農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在葡萄種植上的應用

魯玲

摘? 要：農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營、管理和服務領域的具體應用，利用農(nóng)業(yè)信息感知、傳輸、處理等關(guān)鍵技術(shù)，推動實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)和安全的目標。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應用于葡萄種植可以幫助農(nóng)戶實時監(jiān)控葡萄的生長狀況，推進葡萄種植的自動化與智能化，實現(xiàn)對葡萄種植的科學管理，增產(chǎn)增收。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè);物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);葡萄種植;應用

中圖分類號 TP31 文獻標識碼 A ? 文章編號 1007-7731（2018）23-0122-03

1 基本情況

全椒灣橋果樹種植農(nóng)民專業(yè)合作社成立于2014年11月，主要從事葡萄種植銷售及苗木種植技術(shù)咨詢，成員出資額100萬元，現(xiàn)有成員15戶，擁有葡萄基地13.3hm2（其中牧龍山片6.67hm2）。合作社組織機構(gòu)健全，運行管理規(guī)范，現(xiàn)有辦公經(jīng)營用房超過100m2，常年員工4人，其中技術(shù)人員2人，聘短期用工20多人。其生產(chǎn)的葡萄主銷南京、合肥等地，成熟期間吸引周邊城市眾多游客入園采摘。全椒六鎮(zhèn)鎮(zhèn)牧龍山現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)的葡萄片區(qū)是全椒灣橋果樹種植農(nóng)民專業(yè)合作社的重點種植基地，種植了夏黑、美人指等不同熟期的葡萄，采用避雨栽培、滴灌等技術(shù)，科技含量較高。園區(qū)地勢平坦、規(guī)模連片，土壤肥沃、交通便利、水源充足、溝渠配套、電力暢通、網(wǎng)絡開通，葡萄品種優(yōu)良，種植水平較高，為物聯(lián)網(wǎng)建設提供了良好的基礎條件。

2 建設背景

近年來，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)廣泛應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、流通、加工、消費以及農(nóng)村社會、經(jīng)濟、管理等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營從粗放式、經(jīng)驗性管理到精細化、科學化管理的快速轉(zhuǎn)換，提高農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量與品質(zhì)，降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本，保護農(nóng)業(yè)環(huán)境，產(chǎn)生巨大的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益，是加快推進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的有效途徑，對促進農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、農(nóng)村穩(wěn)定具有重大推動作用。為了貫徹落實中央和省、市、縣政府工作部署，創(chuàng)新農(nóng)業(yè)服務方式，發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，提高資源利用率和勞動生產(chǎn)效率，加快現(xiàn)代化建設，推動農(nóng)村社會進步，同時為了強化綜合服務平臺保障，穩(wěn)步擴大示范規(guī)模，努力打造全省農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用工程典范，做好農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)融合的高新技術(shù)應用示范，全椒縣農(nóng)委在灣橋果樹種植農(nóng)民專業(yè)合作社建設了葡萄物聯(lián)網(wǎng)精細種植示范點。其目的：一是實現(xiàn)對園區(qū)葡萄種植的環(huán)境狀況實時監(jiān)測、視頻監(jiān)控、報警提醒、設備控制和信息追溯以及葡萄苗情、墑情、病蟲情、災情的實時監(jiān)測預警，建立葡萄精細種植全過程的物聯(lián)網(wǎng)應用示范;二是實現(xiàn)對合作社葡萄基地的實時監(jiān)控，提高管理能力;三是實現(xiàn)葡萄園物聯(lián)網(wǎng)應用的全方位宣傳展示，擴大物聯(lián)網(wǎng)影響力。

3 物聯(lián)網(wǎng)應用

為了應用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實現(xiàn)科學種植、科學監(jiān)測，提升農(nóng)業(yè)效益，該示范點建立了1個智能生產(chǎn)管理平臺、1個物聯(lián)網(wǎng)應用控制中心和1個物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心。

3.1 智能生產(chǎn)管理平臺 以物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐，實現(xiàn)基地生產(chǎn)智能化、網(wǎng)絡化管理。合作社智能生產(chǎn)管理平臺主要包括葡萄精細種植管理物聯(lián)網(wǎng)應用和葡萄園區(qū)視頻監(jiān)控物聯(lián)網(wǎng)應用2部分。

3.1.1 葡萄精細種植管理 主要是在監(jiān)測點安裝氣象、土壤環(huán)境傳感設備以及視頻設備，實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)和視頻影像數(shù)據(jù)的實時采集，并通過合作社的通信網(wǎng)絡，存儲至物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對園區(qū)監(jiān)測點空氣和土壤環(huán)境進行實時監(jiān)測、閾值超限自動報警，葡萄苗情、病蟲情、災情的視頻監(jiān)控，結(jié)合大數(shù)據(jù)分析和自動控制系統(tǒng)，做到遠程管理、在線診斷，實現(xiàn)葡萄種植物聯(lián)網(wǎng)精細管理。同時通過手機APP實現(xiàn)移動互聯(lián)智能查看監(jiān)測數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控、設備遠程控制，并通過短信自動提醒。其系統(tǒng)功能如下：

（1）環(huán)境數(shù)據(jù)檢測：對園區(qū)監(jiān)測點采集到的傳感器數(shù)據(jù)進行匯總和分析，將園區(qū)監(jiān)測點按照葡萄生產(chǎn)環(huán)境分為空氣、土壤2個層面，每5min采集傳輸1次數(shù)據(jù)?？諝鈱用嬗锌諝鉁貪穸?、光照強度傳感器作為園區(qū)氣象數(shù)據(jù)采集站，及時掌握園區(qū)的大氣環(huán)境狀況;土壤層面有土壤溫度、土壤水分傳感器，及時掌握該區(qū)域土壤環(huán)境狀況。將這些數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，可通過電腦或手機端對環(huán)境數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測查看和歷史數(shù)據(jù)查詢。

（2）環(huán)境預警：通過在系統(tǒng)中設置各種環(huán)境數(shù)據(jù)的閾值，如土壤濕度閾值，超過設置的閾值，將觸發(fā)“預警子系統(tǒng)”，超警信息通過相應渠道（手機短信、微信和系統(tǒng)平臺等）發(fā)送給用戶和相關(guān)管理人員，短信預警功能設置群組群發(fā)功能，用戶收到預警信息后立即對異常情況進行處理，系統(tǒng)可以自動保存預警信息，用戶可以查詢歷史環(huán)境預警的詳細信息，如預警信息、處理過程、處理時間、處理后效果。

（3）設備控制：根據(jù)葡萄在各生長周期對環(huán)境的需求不同，系統(tǒng)自定義設置環(huán)境參數(shù)預警區(qū)間，對灌溉水泵設備開啟的頻率和時長進行設置，以及設置各設備開啟的先后順序，實現(xiàn)分步控制，完成自動灌溉等控制，并可通過電腦、手機實現(xiàn)灌溉等手動控制，從而實現(xiàn)葡萄精細化、智能化管理。系統(tǒng)可以記錄每次控制操作信息，用戶可以查詢歷史的操作情況。

（4）數(shù)據(jù)管理：可以查看園區(qū)的實時種植數(shù)據(jù)信息，包括不同品種、土壤溫濕度情況，可以通過選擇數(shù)據(jù)的名稱、種植品種等進行數(shù)據(jù)查詢篩選，以及實現(xiàn)對采集歷史數(shù)據(jù)的查詢、統(tǒng)計和分析，可以選擇查詢每日、每周、每月的環(huán)境參數(shù)（土壤溫濕度等）的變化趨勢。對系統(tǒng)監(jiān)測到的環(huán)境原始數(shù)據(jù)進行分類、分揀和融合，綜合得出系統(tǒng)數(shù)據(jù)報告，形成統(tǒng)計數(shù)據(jù)和報表，通過直方圖、餅圖、曲線的方式進行表現(xiàn)處理?？梢杂嬎忝咳掌骄鶖?shù)以及某時段的最高值、最低值，以及數(shù)據(jù)求和，數(shù)據(jù)可以導出、打印等。

（5）視頻監(jiān)控：軟件系統(tǒng)中可以實時查看園區(qū)的視頻監(jiān)控圖像，通過電腦端和手機端隨時可遠程控制攝像頭，設置步長1～4，360°無死角旋轉(zhuǎn)、20倍變焦，視頻圖像達到200萬像素以上，時刻監(jiān)控葡萄苗情、病蟲情、災情和生長發(fā)育以及周邊環(huán)境等情況，視頻數(shù)據(jù)保存15d。

（6）生產(chǎn)管理日志：生產(chǎn)管理日志可以供生產(chǎn)者記錄生產(chǎn)工作具體情況，如整地、種植、施肥、用藥等日常工作的電子詳細記錄，記錄各生產(chǎn)管理過程的時間、操作人、操作方法和操作結(jié)果。

（7）手機端遠程管理：用戶安裝智能生產(chǎn)管理手機端應用系統(tǒng)，可通過手機查看到園區(qū)的空氣溫濕度等環(huán)境數(shù)據(jù)，也可實時查到基地的視頻數(shù)據(jù)，并可以控制攝像頭角度和焦距。通過系統(tǒng)，使用手機端對灌溉設備進行遠程控制和管理。

3.1.2 葡萄園視頻監(jiān)控 在園區(qū)安裝智能球和槍式攝像頭，建立視頻監(jiān)控點，實現(xiàn)園區(qū)監(jiān)控全覆蓋。通過電腦、手機可實時查看到整個園區(qū)的視頻影像數(shù)據(jù)。能夠發(fā)現(xiàn)攝像頭視野內(nèi)的移動物體，并在應用中心向管理者進行提醒報警。在最北邊的葡萄園安裝1個高音喇叭，應用者通過高音喇叭向移動物體喊話，令其離開。安裝智能球1個、360°巡視園區(qū)道路、周邊及整個園區(qū)狀況，在相關(guān)道口安裝7個槍式攝像頭，將智能球和槍式攝像頭的視頻實時存儲到硬盤錄像機，回看時間達到15d。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)應用控制中心 物聯(lián)網(wǎng)應用控制中心設置在合作社管理區(qū)辦公室內(nèi)。依托縣農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合服務平臺，通過光纖網(wǎng)絡傳輸信息，將項目的視頻信號、信息數(shù)據(jù)等應用系統(tǒng)接入縣平臺，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)功能。辦公室配有1臺計算機和1臺顯示器，通過互聯(lián)網(wǎng)使用全椒縣農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、視頻、報警、水泵控制的統(tǒng)一管理和物聯(lián)網(wǎng)各項功能的展示。

3.3 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心 物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心是物聯(lián)網(wǎng)應用平臺建設的基礎設施，用于存儲園區(qū)綜合應用平臺的視頻和傳感信息及業(yè)務數(shù)據(jù)，并提供業(yè)務應用服務。數(shù)據(jù)中心存儲園區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各環(huán)節(jié)信息，是園區(qū)各項應用系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)源。各環(huán)節(jié)采集的信息必須輸入數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)或與數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)無縫交換。數(shù)據(jù)的存儲、處理、應用由縣農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中心的服務器等設備進行，主要包括應用服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、視頻服務器、視頻存儲、交換機和防火墻及其配套設施。物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心分為基礎設施層和數(shù)據(jù)服務層，上層應用軟件系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)服務層向下延伸;基礎設施層向上發(fā)展，演變成智能架構(gòu)，實現(xiàn)基礎設施的自動化。視頻數(shù)據(jù)存儲于項目的硬盤等設備中。

4 基本配置

4.1 系統(tǒng)配置 園區(qū)監(jiān)測點系統(tǒng)配置：球機1個，在葡萄架下，距地面高約1.4m，覆蓋相應區(qū)域;空氣溫濕度、光照強度傳感器各1個，在葡萄架與避雨棚之間，距地面高約1.8m;土壤溫濕度傳感器各1個，在地下距地面約15cm的土層。另有數(shù)據(jù)采集器（含網(wǎng)關(guān)）、設備控制器各1個，立桿2根，以及其他輔助設施。水泵、滴灌系統(tǒng)等生產(chǎn)設備由合作社提供。

4.2 設備配置 園區(qū)設備配置為計算機1臺、顯示器1臺、硬盤錄像機1臺、硬盤1個和相關(guān)輔助設備。合作社原有50M寬帶可用于信息網(wǎng)絡傳輸。

5 綜合效益

5.1 經(jīng)濟效益提高 應用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立從產(chǎn)前、產(chǎn)中到產(chǎn)后的全程智能控制農(nóng)業(yè)體系，通過宏觀資訊及智能決策實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局、結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計和指揮部署;通過對生產(chǎn)過程中自然及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境關(guān)鍵信息的采集、傳輸和分析，實現(xiàn)專家診斷和及時采取技術(shù)對策。因此，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設和應用極大地改變農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)組織方式和技術(shù)傳播方式，提高農(nóng)業(yè)的管理效率和技術(shù)水平，明顯提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量，提升質(zhì)量與安全性，節(jié)約生產(chǎn)物耗與成本，從而大幅度地提高經(jīng)濟效益。園區(qū)葡萄單產(chǎn)1.87萬kg/hm2，產(chǎn)量穩(wěn)定，損失減少1%，異形果減少5%，果穗顆粒大小均勻，質(zhì)量和售價有所提升;同時，用水用肥用藥精準，人工大幅度減少，成本約減少10%。整個園區(qū)年產(chǎn)優(yōu)質(zhì)葡萄12.5萬kg，銷售收入125萬元，年成本90萬元，年純收入35萬元，利潤率28%。與物聯(lián)網(wǎng)未建之前相比，共增收14.925萬元，其中：銷量增加增收1.25萬元，質(zhì)量、售價提高增收12.375萬元，投入品減少增收0.3萬元，減少1個零時工增收1萬元。

5.2 社會效益提高 通過項目實施，應用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合完善的基礎設施條件，推廣優(yōu)良品種和種植技術(shù)，建成全縣農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、學習新技術(shù)的窗口，提升葡萄種植管理信息化水平，推動葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，提高種植經(jīng)濟效益，促進葡萄產(chǎn)業(yè)扶貧脫貧，具有重大的示范帶動意義。

5.3 生態(tài)效益提高 通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的應用，可以及時掌握葡萄園區(qū)空氣和土壤環(huán)境等數(shù)據(jù)以及葡萄長勢、病蟲害發(fā)生情況，以實時數(shù)據(jù)指導葡萄種植，科學防治病蟲害和澆水施肥，減少用藥、用水和用肥，既是綠色生產(chǎn)又保護了環(huán)境，提高了葡萄質(zhì)量和品質(zhì)。

6 結(jié)語

葡萄種植中的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應用是通過無線網(wǎng)絡傳輸和各類傳感器的監(jiān)測來實現(xiàn)對葡萄種植的管理，實時采集葡萄種植區(qū)域的環(huán)境信息，種植者在辦公室可以時刻關(guān)注葡萄的生長狀況，點點鼠標，發(fā)發(fā)短信就可以對葡萄的生長了如指掌，尤其是對葡萄園區(qū)土壤水分和養(yǎng)分進行實時自動檢測，使品質(zhì)和質(zhì)量得到了保障，節(jié)約了葡萄種植成本，綜合效益大幅度提高。在生產(chǎn)管理上，由原來的田間地頭技術(shù)指導服務，轉(zhuǎn)變?yōu)閷崟r視頻指導服務和技術(shù)資料查詢，可實現(xiàn)多位專家多視頻同時指導服務，對農(nóng)戶的服務更加周到、及時、全面，充分發(fā)揮合作社的技術(shù)優(yōu)勢，帶動更多的農(nóng)民從事設施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，促進了葡萄種植健康可持續(xù)性發(fā)展。

（責編：徐世紅）