泓森农业物联网智能林木育苗系统开发与应用

侯金波，杨倩倩，刘振华，石冠旗，张益中南林业科技大学；安徽泓森高科生态农林开发有限公司

泓森农业物联网智能林木育苗系统开发与应用

侯金波1，杨倩倩2，刘振华2，石冠旗2，张益2
1中南林业科技大学；2安徽泓森高科生态农林开发有限公司

目前，我国在推进城市化的进程中，需要大量的城市绿化苗，在产业结构调整中，发展农业农村经济需要大量高附加值的果蔬药材等经济植物种苗，而采用常规技术育种育苗存在速度慢、周期长、季节性明显、成本高等局限性，使种苗的供需矛盾日趋突出，从而影响了农业产业化进程，影响现代农业的发展进程。

智慧农业；农业物联网；育苗专家；农业4.0

泓森物联网智能林木育苗系统技术即结合计算机智能控制技术、湿度传感技术、超生波、电磁场、托玛琳石等先进技术，打造一种智能、高效的育苗系统。不但大大节约人力、物力、时间、成本，还可在短期内生产出大量质优且遗传特性稳定的林木商品苗，育苗速率较常规育苗提高了3倍，生产成本只有常规育苗成本的1/ 10-1/20,且进一步提高了林木速生性和抗逆性，使其具有生产速度快、耐涝、耐寒、耐旱、耐盐碱、高密植性、材质优良、用途广泛等优秀特性。

泓森物联网智能林木育苗系统实现对育种育苗过程中温、光、气、热、养分和激素等环境最佳组合的全自动控制。是国内率先将超声波、磁场、电场、能量石等物理技术，应用于林木育苗方面的农业物联网智能控制系统，育苗周期短，育成的苗木根系发达，生长迅速，抗逆性强，成活率高。

技术路线：

1.基于环境因子检测的智能叶片（集成传感器）设计

为了能相对准确的检测到微环境参数，本系统把传感模拟制造成如微小离体材料的带叶莲段，并把各种传感器科学分布集成于一张人工叶片上，我们称作为智能叶片，它是一种集成传感器，具有检测叶片表面水分蒸发系数的水分检测功能，具有精准检测叶片表面温度的空气温度传感功能，通过模拟生物叶片功能，将监测到的空气温度、基质湿度、基质温度、基质EC值等数据误差降到最低，从而使育苗风险降到最低。在使用时把它插植于最能代表离体材料微环境的苗床内，并与计算机相联，实现数据的精准检测与运算。

2.林木种苗生长环境因子调控技术设计

林木种苗在生长过程中需要有适宜的温度、湿度、二氧化碳、光照强度，营养液等外部环境条件，没有这些条件，则不能在最优的环境中产生最大生理潜能的效果。而这些条件要在不同生长时期、不同环境情况下采用着不同的组合，才能降低成本，增加效益。这些必要的环境条件，在传统常规育苗过程中主要是采用人工或自然控制，采用人工控制显然是不可能的，因人工控制不能达到精确控制，不能集约化生产。因此本系统采用设计以下智能化控制系统模块达到智能化控制的目的。

（1）温度因子控制设计。

本系统通过设定林木种苗生长最适宜的温度，当智能叶片检测到温度<15℃时，智能控制器会发出加温指令自动开启加热设备进行环境加温；当温度高于上限值时，会自动开启微喷降温系统及相关的通风或遮阳设备，使环境温度降至适宜种苗生长的范围内。

（2）光照因子控制设计。

本系统通过设计林木种苗对光照最适值要求，进行光强环境的模拟控制，当智能叶片检测的光照低于系统设置下限值时，会自动打开补光灯进行人工补光，提高光和效率，促进种苗生长。

（3）水分因子控制设计。

本系统通过设计，当智能叶片检测到叶片表面的水分低于临界值时，就会自动打开弥雾系统进行弥雾补水；当检测到空气湿度不足时，同样会启动弥雾系统进行环境增湿，为种苗生长提供适宜的水分需求。

（4）CO2气体因子控制设计。

本系统通过设计，当智能叶片检测到CO2不足时，立即自动开启CO2供气系统的气阀，补充CO2，主要起到了碳源供给的作用，促进光合作用及代谢产物，该营养补充起到了矿质营养及激素的最佳调配作用。

（5）营养液控制设计。

本系统通过研发一套先进的基于环境因子自动检测的微机植物快繁智能化控制系统，首先采用输入设备设置好林木种苗生长的各项环境数据，然后利用智能叶片实时检测当前环境状况，传送给主机，通过CPU控制模块来运算分析，提供控制作物生长因素的最佳组合方案。可以进行温度、光照、空气湿度、空气质量、基质湿度、叶片水膜、CO2浓度、营养液等组合的最优控制，同时可以自动化清扫环境，智能化管理。

此外，还可以利用现在的网络技术，通过无线网络来远程控制。智能叶片采集的数据通过网络发送给远端的远程控制装置，在远程控制装置的显示器上可显示当时的实时情况，然后通过相应的应用软件发出指令信号，从而改变当时的环境因素，通过启动自动加湿、自动补光、自动升温、自动降温、自动开启或关闭遮阳网、自动补充营养素、自动清扫等系统功能，使育苗区域有最适宜的空气湿度、光照强度、环境温度、空气质量等组合，从而有效解决了人工控制复杂劳动程序和无法精准控制的问题。

侯金波（1979-），男，安徽亳州，研究生，副研究员，速生用材林的培育。