RFID 技術(shù)在套種大棚中的應(yīng)用

劉玉曉，趙玉娥

（山東華宇工學(xué)院，253034，山東德州 ）

黃島藍(lán)莓是山東省青島市黃島區(qū)的特產(chǎn)。世界藍(lán)莓看中國，中國藍(lán)莓看青島[1]，而黃島區(qū)的藍(lán)莓占據(jù)青島半壁江山，黃島藍(lán)莓是青島的又一張名片。截至2020 年5 月，黃島區(qū)的藍(lán)莓種植總面積6 200 hm2，可采摘面積5 200 hm2，藍(lán)莓年均總產(chǎn)量2.69 萬t，帶動(dòng)6.8 萬名農(nóng)民從事藍(lán)莓產(chǎn)業(yè)。在藍(lán)莓園的土地里種出了“金豆豆”。

本文以黃島區(qū)藍(lán)莓為研究對(duì)象。因黃島區(qū)藍(lán)莓種植面積、生產(chǎn)基地很大，規(guī)模大小不一，很少有獨(dú)立品牌，對(duì)質(zhì)量的監(jiān)管較為松懈；并且單一的藍(lán)莓種植、傳統(tǒng)的種植方式，使得藍(lán)莓大棚財(cái)力人力投資都很大。針對(duì)這兩方面問題，本文提出基于RFID 技術(shù)的全透明化大棚種植模式及“橫莓豎瓜”的套種模式的構(gòu)想。其中RFID 技術(shù)用于解決農(nóng)產(chǎn)品種植生產(chǎn)過程中的化肥使用、灌溉、致病微生物防治、土壤中農(nóng)藥殘留和重金屬監(jiān)測(cè)等問題，構(gòu)想建立現(xiàn)代農(nóng)業(yè)新模式。

1 基于RFID 技術(shù)的套種大棚模式概述

1.1 RFID 技術(shù)簡(jiǎn)介

RFID(Radio Frequency Identification)技術(shù)就是無線射頻技術(shù)，是一種非接觸式的目標(biāo)自動(dòng)識(shí)別技術(shù)和數(shù)據(jù)采集技術(shù),位于物聯(lián)網(wǎng)的感知層,可用它隨時(shí)隨地通過無線電信號(hào)識(shí)別特定目標(biāo)并獲取目標(biāo)物體的相關(guān)信息[2]。近年來,順應(yīng)國家“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的要求,RFID技術(shù)作為構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的核心關(guān)鍵技術(shù),備受人們青睞。隨著時(shí)代的發(fā)展，RFID 技術(shù)越來越成熟，其標(biāo)簽的價(jià)格也大幅度地下降，這就使得RFID 與農(nóng)業(yè)大范圍結(jié)合的可行性更高。并且隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們對(duì)于食品的質(zhì)量要求更加嚴(yán)格，這也使得RFID 技術(shù)與農(nóng)業(yè)結(jié)合已迫在眉睫。

利用RFID 技術(shù)的超強(qiáng)優(yōu)勢(shì)和廣闊前景，期望可以改變傳統(tǒng)的大棚種植模式，或可將RFID 技術(shù)大范圍應(yīng)用到整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)作物生長(zhǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境的智能監(jiān)控和對(duì)生鮮農(nóng)產(chǎn)品的高效溯源，實(shí)現(xiàn)對(duì)藍(lán)莓等生鮮農(nóng)產(chǎn)品的精準(zhǔn)又有效的智能化管理控制。

1.2 套種大棚

為了提高大棚效益，根據(jù)大棚棚體高度和藍(lán)莓植株株距，分析藍(lán)莓對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的要求，尋找生存條件相似的作物，充分利用“時(shí)間差”和“空間差”，進(jìn)行多層次、多作物的立體種植。[3]經(jīng)過對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，早熟品種西瓜無論是生長(zhǎng)周期還是生存條件都適應(yīng)藍(lán)莓大棚的生長(zhǎng)條件，因此提出了“橫莓豎瓜”的藍(lán)莓＋西瓜大棚套種模式的構(gòu)想，期望以現(xiàn)代套種模式實(shí)現(xiàn)向技術(shù)要效益。采取套種模式的基礎(chǔ)是不影響藍(lán)莓本身的生長(zhǎng)，因此在套種之外還有兩大創(chuàng)新點(diǎn)：一是S 形種植，即西瓜在藍(lán)莓植株兩側(cè)壟側(cè)交錯(cuò)種植；二是西瓜懸掛種植。以上兩個(gè)種植方式可以有效解決藍(lán)莓通風(fēng)和光照問題，也可以提高西瓜栽種數(shù)量。

2 基于RFID 技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量溯源系統(tǒng)的構(gòu)建

為有效避免食品質(zhì)量安全問題，嚴(yán)格把控食品質(zhì)量，需從容易發(fā)生問題的環(huán)節(jié)入手，從種植、生產(chǎn)、倉儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)分析解決。

(1)種植環(huán)節(jié)。種植園的環(huán)境關(guān)乎藍(lán)莓品質(zhì)，具體影響因素有土壤、灌溉水、溫度、濕度、通風(fēng)等。如藍(lán)莓生長(zhǎng)適宜的土壤pH 值在4.5～5.5 之間，過高過低都會(huì)對(duì)藍(lán)莓產(chǎn)生不良影響，輕則口感不佳，重則藍(lán)莓減產(chǎn)絕產(chǎn)，植株黃葉脫葉。

(2)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。這個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)大棚藍(lán)莓來說，主要是如何防治病蟲害。為了保證藍(lán)莓品質(zhì)，不可避免地需要在合適的時(shí)期使用殺蟲劑、化肥，使用時(shí)機(jī)或用量不正確，會(huì)造成農(nóng)藥殘留。也有一些種植戶片面追求高產(chǎn)、早熟，使用違規(guī)化學(xué)品，一旦發(fā)生，后果不堪設(shè)想。

(3)倉儲(chǔ)環(huán)節(jié)。藍(lán)莓不易保存，經(jīng)過采摘、運(yùn)輸，到達(dá)消費(fèi)者手中之前，還有很大的損壞可能。藍(lán)莓本身水分含量高，很容易被感染病菌，如果倉儲(chǔ)不妥，更容易加快藍(lán)莓的變質(zhì)。該環(huán)節(jié)對(duì)藍(lán)莓質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益影響十分顯著。

(4)運(yùn)輸環(huán)節(jié)。在藍(lán)莓從種植園到銷售門店的運(yùn)輸過程中，包裝材料、包裝方式、運(yùn)輸途徑、運(yùn)輸環(huán)境都會(huì)直接影響藍(lán)莓的品質(zhì)和銷售價(jià)格，采摘后的藍(lán)莓生理活動(dòng)仍然活躍，而此時(shí)的運(yùn)輸條件則起到了加速或緩解的作用。

綜上所述，從種植園到消費(fèi)者的過程中對(duì)藍(lán)莓進(jìn)行監(jiān)管控制十分必要。為了減少人力投資，需要實(shí)現(xiàn)一人多棚、多環(huán)節(jié)的控制，這尤其突出體現(xiàn)了農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變的重要性。而在這一轉(zhuǎn)變中，RFID 技術(shù)起到了關(guān)鍵性的作用。RFID 溯源流程如圖1 所示。

圖1 RFID 農(nóng)產(chǎn)品溯源流程

3 RFID 技術(shù)在套種大棚中的應(yīng)用

(1)智能管理。遙控自動(dòng)控制溫、濕、光、水、氣等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程智能精確控制，作物生長(zhǎng)過程成為一個(gè)智慧控制過程。

(2)無線視頻監(jiān)控控制。監(jiān)控室通過“無線視頻監(jiān)控云平臺(tái)”實(shí)現(xiàn)遙感、視頻采集、視頻復(fù)制和智能化工作維護(hù)，并提供智能化硬件傳輸服務(wù)。[4]

(3)智能報(bào)警。以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)，在大棚環(huán)境信息達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，監(jiān)控系統(tǒng)向?qū)＜摇⒈O(jiān)測(cè)中心和移動(dòng)用戶發(fā)送數(shù)據(jù)和預(yù)警。如果設(shè)備自動(dòng)啟動(dòng)，系統(tǒng)也會(huì)發(fā)送信息通告。

(4)食品安全追溯。收集智能化數(shù)據(jù)，構(gòu)建作物全生命周期追溯信息系統(tǒng)，保障食品安全，提高食品知名度，增加品牌價(jià)值。

綜上所述，云平臺(tái)的智能控制將用于濕度、溫度、光照、通風(fēng)和日照的控制，同時(shí)考慮西瓜和藍(lán)莓的需求。整個(gè)過程由無線視頻監(jiān)控控制，如有不適應(yīng)作物的情況，會(huì)自動(dòng)發(fā)信號(hào)。最后果實(shí)將通過云平臺(tái)尋找買家。使用RFID 技術(shù)給每株藍(lán)莓、西瓜一個(gè)獨(dú)特的身份，一旦藍(lán)莓、西瓜投放市場(chǎng)，消費(fèi)者可以通過掃描包裝上的二維碼來追蹤藍(lán)莓和西瓜的過去和現(xiàn)在，并知道他們購買的藍(lán)莓和西瓜的種植園、面積、種類、苗木狀況、健康狀況、收獲時(shí)間、農(nóng)藥使用情況、運(yùn)輸信息等。一旦出現(xiàn)食品安全問題，就可以利用監(jiān)控系統(tǒng)快速發(fā)現(xiàn)。

4 結(jié)論

將RFID 技術(shù)與農(nóng)業(yè)結(jié)合，有望實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚信息的智能化控制，實(shí)時(shí)采集可能影響藍(lán)莓品質(zhì)的因素?cái)?shù)據(jù)，并及時(shí)報(bào)警，提醒農(nóng)戶。農(nóng)戶可以通過手機(jī)端進(jìn)行操作控制，解放勞動(dòng)力，真正實(shí)現(xiàn)一人多棚、多環(huán)節(jié)控制。對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境的嚴(yán)格把控可以有效保證和提高農(nóng)產(chǎn)品的品質(zhì)，打造品牌，提升農(nóng)戶的銷售信心和消費(fèi)者的消費(fèi)信心。并且隨著RFID 技術(shù)的成熟，芯片和條碼的價(jià)格也在降低，為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了有力支持。對(duì)于政府方面，通過數(shù)據(jù)的采集，政府有望加強(qiáng)對(duì)藍(lán)莓市場(chǎng)的監(jiān)管，嚴(yán)格把控產(chǎn)品質(zhì)量，有利于實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)化。

農(nóng)戶受知識(shí)和技術(shù)認(rèn)知水平的限制，應(yīng)用技術(shù)的積極性不高，影響基于RFID 技術(shù)的套種大棚模式的實(shí)現(xiàn)。且據(jù)預(yù)測(cè)新技術(shù)的投入短時(shí)間會(huì)增加資金的投入，進(jìn)而導(dǎo)致農(nóng)產(chǎn)品價(jià)格提高，在一定程度上也會(huì)抑制消費(fèi)者的消費(fèi)積極性。RFID 技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，廣泛被大眾接受還任重道遠(yuǎn)。在國家政策支持下，應(yīng)改變傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)模式，提高生鮮農(nóng)產(chǎn)品流通系統(tǒng)的運(yùn)行效率，實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品全周期供應(yīng)監(jiān)管，為消費(fèi)者提供安全放心健康的生鮮農(nóng)產(chǎn)品。