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。

智能温室大棚所需的控制系统需要满足第一,要合乎基本上设计方案要求例如,在对其电源电路运作状况做好认识的历程中,要防止出现一些问题的姿势,而在对所有体系的自动检查作用开展突显的历程中,也需要重视程序控制器自身作用的充分发挥与此同时,要对风机 *** 纵前窗 *** 纵、湿幕泵控制、阳光照射控制等各类关键点的策划和设计作业开展高度重视,确保其体系的正常的运作。

第二,要掌握 *** 作系统的真实运作状况通过电源电路自然环境数据信号的变换,对数字信号开展传送,并根据放大仪的高效变大,将一些数字信号传送到程序控制器当中,那样可以根据模拟信号的传送,对其自动化技术的工作中范畴开展扩展。

例如,在对工业设备和系统软件实现应用的历程中,运用传感器感应器,可以将屋内的环境温度标值传送到程序控制器当中,并与额定值开展较为,假如基本一致,则导出正常的命令,假如标值差别比较大则传出异常的命令,并表明其详细的标值差。

第三,融合灯源感应器的主要作用,系统对搜集到的灯源具体内容开展精准定位,并运行"太阳墙",在设置有关数据和标准的历程中,可以认识到绿色植物的详细情况假如灯源斜角小则可以打开太阳墙,而假如灯源已经超过规范的界定值,则严禁打开太阳墙,系统软件可能中止运作,那样可以智能化系统的对其温湿度循环系统状况开展 *** 纵。

当代温室大棚智能化设计自动控制系统实现剖析的历程中,关键是以硬件配置、手机软件及其宏,观等差异的角度下手,对详细的系统开发关键点开展掌握,在这个环节中,为了更好地更好的掌握当代温室大棚智能化设计自动控制系统的运作状况,还需要充足融合绿色植物的实际生长发育自然环境,重视测试流程精确度的掌握,为此能够更好地促进农业现代化的发展趋势

现在国内已经技术早就实现了大棚物联网，只是由于成本高，应用占比还很小。目前大棚的各项调节设备如风机湿帘、内外遮阳、顶开窗、喷灌、加温设备等都可以通过传感器和控制系统来实现自动化调节大棚内的环境。

农业物联网本来就是针对大规模的作物种植的，我知道托普农业物联网可以针对采集温室内的空气温湿度、土壤水分、土壤温度、二氧化碳、光照强度等实时环境数据，通过中继节点传输到控制中心，由中心平台系统将最新监测数据与预先设定适合农作物生长的环境参数与进行比较，做到节省人力物力的效果。。。。

“以前是靠经验，现在都数据化了。”位于天津某地的农业大棚内，老张指着手机上显示的一大串数据，嘿嘿一笑，“省事，省心!”从靠天吃饭到数据化指导，智慧农业正在彻底改变着传统农业的耕作模式。众所周知，我国是农业大国，却不是农业强国。几千年来，农业一直遵循着“靠天吃饭”和“老农经验”的发展模式。在耕地逐步减少的严峻形势下，改变传统农业发展模式，加快发展现代农业，不仅是国家的一项政策，同时也关系到农民自身的权益。没有农业的现代化，就没有国家的现代化。同样，在互联网深度影响社会各个行业的今天，作为国民经济基础的农业如果不能实现搭上互联网的快车，也必然制约了整个国民经济的发展。在刚刚过去的“双十一”，农业电商表现不俗，这从一个侧面也展示了农业+互联网所爆发出来的潜力。智慧农业并不是简单的一根网线，一个APP，而是物联网技术与传统农业的深度结合。业内人士表示，其中最关键的是传感器技术。通过传感器技术可以有效地降低人力消耗，更能极大的摆脱天气因素的限制，同时将农业生产中的个人经验转化成更科学，更精确的信息手段和以软件为中心的生产模式，从而让农业生产真正走上智能化、自动化和远程控制化的智慧农业发展之路。成立于1994年的昆仑海岸传感技术有限公司，在物联网技术研发和应用方面有着丰富的实践经验。为了实现物联网技术在农业上的应用，公司重点研发了物联网专用网关，进行感知层数据实时传输，有效地对数据进行分门别类的处理，从而帮助人们有效掌握农业生产中各个细节的需求。当前，公司应用于智慧农业感知层面的产品包括，JZH-0、JZH-V系列无线传感器，无线综合EC传感器，无线小型气象站，无线多路温度传感器等，帮助农户测量环境温湿度、土壤水分、土壤温度、照度、氧气、二氧化碳、EC值、沙土水分、粘土水分、风速、风向、雨量、大气压力等多个方面的参量。截止到目前，公司的技术已经在天津农业大棚、甘肃省大鲁村、刘家峡、周家寺地区 温室控制项目、云南农业大棚、安徽合肥新农村物联网、河南省农业部温室大棚示范项目、山东省寿光市中国移动蔬菜大棚远程监测项目、农计推广总站-温室大棚远程监测、甘肃省庆城县瓜菜蚕桑技术指导站温室物联网监控系统、甘肃省定西市岷县西江镇 温室控制项目泰州物联网示范园-秋雪湖等地成功应用，并得到了当地农户的认可。另外，针对不同类型农户的不同需求，公司还推出了园林大田套餐和温室大棚套餐两类“物联网实用套餐”。对于有困难的农户，昆仑海岸还会根据实际情况予以适当的优惠和照顾。据有关数据显示，截止到今年6月，农村互联网普及率为317%，不到城镇普及率的一半。66亿农民网民数量仅191亿。一方面，在一定程度上限制了智慧农业的快速发展，另一方面也表明智慧农业的市场潜力巨大。业内专家表示，智慧农业的普及，既要有政府相关部门的大力支持，也需要企业大力推动，尤其是需要技术上的突破和革新，才能切实满足农民的需求。

考虑到大棚面积有200亩，在种植管理上需要不少人工，可以考虑直接建设成智能温室大棚。

温室大棚，作为反季节作物种植的必备建筑物，广泛应用于经济附加值高的作物种植中。如今随着物联网技术的应用，山东寿光等地区的温室大棚已经实现了智能化，鸟q换炮，成为了智能温室。智能温室大棚因其结构轻便，造价相对较低、建设周期短、应用范围广泛等原因，农业种植、育种育苗、科研实验等方面都有其身影，用于现代化农业园区、特色农业小镇、休闲观光产业园的建造。

一、设计规划

为了提升设计方案的落地可执行性，通常由设计方和使用方共同来完成。设计方一般是有设计资质的专业机构，根据使用方的应用目的、建设场地环境、当地气象历史数据、建设预算、地质情况、土壤成分、后期管理使用人员等需求，因地制宜。

温室设计

关于整体布局、采用类型、跨度、间隔和开间尺寸等数据方面的设计，应考虑到结构、机械、覆盖与支撑材料、通风、增温、内外排水，以及环境控制系统，也就是智能温室控制系统等多种因素，结合当地的地理气候条件、种植作物类型，根据结构框架设计特点归纳：

①、结构布局。由于国内特殊的地理环境，通常南北栋建筑的太阳直射光更佳，平均日总量透过率最高。宜采用主向阳面的屋面，其光照总量要比采用对称向北屋面大大增加。同时为埋件结构件需求，应低于室外地面05米。

②、覆盖材料。玻璃作为非晶非金属的材料，透光率高，用于建设温室大棚，其透光率衰减少，定期维护清理，使用周期长，是较为理想的温室覆盖材料。

③、通风问题。为了通风以及与外界进行热交换，应充分利用自然条件，确定温室开窗的朝向。以当地季风的风向为依据，选择在温室的对应方向留下天窗，即某地风向为东南，天窗位置应在温室的北侧。

④、遮阳系统。由于玻璃温室的特殊性，其遮阳系统多采用遮阳网之类的设备，在顶面上需留下安装遮阳网等设备的接口，同时最好与顶面天窗有01米的距离，便于遮阳的同时还能开启天窗通风。

⑤、温控功能。温控的实现根据季节不同，夏季以降温为主要需求，可采用高压喷雾等方式降温问题。冬季实现增温的装备类型较多，如热风机、采暖机、保温帘等。根据应用的便捷性，需留下对应安装应用的位置。

⑥、灌溉排水。由于各种农作物生长阶段的需水量有一定差异，且使用方存在轮换种植多种作物的可能性，并没有具体规律可循。因此智能温室大棚的灌溉问题宜采用喷灌方式，可接入水肥一体机。

二、建设阶段

完成场地平整、独立基础、圈梁、挡水墙、水帘用蓄水池等土建建设。进行下一步安装工作，有主体骨架的安装、系统安装、现场装配覆盖材料安装等。宜由专业的安装建设队伍进行安装，同时需要现场和业主沟通交流好细节问题。

大棚建设

三、系统安装

这一部分指的是移动苗床、种植支架、种植槽、基质袋、配电安装等，以及智能温室控制系统相关硬件设备的安装与调试。

智能温室设施

重点说明下智能温室控制系统安装与调试，主要硬件设备有：空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器、土壤PH值传感器、土壤电导率传感器、二氧化碳传感器、光照度传感器等采集类终端，智能电磁阀等控制终端和、智能开关柜等设备。采集终端设备除土壤采集设备外，多采用壁挂式安装，用螺丝固定在监测点即可;土壤类采集设备需要插入到种植土壤中;智能控制柜是手动管理玻璃温室的设备，宜安装在显眼且距地面有一定距离的位置。各类设备的数量至少需要一个，根据玻璃温室的面积以及划分的种植区域多少，数量随之增加。

智能温室控制系统硬件设备

安装完成后，依次将各采集、控制、控制柜等设备接入到管理云平台上，将对应的采集终端与控制终端一一绑定，举例：空气温湿度传感器与天窗系统的电机、采暖机、通风机等温控设备绑定，并设定运行逻辑，即当传感器采集到室内空气过高时，开启天窗、通风机，室温降到某一数值时关闭天窗等设备，若温度再降到某一数值时则开启采暖机等增温设备，具体数值根据种植作物生长所需而定。同理，光照度传感器与人工补光灯、遮阳系统、土壤温湿度、土壤PH值等采集土壤数据的传感器与控制水肥一体机的智能阀门等。

设备安装

关于智能温室大棚在云平台上设定的逻辑管理规则，可以随时随地在手机、电脑端上进行修改，即时生效。同时可根据传感器的采集数据、智能阀门的电池/电压/信号等数据，设置自动报警，一旦达到报警条件，云平台自动向绑定接收信息的管理者，推送短信、微信、云平台信息、拨打电话等方式示警。

智能温室控制云平台

总的来说，建设玻璃温室的框架难度并不大，与传统温室的建设区别不大，而实现温室智能化管理的重点在于对智能温室控制系统的应用，根据种植经验，指导云平台管理策略与方案，才能发挥出现现代化智能温室的最大功效，实现降低人工劳动强度，提升作物产量与品质。

智能温室

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