物联网助力农业“智慧温室” 大棚变身智能工厂

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我国设施农业温室大棚建设中，还存在着网络化程度低，运行管理落后以及环境调控水平有待进一步提升等诸多方面的问题，制约了设施农业温室大棚整体生产效率的提高。为了解决设施农业温室大棚生产中所存在的一系列问题，本文基于物联网技术，探讨物联网技术在设施农业温室大棚中的应用设计，并研发一种设施农业温室大棚智能控制系统。希望本研究能够推动设施农业温室大棚的科学管理，推动农业温室大棚朝向科学化、网络化、智能化、自动化方向发展。

众所周知，我国拥有大规模的设施农业产业，但是，设施农业大棚生产效率却始终不高，这主要是由于技术水平的局限。本文尝试探讨将物联网应用于设施农业温室大棚生产中，具体的实现过程如下。

设施农业温室大棚环境参数及特点从总体上来看，园艺作物能否得到健康生长，一方面取决于自身的遗传特性，另一方面就与所生长的环境息息相关。环境因子主要包括温度、湿度、光照、气体因子等，在温室大棚内部，通过控制各项环境因子在适宜的水平，能够有效地提高农作物的质量与产量。

第一，温度。温度是影响园艺作物呼吸作用和光合作用的重要因素，每一种农作物生长都有适宜的温度范围，并满足“三基点”要求。“三基点”具体包括温度下限、温度上限以及最适生长温度，例如：对于光合作用而言，农作物最适宜生长温度范围在20℃~25℃；对于呼吸作用而言，农作物最适宜的呼吸温度范围在36℃~40℃。需要强调的是，对于设施农业温室大棚的环境，也应该保持一定的昼夜温差。那么，如何调控设施农业大棚温度呢？一般情况下，我们主要采用电热采暖、热风采暖、热水采暖3种方式进行加温，我们厂采用水分蒸发、遮阳、通风的方式进行环境的降温。在必要的情况下，由于温度和湿度之间存在着一定的关联性，升温和降温都会引发温室大棚内部湿度的改变，我们还要考虑到湿度改变对农作物生长的影响。

第二，湿度。湿度可以说是影响农作物生长的最重要的环境因子，一般情况下，农作物的含水量为60%~80%，而农作物的生理过程几乎都离不开水分的参与，如蒸腾作用、呼吸作用、光合作用。对于设施农业温室大棚而言，其内部环境的湿度是由土壤湿度和空气湿度共同决定的。温室大棚本身是密闭的微环境，我们常常对其进行降湿处理，一般情况下，我们可以采用通风的方式来去除空气中多余的水分，也可以采用一定的吸附材料来降低空气的湿度。第三，光照强度。植物的光合作用离不开光照，并且光合作用的速率也随着光照强度的改变而发生变化，众所周知，对于农作物而言，每一种农作物都对应一个光饱和点。低于这个光饱和点，农作物的生长受到限制，而高于这个光饱和点，即便是光照强度加大，农作物光合作用也不再加快。大多数的农作物最适光照强度范围是8000~12000lux，而我们常常采用遮光和补光操作的办法，能让农作物尽可能在最适光照强度范围内生长。利用人工光源，人为地延长光照时间或者提高光照强度进行补光操作，利用遮阳网来进行遮光操作。

第四，二氧化碳浓度。植物的光合作用离不开二氧化碳的参与，我们常形象地称二氧化碳就是农作物的“粮食”。大多数农作物生长所需的二氧化碳浓度为0.1%，而大气中的二氧化碳浓度仅为0.03%，因此，我们有必要对设施农业温室大棚进行人工补充二氧化碳，但是，二氧化碳浓度也不是越高越好，一旦二氧化碳的浓度很高，就会导致农作物叶面系统关闭，反而不利于光合作用的进行。

设施农业温室大棚智能控制系统设计依据各项温室大棚环境参数，本文设计的物联网体系架构包括感知层、传输层和应用层，以以太网接入局域网络，实现了对温室大棚的自动化、智能化、科学化控制，大大提高了农业生产的效率。

我国设施农业发展中依然存在着诸多方面的问题，提出解决问题的具体对策势在必行。具体来讲，目前，我国设施农业生产过程中往往需要劳动人员凭借经验进行运行管理，事实上，农业温室大棚受诸多方面影响因素的制约，如环境、生物等。仅仅依靠大量劳动人员的管理经验，很难将农业温室大棚环境控制在最适宜的状态。另外，引进发达国家成套的控制系统，尽管可以对我国设施农业温室大棚起到有效的助推作用，但是购买系统的成本过高，以及所购买的温室控制系统不能完全与我国基本国情相匹配。总之，结合我国的不同地域状况，生产一套技术水平先进的设施农业温室大棚环境控制系统具有十分重要的意义。 物联网 互联网 技术丝瓜网 crfgs.com