平度市溫室蔬菜種植中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

姜秀欣（山東省平度市南村鎮(zhèn)人民政府，山東 平度 266736）

山東省平度市處于膠東半島西部，全市耕地面積為277萬(wàn)畝，蔬菜種植面積可達(dá)70萬(wàn)畝左右，產(chǎn)量290 t左右，蔬菜種植面積與產(chǎn)量均居青島第一。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活水平得到大幅度提升，對(duì)溫室蔬菜的品質(zhì)提出了更高要求。對(duì)此，平度市在溫室蔬菜種植過(guò)程中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，科學(xué)把控蔬菜生長(zhǎng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，提升產(chǎn)量與質(zhì)量水平，進(jìn)一步滿足消費(fèi)者需求。

1 物聯(lián)網(wǎng)溫室蔬菜大棚設(shè)計(jì)方案

智慧溫室蔬菜大棚的建立應(yīng)有效引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，充分應(yīng)用自動(dòng)化與智能化裝備，充分保證蔬菜種植質(zhì)量與產(chǎn)量水平。

首先，種植人員應(yīng)在溫室大棚中的不同位置設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，實(shí)時(shí)采集蔬菜生長(zhǎng)環(huán)境中的溫度、濕度、土壤養(yǎng)分、二氧化碳濃度等數(shù)據(jù)信息，確保用戶及時(shí)了解蔬菜的生長(zhǎng)環(huán)境。比如為全面采集智慧溫室蔬菜大棚的數(shù)據(jù)，種植人員可以設(shè)置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括溫度傳感器、濕度傳感器、光照傳感器、煙霧傳感器、二氧化碳傳感器等。同時(shí)，采集數(shù)據(jù)時(shí)還應(yīng)引入控制系統(tǒng)，包括通風(fēng)裝置、警報(bào)裝置、照明裝置等，共同管理溫室蔬菜大棚，確保種植人員在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。

其次，應(yīng)為每個(gè)環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置穩(wěn)定的供電裝置，由于環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)的功率消耗較低，供電裝置可以具備更長(zhǎng)的使用壽命。

最后，自動(dòng)傳輸環(huán)境監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)信息，確保用戶通過(guò)上位機(jī)分析控制數(shù)據(jù)。且設(shè)置數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，在保證溫室大棚穩(wěn)定性的前提下，提升蔬菜種植產(chǎn)量與品質(zhì)水平。

2 基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室蔬菜大棚功能設(shè)計(jì)

2.1 安全防護(hù)功能

進(jìn)入智慧溫室大棚的人員應(yīng)進(jìn)行身份識(shí)別與檢測(cè)，以免破壞大棚與蔬菜。安全防護(hù)系統(tǒng)可以通過(guò)射頻識(shí)別技術(shù)實(shí)現(xiàn)，利用指紋、卡片、人臉識(shí)別等方式登記進(jìn)入溫室大棚的人員，成功識(shí)別身份之后，才可以被允許進(jìn)入大棚[1]。

2.2 自動(dòng)報(bào)警功能

為保證蔬菜種植的安全性，有效去除雜草，還應(yīng)設(shè)置自動(dòng)報(bào)警裝置。應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)的溫室大棚自動(dòng)報(bào)警裝置，可以通過(guò)煙霧傳感器檢測(cè)大棚內(nèi)情況，一旦發(fā)生火災(zāi)，會(huì)立刻發(fā)出警報(bào)，并通過(guò)GPRS系統(tǒng)向用戶發(fā)出警報(bào)，確保工作人員及時(shí)搶救大棚，避免經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)還可以識(shí)別農(nóng)作物種類。蔬菜種植期間不可避免的受到雜草影響，此時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以獲取農(nóng)作物圖像，利用學(xué)習(xí)目標(biāo)檢測(cè)算法提取圖像的顏色、形狀、紋理等信息，完成種類識(shí)別。之后利用機(jī)器視覺(jué)技術(shù)獲取蔬菜的生長(zhǎng)狀態(tài)視頻，通過(guò)視頻不同幀分析確定蔬菜生長(zhǎng)變化情況，及時(shí)檢測(cè)雜草并發(fā)出預(yù)警，反饋至種植人員及時(shí)去除。

2.3 遠(yuǎn)程監(jiān)控功能

通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，可以確保種植人員實(shí)時(shí)查看蔬菜的生長(zhǎng)情況，合理控制溫室大棚中的溫度、光照、濕度、空氣質(zhì)量等參數(shù)，針對(duì)問(wèn)題合理調(diào)整。種植人員利用手機(jī)、電腦等智能設(shè)備登錄網(wǎng)頁(yè)端，實(shí)時(shí)監(jiān)控蔬菜生長(zhǎng)情況。期間系統(tǒng)獲取定量數(shù)值，結(jié)合機(jī)器視覺(jué)確定圖片信息，得到定性與定量數(shù)據(jù)。之后引入云計(jì)算技術(shù)分析蔬菜生長(zhǎng)與溫度、濕度、二氧化碳等環(huán)境參數(shù)之間的關(guān)系，確定最利于蔬菜生長(zhǎng)的控制模式。

2.4 病蟲(chóng)害防治功能

溫室蔬菜種植期間，可以引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及時(shí)預(yù)測(cè)病蟲(chóng)害發(fā)生情況，并使用多樣化的防治方法。在蔬菜種植方面，應(yīng)使用物聯(lián)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，選擇抗病蟲(chóng)害與適應(yīng)能力更強(qiáng)的品種，選擇毒性較低的農(nóng)藥，并交替使用不同類型的農(nóng)藥。之后利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)測(cè)算指標(biāo)，定期深度消毒土壤，尤其根據(jù)種植周期節(jié)點(diǎn)進(jìn)行深耕，減少病蟲(chóng)卵的滋生空間。除此之外，還可以利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)測(cè)定區(qū)域內(nèi)土壤元素，科學(xué)施肥，在避免土壤板結(jié)的基礎(chǔ)上，減少肥料浪費(fèi)，提升土壤內(nèi)微生物的多樣性。

2.5 溫室蔬菜品質(zhì)監(jiān)測(cè)

種植人員可以利用機(jī)器視覺(jué)與智能識(shí)別技術(shù)，篩選與定位成熟蔬菜與不同品質(zhì)等級(jí)的蔬菜，以分批次、分等級(jí)的定位采摘蔬菜。基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蔬菜識(shí)別系統(tǒng)主要指的是通過(guò)機(jī)器視覺(jué)技術(shù)獲取溫室蔬菜圖像，引入圖像分割處理、機(jī)器學(xué)習(xí)、注意力機(jī)制自行識(shí)別蔬菜。蔬菜識(shí)別系統(tǒng)引入了多種設(shè)備共同識(shí)別，圖像清晰度更高，且結(jié)果更具客觀性，只要有電，機(jī)器就可以持續(xù)工作，不會(huì)因重復(fù)識(shí)別出現(xiàn)視覺(jué)疲勞問(wèn)題，效率更高。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在溫室蔬菜種植中存在的問(wèn)題

一是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)施成本較高，比如土壤檢測(cè)器、溫度傳感器、濕度傳感器等設(shè)備價(jià)格昂貴，后期需要投入更多資金維護(hù)。而蔬菜的利潤(rùn)較低，產(chǎn)出與投入失衡，降低了種植人員的積極性，以致溫室蔬菜種植過(guò)程中無(wú)法全面普及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。二是缺乏統(tǒng)一的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系，溫室蔬菜種植類型繁雜，但卻沒(méi)有針對(duì)傳感器制定統(tǒng)一的運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)，與物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)出現(xiàn)切割，限制了自身發(fā)展。三是缺乏專業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人才，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)技術(shù)人員的要求較高，應(yīng)系統(tǒng)具備計(jì)算機(jī)、傳感以及電子等方面的知識(shí)。但當(dāng)前大多高校無(wú)法達(dá)到人才培養(yǎng)要求，專業(yè)物聯(lián)網(wǎng)人才稀缺，不利于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛推廣。四是沒(méi)有針對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建立長(zhǎng)效運(yùn)行機(jī)制，設(shè)備的維修費(fèi)用較高，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，無(wú)法及時(shí)處理，限制了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的長(zhǎng)遠(yuǎn)應(yīng)用。五是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)產(chǎn)品并不成熟，隨著農(nóng)業(yè)的信息化發(fā)展，種植人員應(yīng)科學(xué)引入自動(dòng)化、高度靈敏的產(chǎn)品設(shè)備。但當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的價(jià)格較高，靈敏度較低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)綜合智能化分析，影響了蔬菜種植人員的積極性。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在溫室蔬菜種植中的應(yīng)用對(duì)策

4.1 加大政府支持力度

作為新興的科學(xué)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)在發(fā)展與完善過(guò)程中，政府機(jī)構(gòu)應(yīng)在資金、人力、物力等方面給予更多支持，并擴(kuò)大推廣范圍。尤其當(dāng)前農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施并不完善，需要較高的建設(shè)成本，后期維護(hù)難度較大。而蔬菜在銷售階段的利潤(rùn)較低，以致收入與支出并不平衡，影響了種植人員的參與積極性。對(duì)此，相關(guān)政府部門應(yīng)發(fā)揮自身主導(dǎo)作用，在溫室蔬菜種植區(qū)域建設(shè)專門的項(xiàng)目小組，與高等院校、農(nóng)科研機(jī)構(gòu)以及相關(guān)企業(yè)合作，全面促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)工作的順利開(kāi)展。同時(shí)，還應(yīng)在稅收、融資方面出臺(tái)優(yōu)惠政策，開(kāi)展良性引導(dǎo)，設(shè)立專項(xiàng)資金，并監(jiān)督使用過(guò)程，為農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的科學(xué)化應(yīng)用提供政策、資金基礎(chǔ)[2]。

4.2 制定完善的運(yùn)營(yíng)模式

溫室蔬菜種植期間引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可以促進(jìn)整個(gè)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的現(xiàn)代化發(fā)展。但實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，卻缺乏完善的運(yùn)營(yíng)機(jī)制。對(duì)此，相關(guān)工作人員應(yīng)融合多種社會(huì)資源，建設(shè)更為完善的商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式，發(fā)展家庭農(nóng)場(chǎng)、種植大戶、新型農(nóng)民合作組織等，并支持當(dāng)?shù)佚堫^企業(yè)重組合并，建設(shè)大型的蔬菜企業(yè)集團(tuán)。除此之外，還應(yīng)創(chuàng)建基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室蔬菜種植示范基地，利用股份分紅、保底收購(gòu)、利潤(rùn)返還等形式，使農(nóng)民享受更多銷售效益，調(diào)動(dòng)參與積極性。通過(guò)農(nóng)業(yè)種植大戶、農(nóng)民合作組織、家庭農(nóng)場(chǎng)的形成，加快推廣物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

4.3 健全物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系

為最大程度的發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在溫室蔬菜種植中的作用，相關(guān)部門應(yīng)健全物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系。蔬菜種植期間會(huì)涉及較多種類的植物，增大了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用難度。且當(dāng)前并未針對(duì)信息傳感器制定統(tǒng)一的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)。對(duì)此，相關(guān)工作人員應(yīng)借鑒國(guó)際經(jīng)驗(yàn)，完善物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)體系，重視統(tǒng)一傳感器的傳輸標(biāo)準(zhǔn)，包括產(chǎn)品的生產(chǎn)、運(yùn)用與測(cè)試等工作，在分類蔬菜的基礎(chǔ)上，科學(xué)設(shè)定相關(guān)標(biāo)識(shí)。數(shù)據(jù)傳輸格式等標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一應(yīng)用指標(biāo)體系。

4.4 培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才

為了促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，應(yīng)針對(duì)性培育更多的技術(shù)人才。期間應(yīng)強(qiáng)化科研院所與各高校的合作力度，建設(shè)專門的物聯(lián)網(wǎng)人才培訓(xùn)機(jī)構(gòu)，對(duì)現(xiàn)有人員進(jìn)行專門培訓(xùn)，掌握更多的物聯(lián)網(wǎng)使用技術(shù)。同時(shí)，還應(yīng)對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)民進(jìn)行培訓(xùn)，積極開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)推廣課程，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)項(xiàng)目，引導(dǎo)農(nóng)民熟練使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。為了達(dá)到預(yù)期的培訓(xùn)效果，政府部門可以綜合開(kāi)設(shè)線上與線下培訓(xùn)課程，搭建qq群、微信群等網(wǎng)絡(luò)溝通平臺(tái)，邀請(qǐng)專家實(shí)時(shí)指導(dǎo)農(nóng)民應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)存在的問(wèn)題，保證推廣普及效果。

4.5 優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)硬件配置

蔬菜種植人員在應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)時(shí)應(yīng)反復(fù)驗(yàn)算各個(gè)操作環(huán)節(jié)，并整合數(shù)據(jù)信息，確保系統(tǒng)的自動(dòng)化、智能化效果。同時(shí)，還應(yīng)根據(jù)溫室蔬菜種植的實(shí)際需求合理配置硬件設(shè)施，最大程度的發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)編碼控制器性能。種植人員結(jié)合蔬菜種植規(guī)模、氣候環(huán)境、土壤性質(zhì)等因素設(shè)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模塊，以此為依據(jù)選擇硬件操作系統(tǒng)，并預(yù)留接口，確保業(yè)務(wù)拓展。除此之外，還應(yīng)優(yōu)化溫室蔬菜物聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)操作細(xì)節(jié)，做好后期的維護(hù)工作，確保硬件系統(tǒng)有效支持軟件技術(shù)的平穩(wěn)運(yùn)行，提升物聯(lián)網(wǎng)智能化水準(zhǔn)[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

溫室蔬菜種植中引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變。但作為新興的信息技術(shù)，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)依然存在較多不足，還應(yīng)逐步攻克各個(gè)難題，確保溫室蔬菜的商業(yè)化、規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，有效助力現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)進(jìn)步。