基于物聯網的溫室大棚種植技術
孫 鵬
物聯網是由互聯網衍生出來一種新的網絡，它把高科技設備和人工智能跟網絡相連接，做到萬物相連、相通，能夠進行及時的信息交流 。現在人們的生活水平在逐步提高，蔬菜作為生活的必需品，也引起了人們對蔬菜質量的關注。但是，露天種植模式生產的蔬菜因施用有機肥，可能含有較多的農藥殘留，不利于人類身體健康。而物聯網模式的設施蔬菜種植模式通過信息技術，在蔬菜生長的各個階段對蔬菜的生長情況進行科學、有效的監控，不僅可以提高蔬菜的產量，還可以提升蔬菜的質量，更好的滿足人們對蔬菜的需求。基于物聯網的信息化溫室大棚是把物聯技術與人工智能相結合，通過物聯網系統對大棚內設置的無線傳感器監控，來檢測溫室大棚環境中的空氣成分、濕度等具體情況。通過不同的儀器檢測的數據，實時遠程調控設備進行對溫室大棚環境的各個參數進行監控，從而保障蔬菜能夠在適宜的環境、溫度以及營養充足的土壤里生長，使蔬菜生長時間變得更快，也確保蔬菜品質提升，有效實現產品高幅度增長，進一步提升經濟效益。
物流網溫室大棚優勢
在沒有大規模結合物聯網前，國內大棚蔬菜種植都是通過人工的方式，控制大棚的溫度、濕度等，但一定程度上任由大棚環境自然發展。采用傳統種植方式施用氨肥，一旦施肥方式不正確，施肥過程超出蔬菜接受量，就會導致氨氣的大量排放，如果過量會導致作物氨中毒。對此，工作人員一般進入前都會先通風。溫室大棚一旦氨氣含量過高，在密閉的環境下，作物就會容易氨中毒，葉片退綠枯死，造成大量蔬菜枯死。對于一些對空氣成分感知靈敏的蔬菜來說，這是致命的風險。例如黃瓜、西紅柿等，對氨氣反應更加劇烈。除過量氨氣以外，若是不當施用硫酸銨、硫酸鉀等肥料，還會有亞硫酸產生。亞硫酸的產生會影響土壤的酸堿度，進而會影響土壤中存在的各類微生物的生存，并最終影響蔬菜的生長質量。傳統大棚在冬季，基本采取炭火來進行加溫，一旦炭火燃燒未能充分，會產生大量 CO 等氣體，危害人體健康。
現代化技術推動了溫室大棚種植向智慧化方向發展。蔬菜種植受環境影響顯著，合理的空氣、土壤溫度、濕度等環境條件才能促使蔬菜品質和產量提高，為了提高環境控制的自動化水平、精細化程度，做到智能決策，無人化管理，基于物聯網的溫室大棚應運而生。其通過精準化的模式來控制環境因素，并且在生產過程中對出現的不利因素進行調整，提高了經濟效益。采用自動化控制設備，對大棚內的溫度、光照程度、空氣質量進行最適合的調整。安裝傳感器，對棚內的多項影響因素實現了動態化監測，并通過基于數據庫的控制模型和算法，對噴淋、除水等水分設備、風機和采光設備等進行微調，為蔬菜生長營造有利環境。基于科技的進步趨勢，各種模式的溫室大棚在現實中推廣應用，實現了管理過程的精細化，轉變了粗放式的管理模式，讓棚內各種蔬菜都獲得較好的生長環境，提高種植收益，促使溫室大棚更好發展。大棚通過采用物聯網技術，設置物聯網傳感器來進行環境數據采集，包括影響蔬菜生長過程中的各方面因素，結合信息技術實現了信息共享。控制中心根據數據分析來進行邏輯化判斷，通過遠程控制方來調整各類設備，促使棚內維持穩定的生長環境，確保蔬菜生長符合要求。并且，大幅度采用物聯網，減少大棚人力投入，增強農業種植的現代化手段，節約成本。
物聯網溫室大棚功能設計
安全功能
基于物聯網的信息化溫室充分應用了現階段的科學技術，能夠對進入人員進行權限的綁定，會對部分人員設置一定操作權限，也會讓與管理無關的人不得進入，從而避免了無關人員身上可能沾染的各種病菌對蔬菜環境的破壞。將人臉識別和指紋分別應用到智慧溫室中，出入人員必須經過掃描識別才可以進入和出現。通過這樣的方式，避免對蔬菜種植環境產生干擾，實現環境質量的安全可控。
警報功能
一般來說，基于物聯網的信息化溫室大棚的警報功能主要是對溫室大棚中突發的災害進行自動報警。假如突發火災，智慧溫室大棚當中的煙感傳導器會發出警鳴，然后再通過系統向用戶及時發送警報，能讓相關人員在最短時間內對溫室大棚的相關情況進行處理，如快速進行救火，避免火勢蔓延。
監控功能
物聯網將針對環境監測的設備應用到溫室大棚，實現了相關人員不必實際測量就可以清晰獲知蔬菜的生長情況，并通過相應的程度對相關環境因素進行調節（圖 1）。借助自動化的系統來初步判斷當期蔬菜生長所需要的環境因素的參數，直接通過對環境的分析來，再借助控制程序對參數進行更改，進而控制大棚內的噴灌等各類物聯網系統，確保各項參數保持在科學的范圍中，保持大棚環境穩定。對基于物聯網的溫室大棚的遠程監管功能進一步調整，只需要用戶利用手機或者電腦等登錄遠程監控系統，就可以遠程了解溫室大棚中蔬菜的情況。
圖 1 檢測及監控系統
傳輸功能
要實現蔬菜的高質量產出，管理人員對其進行實時動態監測，并通過數據和信息收集來對該溫棚進行優化設計（圖 2）。可以運用物聯網技術，在溫棚中對環境實施監測，來獲取人為手段不能獲知的信息，并對其進行傳輸。管理人員在得到信息后，針對不同信息，溫室中的自控程序會對其進行自動化調節，對于需要進行參數設計或者改善的環節，由管理人員手動進行更改。
圖 2 信息傳輸
預防病蟲害功能
蔬菜在種植過程中不僅需要預防環境因素，病蟲害的影響也是比較普遍的。在蔬菜各個周期都會存在，傳統模式的大棚只能通過人為方式來進行害蟲防治，需要大量人員進行，而且效率極低，取得成效差，基本對病蟲害起到有效的防治作用。基于傳統應對模式的低效，物聯網對此進行了改變，通過對溫室大棚內部進行各類防治病蟲害模塊的系統設計，及安裝相應的消除害蟲的設備。定時對大棚進行病害查殺，有效保障了蔬菜的品質。在這樣的背景下，大棚一般會采用臭氧進行消殺，該物質對蔬菜沒有污染，而且使用過程安全度高，穩定性也強，比采用其他消滅害蟲的方式更具環保。
案例簡析
某縣基于 5G 通訊和新型物聯網技術構建了無人值守智能溫室大棚項目，囊括上述各類功能設計，以期提升農作物實際品質，并為打造品牌構建農作物溯源基礎。具體而言，該項目包括內外遮陽系統、濕簾、施肥灌溉系統、天窗系統、補光、風機、攝像頭、各類傳感器、智能控制柜等等內容。通過這些內容，經營者可以通過云平臺系統了解大棚內的土壤、作物等實際情況，并通過操控系統對大棚內環境進行調整。在此期間，工作人員無需進入大棚，能夠有效避免人員進出對大棚內生態的影響。
總結
中國是農業大國，農業的發展關乎著民生問題，依托物聯網來實現農業生產的科技化，對農業產業升級有著重大作用。傳統的蔬菜種植，沒有辦法對任何環境因素進行控制，但是基于物聯網的信息化溫室可以依據物聯網系統實現對環境的有效調控，從而有效提高蔬菜產量和質量，這種種植方式也更便捷、環保，可以更好帶動中國農業經濟的發展。因此，基于物聯網的信息化推廣運用，能夠給農業生產帶來新的機會，逐步改變傳統農業，實現農業的現代化發展，利于增強農業科技應用，實現蔬菜種植的高品質。
