摘 要：当前，我国设施农业温室大棚建设中，还存在着网络化程度低，运行管理落后以及环境调控水平有待进一步提升等诸多方面的问题，制约了设施农业温室大棚整体生产效率的提高。为了解决设施农业温室大棚生产中所存在的一系列问题，本文基于物联网技术，探讨物联网技术在设施农业温室大棚中的应用设计，并研发一种设施农业温室大棚智能控制系统。希望本研究能够推动设施农业温室大棚的科学管理，推动农业温室大棚朝向科学化、网络化、智能化、自动化方向发展。
关键词：物联网 设施农业温室大棚 智能控制 系统 研究
1 农业物联网简介
从总体上来看，互联网是新一代信息技术，物联网融合了互联网、传感网、传感元件和智能信息处理相关方面的内容。物联网最初源于网络化无线射频识别系统，随后，慢慢发展成熟。截止到今日，学术界尚未对物联网的概念达成统一的共识，专家学者们对物联网的定义众说纷纭。我们普遍认可的一种说法是物联网是一种基于有线和无线通信方式，通过传感器、卫星定位、射频识别等采集物体信息，并把这些信息上传至互联网，实现对现实生活中物品的精准定位识别以及监控和管理。物联网技术在农业生产中的广泛应用主要体现于农业服务、农业管理和农业生产经营等环节，从物联网技术特点角度，可以把物联网技术分成传输层、感知层和应用层。每一个技术层都发挥着各自的功能，其中，第一，感知层。感知层常作为农业物联网的基础，为应用层和传输层提供了更加可靠的数据支撑，具体来讲，感知层通过卫星定位、遥感技术、智能传感器等来全面采集日常生活中的物品信息，如农作物长势信息、土壤信息、环境信息、产品物流信息等。第二，传输层。农业物联网中间环节传输层利用互联网、移动通信网、局域网等来实现对感知层采集物体数据信息的传输，把数据安全稳定地传输至应用层。同样的，对于应用层处理后的数据，也经过传输层来回馈至感知层设备终端，为农业生产提供指导。第三，应用层。应用层可以说是整个农业物联网的顶层环节，具体包括农产品追溯领域、大田种植领域、设施养殖领域、设施园艺领域、农产品物流领域等。在应用层，实现了数据融合、数据管理、数据预警、智能控制、诊断推理等，助推农业生产过程更加智能化、高效化、集约化的实现。
2 基于物联网的设施农业温室大棚智能控制系统设计
众所周知，我国拥有大规模的设施农业产业，但是，设施农业大棚生产效率却始终不高，这主要是由于技术水平的局限。本文尝试探讨将物联网应用于设施农业温室大棚生产中，具体的实现过程如下。
2.1 设施农业温室大棚环境参数及特点
从总体上来看，园艺作物能否得到健康生长，一方面取决于自身的遗传特性，另一方面就与所生长的环境息息相关。环境因子主要包括温度、湿度、光照、气体因子等，在温室大棚内部，通过控制各项环境因子在适宜的水平，能够有效地提高农作物的质量与产量。本文主要就温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度4项环境因子进行论述。
第一，温度。温度是影响园艺作物呼吸作用和光合作用的重要因素，每一种农作物生长都有适宜的温度范围，并满足“三基点”要求。“三基点”具体包括温度下限、温度上限以及最适生长温度，例如：对于光合作用而言，农作物最适宜生长温度范围在20℃~25℃;对于呼吸作用而言，农作物最适宜的呼吸温度范围在36℃~40℃。需要强调的是，对于设施农业温室大棚的环境，也应该保持一定的昼夜温差。那么，如何调控设施农业大棚温度呢?一般情况下，我们主要采用电热采暖、热风采暖、热水采暖3种方式进行加温，我们厂采用水分蒸发、遮阳、通风的方式进行环境的降温。在必要的情况下，由于温度和湿度之间存在着一定的关联性，升温和降温都会引发温室大棚内部湿度的改变，我们还要考虑到湿度改变对农作物生长的影响。
第二，湿度。湿度可以说是影响农作物生长的最重要的环境因子，一般情况下，农作物的含水量为60%~80%，而农作物的生理过程几乎都离不开水分的参与，如蒸腾作用、呼吸作用、光合作用。对于设施农业温室大棚而言，其内部环境的湿度是由土壤湿度和空气湿度共同决定的。温室大棚本身是密闭的微环境，我们常常对其进行降湿处理，一般情况下，我们可以采用通风的方式来去除空气中多余的水分，也可以采用一定的吸附材料来降低空气的湿度。
第三，光照强度。植物的光合作用离不开光照，并且光合作用的速率也随着光照强度的改变而发生变化，众所周知，对于农作物而言，每一种农作物都对应一个光饱和点。低于这个光饱和点，农作物的生长受到限制，而高于这个光饱和点，即便是光照强度加大，农作物光合作用也不再加快。大多数的农作物最适光照强度范围是 8000~12000lux，而我们常常采用遮光和补光操作的办法, 能让农作物尽可能在最适光照强度范围内生长。利用人工光源，人为地延长光照时间或者提高光照强度进行补光操作，利用遮阳网来进行遮光操作。
第四，二氧化碳浓度。植物的光合作用离不开二氧化碳的参与，我们常形象地称二氧化碳就是农作物的“粮食”。大多数农作物生长所需的二氧化碳浓度为0.1%，而大气中的二氧化碳浓度仅为0.03%，因此，我们有必要对设施农业温室大棚进行人工补充二氧化碳，但是，二氧化碳浓度也不是越高越好，一旦二氧化碳的浓度很高，就会导致农作物叶面系统关闭，反而不利于光合作用的进行。
2.2 设施农业温室大棚智能控制系统设计
依据各项温室大棚环境参数，本文设计的物联网体系架构包括感知层、传输层和应用层，以以太网接入局域网络，实现了对温室大棚的自动化、智能化、科学化控制，大大提高了农业生产的效率。
3 结语
我国设施农业发展中依然存在着诸多方面的问题，提出解决问题的具体对策势在必行。具体来讲，目前，我国设施农业生产过程中往往需要劳动人员凭借经验进行运行管理，事实上，农业温室大棚受诸多方面影响因素的制约，如环境、生物等。仅仅依靠大量劳动人员的管理经验，很难将农业温室大棚环境控制在最适宜的状态。另外，引进发达国家成套的控制系统，尽管可以对我国设施农业温室大棚起到有效的助推作用，但是购买系统的成本过高，以及所购买的温室控制系统不能完全与我国基本国情相匹配。总之，结合我国的不同地域状况，生产一套技术水平先进的设施农业温室大棚环境控制系统具有十分重要的现实意义。
参考文献
[1] 邢希君.基于多变量控制的设施农业温室大棚智能控制系统的开发[D].太原理工大学,2018.
[2] 何灿隆,沈明霞,刘龙申,等.基于N B -IoT的温 室温 度智能调控系统设计与实现[J].华南农业大学学报， 2018,10(2):117-124.
[3] 李兴泽,王福平.基于物联网的农业大棚智能管控系统 [J].江苏农业科学,2018,46(1):181-183.
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