智慧溫室大棚蔬菜種植技術(shù)的優(yōu)勢與應(yīng)用關(guān)鍵研究_吳兆國.pdf

Z H O N G Z I S H I J I E D O I 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 0 8 0 7 1 2 0 2 5 1 0 0 1 9 栽培技術(shù)Z 溫室大棚在實際應(yīng)用中可減少氣候變化對蔬菜生長能力所 造成的影響 在實現(xiàn)全年種植生產(chǎn)的基礎(chǔ)上提升蔬菜的供應(yīng)能 力 近年來 溫室大棚蔬菜種植面積逐步增加 在功能方面也越 發(fā)強(qiáng)調(diào)各類智能化技術(shù)在其中的應(yīng)用效果 智慧溫室大棚也隨 之誕生 智慧溫室大棚在實際應(yīng)用中 可通過物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)獲取 蔬菜生長信息 通過傳感器信息傳輸?shù)确绞綄厥覂?nèi)部管理工 作轉(zhuǎn)為各類數(shù)據(jù) 提升蔬菜整體種植成效 為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì) 協(xié)助 1智慧溫室大棚蔬菜種植的技術(shù)優(yōu)勢 1 1為蔬菜提供安全防護(hù) 智慧溫室大棚可通過智能化的溫度控制系統(tǒng) 根據(jù)蔬菜不 同生長階段的各項需求精確調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度 當(dāng)外界溫度降低時 系統(tǒng)會自動啟動加熱設(shè)備 使棚內(nèi)保持相對恒定的溫度以幫助 蔬菜穩(wěn)定生長 外界氣溫較高時大棚內(nèi)高溫環(huán)境容易抑制蔬菜 生長能力 部分情況下還會引發(fā)病蟲害問題 此時智慧溫室大棚 可利用通風(fēng)系統(tǒng)及配套遮陽設(shè)施降低棚內(nèi)溫度 避免蔬菜受到 高溫傷害 目前多數(shù)智慧溫室大棚內(nèi)部配備有先進(jìn)的濕度傳感 器與配套灌溉系統(tǒng) 可實時檢測大棚內(nèi)濕度的同時 根據(jù)蔬菜生 長狀態(tài)進(jìn)行自動灌溉或通風(fēng)排濕 若大棚內(nèi)濕度較低 則灌溉系 統(tǒng)會適時啟動以增加棚內(nèi)的濕度 當(dāng)濕度過高時 可自動開啟通 風(fēng)系統(tǒng) 配合溫度調(diào)控工作來降低棚內(nèi)相對濕度 幫助蔬菜根系 保持穩(wěn)定生長狀態(tài)以提高蔬菜的抗病能力 1 若當(dāng)前大棚內(nèi)部存在光照條件不足的問題 則大棚內(nèi)可安 裝人工補(bǔ)光設(shè)備 為蔬菜提供足量光照以協(xié)助蔬菜進(jìn)行高效率 光合作用 光照過強(qiáng)時則自動打開遮陽網(wǎng)以減少陽光直射強(qiáng)度 避免蔬菜受到強(qiáng)光傷害 基于物聯(lián)網(wǎng)所構(gòu)建的智慧溫室大棚在 實際應(yīng)用中可融合身份識別技術(shù)管理人員出入情況 規(guī)避人員 隨意進(jìn)出所引發(fā)的病株帶入等情況 否則會損傷棚內(nèi)蔬菜的生 長性能 以指紋識別 人臉識別等方式錄入工作人員信息 以此 來實現(xiàn)精確化管理 1 2自動報警 各類蔬菜對于環(huán)境溫度的要求相對較高 并且不同生長階 段對于溫度變化程度也會提出較多要求 自動報警系統(tǒng)可以精 確監(jiān)測大棚內(nèi)溫度變化情況 當(dāng)溫度超出蔬菜生長適宜范圍時 迅速發(fā)出警報 這使得種植人員能夠及時采取措施 通過開啟溫 控設(shè)備進(jìn)行升溫或降溫操作 配合安裝濕度監(jiān)測設(shè)施來實時了 解棚內(nèi)濕度情況 若濕度超過預(yù)定閾值則會自動發(fā)出警報 種植 人員可根據(jù)警報信息采取通風(fēng) 除濕等措施調(diào)節(jié)濕度 以營造不 適于病蟲害生長繁殖的環(huán)境 充分減少農(nóng)藥總用量 產(chǎn)出更為優(yōu) 質(zhì)的蔬菜產(chǎn)品 2 自動報警系統(tǒng)還可以對溫室大棚內(nèi)的氣體成分進(jìn)行監(jiān)測 蔬菜生長需要獲取足量二氧化碳以支持其光合作用 而大棚內(nèi) 環(huán)境相對封閉 這使得氨氣 二氧化硫等氣體容易出現(xiàn)濃度過高 的問題 通過設(shè)置自動報警系統(tǒng)可監(jiān)測大棚內(nèi)氣體濃度實時變 動情況 若某類氣體濃度過高 則系統(tǒng)會發(fā)出警報 種植人員可 根據(jù)警報信息采取相應(yīng)的措施 通過增加二氧化碳供應(yīng)或加強(qiáng) 通風(fēng)換氣等方式改善溫室大棚內(nèi)氣體環(huán)境狀態(tài) 以此來為蔬菜 的生長提供良好的條件 在實際應(yīng)用中 自動報警系統(tǒng)還配置有 遠(yuǎn)程監(jiān)控及報警功能 種植人員可以通過手機(jī) 電腦等設(shè)備隨時 隨地監(jiān)控溫室大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù) 若各項數(shù)值發(fā)生變動 則會在 智慧溫室大棚蔬菜種植技術(shù)的優(yōu)勢 與應(yīng)用關(guān)鍵研究 吳兆國翟慶偉趙磊 山東省莘縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局2 5 2 4 0 0 摘要 傳統(tǒng)模式下的農(nóng)業(yè)種植模式與現(xiàn)階段市場需求之間存在較大偏差 并且群眾生活水平的提升也使得人們越發(fā)關(guān) 注蔬菜種類豐富程度以及整體供應(yīng)效果 將智慧溫室大棚用于蔬菜種植管理中 可在改良蔬菜種植管理模式的基礎(chǔ)上為種植 戶提供更多生產(chǎn)方面的便捷式協(xié)助 協(xié)助基層農(nóng)業(yè)向著現(xiàn)代化與智能化方向發(fā)展 本文對智慧溫室大棚蔬菜種植的各項內(nèi)容 展開研究 明確其應(yīng)用要點(diǎn)以協(xié)助相關(guān)技術(shù)向著更為完善的方向進(jìn)步 關(guān)鍵詞 智慧溫室大棚蔬菜 種植技術(shù) 管理模式 0 5 7 Z H O N G Z I S H I J I E 種子世界 2 0 2 5年第1 0期 總第5 0 3期 第一時間通過短信 郵件等方式通知種植人員 這使得種植人員 即便不在現(xiàn)場也能及時了解溫室大棚內(nèi)的情況 配合采取對應(yīng) 管控措施來改良大棚種植管理的便捷性 盡可能減少因人工巡 檢不及時而引起的各類損失問題 1 3遠(yuǎn)程監(jiān)控 遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)可協(xié)助種植戶實現(xiàn)對蔬菜所處環(huán)境及生長態(tài) 勢的實時掌握 借助這一功能工作人員無須時刻身處溫室大棚 內(nèi) 只需通過相關(guān)的監(jiān)控設(shè)備和系統(tǒng)就能清晰了解蔬菜生長狀 態(tài) 整合光照 溫濕度 空氣質(zhì)量等種植參數(shù) 完成綜合性管理調(diào) 控 種植人員通過遠(yuǎn)程監(jiān)控可實時了解溫室大棚內(nèi)的光照情況 根據(jù)蔬菜實際需求利用智能設(shè)備調(diào)整光照強(qiáng)度 開啟或關(guān)閉補(bǔ) 光設(shè)備 從而為蔬菜提供適宜的光照條件 基于視覺技術(shù)的圖像信息可以反映蔬菜生長狀態(tài) 病蟲害 情況等定性信息 對于這些定量數(shù)據(jù)的綜合分析可協(xié)助種植戶 科學(xué)調(diào)整農(nóng)作物的生長模式 其中相對具有代表性的便是若發(fā) 現(xiàn)蔬菜出現(xiàn)生長緩慢的情況 對各項數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來判斷溫室 大棚內(nèi)是否存在光照不足 溫度不適以及養(yǎng)分缺乏等情況 以此 來采取更具針對性的調(diào)整處理 遠(yuǎn)程監(jiān)控功能還可協(xié)助種植戶 多方位篩選農(nóng)作物品質(zhì) 由于各類蔬菜在前期生長中會在個體 生長能力方面出現(xiàn)較大差異 種植人員利用遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可對 蔬菜生長情況進(jìn)行全面評估 篩選出品質(zhì)較高且生長能力達(dá)標(biāo) 的蔬菜類型 部分大型溫室大棚中可同時種植不同種類的蔬菜 利用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)可準(zhǔn)確了解每種蔬菜所處位置及生長狀態(tài) 以此來為后續(xù)精細(xì)化管理提供協(xié)助 種植戶可根據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控提 供的信息準(zhǔn)確掌握蔬菜成熟度和品質(zhì)情況 合理安排采摘運(yùn)輸 方式 從而減少物流過程中的損耗 提高物流效率 推動蔬菜第 一時間進(jìn)入市場 3 無線射頻識別技術(shù)在保護(hù)農(nóng)作物方面發(fā)揮著重要作用 該 技術(shù)能夠?qū)r(nóng)作物進(jìn)行精準(zhǔn)標(biāo)識及跟蹤管理 通過為每株農(nóng)作 物或每組農(nóng)作物配備特定的射頻標(biāo)簽來實現(xiàn)對其生長的全過程 監(jiān)控 各類農(nóng)作物在實際生長中容易受到病蟲害的侵襲 環(huán)境因 素的突然變化等因素的影響而出現(xiàn)產(chǎn)能下滑的現(xiàn)象 無線射頻 識別技術(shù)可以實時收集農(nóng)作物周圍環(huán)境信息 若這些環(huán)境參數(shù) 出現(xiàn)異常并對蔬菜實際生長狀態(tài)造成威脅 系統(tǒng)可第一時間發(fā) 出警報并提醒工作人員采取相應(yīng)防護(hù)措施 開展病蟲害防治工 作時 利用無線射頻識別技術(shù)可獲取農(nóng)作物生長狀況 種植戶通 過分析這類數(shù)據(jù)可預(yù)測病蟲害發(fā)生趨勢 采取針對性的防治措 施 以避免病蟲害在大棚內(nèi)大規(guī)模暴發(fā) 從根源上為大棚蔬菜種 植提供優(yōu)質(zhì)協(xié)助 在物聯(lián)網(wǎng)的大框架下 無線射頻識別技術(shù)作為前端的數(shù)據(jù) 采集手段能夠?qū)⒏黝愂卟说纳L信息傳輸至物聯(lián)網(wǎng)平臺 此時 平臺對這類信息進(jìn)行整合處理可挖掘出其中有價值的信息 其 中相對具有代表性的便是利用對多組農(nóng)作物生長數(shù)據(jù)的對比分 析情況 排查溫室大棚內(nèi)前期生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的各類問題 若發(fā) 現(xiàn)某區(qū)域內(nèi)農(nóng)作物生長狀態(tài)出現(xiàn)異常 則可利用無線射頻識別 技術(shù)的定位功能 找到問題農(nóng)作物的位置以提高整體工作效率 降低種植工作中的各類人工成本 帶動智慧溫室大棚蔬菜種植 技術(shù)向著更為完善的方向發(fā)展進(jìn)步 2智慧溫室大棚蔬菜種植技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn) 2 1身份識別系統(tǒng) 射頻識別 R F I D 技術(shù)屬于身份識別系統(tǒng)的主要組成部分 技術(shù)人員可于智慧溫室大棚入口處安裝R F I D讀卡器 這類設(shè)備 的讀取距離可達(dá)3 5米 幫助工作人員正常靠近入口時R F I D標(biāo) 簽可被迅速識別 智慧溫室大棚負(fù)責(zé)方可為工作人員配發(fā)帶有 R F I D標(biāo)簽的工牌或手環(huán) 內(nèi)置唯一標(biāo)識碼將工作人員的各項身 份信息與權(quán)限級別實現(xiàn)整合 當(dāng)工作人員接近讀卡器時 讀卡器 發(fā)射的射頻信號會激活R F I D標(biāo)簽 此時標(biāo)簽將自身的標(biāo)識碼反 射回讀卡器 讀卡器接收到信號后會在短時間內(nèi) 一般不超過 0 5秒 將其傳輸至系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對 若比對成功 門禁系統(tǒng) 會在0 2 0 3秒內(nèi)自動開啟 允許工作人員進(jìn)入大棚 4 人臉識別技術(shù)在高端智慧溫室大棚身份識別系統(tǒng)中的應(yīng)用 頻率較高 技術(shù)人員可通過在入口處安裝分辨率為1 9 2 0 1 0 8 0 及以上的高清攝像頭來清晰捕捉人員面部特征 人臉識別設(shè)備 采用先進(jìn)的算法 其識別準(zhǔn)確率可超9 9 智慧溫室大棚所搭載 的人臉識別系統(tǒng)可實時捕捉人員面部圖像 在0 3 0 5秒內(nèi)提取 面部特征點(diǎn)并與預(yù)先錄入的人臉數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對 若比對成功 則系統(tǒng)會控制門禁開啟 若比對失敗 則會在1秒內(nèi)發(fā)出警報 指紋識別設(shè)備的識別精度可達(dá)到5 0 0 d p i以上 實際應(yīng)用中可精 確提取指紋的細(xì)節(jié)特征 工作人員在使用指紋識別時只需將手 指放在識別區(qū)域 設(shè)備便會在0 2 0 3秒內(nèi)采集指紋圖像并進(jìn)行 特征提取比對 配合人臉識別系統(tǒng)可精確判斷大棚內(nèi)部人員出 入情況 2 2智能灌溉系統(tǒng) 從系統(tǒng)構(gòu)成來看 智能灌溉系統(tǒng)主要由傳感器網(wǎng)絡(luò) 無線通 信網(wǎng)絡(luò) 控制器 灌溉設(shè)備 云端服務(wù)器與用戶界面等部分構(gòu)成 傳感器網(wǎng)絡(luò)屬于整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集前端 其中濕度傳感器的 精度可達(dá)到 3 R H 以精確化測量土壤及空氣內(nèi)部的溫濕度情 況 而溫度傳感器的誤差則管控在 0 5 以內(nèi) 配合調(diào)控光照度 0 5 8 Z H O N G Z I S H I J I E 栽培技術(shù)Z 傳感器來精確感知溫室大棚內(nèi)部溫度變動情況 以準(zhǔn)確獲取溫 室大棚內(nèi)部各數(shù)據(jù)情況 智慧溫室大棚中搭載的無線通信網(wǎng)絡(luò) 負(fù)責(zé)將傳感器采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行奶幚硐到y(tǒng) 通常采用 Z i g B e e L o R a等低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù) 其數(shù)據(jù)傳輸速率在 2 5 0 k b p s左右可協(xié)助各項數(shù)據(jù)得以穩(wěn)定傳輸 而控制器則是當(dāng)前 系統(tǒng)的決策核心 可接收來自傳感器的實時數(shù)據(jù)并根據(jù)預(yù)設(shè)的 算法和規(guī)則進(jìn)行分析處理 技術(shù)人員在篩選控制器類型時應(yīng)優(yōu) 先選擇處理速度可達(dá)數(shù)百M(fèi) I P S的微處理器 以達(dá)到快速響應(yīng)指 令的各項需求 智慧溫室大棚中的灌溉設(shè)備包括水泵 閥門等 可根據(jù)控制 器的指令獨(dú)立運(yùn)行 此時水泵流量及其揚(yáng)程可根據(jù)大棚規(guī)模以 及灌溉需求進(jìn)行選擇 通常情況下單次流量應(yīng)保持在每小時數(shù) 立方米到數(shù)十立方米不等 整體揚(yáng)程則可達(dá)數(shù)十米 將云端服務(wù) 器融合到智慧溫室大棚設(shè)施管理中 可實現(xiàn)同時記錄并處理大 量環(huán)境數(shù)據(jù)及其配套灌溉記錄 在數(shù)據(jù)監(jiān)測與分析方面 傳感器實時采集的數(shù)據(jù)經(jīng)中心系 統(tǒng)處理后 可建立土壤濕度變化模型以預(yù)測未來一段時間溫室 大棚內(nèi)部濕度變動趨勢 依照實際分析結(jié)果 智能灌溉系統(tǒng)可精 確控制灌溉設(shè)備的整體運(yùn)行情況 若土壤濕度低于預(yù)設(shè)值 如設(shè) 定為6 0 R H 時 系統(tǒng)會在0 1秒內(nèi)發(fā)出指令自動開啟水泵和閥 門進(jìn)行灌溉 當(dāng)濕度達(dá)到7 0 R H時 會在同樣短的時間內(nèi)自動 關(guān)閉灌溉設(shè)備以規(guī)避水資源浪費(fèi)現(xiàn)象 智能灌溉系統(tǒng)還具備智 能聯(lián)動控制功能 實際應(yīng)用中可以與溫室大棚內(nèi)的其他智能設(shè) 備進(jìn)行協(xié)同工作 當(dāng)傳感器監(jiān)測到溫室內(nèi)溫度超過3 0 時 系統(tǒng) 會自動開啟通風(fēng)機(jī)進(jìn)行降溫 而通風(fēng)機(jī)的風(fēng)量同樣可根據(jù)溫度 變動情況予以自動調(diào)節(jié) 一般調(diào)節(jié)范圍為每小時數(shù)千立方米到 數(shù)萬立方米 若光照低于5 0 0 0 l u x 則會自動開啟補(bǔ)光燈進(jìn)行補(bǔ) 光 補(bǔ)光燈的亮度可根據(jù)光照強(qiáng)度的缺失程度進(jìn)行動態(tài)調(diào)整 5 2 3智能溫控系統(tǒng) 從系統(tǒng)構(gòu)成來看 智能溫控系統(tǒng)主要由溫度傳感器 控制器 和執(zhí)行器等設(shè)備組成 其中溫度傳感器是獲取溫度數(shù)據(jù)的關(guān)鍵 部件 莘縣現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高新技術(shù)試驗示范基地的溫室大棚中分布 多個高精度傳感器 這類傳感器的測量精度可達(dá) 0 1 在精確 捕捉溫室內(nèi)不同區(qū)域溫度變化情況的基礎(chǔ)上 每隔1 0 1 5秒采 集一次溫度數(shù)據(jù) 以保證當(dāng)前數(shù)據(jù)具備較高實時性 控制器作為 系統(tǒng)的核心決策部件 主要接收來自溫度傳感器的實時數(shù)據(jù) 依 據(jù)預(yù)設(shè)的算法規(guī)則對其進(jìn)行處理 部分智慧溫室大棚會采用高 性能微處理器 其運(yùn)算速度可達(dá)數(shù)百M(fèi) I P S 以準(zhǔn)確判斷當(dāng)前溫度 是否符合作物生長需求并迅速發(fā)出相應(yīng)的控制指令 風(fēng)機(jī) 濕簾 加熱器等設(shè)備可根據(jù)控制器的指令調(diào)節(jié)自身參 數(shù) 風(fēng)機(jī)風(fēng)量調(diào)控方面則要設(shè)置為每小時數(shù)千立方米 濕簾的降 溫效率可達(dá)8 0 9 0 將其用于智慧溫室大棚蔬菜種植中則可 有效調(diào)控室內(nèi)溫度 加熱器的加熱功率也可根據(jù)溫室的規(guī)模和 溫度需求進(jìn)行選擇 一般在數(shù)千瓦到數(shù)十千瓦不等 日常種植管 理方面 若溫度傳感器檢測到溫室內(nèi)的溫度低于作物生長所需 的標(biāo)準(zhǔn)值 則智能控制中心會在0 1 0 2秒內(nèi)發(fā)出指令自動啟動 加熱系統(tǒng) 使其根據(jù)預(yù)設(shè)的加熱功率及時進(jìn)行工作以逐步提高 溫室內(nèi)溫度 反之 若溫度過高 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)會迅速啟動風(fēng)機(jī)和 濕簾等降溫設(shè)施 當(dāng)溫室內(nèi)溫度超過3 0 時 風(fēng)機(jī)和濕簾會同時 開啟 1 0 1 5分鐘內(nèi)可將溫度降低5 8 以保持溫室內(nèi)溫度相 對恒定 智能溫控系統(tǒng)還可以與其他智能設(shè)備實現(xiàn)聯(lián)動 若環(huán)境 溫度過高 則系統(tǒng)可以同時開啟通風(fēng)設(shè)備和遮陽網(wǎng) 利用這類方 式充分降低溫室內(nèi)溫度及整體光照強(qiáng)度 出現(xiàn)溫室內(nèi)溫度偏低 的情況時 可以與灌溉系統(tǒng)聯(lián)動 通過溫水灌溉來提高土壤溫 度 為蔬菜創(chuàng)造更加適宜的生長環(huán)境 2 4人工智能輔助決策的應(yīng)用 隨著各類互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)被廣泛用于農(nóng)業(yè)種植 智慧溫室 大棚所涉及的蔬菜種植工作也越發(fā)強(qiáng)調(diào)人工智能輔助決策在其 中的綜合應(yīng)用效果 種植戶可將人工智能系統(tǒng)所采集到的各類 歷史數(shù)據(jù)與實際環(huán)境情況轉(zhuǎn)為種植方案 在充分考慮溫室內(nèi)部 及外部環(huán)境信息的基礎(chǔ)上 為種植戶開展溫室大棚內(nèi)部管理工 作提供參考 協(xié)助農(nóng)民更為輕松地掌握農(nóng)業(yè)管理技術(shù) 以實現(xiàn)更 高質(zhì)量的農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn) 綜上所述 在對智慧溫室大棚蔬菜種植技術(shù)展開研究時 需 要充分關(guān)注各類新型智能技術(shù)在蔬菜種植管理中的實際應(yīng)用效 果 在為農(nóng)民增收及農(nóng)村發(fā)展注入動力的同時 也為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化 發(fā)現(xiàn)貢獻(xiàn)更多力量 參考文獻(xiàn) 1 唐新苗 以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的智慧溫室大棚蔬菜種植技術(shù) J 現(xiàn) 代農(nóng)機(jī) 2 0 2 5 2 8 7 8 9 2 孫靜靜 互聯(lián)網(wǎng)背景下智慧溫室大棚蔬菜種植技術(shù)分析 J 優(yōu) 質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品 2 0 2 5 3 1 1 5 1 1 7 3 劉寶剛 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在塑料大棚蔬菜種植中的應(yīng)用 J 農(nóng)業(yè)工 程技術(shù) 2 0 2 4 4 4 2 1 8 2 8 3 4 王生 物聯(lián)網(wǎng)背景下智慧溫室大棚蔬菜種植技術(shù) J 農(nóng)業(yè)工程 技術(shù) 2 0 2 4 4 4 1 5 7 4 7 5 5 趙兵 王瑞鈴 物聯(lián)網(wǎng)背景下智慧溫室大棚蔬菜種植技術(shù) J 新 農(nóng)業(yè) 2 0 2 4 4 1 6 0 5 9