草莓種植中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用分析

楊春俊+沈朗+趙敏+楊斌

摘要：根據(jù)草莓種植的具體情況來(lái)看，溫室栽培是非常常見(jiàn)的一種方式，而在世界草莓大會(huì)上，各種高新設(shè)計(jì)技術(shù)的合理應(yīng)用，在不同程度上體現(xiàn)了草莓的觀賞價(jià)值和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，對(duì)于提升草莓生產(chǎn)技術(shù)水平有著極大影響。文章對(duì)草莓種植中高新設(shè)施技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了探討，以促進(jìn)草莓產(chǎn)量進(jìn)一步提高。

關(guān)鍵詞：草莓種植；高新設(shè)施技術(shù)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；溫室栽培；草莓產(chǎn)量 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：S668 文章編號(hào)：1009-2374（2016）35-0048-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.35.023

隨著高新設(shè)施技術(shù)的不斷推廣，草莓立體栽培方式變得越來(lái)越多樣化，不僅有利于提高土地的使用效率，還能使草莓種植密度得到提升，從而在選用最合適的栽培裝置、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)等的基礎(chǔ)上，有效提高草莓的種植技術(shù)水平。

1 草莓種植中常見(jiàn)的栽培裝置類型

對(duì)目前草莓種植的具體情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其比較常見(jiàn)的栽培裝置主要有以下五種類型：

1.1 固定吊掛栽培裝置

一般固定吊掛栽培裝置的吊掛橫梁是采用矩形管制作而成的，其規(guī)格為60×40×2，而吊掛框是鍍鋅鋼板制作而成的，其規(guī)格為40×2.5，每個(gè)吊掛框之間的距離是1.5m左右，并設(shè)置有4個(gè)縱拉桿，可以將其吊掛在溫室的橫梁上。在實(shí)際制作這種裝置時(shí)，需要嚴(yán)格按照國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)操作，嚴(yán)禁出現(xiàn)焊點(diǎn)、毛刺等，以保證整個(gè)裝置的美觀度和防腐性能。

1.2 井型立體栽培裝置

通常井型立體栽培裝置是采用鍍鋅鋼管焊接而成的，其型號(hào)最常見(jiàn)的是20×2，骨架底部的寬度為0.3m，高為1m左右，整個(gè)裝置的長(zhǎng)度是12m，每行的間距是1.5m左右，并且每行裝置中間設(shè)置有6個(gè)縱拉桿，底部的兩個(gè)主要是起到支撐整個(gè)裝置的作用，一般不與地面連接，而頂部的兩個(gè)分別是基質(zhì)網(wǎng)固定桿、栽培槽膜固定桿。另外，支撐框之間的距離是4.5m左右，在實(shí)際制作這種栽培裝置時(shí)，必須嚴(yán)格按照國(guó)際相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和草莓的種植需求操作，才能避免毛刺、粗糙不平等情況出現(xiàn)，對(duì)于提高井型立體栽培裝置的使用壽命、美觀度等有著極大作用。

1.3 升降吊掛栽培裝置

在結(jié)合帶動(dòng)線束型鋼絲繩的情況下，通常采用起吊質(zhì)量較大、體積較小的電機(jī)來(lái)作為升降吊掛栽培裝置的升級(jí)系統(tǒng)，以便快速、有效地進(jìn)行吊掛橫梁的升降。在實(shí)踐過(guò)程中，電機(jī)需要選擇具有行程限位功能、停電自鎖功能的類型，不但有利于安全操作，還能實(shí)現(xiàn)各種升降位置的有效控制。一般升降吊掛栽培裝置的起吊高度在0.8～2.5m之間，因此，起吊架的長(zhǎng)度在11m左右，起吊速度在3～4m/分鐘之間，并且起吊的重量可以達(dá)到600kg左右。另外，部分地方進(jìn)行草莓種植，還使用有栽培框，其吊掛橫梁采用的是矩形管，規(guī)格為60×40×2，而吊掛框是鍍鋅鋼板制作而成的，其規(guī)格為40×2.5，每個(gè)吊掛框之間的距離是1.5m左右，可以在溫室的橫梁上自由升降。

1.4 角度可調(diào)栽培裝置

目前，比較常見(jiàn)的角度可調(diào)栽培裝置是由鍍鋅鋼板制作而成的，每一組栽培架都有五條栽培槽，中間的一條主要發(fā)揮固定作用，而左右兩條可以在搖把的控制下，改變橫臂和地面的夾角。通常這種栽培裝置之間是沒(méi)有空隙的，可以實(shí)現(xiàn)溫室面積的最有效利用，保證光照的均勻度，并且與一般草莓的種植方式相比，其種植密度要高大約1.5倍。

1.5 A字型的栽培裝置

通常A字型的栽培裝置是鍍鋅鋼板制作而成的，每一組栽培架都有五條栽培槽，它們的高度不一樣，可以使溫室利用效率大大提高，而其草莓立體栽培密度與普通種植方式相比，要高差不多1.8倍。

2 草莓種植中物聯(lián)網(wǎng)傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立

所謂的物聯(lián)網(wǎng)其實(shí)是一種網(wǎng)絡(luò)概念，互聯(lián)網(wǎng)將用戶端擴(kuò)展和延伸到任意的物品與物品之間交換信息和利用通信的是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在這個(gè)過(guò)程中，管理者可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程主體監(jiān)控，遠(yuǎn)程信息感知，同時(shí)還可以有效地管理和合理控制遠(yuǎn)程主體。物聯(lián)網(wǎng)之所以被我國(guó)作為推進(jìn)產(chǎn)業(yè)信息化進(jìn)程的重要策略，正是因?yàn)榭吹轿锫?lián)網(wǎng)在技術(shù)上的巨大優(yōu)勢(shì)。農(nóng)業(yè)是大國(guó)之本，農(nóng)業(yè)的智能化、信息化程度對(duì)于一個(gè)國(guó)家的發(fā)展來(lái)說(shuō)非常重要。

建立物聯(lián)網(wǎng)傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本項(xiàng)研究一共建立了兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別是位于江蘇鎮(zhèn)江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所華陽(yáng)園區(qū)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和鎮(zhèn)江草莓合作社的草莓大棚傳感器監(jiān)測(cè)點(diǎn)。研究人員在每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)都放置了土壤水分傳感器、空氣濕溫度傳感器、土地溫度傳感器、CO2傳感器和光合有效輻射傳感器，并通過(guò)特殊的收集器收集數(shù)據(jù)，并將收集的數(shù)據(jù)傳給云端服務(wù)器進(jìn)行分析研究，最后將研究匯總。在這個(gè)過(guò)程中，物聯(lián)網(wǎng)傳感器檢測(cè)系統(tǒng)發(fā)揮了重要的作用。

2.1 傳感器無(wú)線監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)

物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)由GPRS網(wǎng)關(guān)和2kmZigBee節(jié)點(diǎn)組成，是一種星狀網(wǎng)絡(luò)，具有多點(diǎn)多跳的特點(diǎn)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)。最值得一提的是，它獨(dú)特的管理電源的系統(tǒng)結(jié)合了超低功耗功能的芯片設(shè)計(jì)，使得整套監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)從太陽(yáng)處獲得電能，從而保證了整個(gè)系統(tǒng)能在連續(xù)陰雨的天氣正常高效地運(yùn)行。

2.2 傳感器無(wú)線主機(jī)

傳感器無(wú)線主機(jī)又叫無(wú)線收集器，它的分辨率為12位數(shù)，采樣收集的頻率為36MHz，其接口十分豐富，能夠在嚴(yán)酷環(huán)境下持續(xù)穩(wěn)定工作，還可以基于多種無(wú)線協(xié)議通信，使用效果十分可觀。ZigBee自組型網(wǎng)絡(luò)采用的是低功耗的自組網(wǎng)技術(shù)，在2.4GISM免費(fèi)頻段運(yùn)行，可傳輸?shù)淖畲缶嚯x高達(dá)2000m。使用IP68高質(zhì)量航插是其最大的亮點(diǎn)。它的箱體采用ABS塑料以及IP66防水箱體，能夠承擔(dān)40kg的重量，同時(shí)接融12組傳感器無(wú)壓力。

2.3 傳感器詳細(xì)參數(shù)

無(wú)線傳感器的無(wú)線頻率為GPRS，傳輸速率為85.4kbps、42.6kbps。傳感器對(duì)遠(yuǎn)程SMS修改運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行支持；并對(duì)ZigBee協(xié)議數(shù)據(jù)觸發(fā)短信報(bào)警功能也予以保障，同時(shí)還支持GPRS、ZigBee獨(dú)立配置切換。該傳感器由抗氧化的新材料制成的金屬防護(hù)頭構(gòu)成，該種傳感器可接駁SSIOT系列無(wú)線采集器、手持、便攜采集器。光合有效輻射傳感器有使用簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、免維護(hù)及無(wú)源精確測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)，因此完全可以直接與數(shù)據(jù)采集器或與數(shù)據(jù)電壓表連接，并且一整天使用都不會(huì)有所影響。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在草莓種植中的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 物聯(lián)網(wǎng)傳感器在草莓種植中的使用

將空氣溫濕度傳感器放置在草莓大棚中間的合適位置，保證可以對(duì)整個(gè)草莓大棚進(jìn)行檢測(cè)，物聯(lián)網(wǎng)傳感器的金屬探頭放置與草莓頂端齊平。由于草莓的光合作用會(huì)受空氣溫度影響，因此最適溫度為21℃～25℃，栽種草莓后，利用物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以對(duì)草莓大棚內(nèi)的空氣溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，對(duì)大棚適當(dāng)通風(fēng)、加溫可以合理地將棚內(nèi)的溫度控制在草莓生長(zhǎng)最適溫度范圍內(nèi)，必要的時(shí)候還可以將大棚關(guān)閉，以確保溫度不至于過(guò)低。草莓對(duì)大氣中水分的含量要求很高，隨著生長(zhǎng)時(shí)期的改變，所反映出來(lái)的需求均有所不同。有文章研究顯示，在草莓花期中，生長(zhǎng)環(huán)境的空氣相對(duì)濕度最好不要超過(guò)92%，否則收益將受到影響。在本次研究中主要結(jié)合使用物聯(lián)網(wǎng)傳感器來(lái)對(duì)空氣相對(duì)濕度進(jìn)行調(diào)節(jié)。

3.2 土壤溫度傳感器對(duì)草莓根系在土壤中分布的影響

因?yàn)椴葺翟谕寥乐械姆植急容^淺，因此受環(huán)境的影響也就會(huì)比較大。生長(zhǎng)溫度必須達(dá)到2℃以上，才能保證其正常健康地生長(zhǎng)。據(jù)研究草莓在土壤中的最適生長(zhǎng)溫度應(yīng)保證15℃～23℃，最高不超過(guò)36℃。如果能在種植中使用土壤溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)采用各種農(nóng)業(yè)措施控制土壤溫度，這樣就能保證草莓更健康生長(zhǎng)。

3.3 光合有效輻射傳感器和光照度傳感器

在測(cè)定促進(jìn)草莓光合作用的最適光照度范圍中，光合作用測(cè)定儀起到了重要的作用。它結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)傳感器，可以根據(jù)不同生育階段、不同草莓品種調(diào)整大棚內(nèi)的光照度，使草莓處于最佳生長(zhǎng)狀態(tài)。

3.4 CO2傳感器

CO2濃度在一定的空間范圍內(nèi)對(duì)草莓植株的光合與呼吸作用會(huì)產(chǎn)生一定的影響。因此在傳感器的監(jiān)測(cè)幫助下，在種植大棚里施加適當(dāng)量的肥料以及培育食用菌可以提高CO2濃度，使草莓大棚內(nèi)的CO2達(dá)到適宜草莓生長(zhǎng)的濃度，這樣的栽培技術(shù)能夠使草莓健康高效地生長(zhǎng)，提高草莓的生產(chǎn)量。

3.5 土壤含水量傳感器

土壤中所含水分的數(shù)量叫做土壤含水量。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明最適合草莓生長(zhǎng)發(fā)育的土壤含水量是18%～21%?？芍葺畬?duì)土壤水分的需求在不同的生長(zhǎng)時(shí)期也是并不完全相同的。利用土壤含水量傳感器，使得草莓定植后一直到開花坐果期的土壤含水量均保持在15%～18%之間。11月底左右是果實(shí)的膨大期，如果在此時(shí)提高土壤含水量到19%～21%，能夠使草莓的膨大成熟分為幾個(gè)批次進(jìn)行，這樣也有利于果農(nóng)采摘售賣，降低草莓因熟透而遭丟棄的數(shù)量，大大地提高了果農(nóng)的收入和當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，隨著我國(guó)科研力度的不斷加大，先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備等的應(yīng)用在各行業(yè)變得越來(lái)越普遍，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展有著重要影響。加強(qiáng)草莓種植期間的管理，注重草莓種植中各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的合理應(yīng)用，有利于進(jìn)一步優(yōu)化其生長(zhǎng)空間，從而促進(jìn)草莓種植技術(shù)不斷創(chuàng)新。

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（責(zé)任編輯：蔣建華）