物联网技术在冀东山区日光温室中环境监控的应用

摘要：主要通过对物联网、通信和传感技术的合理运用，对冀东日光温室种植过程中关键的要素进行分析，为后期管理人员提供当地农作物的实际生长环境，确保科学合理的制度控制措施以及病虫害预防工作，进而提升劳动效率，改善生产质量，增加农民经济收益。生产应用表明，监控效果好，效益明显

关键词：物联网；日光温室；温度；生长环境控制；质量效益

丁晓颖. 物联网技术在冀东山区日光温室环境监控中的应用[J]. 农业工程技术，2017，37（29）：18-19.

一、物联网系统功能

1、环境监测

主要对作物生长发育的环境条件进行监测并采集相关数据，详细记录区域内的光照、温度、湿度和土壤含水量等实际情况，然后通过GPRS网络传送到数据服务器上进行监测分析。在采集层，支持单传感节点独立采集和多传感节点汇集采集。具体功能包括实时监测、可视化实现展现、历史数据，以及实时曲线、日曲线等功能。

2、基于冀东半地下日光温室的控制系统

冀东地区半地下日光温室是秦皇岛地区最主要的新建温室类型，温室类型特点：采用下挖式、半地下结构，这是一种非常有效的改进和创新，这种结构造价并不高，减少了温室大棚的受风面，同时大棚的保温性能提升明显。

（1）温室内主要作物生长需要的适宜温度

日光温室作物的变温管理要求：一些喜高温的蔬菜，白天适宜温度在25-30℃、夜间18-20℃，比如西瓜、甜瓜、丝瓜和冬瓜等，当温度高达40℃，也可以正常生长；有些蔬菜喜温性，适宜温度在白天18-28℃、夜间15-18℃，比如有黄瓜、番茄、茄子、辣椒、菜豆、西葫芦、香椿等，当最高温度高于40℃，或者温度低于15℃时，作物将无法开花结果，影响产量。

（2）冀东半地下式温室小环境的温室温度影响因子分析

与温室外的热交换。利用空气对流和热传导效应，实现温室内与温室表面进行能量交换，大棚与外界空气进行能量交换。在温室内部，空气流速较低，局部空气的温差形成了自然对流；在温室外部，由于空气流速（风力）形成了强迫对流，且外界气候变化无常，存在较大的不确定性因素。

太阳光辐射。作物生长过程中的光合、呼吸、蒸腾作用都离不开太阳光的辐射，此外，太阳光辐射直接影响温室的温度。太阳光穿过透明覆盖物进入温室后，其中少部分参与植物的光合作用，剩余的则全部转化为热量，维持温室内部的温度与湿度，并使作物在生长发育过程中达到能量与质量的平衡。

（3）通风热交换

主要作用是调节温室内部的温度与湿度，促进作物的生长发育。在温室内，透明的覆盖物把温室内的环境和外界环境隔离开来，主要通过覆盖物进行热传导和对流热交换以及光照热辐射和长波热辐射的方式实现能量交换。此外还可以设置通风窗交换温室内外的温室与能量，调节温室内部的温度与湿度，保证作物生长环境的良好。

（4）植物蒸腾作用

在温室内，温度、湿度的适宜直接影响到作物自身的生长发育。通过光合作用与蒸腾作用，可以实现作物与周围空气交换能量、水蒸气和二氧化碳。光合作用：通过光照将作为的二氧化碳转化为有机物，并释放氧气，在吸收二氧化碳的同时，会通过气孔渗出水，增加湿度；蒸腾作用：整个过程中这种水分的损失可以有效降低叶片的温度。

（5）揭帘时间

适宜的揭、盖帘时间和日出日间、当地纬度、天气情况有很大的关系，當地为北纬39.4度，冬至当天太阳入射角为27.1度。曹建国等认为，晴、少云天气，揭开保温帘时间为8：00-8：30，覆盖保温帘时间为16：30-17：30，在室内温度低于15℃前覆盖保温帘。在相对温暖的时节，可以适当早揭帘迟盖帘，延长光照时间，提高光合作用效率。

（6）放风管理

在冬季设施农业生产中，冀东半地下人日光温室的屋面散热量、光能吸收能力、室外温室气温都是不可控因素，只有通过通风来控制温室内部小环境温度，是主要的控制方式。半地下日光温室作物一般没有加热设备，白天棚室温度都是由通风设备控制，通过风口的大小和开风口的时间调节。

二、智能预警、报警

物联网远程专家诊断指导系统对监测指标，以及基于监测指标计算的二级指标，进行条件设置，当一个或多个条件达到时，系统发出预报或警报。可以通过Email、短信等形式通知，以便用户达到预警效果或迅速采取处理措施。

三、基地管理

主要包括基地、大棚、设备等的管理。并定期对当地的温室按照生产企业、合作社分布图的方式进行统计与查询，方便后期监督与管理。

四、基于物联网的设施农业环境监控系统流程图

五、效益分析

该技术有力地引导农业生产经营管理者调整优化生产结构，全面提升农产品的科技含量和竞争力，减少了成本投入，增加生产经营收入，对社会主义新农村建设将产生巨大的直接经济效益、间接经济效益和社会效益。总之，物联网远程专家诊断指导系统在设施农业上的应用项目的实施，加快我地区农业信息化产业发展步伐，取得了良好的经济效益和社会效益。endprint