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。

随着世界各国政府对物联网行业的的政策倾斜和企业的大力支持和投入，物联网产业被急速的催生，根据国内外的数据显示，物联网从1999年至今进行了极大的发展渗透进每一个行业领域。可以预见到的是越来越多的行业领域以及技术、应用会和物联网产生交叉，向物联方向转变优化已经成为了时代的发展方向，物联网的发展，科技融合的加快。
农业物联网：物联网被世界公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。他是以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。在这背后，则是在物体上植入各种微型芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网路交互传递，从而实现对世界的感知。
传统农业，浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉。如今，设施农业生产基地，看到的却是另一番景象：瓜果蔬菜该不该浇水？施肥、打药，怎样保持精确的浓度？温度、湿度、光照、二氧化碳浓度，如何实行按需供给？一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题，都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关，农民只需按个开关，做个选择，或是完全听“指令”，就能种好菜、养好花。 农业物联网，即在大棚控制系统中，运用物联网系统的温度传感器、湿度传感器、PH值传感器、光传感器、CO2传感器等设备，检测环境中的温度、相对湿度、PH值、光照强度、土壤养分、CO2浓度等物理量参数，通过各种仪器仪表实时显示或作为自动控制的参变量参与到自动控制中，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境。远程控制的实现使技术人员在办公室就能对多个大棚的环境进行监测控制。采用无线网络来测量获得作物生长的最佳条件，可以为温室精准调控提供科学依据，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的。

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

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。

现阶段温室温室大棚生产运营依然是一个发展趋势的趋势，但是究竟建一个怎样的温室才可以确保棚里农作物不会受到寒潮危害。弘康温室工程专家觉得温室大棚建设步骤非常轻巧，技术性较为细致。在我国的蔬菜销售关键是以大棚蔬菜栽种为主导，因此，蔬菜水果温室温室大棚的设计图和搭建品质直接的危害在我国青菜的产销量和品质。

要想大厦盖的高，路基就需要打得。针对温室温室大棚而言也是一样，温室基本建设场所在地底一米深的范畴内要无比较大石头、地下管道、地底设备等阻碍物。在基本建设早期，施工队伍必须依据温室基本建设规定搞好五通一平工作，即试压、插电、安全通道路、打电话、通排水管道、整平和夯实场所。另需依据设计开展温室独立基础基本建设，温室四周设05米多墙体裙，在其中±0000下约05米，±0000上05米，基本和筏板基础顶端预埋件螺栓，用以联接上端构造柱，墙面里外混合砂浆收面。墙面四周设80cm宽混泥土洒水，散水外接设备排污沟。

温室全部钢架结构原材料均选用国家标准高品质热镀锌钢管，桁架结构选用黑管先生产加工、电焊焊接，后热镀锌防腐蚀，施工工地当场拼装无电焊焊接。依据提早预埋件的螺栓依照设计开展行为主体框架的组装工程施工，框架组装结束后开展房顶、桁架结构及排水沟和别的钢架结构联接件的组装工程施工。各联接件所有选用热镀锌螺栓，即防腐蚀又美观大方。为了更好地提高温室主体工程、密闭性、美观大方及拼凑检修便捷开发设计了温室全部的铝合金型材。

现行标准温室关键选用夹层玻璃、塑料薄膜、耐力板等资料开展遮盖，这种原材料透光度好，导热系数高，使用期限长。除塑料薄膜外别的遮盖原材料均用专用型耐磨合金钢预制构件固定不动，表层选用阳极氧化处理，依照国家行业标准生产制造。温室房顶三角型平屋面位置所有选用铝型材构造而不选用钢架结构以提升透光度。全部排水沟下都是有“U”形或“几”形铝合金型材冷凝水回收槽，凝结水根据自来水管排到温室外，以更强减少环境湿度，有益于植物生长发育，防病害。降温水帘处配备遮阳网，避免病虫害进到。

空气流通是一种经济实惠的排风方法，它运用风速和温差来完成温室里外气体互换，做到减少温室内环境温度和温度的目地。普遍的温室排风系统有顶端排风系统和侧边排风系统。户外风力和开窗通风总面积决策了气体互换速度，经研究表明全景天窗加测室内通风实际效果最好。顶端开窗通风系统软件和侧开窗通风系统软件是由减速机促进传动系统杆齿条系统软件传动系统，减速机与转动轴接口方式为专用型连轴器，便捷组装与维护保养，提升 *** 作系统的负载水平和抵抗极端条件的工作能力。

依据温室温室大棚主要用途及基本建设地域的不一样，客户还可依据具体规定组装不一样的配套设施来健全温室的作用。普遍的温室配套设施有：离心风机降温水帘系统软件，内、外遮阳系统，内保温系统，升温系统软件，挪动灌溉系统，移动苗床系统软件，水肥一体化系统，智能物联网自动控制系统等别的设备。伴随着当今科技的发展温室温室大棚产业链也向多样化发展趋势，愈来愈多的新兴科技发生，也造成温室的作用愈来愈强劲，运用愈来愈普遍。针对使用者而言，更低的人力，大量的生产量，更标准化的管理方法，更高的经济收益才算是最适用的。

现代化农业的日益发展趋势，让温室温室大棚不仅限于水果种植这一方面，还能够打导致：新科技蔬菜水果示范区、植物工厂、科学研究温室、盆栽花卉温室、绿色生态旅游观光温室、生态餐厅温室、生态观光农业温室等各种各样形状。新式智能化温室的基本建设、不但可以加速在我国农牧业产业转型升级、提高居民收入、推动特色农业发展趋势，还能够为在我国住户带来更高品质、丰富多彩、安全性的农业产品，达到住户对农产品质量、总数和食品卫生安全上的要求。

仙富翁阳光大棚，是河南省的一家正规企业，就在商丘市。

智能温室的控制，由信号采集系统中心计算机控制系统三大部分组成。据智能温室大棚技术员介绍，目前常见的有几种类型的温室大棚：

一是日光温室   这种温室大棚，保温性非常好, 在寒冷的冬季也能从事反季节蔬菜生产，或者作物栽培, 所以在全国东西南北各地都很受欢迎。日光温室良好的保温性能和实用性，得益于它厚厚的墙体结构, 墙体是土质的。

二是拱形薄膜温室大棚   根据结构和功能的不同, 一亩地的造价差距也很大, 主要是骨架结构和人工费不同，简易点的一亩造价就低点, 复杂点的每亩的造价就高点。

河南这家祥瑞温室工程有限公司，是一家专业致力于蔬菜大棚,温室大棚设计, 安装,建设及农业技术服务于一体的现代化农业工程公司。它具有多年蔬菜大棚施工建设经验, 汇聚了一批专业工程技术人员,和一大批熟练的技工, 公司员工都具有丰富的安装经验, 所建造的大棚造型美观大方,外观新颖独特, 密封性能好, 使用寿命长, 安全可靠。

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相结合。在温室里，单栋温室可利用物联网技术，成为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的工作电流偏低的执行机构，构成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，再通过模型分析，自动调控温室控制灌溉和施肥作业，从而植物生长的条件。

总之，这是一家现代化科技企业，服务于“三农”

第一部分：智慧农场的定义

智慧农场是一种以物联网为基础，通过物联化、互联化、智能化的方式，综合无线传感技术、自动控制技术、网络技术和数据库技术实现现代化、智能化管理的农场。

第二部分：方案介绍

随着新一代信息技术飞速融入传统产业，农业数字化、网络化、智能化逐步成为农业现代化发展的基石。依托云计算、5G、物联网等技术，部署于农业生产现场的各种传感节点和通信网络，实现农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析等功能。结合当前乡村振兴战略、大规模农村土地流转等契机，为农业生产提供精准化保障、高质量运营水平、智能化决策支撑。

运用 Hightopo 自主研发的 HT 产品，全程零代码搭建 3D 轻量化 Low Poly 风格的智慧农场可视化解决方案，无缝融合 2D、3D 技术，1：1 还原农场的区域规划，展开对农作物间的网格化管理。业务囊括远程诊断、安全追溯、信息监测、安全预警等全方位需求。可实时感知现场的光、水、温、肥、热等实时生产环境、作业对象及设备状态，远程监测农业园区的生产过程、作业监督、生态环境，实现科学种植和安全生产。

第三部分：方案功能

气象可视化

支持融合天气雷达或气象管理业务系统，场景内可模拟和复现晴天、雷雨、多云等气象，针对气温、风力、降水、相对湿度等多个关键指标进行综合性监控分析。当面临气象灾害时能提前预警告警，及时输出应急措施，实现对气象数据的全面掌握和及时响应。

2伐木场监控可视化

目前森林盗砍盗伐、森林火灾事故及非法建设占用等现象愈加猖狂，单纯依靠林业人员巡逻监管成本巨大，也无法起到对有效区域的巡查目的。

借助无人机的航空影像或视频数据，对设定作业区域进行实时巡视，再由北斗系统高精度定位功能将数据实时回传到监控平台上。针对非法偷盗情况及时告警，精确定位偷盗位置，追踪偷盗踪迹。日伐木量，日栽种量、日运载量多重指标，通过 HT 丰富的可视化图表呈现于界面 2D 面板两侧。实现全方位监管动态感知和信息反演，构造一体化感知体系。

3灌溉/施肥/撒药可视化

根据农田中水稻、玉米、南瓜、西红柿等多种农作物的不同生长方式，可选择自动喷洒器灌溉或无人机灌溉形式，针对特定农作物或旱地作物，进行时长和灌溉量的智能设定。

无人机灌溉可为管理者提供大量田间时空变化信息，全程自主飞行，任何地形都能对农田灌溉、施肥、撒药提供精准作业路径。可根据侦测到的土壤墒情、生长阶段、植被指数，自主预测其种植面积、作物长势、产值预估，同时输出化肥与农药的用量数值预设建议，结合水肥一体化技术提高肥料利用率，达到变量施肥精量播撒，提高农作物生长速度及生长质量。实现时间计划型、模型驱动型、环境驱动型等多种智能管理模式。

通过场景交互调取相应农作物的监控视频，同步获取植被长势状态/成熟周期、病虫害百分比、往年收成比对等关键数据，点击场景中的农作物可显示其属性信息。针对关键数值的变化情况，系统将启动自检诊断功能，对预警地块进行迅速定位诊断，输出防治措施，避免延误病情，造成损失。

4农机管理可视化

搭载北斗导航定位系统、5G 通信系统、机具状态检测传感技术，可对“无人收割机”、“无人拖拉机”、“无人采摘机”等多类型农机，进行高精准地理定位、路径自动规划、故障自动检测。结合 HT 引擎强大的渲染技术，精准复现农机在各地块的作业动态。远程 *** 作农机的启停，根据事先规划好的路径，进行瓜果粮蔬自动采摘收割工程。设有车辆抓拍、移动侦测、入侵报警等智能分析功能，对作业现场、农机轨迹动态监控预警。2D 面板图表则呈现各农机的重要运行参数、收割数据详情、历史数据曲线对比等信息。

5蔬菜大棚可视化

模拟温室大棚场景，通过远程控制系统遥控大棚中喷灌机、电磁阀、排风扇、卷帘机等设备的启停。系统可根据大棚内定义的种植预设条件，自动控制增温、降温、通风、灌溉、施肥等设备的运行，当超出设定阈值时立即触发告警，通知管理者及时发现及时处理。不仅满足严苛的农作物种植条件，还能节约用电降低生产成本。整合各地块农事 *** 作详情、生产环境数据、全生长周期高清，实现数据共享，让生产环节可追溯，资源配置得以优化。

6农畜管理可视化

匹配智能传感器，即可满足鱼塘、奶牛场、养鸡场、养猪场等水产养殖场景进行线上查看。联动自动饲养、环境感知、综合诊断、溯源等功能，对获取养殖场环境信息（氨气、二氧化碳、硫化氢、空气温湿度等）进行设备自主调控。点击养殖品种，可显示相应畜禽的规模、产量、存活率等多层面信息。随时随地掌控畜禽养殖投入品和产出品数量、实时诊断动物疫病疫情、预警和防控。加强养殖场舍内环境的数据闭环，对潜在危机急速响应及时止损，减少补救成本，达到养殖场高效分析预警与宏观管理的目的。

7有机化肥厂生产可视化

为减少动畜禽粪污对环境的影响，国家大力推进畜禽养殖废弃物资源化利用，通过建设有机肥厂、大小型沼气池、固液分离机、储粪房等粪污资源化利用处理设施，粪污经堆沤发酵处理后变成有机肥，用于农田林地果园，不仅节约肥料成本，还有助于推进生态环境保护。

HT 3D 可视化监测畜禽粪污资源化利用情况，可规模化的避免发酵堆肥时氧气浓度、温度以及生物菌群种类之间产生的差异，对化肥生产设备进行集中运行管理、数据查询、化肥转化量统计等支撑服务，缩短发酵周期，节省人工成本，从根本上解决了生产上的短板。可广泛应用于规模养殖场、养殖小区、有机肥厂、粪污处理中心，形成畜禽粪污收集、贮存、运输、处理的综合性利用全产业链。

8仓储可视化

集成仓储系统应用物联网、输送和分拣技术、RFID 托盘等技术，可对仓库产品进行数据采集整理，及时反馈出仓内饲料量、化肥量以及瓜果蔬菜的存量和出入库时间。设有智能搜索功能，即使面对海量数据也能迅速检索出相应的物品信息。3D 可视化仓储管高度提升仓库现场的运转秩序和管理效率，让数据共通联动。

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