“互联网+农机”在葡萄基地的应用

杨君斌

作者信息：温岭市城东街道农业服务中心，317500，浙江温岭

浙江省在“十三五”农机化发展上，把探索推动“互联网+农机”作为新的工作方向，着力推进智慧农机建设，大力提升农机化发展质量与竞争力，构筑农机化发展新优势和新动能。温岭市为解决农户在种植过程中劳动力成本不断攀升的问题，择取该市滨海葡萄种植基地为“互联网+农机”装备应用示范项目，经过一年多的实践，真正推进了农业生产的“机器换人”。

1 项目所在基地情况

温岭滨海葡萄种植基地是“互联网+农机”示范项目的主要承担单位，该基地有20 hm2种植区域。基地内全部安装了喷灌设备，实现了节水灌溉应用全覆盖；2017年新增6台高压喷雾器，实现植保机械化率100%；新增5台田园管理机，实现耕作机械化率100%。基地内全部建成标准大棚，其中钢构大棚 13.3 hm2，毛竹大棚 6.7 hm2。

2 项目基础设施配置

2.1 项目实施的基本思想

通过配置相应的自动控制设备及云端管理软件,实现对作物生长环境远程网络查询和控制，实时察看每个控制区域的土壤、环境和光照等各种信息数据。通过远程监控管理、远程技术指导等网络化、数字化、智能化管理服务新模式，实现自动化管理、自动化控制和平台展示，提高农机管理服务效能，达到农业生态信息数据实时采集、传输和农业生产精确管理的目的。

2.2 硬件设施的提升改造

为更好地落实示范项目，在基地里选定0.67 hm2区块进行示范建设，拔除原先成熟葡萄藤蔓，拆除原有葡萄大棚设施，对示范区块按标准进行整改。示范区内进行了标准钢结构大棚改建和灌溉管网设施改造，然后平整改良土地，引入新品葡萄幼苗进行重新栽培。新建17个钢结构标准农业大棚（区域面积为102 m×66 m），安装大棚顶帘卷膜器17套，侧帘卷膜器4套，种植区内铺设视频监控设备4组；并对原有灌溉网络进行了改造升级，增加自动控制装置、智能控制总阀、自动电磁阀门等硬件设备。

2.3 监控设备和信息化模块的配备

设置无线空气温湿度传感器10个、无线土壤温度传感器20个、无线土壤水分传感器20个、无线CO2传感器5个、无线照度传感器2个。在增加硬件设备投入的基础上，搭建基于云计算的种植控制管理系统。项目通过设计，安装精准农业环境数据采集装置、自动化控制设备，组建本地Zigbee。无线通信网络、云端精准种植管理软件系统的开发与应用，实现葡萄种植生产的自动化管理，减少人力资源投入。

3 管理系统实现内容

本项目利用现代测控技术及当今工控领域流行的Zigbee无线通信技术实现葡萄种植过程的环境数据采集、云端远程农机设备控制管理和种植建议大数据分析。项目通过设计运用各无线传感器节点、Zigbee无线组网、数据处理采集系统、系统监控平台等，实现对葡萄温室大棚内复杂环境的温湿度、土壤水分、CO2浓度和光线强度等参数的采集与处理和自动控制的功能。通过项目建设，实现了对葡萄大棚种植的智能化管理。

3.1 大棚环境的自动监测

系统能够自动监测与大棚种植作物生长相关的大棚内外环境因素，主要包括：大棚内空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度等。

3.2 农机设备的远程联动控制

（1）定时农事智能控制功能。农户可通过手机、平板、电脑等网络终端设定时间启动农机设备，执行农事活动（灌溉水泵、电磁阀的自动启停，大棚卷帘机的自动启停）。例如：客户可通过系统设定每天早上7时打开大棚卷帘机，接收光照；设定每天下午5时准时关闭卷帘机，为大棚晚间保温；设定每天早上10时开始灌溉，为作物浇水，灌溉时间持续0.5 h。这些都可以通过系统设定实现。系统可以根据不同时间设定，自动执行多项农事活动；也可分区域设定不同农事活动。

（2）策略农事智能控制功能。系统可根据作物生长对环境的实际要求，设定相应的环境控制区间，当环境采集数据超过或低于设定阈值，自动启动农事活动：空气温度或土壤温度超过设定阈值，可设定降温农事活动（大棚顶帘、侧帘的自动开启）；空气湿度或土壤湿度低于设定阈值，自动启动灌溉设备，进行水分补偿（自动开启水泵设备）；可分区域设定，多项农事活动自动执行。

农户可通过手机、平板、电脑等网络终端设定策略农事活动，例如可在系统设定温度40℃为警戒阈值，当系统监测大棚环境温度达到或者超过40℃时，自动打开全部卷帘机，进行通风降温，并进行自动浇水降温作业。

（3）预警农事智能控制功能。系统可以根据环境数据设定阈值，自动通过微信、短信等渠道推送预警信息，提示相应操作，给出操作建议；当作物生长环境数据异常或者设备工况异常时，系统也会自动推送报警信息。

（4）智能轮灌控制功能。系统可以根据不同区域设定不同的灌溉方案，通过远程无线控制电磁阀开关，分区域分时段实现对农田不同区域的灌溉任务。

3.3 种植信息数据分析管理

系统通过对种植农事活动、环境数据的分析处理，实现了对农事生产活动的大数据分析，为农户科学种植提供决策依据。

（1）数据报表分析功能。可根据需要导出温度、湿度等环境数据的月度、季度、年度报表；可根据需要导出一段时间内农事操作记录；通过数据分析，可以帮助农户判断近期农事活动的合理性与否；数据报表作为当地种植环境的科学依据，为种植作物物种选择提供决策参考。

（2）种植过程可追溯功能。实时记录农户近期农事操作记录，实现食品安全追溯有据可查；提供远程视频查看界面，消费者可以随时查看、监督农业生产全程，放心消费，提升农产品品牌价值及消费者忠诚度。

4 项目指标完成情况

4.1 经济效益

在示范项目取得成功后，2017年10月，完成对该种植基地其余19.33 hm2葡萄大棚的智能化改造。原有聘用职工经过示范基地的技术培训指导，能够轻松胜任示范区域的种植管理工作。改造实施前种植区域共需要30名工作人员，每年支付人工工资150万元；智能化改造后，只需要15名员工就可以通过机器设备和手机、电脑等网络终端实现对示范区域的种植管理，每年可节约管理成本75万元。项目进一步推广拓展后，能够节约更多的人力成本。

4.2 社会效益、生态效益

今后，通过管理系统科学的种植指导和自动化管理，葡萄生长环境能够进一步优化，更有利于作物生长。预计整个基地种植的葡萄平均产量可增收4 500 kg/hm2（300 kg/亩），较之前提高产量 30%，且品质能得到有效提升。按2017年市场平均售价12元／kg计算，单位面积平均可增收5.4万元/hm2左右，20 hm2的基地可增收108万元，因此本项目的实施对农户增收效果显著。

通过“互联网+农机”项目建设，摆脱了传统农业对自然环境的高度依赖，减少了农业生产的劳动力投入，降低农业生产企业人力成本投入。自动化管理系统的应用不仅提高了生产效率，农产品品质也得到有效提升，明显提高单位产出经济效益。同时由于有精准的监控系统，有效减少农业面源污染。

4.3 技术指标完成情况

“互联网+农机”示范项目结合应用现代信息技术（传感器技术、无线通信技术）、计算机技术和网络监测及智能控制技术，通过相应的电脑软件集成控制，形成一种全新的集信息获取、处理、监控和物联网管理为一体的农业生产精准自动化管理。

通过智能化精准种植，量化种植过程的动作，达到增产和增效的目的，并通过品质的提高提升品牌和售价；通过自动灌溉，减少人力的投入，有效地节能增效；通过对种植过程数据采集和分析，系统计算出最佳的种植参数并记录，把传统的经验种植推向精准种植。

5 推广应用前景分析

随着现代经济的发展及城镇化进程的加快，劳动力成本的提高成为制约农业、尤其是设施葡萄这类劳动密集型经济作物生产的一大瓶颈，这迫切需要提高生产的机械化、自动化水平，需要研发省力、省工的设施满足生产需要，减低费用，提高市场占有率。

通过农业 “机器换人”，实现农民在生产种植过程中的自动化集约化管理，节约人力成本，提高种植效率，对优化资源配置和生产管理，提高农业生产的科学性、主动性，推动农业现代化建设，提高经济效益，增加农民收入，改善农业生态环境，促进农业的可持续发展，都具有重要的意义。