物联网技术在水培花卉智能生产中的应用

程淑兰

（江西省莲花县农业技术推广中心，江西 莲花 337100）

采用营养液对花卉进行栽培是全新的无土栽培方法，该方法无需以土壤为种植基质，是将花卉直接栽培在营养成分丰富的液体基质中。由于无土栽培环境与土壤成分和理化性质完全没有影响，从而不会出现土壤种植极易发生的土传病害的不良影响，所以，无土栽培在生产中，不需要用有害的农药，其获得的产品完全无污染绿色环保。液体种植还可以轻易的实现水肥的节约使用、避免了耕作劳动，大大改善了当前的生产条件[1]。IOT是互联网的一个延伸，其终端是计算机，我们运行的所有程序，无非都是计算机和网络中的数据处理和数据传输。水培花卉智能系统所依赖的IOT系统由中控计算机、数据采集系统、显示系统、信息处理系统等部分组成，具有营养供应、液体混合、液体检测、含氧量监测以及升/降温等功能，能够符合水培花卉全生育期对各类营养物质的大量需要[2]。IOT前景极其广阔，因此，探讨IOT技术在水培花卉智能生产中的应用对于推动轻型农业发展和提高经济效益具有深远的意义。

1 基于物联网控制的智能监控系统

本系统采用层次化、模块化设计，整个系统由数据采集系统、单片机控制系统、键盘设置系统、显示系统组成。系统以单片机为核心，以温度、湿度传感器作为测量元件，通过单片机与智能传感器相连，采集存储智能传感器的测量数据[3]。在单片机系统中，还要实现程序的扩展存储、数据的实时显示、超限语音报警和数据辅助存储功能。

本设计主要做了如下几方面的工作：确定系统的总体设计方案，包括其功能设计、设计原则、组成与工作原理；进行智能传感器的硬件电路设计，包括硬件电路构成及测量原理、温度和湿度传感器的选择、单片机的选择、输入输出通道设计。

该智能系统主要由以下几部分构成：传感器包括温度和湿度传感器。数据采集系统：其功能是实现对传感器系统所传送的信息进行A/D转换。信息处理系统：该系统为整个系统的关键所在，包括参数预设、信号处理和调控3大板块。信号处理能够对数据与该阶段各项参数值比对分析，达到提供解决方案的作用，控制部分是起到下达相应信息的作用。数据显示系统：可以利用LED显示屏即时显示出相应的温度和湿度等情况。伺服系统：其包括温度和湿度的调控单元，负责对喷水、加热等的工作在时间上的调控以实现对各项环境指标的调控功能。

2 水培花卉智能控制系统的研发

从历史上看，世界上的一些发达国家在该领域的起步比较我国要提前数十年。1949年，在智能技术在开发下，首先在美国顺利成立了世界上第一个人造的气候控制实验室，由此逐渐开展了农业作物领域对生态抗逆性的基础研究[4]。1960年，用于生产的半自动温室逐渐进入于农作物生产的相关领域，率先建设而成的是玉米的温室工厂，1970年以后，日本、英国等国的温室实验室发展迅速，其大量用于农作物的生产研究。随着科技的进步，数十年后，温室逐渐成为了设施农业的主体，而且在自动化控制方面技术也日趋完善，在各国都取得了令世人瞩目的成绩。尤其是1970年计算机的出现，促使温室条件调控技术取得了重大的进步。1980年以后，计算机兴起且价格逐渐走低，以电子计算机为中心的新型环境智能调控模式在各地得到了充分的发展，世界逐步迈入了信息化智能化的新局面。

迄今为止，大多数发达国家的智能温室的设备水平均已得到较大幅度的提升，并自成体系。温室内的各项生理生态指标均由电子计算机采集和调控，监测设备也很全面，比如可以对温度、湿度、光照、CO2浓度、培养液的组成成分和含量进行实时精密的测量，无需人为操作，方便快捷。对各项指标可以轻易地实现自动化的调控，比如无级调节的天窗通风系统，湿帘与风扇配套的降温系统，由热水锅炉或热风机组成的加温系统，可定时喷灌或滴灌的灌溉系统，CO2施肥系统，以及适用于温室作业的农业机械等。电子计算机的调控不再是单一的、机械的、死板的调控，反而是基于作物生态模型的调控，以及基于专门系统的专业化调控。

自从我国实行改革开放的基本国策，在农业生产方面我国取得瞩目的成就，与此同时，在农业发展中的不合理之处也日益突出，矛盾日益激化。如果不能合理地解决掉矛盾，这将会严重的遏制我国农业现代化进程与发展。在农业方面当前面临的主要矛盾有：我国人口众多，资源相对短缺，农产品成本高，科技含量低，规模小。如何合理地解决这些顽疾，首先是我国要实现从传统农业到先进的、信息化的现代化农业之间的完全转化。以IOT技术为依托的新型农业即将成为现代化农业的远大目标，其已成为当前极具活力的新兴产业之一。

3 通过智能系统对生产进行控制的风险分析

当前我国的温室生产行业飞速发展，在其运营过程中难免会出现一些弊端：例如现代温室管控和相关专业人才十分匮乏，栽培技术相对于国外处于落后状态，这些弊端造成了现代温室植物生产的优越性难以充分的发挥；生产能源耗费过多，以现代温室为代表的企业经济效益低下，时常会引起温室产业呈现下滑的趋势；位于不同地区的环境因素遏制了进口温室的普遍通用性。还有一点不可忽视的是计算机调控力和相关软件研发的力度不大。当前国内温室计算机调控相关技术设备与国际先进水平仍存在较大差距，市面流行的商用智能系统难以匹配节能有效高级机构运行的基本要求。

该技术的发展逐渐开始显现出另外一种特点：即商业化的推广逐渐形成了”自上而下”的体系，其颠覆了以往技术变革、改进源于底层的传统模式。因此，这极有可能引发“泡沫”。“泡沫”产生于对未来产业过高的要求。回顾之前大多数领域的“泡沫”：如房地产、金融泡沫，可以发现，其产生是因为人们对于新事物总有接受的过程，以及投资者对于行业的不切实际的期望所致。IOT也与之相似，据调查，当前已有多数省市出台了IOT相关的产业政策，各处IOT规划也广泛爱战了起来。其发展理当切实考虑我国人力资源和市场的需求；我国也需要建立完善的退出机制，即使难以规避“泡沫”的产生，但对“泡沫”也会有一定的抑制作用。

4 展望

水培花卉种植业是农业经济的组成部分之一，水培花卉的种植需要合理管理才能达到最高产量。当前水培花卉的需求市场不断扩大，大众对于花卉的品质方面也提出了更高的要求，而且物联网等新兴技术也在逐渐兴起，然而不当的人工栽培过程、以及难以控制的非生物胁迫因素等问题严重影响了该产业的生产力,阻碍了当地的经济发展，缺乏合理的栽培技术手段会导致花卉生产过程中产量和质量上的损失。因此，加强完善水培花卉种植和IOT智能控制技术的发展是毋庸置疑的。本文针对IOT控制的水培花卉种植技术进行了描述，为植物生产提供了参考，以确保水培花卉的供应量和质量，对水培花卉生产发展有着深远的意义。本设计可以利用温度控制功能实现适合花卉生长的温度条件，利用温度传感器来检测温度的高低，通过程序控制的原理来实现升温或者降温的功能。湿度自动控制原理主要是利用湿度传感器来检测花卉培土的湿度，通过自动喷灌技术实现补充水分需求的功能。从农业的角度上看，其多样性丰富，区域辽阔，偏远分散，各种不先进的通信技术难以满足生产需要，故一般来讲，农业实时数据获得的难度很高，在新型通讯技术的推动下，IOT出现并实现了快速的发展，以IOT为媒介构建新型水培花卉智能系统的应用前景极其广阔。应在掌握基本种植理论的基础上加强对种植和IOT相关知识的了解和掌握，才能科学高效的进行生产。