系统主要负责温室大棚内部的光照、温度、湿度和土壤含水量以及视频等数据的采集和控制。

2数据传输系统：

数据传输系统由数据采集传感器，包括温度传感器、湿度传感器、光照强度传感器、光合有效辐射传感器、土壤温湿度传感器、CO2传感器、风向传感器等组成。传输方式：外部网络以基于IP网络技术和GPRS通信网络为基础进行传输；内部网络则采用短距离、低功率的ZigBee无线通信技术。基于ZigBee的无线传输模式中，传感器采集的数据通过ZigBee发送模块传送到中心节点上，同时，用户终端和一体化控制器间传送的控制指令也传送到中心节点上，中心节点再经过边缘网关将传感器数据、控制指令发送到上位机的业务平台。技术人员可以通过有线网络/无线网络访问上位机系统业务平台，实时监测大棚现场的传感器参数，控制大棚现场的相关设备。

3数据分析系统：

数据分析及显示部分包括电脑、软件、无线接收模块、报警系统，依据不同的环境、作物、生长期，实施不同的控制方案。

4实地环境 *** 控系统：

该分系统包括的灌溉控制系统可进行滴浇灌和微喷雾系统的控制，实现远程自动灌溉；土壤环境监测系统则利用土壤水分传感器、土壤湿度传感器等来实时获取土壤水分、湿度等数据，为灌溉控制系统和温湿度控制系统提供环境信息；温湿度监控系统可利用高精度传感器来采集农作物的生长环境信息，设定环境指标参数，当环境指标超出参数范围时，可自动启动风机降温系统、水暖加温系统、空气内循环系统等，以进行环境温湿度的调节。

利用农贸行业物联网建设的蔬菜温室大棚，能为温室大棚种植提供有效的控制蔬菜的生长环境的先进技术，使蔬菜获得适宜的生长环境，增加产量，以实现跨季节的蔬菜培育。

1、不破坏土地性质，节约资源。

光伏农业大棚发电组件安装在棚顶，不占用地面，不改变土地性质，光伏大棚可以直接在原来种植土地上直接建设，有利于现代化农业项目的开展。

2、可根据作物需要创造生长环境。

农业大棚上架设不同透光率的太阳能电池板，可根据不同作物的生长需求，进行采光及温度调节，实现反季种植及精品种植，还可以种植名贵苗木等附加值高的作物。

3、可满足农业用电需求，产生发电效益。

棚顶光伏发电可以满足农业大棚的温控、灌溉、照明补光等电力需求。如果实现规模化大棚生产，还可以将产生的多余电量销售给电网公司，实现收益。

农业光伏大棚有哪些优点

4、可发展观光科技农业。

光伏农业是新兴的科技农业，具有较高的观光价值。如果结合交通区位优势、生态环境优势，依托高价值的观赏作物种植及有机农产品生产采摘旅游等，可发展多种形式的观光、休闲和体验等旅游项目，形成特色化、规模化的光伏观光农业。

光伏农业是现代化农业与清洁能源紧密结合的产物。与传统农业相比，光伏农业更重视科技要素的投入，更加注重经营管理，对劳动者的素质有更高的要求。结合光伏农业，将农业活动、科技示范等元素融为一体，可极大地发挥产业集群效应，繁荣地区经济。

光伏产品知多少

1、太阳能杀虫灯

相比于传统农药，太阳能杀虫灯最大的好处是取代农药或少用农药，可保证食品安全。同时，市场上的此类产品已经具有时控、雨控、光控、全天候智能化管理等功能，除了普通电源产品外，有些高科技公司还开发出一体化野外太阳能照明杀虫灯、室内便携式照明杀虫杀蚊灯等产品，极大地方便了农民进行病虫害防治。

2、新型太阳能生态农业大棚

这种技术将太阳能光伏发电系统、光热系统及新型纳米仿生态转光膜技术综合嫁接到传统温室大棚上，达到增效增收的效果。

3、光伏养殖场

就是将现代清洁能源工程与传统养殖事业相结合，在养殖场屋顶建设光伏电站，用以改造和提升传统养殖业并提供绿色能源的一种全新尝试，同时其推广和普及也能在提升新能源利用水平方面起到积极作用。

农业光伏大棚有哪些优点

4、新型农村太阳能发电站

这是一种以村为单位分享光伏发电系统的创新型商业尝试，在每一个村庄建设一个光伏电站，服务“三农”。考虑到太阳能发电技术在新农村建设中具有较大的应用发展空间，未来这类产品将大有可为。

5、太阳能污水净化系统

现在，农村的环境污染日益严峻，污水是其中一大问题。太阳能污水净水系统在将太阳能转化成热能、电能后再有效地运用于污水处理工艺中，在这个过程中，基本没有二次污染和能耗转移。

6、农用太阳能小产品

如太阳能手电筒、太阳能马灯、太阳能充电器、太阳能照明灭蚊灯等。这些产品可为偏远的无电、缺电地区的农民提供极大的生活便利。

农合物联网在温室大棚中的作用主要就是能够实时监控温室内的温湿度、土壤温湿度、光照、二氧化碳浓度等蔬菜生长指标，通过这些指标的变化，来控制温室风口的开关、卷帘机的升降、滴管或者微灌的开关和流速等等，从而达到控制温室内环境、蔬菜生长环境的目的。

1、延长全年种植期，大棚种植，减少了天气原因对种植的限制，延长了全年的种植期。此外，还能种植反季节、早熟农产品，避开上市高峰，更好的增收增益。

2、征地补偿更高，大棚被征地时，不仅建设投资能获得赔偿，比起普通菜地，更高的年收益也能获得更多的征地赔偿。

3、方便管理，大棚需要更多的建设投资，但使用中的管理能为农民省不少事，除虫除草、施用化肥浇水都更加便于管理。

4、做农家乐，露天在地里，那才叫真的干农活，累！游客来采摘，只是来玩，所以大棚内采摘的反响更好。

5、高级温室大棚优势更多，在科技的支持下，极少数农村地区试用光伏农业大棚，除了能智能调节大棚内温度、湿度等条件，节省人工，在全年不间断种植的情况下，还能通过太阳能发电卖电。

相对生产来说，将温室大棚智能控制系统应用到大棚生产以后，产量与质量比人工控制的大棚都有极大的提高，对于不同的种植品种而言，提高产量与质量相对不同，对于档次较高的经济作物来说，生产效率可以提高30%以上。相对运行成本来的核算，对于有一定规模的种植企业来说，极大的降低了劳动力成本，设备的投入与运行，可以完全由节约下来的劳动力成本中核算出来，使用时间越长，光节约的劳动力成本就是一笔巨大的利润。
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在大棚环境里，单栋大棚可利用物联网技术，成为无线传感器网络一个测量控制区，采用不同的传感器节点和具有简单执行机构的节点，如风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构，构成无线网络，来测量基质湿度、成分、PH值、温度以及空气湿度、气压、光照强度、二氧化碳浓度等，再通过模型分析，自动调控大棚环境、控制灌溉和施肥作业，从而获得植物生长的最佳条件。
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对于大棚成片的农业园区，物联网也可实现自动信息检测与控制。通过配备无线传感节点，每个无线传感节点可监测各类环境参数。通过接收无线传感汇聚节点发来的数据，进行存储、显示和数据管理，可实现所有基地测试点信息的获取、管理和分析处理，并以直观的图表和曲线方式显示给各个大棚的用户，同时根据种植植物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息，实现大棚集约化、网络化远程管理。
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此外，物联网技术可应用到大棚生产的不同阶段。在大棚准备投入生产阶段，通过在大棚里布置各类传感器，可以实时分析大棚内部环境信息，从而更好地选择适宜种植的品种；在生产阶段，从业人员可以用物联网技术手段采集大棚内温度、湿度等多类信息，来实现精细管理，例如遮阳网开闭的时间，可以根据大棚内温度、光照等信息来传感控制，加温系统启动时间，可根据采集的温度信息来调控等；在产品收获后，还可以利用物联网采集的信息，把不同阶段植物的表现和环境因子进行分析，反馈到下一轮的生产中，从而实现更精准的管理，获得更优质的产品。

智能农业联网系统便是将物联网应用到传统农业中去，运用感应器和手机软件根据移动应用平台或是计算机网站对农业开展 *** 纵。从理论上而言，智能农业还包含农业电子商务、食品安全追溯防伪标识、农牧业度假旅游、农牧业数据服务等领域具体内容。

智能农业是农业种植的普及化，是集新起的互联网技术、移动互联、云计算技术和物联网为一体，借助布署在农业当场的各种各样传感器连接点（自然环境温湿度记录、土壤含水量、二氧化碳、图象等）和无线通信网络完成农业自然环境的智能化认知、智能化预警信息、智能化管理决策、数据分析系统、权威专家线上具体指导，为农业给予精确化栽种、可视化管理、智能化系统管理决策。

信息内容和知识是智能农业的关键因素。现阶段，互联网技术、物联网技术、互联网大数据、云计算技术、人工智能技术等现代科技，已经与农牧业紧密结合，具有农业信息认知、定量分析管理决策、智能控制系统、精确资金投入、人性化服务的全新升级农牧业生产过程已经应用到了实践活动中

该系统在农牧业中的功效管理方法智能化系统、可以根据计算机、手机上完成对温室大棚内栽种管理方法智能化系统花纹、精细化管理上肥，可做到提高效益，改进质量，节约人力资源、减少人力偏差、提高细致经济效益的目地，完成温室大棚栽种的精益化管理。

目前大家都会讲互联网大数据，大数据最先是要有确切的数据来源做支持的，智慧农业监控系统是根据对每一个田里、每一个温室大棚、每一个农作物生长发育全过程开展无间断的数据采集，才能在云管理平台上确立起对应的农作物栽种大数据库，拥有如此的互联网大数据，就可以对农作物的质量生产量与栽种过程中的信息开展监管剖析，科学合理的汇总出植物的最好生长发育标准，与此同时也为农牧业科研带来了高效的信息基本。

从长远发展看，我国温室市场发展潜力巨大，智能温室大棚用户也趋于理智和成熟，普遍要求温室趋于布局合理化和对当地气候条件适应性的科学化以及温室应用技术的普及化，我国温室业也开始拓展国际市场，国外温室企业也力图抢占我国市场，温室市场向国际化发展，我国现代温室制造业正在向专业化、社会化、市场国际化的方向发展。因此，我国现代温室将持续快速发展，前景十分广阔。
智能温室大棚近年来的发展趋势主要可以归结如下：
1、与现代工业技术进一步结合，提高硬件质量，增强配套能力。我国设施农业要在建筑结构工程、材料工程和节水节能工程方面进一步发展，在提高主体结构质量的同时，应不断增强配套能力。
2、设施与设施农业产品生产向标准化发展，包括温室及配套设施性能、结构、设计、安装、建设、使用标准，设施栽培工艺与生产技术规程标准，产品质量与监测技术标准等。
3、加强采后加工处理技术的研究开发，包括采后清洗、分级、预冷、加工、包装、储藏、运输等过程的工艺技术及配套设施、装备等，提高产品附加值和国际市场竞争力。
4、与计算机自动控制技术结合。实现光、温、水、肥、气等因素的自动监控和作业机械的自动化控制等。
5、与信息技术结合，建立以产品、技术和市场等为主要内容的网络化管理、模式化运行、远程服务等。
6、与生物技术结合，开发出抗逆性强、抗病虫害、耐贮藏和高产的问世作物新品种，全面提高温室作物的产量和品质；利用生物制剂、生物农药、生物肥料等专用生产资料，向精确农业方向发展，为社会提供更加丰富的无污染、安全、优质的绿色健康食品。
利用物联网技术对农业进行智慧种植已经成为热点。智能温室监控系统等智能化信息管理技术是发展现代农业的主流。而在我国温室大棚生产中，智能温室监控系统利用其自身的技术优势，让温室作物生产摆脱了一年四季的季节限制，为现代农业的发展提供了前所未有的机遇，让温室大棚变得“智慧”，依靠农业物联网技术来开展温室大棚种植，不劳累而且精确，温室管理更加轻松和高效。

区别：
1、无线的安装部署简单，有线安装部署实施代价高；
2、无线的覆盖范围相对广，部署成本相对低，有线则相反；
建议：
1、可以采取局部有线+整体无线的部署方式，性价比最优。
如，在终端设备端（如传感设备）用有线连接集中器（类似电力抄表的方案），然后集中器通过无线跟后台服务器连接。

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