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远程智能监测平台在设施农业上的应用

   发布时间:2017-11-08   [点击量:502]  


近年来,为落实省委省政府关于加快发展蔬菜畜牧生产满足供应京、津城市的指示精神,农业蔬菜大棚的发展速度迅猛,全县现有设施蔬菜面积 13 万亩.农民由大田改种果菜后收入也成倍增长,以前种植玉米每亩年纯收入仅 1 000 元,现在年纯收入每亩超过1 万元,农民的积极性空前高涨.与此同时,本地区和京津地区的需求量也在明显增加.但由于农业技术人员数量较少,已经不能满足生产发展的需要,急需利用物联网手段在昌黎县搭建一个远程智能监测平台,由专家在网上指导农民种菜、种果和畜牧养殖,这样可以大幅度提高农业专家的工作效率,给农户带来方便和实惠,从而进一步促进该县农牧业的快速发展.
 
  由此可见,尽快建立物联网远程专家诊断指导系统在设施农业上的应用项目是非常必要的,它可以带来巨大的经济、社会和生态效益.
 
  1 远程智能监测平台的主要建设内容
 
  1.1 建设园区农业物联网数据中心和园区农业物联网客户端系统.硬件包括服务器 1 台,台式电脑 1 套,单口短信猫 1 台, LED 阵列显示屏(0. 5 ×0. 2)10 台;软件部分包括 WEB 版温室物联网环境监测与预警系统 1 套,客户端版温室物联网环境监测与预警系统 1套,监控系统 1 套.
 
  1.2 准型日光温室建设 5 栋.每栋温室设置 2 套监测节点,通过在设施内安装部署传感与采集设备,实现温室环境空气温度、空气湿度、光照、土壤水分、二氧化碳监测数据采集与上传;系统与温室卷帘设备、开膜设备、滴灌设备、释放二氧化碳气体设备相连,实现对以上设备的自动控制.
 
  1.3 节约型日光温室建设 45 栋.每栋温室设置 1 套监测节点,通过在设施内安装部署传感与采集设备,实现温室环境空气温度、空气湿度、土壤水分监测数据采集与上传.
 
  1.4 现代化养殖厂 1 个.厂内设置 2 套监测节点,通过在设施内安装部署传感与采集设备,实现温室环境空气温度、空气湿度、氨气浓度监测数据采集与上传.
 
  1.5 建设室外气象哨 1 座.通过在示范点安装部署传感与采集设备,实现园区环境空气温度、空气湿度、风向、风速监测数据采集与上传.
 
  通过物联网远程专家诊断指导系统在设施农业上的使用,种养殖户实时定量监控农作物在不同生长周期所需要的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等,科学管理设施内作物的水、肥、气等环境因子,降低人力消耗,实现了真正的精耕细作.使本地农业逐渐地由以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式,向以信息和软件为中心的生产.
 
  2 远程智能监测平台给设施农业带来的效益
 
  2.1 直接经济效益.一是通过物联网专家系统的精确温湿度控制,适宜的水、肥、气、热等作物生长因子管理,做到科学种养,平均每年增收 1 400 元 / 亩.以种植温室黄瓜为例,温室黄瓜产量为 7 000 kg/ 亩,每亩增收产量 8%为 560 kg,按平均 2.4 元 /kg 计算,每亩增收 1 440 元.二是通过物联网的自动化控制,使每棚室每年减少用工时数 18 个,节省农药、水肥成本 90 元,合计每亩温室可节约成本 1 890 元.
 
  2.2 社会效益
 
  2.2.1 保护生态环境.农业物联网技术改变了过去基于感性经验的农业生产管理方式,通过精确、科学的数字化控制手段进行农业生产和管理,可以有效避免用药、施肥、灌溉等行为的过度化和滥用,从而避免对生态环境的破坏, 起到保护生态环境的目标.
 
  2.2.2 节约能源资源.农业物联网技术所带来的能源资源节约除了具有节约经济成本的经济效益外,从能源和资源保护的视角看,也具有积极的社会效益.
 
  2.2.3 实现了农业生产管理的远程化和自动化,减少了农业从业者到生产现场进行作业的必要性,减少了人工投入,从而使社会资源得到更合理的分配.
 
  可以直接促进当地经济的发展,并为全省农业信息化积累经验.
 
  3 搭建远程智能监测平台采取的主要措施
 
  3.1 成立本地农业专家小组,切实保证物联网远程专家诊断指导系统专家知识的本地化问题.农林畜牧水产局成立了项目领导小组和技术专家指导小组.领导小组负责项目总体规划和日常工作的安排.技术小组制定详细的本地专家知识库.
 
  3.2 加强培训,逐级落实,切实保证项目组织落实到位.建立健全县、乡实施地点技术人员培训机制,实现了县级对乡镇技术员物联网远程专家诊断指导系统的初级培训.
 
  3.3 整合资源,切实增强项目实施的资金保障.为使物联网远程专家诊断指导系统在设施农业上的应用项目实施到位,我们组织全县有能力的种植、养殖专业合作社到外地参观学习,学习外地的物联网应用的先进技术经验,同时整合国家农业示范园项目筹措资金,保证项目的资金落实.
 
  4 搭建远程智能监测平台的建议
 
  4.1 合理分配投入资金.物联网远程专家诊断指导系统包括软、硬件两部分组成,前期实施面积小,单位面积费用相对较高,农民投入意愿不大.所以在物联网在广泛应用的今天,省市各级农业部门要把推进农业信息化作为农业现代化建设的基础性、战略性措施来抓,充分整合优化现有资源,根据需要增加财政投入,重点保证农业信息应用推广、信息化培训、物联网在农业上的应用等方面的资金.积极争取财政资金的支持,建立稳定、长效的多元化投入机制.
 
  4.2 开发优质的农业专用传感器. 目前我国农用传感器种类不到世界的 10% ,国产化率低、缺乏市场规模效应. 在覆盖面、适用性等方面还有很大提升空间. 而且,国内产农用传感器良莠混杂,质量参差不齐,性能不够稳定,使得监测数据不够准确,又没有权威的评价标准,因此农业生产者很难依赖物联网设备.农用传感器、控制器在设施农业小环境中工作的稳定性差,在设施农业高温高湿的环境下,工作一段时间后出现数据采集不准确、元件寿命变短、控制出错等问题发生.建议有关部门针对设施农业使用的传感器制定相应标准,为以后购买适用于设施农业的采集、控制设备提供依据.
 
  4.3 物联网系统对农业基础设施的精准控制问题.目前应用于设施农业的卷帘机大多是上推式卷帘机,卷帘过程中由于卷帘轴受到的扭矩不平衡,使远离动力一端卷不到位,不能精确自动控制的问题.建议科研院校开发出适用于现代温室生产用的卷帘机等能精准控制的设施.
 
  4.4 系统产生的大量数据的利用问题.项目实施后,服务器记录了每个棚室 20 万个土壤水分、温度,空气温度、湿度和光照数据,如何利用这些数据,为作物生长、温室建造创建数据依据,构建"地气"生产应用参数模型,实现有真正意义的科学决策和智能控制,还需要技术人员进行不懈的探索.

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