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农业物联网设备在日光温室中的应用及推广模式

所属栏目:农业推广论文 发布日期:2019-01-17 16:55:07 论文作者:佚名

【摘 要】随着科学技术水平的提高,我国农业物联网设备也逐渐增多,作为当前新型的种植模式,日光温室在很大程度上满足了无季节生产效果。文章主要结合农业物联网与日光温室发展现状,探讨物联网设备在日光温室中的应用与推广。

【关键词】物联网;日光温室;应用模式;农业设备

日光温室休闲农业种植模式俗称暖棚种植,其原理是通过对环境条件的调控,使农业生产摆脱自然环境的束缚,实现无季节规模性生产、销售及服务。通常南为全采光面,白天采光时段覆盖塑料膜,夜晚覆盖草帘,东、西、北面围墙墙体外层采用高保温材料,室内不需要加热,仅需通过太阳能来达到一定的室内温度、以满足植物生长的需要。

一、我国日光温室发展现状

日光温室技术飞速发展的同时,由于我国面临的人口老龄化问题日益明显,并且随着城镇化进程逐步加深,农业劳动力短缺现象也会同样加剧。例如,国内蔬菜移栽作业主要靠人工进行,随着农村外出务工人员的增多,农村劳动力减少,人工移栽成本较高,并且效率低、劳动强度大。所以,为解决上述问题,在日光温室蔬菜产业发展进程中必须提高机械化水平,利用机械逐渐替代人工作业,降低劳动强度、提高生产效率、降低生产成本,以此解决“用工贵、用工难”等问题,并促进“机器换人”战略稳步推进。再者,现阶段大部分的日光温室无论在设施自身结构,还是种植农艺方面都满足不了机械化生产的基本条件,造成农机具在设施生产中“路难走,门难进、边难耕、头难调、效难高”。因此,在大力推进设施机械化水平的同时必须考虑到农机对设施与农艺方面的要求。以提高日光温室蔬菜生产的机械化水平为出发点,以设施、农艺、农机三方面有机融合为原则,实现对现有日光温室生产系统(体系)的升级,是当前设施蔬菜产业面临的、需要迫切解决的重要难题。

二、农业物联网发展现状

时至今日,物联网技术已经进入到飞速发展和实践应用的阶段,也正因为飞速发展,目前还没有一个明确、统一和公认的概念。物联网--可以简单理解为物物相连的互联网,是互联网向现实世界的扩展和延伸,即任何两件物品之间都可以通过互联网进行信息交换和通信。例如现在比较流行的智能家居、智慧交通、智能医疗等,都是物联网技术在对应领域里的应用。而作为第一产业的农业,也已经开始探索物联网技术在农业领域里的应用。如何将农业生产从过去的凭经验判断和看天吃饭升级为精细化、精准化、数据化和智能化,是新时代农业发展面临的重要问题,而物联网技术正好可以将这些难题轻松解决。自2011年起,农业部就结合国家物联网示范工程,在北京、黑龙江、江苏开展了农业物联网应用示范,在天津、上海、安徽组织了农业物联网区域试验。结果表明,物联网技术在农业领域的应用已经取得了明显的成效。在大田种植方面,通过综合运用3S技术、智能化农机装备、作物生产管理专家决策系统等,实现了生产管理的定量化、精确化,亩均减少农药、化肥施用量10%以上,单产提高5%~10%。在设施园艺方面,通过对光、热、水、气、肥等环境因子的实时监控,创造植物生长的最佳环境,设施温室和大棚的产量和效益平均提高10%以上。在畜禽养殖方面,运用自动调控畜舍环境和智能化变量饲养技术,实现养殖环境因子远程调控和预警预报,平均减少劳动用工30%以上,养殖和疫病防控水平显著提高。在水产养殖方面,推广应用以调控水体溶解氧为主要目标的智能控制系统,实现了养殖环境自动调控和水体环境闭环控制,水产品产量和质量明显提高,节本增效10%以上,同时水体环境污染得到有效控制。

三、农业物联网设备在日光温室中的应用及推广

(一)农业智能监控系统

实时监测:土壤环境信息、大气环境信息、水体环境信息和大田四情,对各类监测数值设置合理区间和阈值,超阈值将自动进行预警或者控制联动。信息感知技术是农业物联网的关键技术之一,其中传感器最为重要。传感器主要用于采集各个农业要素信息,包括如下几项:大气环境信息:温湿度、降雨量、光照、风向、风速、气压、CO2浓度、蒸发量、O2浓度、CO浓度、SO2浓度、NO2浓度、PM10、PM2.5。土壤环境信息:土壤PH值、土壤温度、土壤张力、土壤湿度。水体环境信息:水压、溶氧量、水质PH值、水流量、电导率。大田四情:墒情、灾情、苗情、虫情。传感器数据查看(WEB/APP):查看各种传感器的及时数据和历史数据,支持数据调整,数据图表曲线导出。通过设置传感器的联动控制规则和预警规则,当满足条件后自动触发预警或者联动控制,实现24h无人值守和自动联动控制。通过移动终端远程查看并控制基地生产现场:内遮阳、风机、喷滴灌、外遮阳、侧窗、阀门、水帘、加温灯等设备,实现远程化管理。接收到现场预警信号后会按照预先设定的规则进行自动控制操作,支持对物联网监测的联动;支持预设时间和运行周期,到达预设条件后系统将自动操作现场设备完成控制动作。用户能够运用自己的管理理念、管理方法实现信息智能化监测和自动化操作,通过整合内外部资源,提高利用率。

(二)水肥一体化管理系统

水肥一体化管理系统采用自动遥控技术,实现农田作物的实时数据采集,包括作物生理、土壤湿度和土壤含水量等参数的自动收集、傳输和分析,并向用户简单直观地显示数据和图形,根据种植作物的需要提供各种警告信息。水肥一体化管理系统是将农业灌溉与农业施肥融为一体的新技术,根据作物对水、肥的不同需求,对灌溉和施肥进行定期、定量控制,可用于连作温室、太阳能温室、温室大棚、农田等灌溉作业,节约时间、人力、物力,提高生产效率。

(三)无线电动导航微型耕、种、运一体机

自主研发“无线电动导航微型耕、种、运一体机”,主机参照耕宽960mm、功率2.02kW、方便作业的“前置式欧美型四驱微耕机”关键技术参数(表1),自主研发或选用适宜的2kW直流无刷电摩低速电机1台、48V20AH锂电池2组,实现清洁能源动力和无线操控,并加配无极变速、转向装置与机架;自主研发微型摄像导航器,使设备自行调整转向而直线行走(人可离机辅控);应用成熟的旋耕机部件、起垄器部件、播种器部件、微型拖斗部件,以通用传动轴来快速更换不同作业部件。

(四)农产品溯源系统

为解决食品安全问题,必须要对农产品的各个生产阶段把关,物联网技术可以实现对农作物品种生长环境,喷药施肥,病虫害状况等农事做出记录,并让消费者参与其中,这也是现代农业物联网最大的亮点。农产品溯源系统通过对农业生产环境实时监测,利用局部网络或互联网等通信技术,把采集到的信息实时传输到服务器,实现信息化、远程管理控制;同时,在储藏、运输、销售阶段采用二维码或者RFID射频技术,对各个阶段进行数据记录。

四、结语

综上所述,物联网技术本身还处在不断完善与创新的过程中,未来的传感控制设备一定会向微型化、智能化的方向发展,新材料、新技术的应用也能让设备的成本、功耗、精准性等问题得到进一步的改善,这对于我国农业物联网设备水平的提高具有重要意义,进一步完善了日光温室的工作模式。

【参考文献】

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[2]黄盛杰,金芳。农业物联网技术的发展和应用[J].江苏农机化,2013(5):1-2.

[3]张杰,臧贺藏,杨春英,等。基于物联网的农业环境远程监测系统研究[J].河南农业科学,2015,44(12):144-147.

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