平度市温室蔬菜种植中物联网技术的应用

2021-12-06姜秀欣山东省平度市南村镇人民政府山东平度266736

农业工程技术 2021年36期

姜秀欣（山东省平度市南村镇人民政府，山东平度 266736）

山东省平度市处于胶东半岛西部，全市耕地面积为277万亩，蔬菜种植面积可达70万亩左右，产量290 t左右，蔬菜种植面积与产量均居青岛第一。随着社会经济的快速发展，人们的生活水平得到大幅度提升，对温室蔬菜的品质提出了更高要求。对此，平度市在温室蔬菜种植过程中引入物联网技术，科学把控蔬菜生长的各个环节，提升产量与质量水平，进一步满足消费者需求。

1 物联网温室蔬菜大棚设计方案

智慧温室蔬菜大棚的建立应有效引入物联网技术，充分应用自动化与智能化装备，充分保证蔬菜种植质量与产量水平。

首先，种植人员应在温室大棚中的不同位置设置监测点，实时采集蔬菜生长环境中的温度、湿度、土壤养分、二氧化碳浓度等数据信息，确保用户及时了解蔬菜的生长环境。比如为全面采集智慧温室蔬菜大棚的数据，种植人员可以设置监测系统，包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、烟雾传感器、二氧化碳传感器等。同时，采集数据时还应引入控制系统，包括通风装置、警报装置、照明装置等，共同管理温室蔬菜大棚，确保种植人员在实时监测的基础上，达到远程控制的目的。

其次，应为每个环境监测点设置稳定的供电装置，由于环境监测点的功率消耗较低，供电装置可以具备更长的使用寿命。

最后，自动传输环境监测点采集的数据信息，确保用户通过上位机分析控制数据。且设置数据分析系统，在保证温室大棚稳定性的前提下，提升蔬菜种植产量与品质水平。

2 基于物联网的温室蔬菜大棚功能设计

2.1 安全防护功能

进入智慧温室大棚的人员应进行身份识别与检测，以免破坏大棚与蔬菜。安全防护系统可以通过射频识别技术实现，利用指纹、卡片、人脸识别等方式登记进入温室大棚的人员，成功识别身份之后，才可以被允许进入大棚[1]。

2.2 自动报警功能

为保证蔬菜种植的安全性，有效去除杂草，还应设置自动报警装置。应用物联网的温室大棚自动报警装置，可以通过烟雾传感器检测大棚内情况，一旦发生火灾，会立刻发出警报，并通过GPRS系统向用户发出警报，确保工作人员及时抢救大棚，避免经济损失。同时，自动报警系统还可以识别农作物种类。蔬菜种植期间不可避免的受到杂草影响，此时监测系统可以获取农作物图像，利用学习目标检测算法提取图像的颜色、形状、纹理等信息，完成种类识别。之后利用机器视觉技术获取蔬菜的生长状态视频，通过视频不同帧分析确定蔬菜生长变化情况，及时检测杂草并发出预警，反馈至种植人员及时去除。

2.3 远程监控功能

通过远程监控功能，可以确保种植人员实时查看蔬菜的生长情况，合理控制温室大棚中的温度、光照、湿度、空气质量等参数，针对问题合理调整。种植人员利用手机、电脑等智能设备登录网页端，实时监控蔬菜生长情况。期间系统获取定量数值，结合机器视觉确定图片信息，得到定性与定量数据。之后引入云计算技术分析蔬菜生长与温度、湿度、二氧化碳等环境参数之间的关系，确定最利于蔬菜生长的控制模式。

2.4 病虫害防治功能

温室蔬菜种植期间，可以引入物联网技术及时预测病虫害发生情况，并使用多样化的防治方法。在蔬菜种植方面，应使用物联网的监测数据，选择抗病虫害与适应能力更强的品种，选择毒性较低的农药，并交替使用不同类型的农药。之后利用物联网技术测算指标，定期深度消毒土壤，尤其根据种植周期节点进行深耕，减少病虫卵的滋生空间。除此之外，还可以利用物联网技术测定区域内土壤元素，科学施肥，在避免土壤板结的基础上，减少肥料浪费，提升土壤内微生物的多样性。

2.5 温室蔬菜品质监测

种植人员可以利用机器视觉与智能识别技术，筛选与定位成熟蔬菜与不同品质等级的蔬菜，以分批次、分等级的定位采摘蔬菜。基于物联网技术的蔬菜识别系统主要指的是通过机器视觉技术获取温室蔬菜图像，引入图像分割处理、机器学习、注意力机制自行识别蔬菜。蔬菜识别系统引入了多种设备共同识别，图像清晰度更高，且结果更具客观性，只要有电，机器就可以持续工作，不会因重复识别出现视觉疲劳问题，效率更高。

3 物联网技术在温室蔬菜种植中存在的问题

一是物联网的基础设施成本较高，比如土壤检测器、温度传感器、湿度传感器等设备价格昂贵，后期需要投入更多资金维护。而蔬菜的利润较低，产出与投入失衡，降低了种植人员的积极性，以致温室蔬菜种植过程中无法全面普及物联网技术。二是缺乏统一的应用标准体系，温室蔬菜种植类型繁杂，但却没有针对传感器制定统一的运行标准，与物联网市场出现切割，限制了自身发展。三是缺乏专业的物联网技术人才，农业物联网对技术人员的要求较高，应系统具备计算机、传感以及电子等方面的知识。但当前大多高校无法达到人才培养要求，专业物联网人才稀缺，不利于物联网技术的广泛推广。四是没有针对农业物联网建立长效运行机制，设备的维修费用较高，一旦出现问题，无法及时处理，限制了物联网技术的长远应用。五是物联网技术产品并不成熟，随着农业的信息化发展，种植人员应科学引入自动化、高度灵敏的产品设备。但当前物联网产品的价格较高，灵敏度较低，无法实现综合智能化分析，影响了蔬菜种植人员的积极性。

4 物联网技术在温室蔬菜种植中的应用对策

4.1 加大政府支持力度

作为新兴的科学技术，物联网在发展与完善过程中，政府机构应在资金、人力、物力等方面给予更多支持，并扩大推广范围。尤其当前农业物联网基础设施并不完善，需要较高的建设成本，后期维护难度较大。而蔬菜在销售阶段的利润较低，以致收入与支出并不平衡，影响了种植人员的参与积极性。对此，相关政府部门应发挥自身主导作用，在温室蔬菜种植区域建设专门的项目小组，与高等院校、农科研机构以及相关企业合作，全面促进物联网建设工作的顺利开展。同时，还应在税收、融资方面出台优惠政策，开展良性引导，设立专项资金，并监督使用过程，为农业物联网的科学化应用提供政策、资金基础[2]。

4.2 制定完善的运营模式

温室蔬菜种植期间引入物联网技术，可以促进整个农业领域的现代化发展。但实际建设过程中，却缺乏完善的运营机制。对此，相关工作人员应融合多种社会资源，建设更为完善的商业运营模式，发展家庭农场、种植大户、新型农民合作组织等，并支持当地龙头企业重组合并，建设大型的蔬菜企业集团。除此之外，还应创建基于物联网技术的温室蔬菜种植示范基地，利用股份分红、保底收购、利润返还等形式，使农民享受更多销售效益，调动参与积极性。通过农业种植大户、农民合作组织、家庭农场的形成，加快推广物联网技术。

4.3 健全物联网标准体系

为最大程度的发挥物联网技术在温室蔬菜种植中的作用，相关部门应健全物联网标准体系。蔬菜种植期间会涉及较多种类的植物，增大了物联网应用难度。且当前并未针对信息传感器制定统一的传输标准，无法发挥物联网优势。对此，相关工作人员应借鉴国际经验，完善物联网应用标准体系，重视统一传感器的传输标准，包括产品的生产、运用与测试等工作，在分类蔬菜的基础上，科学设定相关标识。数据传输格式等标准，统一应用指标体系。

4.4 培养专业技术人才

为了促进物联网的快速发展，应针对性培育更多的技术人才。期间应强化科研院所与各高校的合作力度，建设专门的物联网人才培训机构，对现有人员进行专门培训，掌握更多的物联网使用技术。同时，还应对当地农民进行培训，积极开展物联网推广课程，结合实际生产项目，引导农民熟练使用物联网技术。为了达到预期的培训效果，政府部门可以综合开设线上与线下培训课程，搭建qq群、微信群等网络沟通平台，邀请专家实时指导农民应用物联网存在的问题，保证推广普及效果。

4.5 优化物联网硬件配置

蔬菜种植人员在应用物联网时应反复验算各个操作环节，并整合数据信息，确保系统的自动化、智能化效果。同时，还应根据温室蔬菜种植的实际需求合理配置硬件设施，最大程度的发挥物联网编码控制器性能。种植人员结合蔬菜种植规模、气候环境、土壤性质等因素设计物联网应用模块，以此为依据选择硬件操作系统，并预留接口，确保业务拓展。除此之外，还应优化温室蔬菜物联网的各个操作细节，做好后期的维护工作，确保硬件系统有效支持软件技术的平稳运行，提升物联网智能化水准[3]。