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。

物联网在农业领域的应用有精耕细作、农业无人机、智能温室等。

1、精耕细作

精准农业是在饲养牲畜和种植农作物时让耕种实践更加受控和准确。在这种农场管理方法中，关键是使用IT和各种项目，例如传感器、控制系统、机器人技术、自动驾驶车辆、自动化硬件、可变速率技术等。高速互联网、移动设备以及卫星（用于图像和定位）访问是精准农业的关键技术。

2、农业无人机

技术随着时间的推移而发生了变化，而农业无人机就是一个很好的例子。如今，农业已成为整合无人机的主要产业之一。地面和空中无人机可以帮助农业实现农作物健康评估、灌溉、监测、药物喷洒、种植以及土壤分析。

3、智能温室

温室种植是一种有助于提高蔬菜、水果、农作物等产量的方法。温室通过人工干预或比例调配机制来控制环境参数。由于人工干预会导致生产损失、能源损失和浪费成本，因此可以借助物联网来改造智能温室，实现智能监视和控制气候，从而无需人工干预。

为了控制智能温室中的环境，使用了根据工厂要求测量环境参数的不同传感器。我们可以创建一个云服务器，以在使用物联网连接系统时远程访问系统。

建造标准

温室大棚应建造在交通便当，地势平整、开阔，排水便当，有蓄水池、河流或地下水丰盛，地势高燥，避风向阳，地下水位05米以下，土壤深沉肥美的地方。

建设温室大棚要注意棚内后两排立柱之间，间隔尽量缩小，应在80厘米左右，中间只建一条东西走向的水泥沟兼人行路就可。东西两棚间隔08-2米，中心有一宽800厘米以上的小水沟。南北两棚间隔3-5米左右，用于挖水沟、安供水管道、修建通行路程等。连栋温室的间距不应低于一栋温室的宽度。

温室大棚

关于大棚选址，土壤是作物获得养分的重要来源，需注意土壤有机质含量，建议在建造温室大棚之前，定期对土壤进行检测，若土壤的有机质含量不够，可提早进行补充。在作物种植地苗床期等种植过程中，土壤环境的清洁也尤为重要。

温室大棚的朝向对温室内的蓄热能力影响很大，对日光温室来讲。以南北向或略偏西南的朝向更好，即南北为大棚长，东西为棚宽，便于积蓄热量。

同时也要考虑下温室类型建设的基础需求，比如玻璃温室一般上基础底部应低于室外地面05米以上，根据气候和土壤情况，基础顶面与室外地面的距离应大于01米，除了特殊要求外，温室基础顶面与室内地面的距离宜大于04米。薄膜大棚的薄膜外压深度等。

智能温室设施

设备采购

主要配件有接头管、压顶簧、压膜槽(卡槽)、压膜簧(卡簧)、护套、压膜卡、斜撑、U型卡、夹箍、固定器、连接片、压膜线、门、卷膜器、卷膜杆、双管卡、管卡、人字卡、防雾薄膜、防虫网等，根据相关规范对进行建造。

智能温室大棚所需的设备则要在传统大棚的基础上，加上空气温湿度传感器、土壤PH值传感器、土壤温湿度传感器、光照度传感器、二氧化碳传感器、电流传感器等感知设备，以及摄像头、智能控制柜、远程控制物联网云平台等部分。

智能温室

通过感知设备的实时监测，获取温室的环境参数，通过无线传输的方式，经智能控制柜上传到云平台，登录到云平台界面，查看每一分钟的数据变化情况，并根据种植作物类型、环境条件等，联动天窗、通风机、水肥机、补光灯、卷膜器等设备，实现示警、灌溉、卷帘、补光、施肥等 *** 作，减少人工劳作。

温室大棚自动化控制系统是根据温室大棚内的温湿度、土壤水分、土壤温度等传感器采集到的信息，利用RS485总线将传感器信息送给485转232的转换器，接到上位计算机上进行显示，报警，查询。监控中心将收到的采样数据以表格形式显示和存储，然后将其与设定的报警值相比较，若实测值超出设定范围，则通过屏幕显示报警或语音报警，并打印记录。与此同时，监控中心可向现场控制器发出控制指令，监测仪根据指令控制风机、水泵等设备进行降温除湿等 *** 作，以保证温室内作物的生长环境。监控中心也可以通过报警指令来启动现场监测仪上的声光报警装置，通知温室管理人员采取相应措施来确保温室内的环境正常。
物联网技术在智能温室中的应用
实际上，物联网技术是将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用。
在温室环境里，单栋温室可利用物联网技术，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，自动调控温室环境、控制灌溉和施肥作业，从而获得植物生长的最佳条件。
对于温室成片的农业园区，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温室的用户，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，实现温室集约化、网络化远程管理。
此外，物联网技术可应用到温室生产的不同阶段。在温室准备投入生产阶段，通过在温室里布置各类传感器，可以实时分析温室内部环境信息，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温室内温度、湿度等多类信息，来实现精细管理，例如遮阳网开闭的时间，可以根据温室内温度、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。
物联网智能温室技术的发展与优势
据悉，物联网温室项目建设内容来源于北京市农业机械研究所和北京京鹏环球科技股份有限公司承担的国家科技部863项目《植物工厂化生产低碳设施与装备的研究》，以及市科委“十二五”重点课题《盆花生产关键技术和装备的研发示范》，重点进行低碳物联网温室的建筑结构、配套系统、新能源与工厂化装备高度技术集成与创新，在示范温室中进行果菜、花卉、草莓和种苗的试验、展示与生产。京鹏科技公司已经在通州京鹏现代农业科技成果展示园成功完成物联网温室项目。
温室应用物联网技术，可达到改善产品品质、调节生长周期、提高经济效益的目的，尤其是可实现温室管理的高效和精准。对于规模化的温室设施而言，如果借助人工来调控温室内的环境条件，需要大量人手和时间，而且存在难以避免的人工误差。如果应用物联网技术，就只需点击鼠标，在最短的时间里完成人工 *** 作，而且非常严谨，这也是业内看好物联网在现代农业中应用的重要原因。
随着物联网技术普及应用，普通用户可以通过计算机或手机随时接收各种实时采集的精确传感器数据，还可以通过遥控温室内的视频传感器，观察温室的全面情况。产品出圃后，可以由对应的条形码，随时检索到其流通过程。业界普遍认为，物联网农业智能监控系统将在设施农业中得到更广泛应用。

一、智能农业大棚物联网解决方案体系简介

温室大棚在不适宜植物成长的时节，能提供生育期和添加产值，多用于低温时节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。因而对栽培作物成长环境的要求要准确的多。

大多数农户加温、洒水、通风等，全凭感觉。人感觉冷了就加温，感觉干了就洒水，感觉闷了就通风，没有科学依据。农业进入信息化年代后，对温室内部的空气温湿度、土壤温湿度、CO2浓度及光照等农业环境信息的收集也越来越注重。因而，将物联网技能引进温室大棚中来，完成温室栽培的高效和精准化办理。

在温室环境里，单栋温室可利用物联网技能，选用不同的传感器节点和具有简略执行机构的节点（风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构） 构成无线网络来丈量土壤湿度、土壤成分、pH 值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等来取得作物成长的最佳条件， 经过模型剖析、自动调控温室环境、 *** 控灌溉和上肥作业，然后取得植物成长的最佳条件。

关于温室成片的农业园区，经过接纳无线传感汇聚节点发来的数据，进行存储、显现和数据办理，可完成所有基地测试点信息的获取、办理和剖析处理，并以直观的图表和曲线方法显现给各个温室的用户，同时依据栽培植物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息，完成温室集约化、网络化远程办理。

此外，物联网技能可应用到温室生产的不同阶段，把不同阶段植物的体现和环境因子进行剖析，反应到下一轮的生产中，然后完成更精准的办理，取得更优质的产品。
二、智能农业大棚物联网解决方案的重要组成部分

1、数据收集

经过物联网体系可衔接传感器收集土壤温度、湿度、营养含量（N、P、K）、PH值、降水量、空气温湿度、气压、光照强度等来取得作物成长的最佳条件，并依据参数变化实时调控或自动 *** 控温控体系、灌溉体系等；

2、智能 *** 控

经过无线传输，衔接 *** 控室与 *** 控柜， *** 作 *** 控室内中控台，即可一键式 *** 控温室大棚内的风机、外遮阳、内遮阳、喷滴灌、侧窗、湿帘或大田内的水肥喷灌等，完成远程化办理。

3、软件平台

农业物联网软件平台并不只是一个 *** 作平台，而是一个庞大的办理体系，是用户在完成农业运营中运用的有形和无形相结合的 *** 控体系。在这个平台上，用户可以充分发挥自己的办理思维、办理理念、办理方法，完成信息智能化监测和自动化 *** 作，有效整合内外部资源，提高利用效率。

物联网的应用比较多，以农业为例吧：
物联网在农业中的应用
精耕细作
精确农业可以被认为是任何使农业实践在饲养牲畜和种植作物方面更加可控和精确的东西。在这种农场管理方法中，一个关键的组成部分是信息技术和各种项目的使用，如传感器、控制系统、机器人、自动车辆、自动化硬件、可变速率技术等。
制造商采用高速互联网、移动设备和可靠的低成本卫星（用于图像和定位）是体现精准农业趋势的几个关键技术。
精准农业是物联网在农业领域最著名的应用之一，世界各地的许多组织都在利用这一技术。
农业无人机
如今，农业已成为整合无人机的主要产业之一。无人机被用于农业，以增强各种农业实践。无人机在农业中的使用方式包括作物健康评估，灌溉，作物监测，作物喷洒，种植以及土壤和田间分析。
使用无人机的主要好处包括作物健康成像、综合地理信息系统制图、易用性、节省时间和增加产量的潜力。随着基于实时数据采集和处理的战略和规划，无人机技术将给农业产业带来一场高科技的变革。
牲畜监测
大型农场主可以利用无线物联网应用程序收集有关牲畜的位置和健康状况的数据。这些信息有助于他们识别生病的动物，以便将它们从畜群中分离出来，从而防止疾病传播。由于牧场主可以借助基于IoT的传感器找到牲畜，这也降低了劳动力成本。
智能温室
温室种植是一种有助于提高蔬菜，水果，农作物等产量的方法。温室通过人工干预或比例控制机制来控制环境参数。由于人工干预会导致生产损失，能源损失和人工成本，因此这些方法的效果较差。可以借助物联网设计智能温室；这种设计可以智能地监视和控制气候，从而无需人工干预。
为了控制智能温室中的环境，使用了根据工厂要求测量环境参数的不同传感器。我们可以创建一个云服务器，以在使用物联网连接系统时远程访问系统。
这样就无需进行持续的手动监视。在温室内部，云服务器还支持数据处理并执行控制 *** 作。这种设计以最少的人工干预为农民提供了具有成本效益的最佳解决方案。
温室中的物联网传感器可提供有关光照水平，压力，湿度和温度的信息。这些传感器可以自动控制执行器以打开窗户，打开灯，控制加热器，打开喷雾器或打开风扇，所有这些均通过WiFi信号进行控制。
总结
物联网农业应用使牧场主和农民能够收集有意义的数据。农场主和小农户必须了解物联网市场对农业的潜力，通过安装智能技术来提高其生产竞争力和可持续性。随着人口的快速增长，如果牧场主和农场主能够以适当的方式实施农业物联网解决方案，就能成功满足社会的需求。
物联网是一个大的产业，涉及方方面面。面对新一轮的科技革命和产业革命，物联网正孕育着巨大的潜能，目前物联网在物流、交通、安防、能源、医疗、建筑、制造、家居、零售和农业等领域均有应用。物联网的快速发展，不少相关的top域名都被注册，对域名行业产生了比较大的影响。

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