智慧农业产业链构建研究论文

智慧温室大棚蔬菜种植自动控制系统的具体应用论文

在日常学习、工作生活中，说到论文，大家肯定都不陌生吧，论文写作的过程是人们获得直接经验的过程。怎么写论文才能避免踩雷呢？以下是我为大家收集的智慧温室大棚蔬菜种植自动控制系统的具体应用论文，仅供参考，希望能够帮助到大家。

摘要：

传统的农业种植模式已经很难满足现代生活模式与需求，以传统塑料大棚为例，不仅产量很低，也会带来较大的污染，且人员管理非常繁琐，不利于蔬菜种植效益的提升。智慧温室大棚蔬菜种植模式优势较多，相比于传统塑料大棚能够大幅度扩展蔬菜种植发展空间，也改变了现代农业、新型农村的格局。该文简述了智慧温室大棚蔬菜种植的优势，然后分析了智慧温室大棚建设方案，最后介绍了智慧温室大棚蔬菜种植自动控制系统的具体应用。

关键词 ：

智慧温室；大棚蔬菜；种植技术；

引言:

在传统农业发展模式下，农民的浇水、施肥和打药等农业劳动过程主要借助已有经验进行。在温室大棚蔬菜种植中，需要关注浇水的时机，准确把控农药浓度，且保证温湿度、光照、氮元素等处于适宜的状态。由于无法量化指标，通常依赖于人为判断，因而经常发生误差，也无法提高温室大棚蔬菜种植的产量和质量。要想解决传统农业中低效率、低产能等现象，需要积极引入智慧温室大棚蔬菜种植技术，将各影响因素进行有效控制，改进环境条件，促进蔬菜的正常生长。

1、传统大棚蔬菜种植的危害气体

传统大棚蔬菜种植会释放很多有害气体，如氮气，引起有害气体含量超标的原因较多，主要包括人员操作不当、肥料质量不合格等因素。若是施肥方法不科学，施用含量超标的肥料，将引起氮气排放的增加，当温室大棚内氮气含量超出一定限度后，将导致叶片枯死，特别是对黄瓜、西红柿、西葫芦等蔬菜来说，对氮气更加敏感。此外，还会存在亚硝酸气体，当土壤呈弱酸性后，即pH值未超过5,某些菌体的作用效果将持续减弱，形成大量的亚硝酸气体。亚硝酸气体含量的增加，会让蔬菜绿叶发生白色斑点，黄瓜、西葫芦、青椒和西芹等蔬菜对亚硝酸气体较为敏感[1].冬季严寒，很多农民常用煤球升温取暖，在燃料不充分燃烧的情况下，将形成大量一氧化碳等有毒气体，温室大棚中碳元素也会超标，不利于蔬菜产量与质量的提升。

在预防过程中主要采取以下措施：

（1）做到施肥的科学性。温室大棚中施用的有机肥必须需要发酵腐热，以优质化肥为主，尿素要与过磷钙混施。基肥要深施15~20cm,追施化肥深度至少为12cm,施后及时覆土浇水。

（2）通风换气。在天气条件较好的情况下，要根据温度要求及时通风换气，遇到雨雪天气时也应该做好通风换气工作。

（3）农膜与地膜不能产生毒性，温室大棚中废旧塑料品等需第一时间清理干净。

2、智慧温室大棚蔬菜种植的优势

在蔬菜种植中需要控制好空气温湿度、土壤温湿度和水肥条件，才能保证蔬菜生长的品质，实现产量提高的目的。因此要通过精准化控制各项环境因素，改善温室大棚蔬菜种植品质，确保经济效益逐步提升。智慧大棚主要在温室大棚蔬菜种植中引入自动化控制系统，发挥最新生物模拟技术的作用，对棚内蔬菜生长最适宜的环境进行模拟。同时也设置了温度、湿度、二氧化碳和光照度传感器，对温室大棚内多项环境指标进行感知，并利用微机完成数据分析，实现对棚内水帘、风机和遮阳板等设施的全面监控，最终有效改善大棚内蔬菜生长环境。

在科技进步与发展过程中，各种智慧大棚控制系统得到了广泛应用，实行精细化管理模式，温室大棚内的茄子、辣椒、黄瓜和西红柿等蔬菜都能快速生长，能够帮助种植户创造丰厚利润，也促进了智慧温室大棚的发展。在智慧大棚控制系统中主要应用了物联网技术，设置农业物联网传感器，管理中物联网系统能够有效采集实施环境数据，其中包含了光照、空气温度、湿度和二氧化碳浓度等信息，在网络支持下向控制平台传输[2].系统结合获得的数据信息完成智能判断，远程控制温室大棚中的各项设备，达到及时调节棚内环境的目的，确保满足大棚内蔬菜生长的要求。在温室大棚蔬菜种植中引入智慧大棚控制系统，大幅度提升了温室大棚生产自动化和管理智能化水平。

智慧大棚控制系统除了可以在温室环境方面实现精准管理以外，还具备大面积统一管理的优势。在系统运行过程中，能够为温室大棚蔬菜种植提供精细化的智慧管控服务，实现对设施农业管理效果的不断优化。这样不仅能让温室大棚管理效率大幅度提升，也有效减少了管理成本的投入，为大棚蔬菜种植创造了诸多便利，能够达到增产增收的目的，温室大棚蔬菜种植也能逐步发展为稳定型和持续增收型产业。在中国加快推进乡村振兴战略实施的过程中，智慧大棚控制系统将在农业智能化发展中发挥越来越大的作用，为农业全面升级打牢基础。

3、智慧温室大棚建设方案

在智慧温室大棚建设过程中，需要由多个环境监测节点完成组网，才能实时采集环境信息，达到精准控制的目的。在各环境监测节点上需要安装传感器，控制设备主要有补光照明设备、排风设备、灌溉设备以及报警设备等。各节点也设置2节干电池保证电能供应，因为节点功耗不高，所以电池使用寿命很长，在智慧温室大棚中供电非常安全与便利。各传感器获得的数据向上位机传输过程中，上位机除了可以实时显示、控制与存储，并自动生成温度、湿度和光照等环节因素变化曲线图以外，也可以借助网关与Internet服务器进行连接，达到手机远程监测和控制等目的。建设智慧温室大棚后，能够实现对温室大棚蔬菜生长情况的远程视频监控，也能将相关信息实时存储下来，为农业生产科学化管理创造条件。

在智慧温室大棚功能设计上，主要包括以下几点：

（1）身份识别功能。借助RFID射频识别技术将个人信息显示在上位机，用户在系统刷卡登记后才能完成相应操作。

（2）自动报警功能。要想农业生产更加安全可靠，在大棚中发生烟雾、明火以后，利用烟雾传感器与火焰传感器进行检测，能够第一时间让蜂鸣器报警得到控制，在GPRS模块支持下为用户发送短信或者是打电话，并在屏幕上清晰完整呈现大棚报警信息。

（3）远程监控功能。登录网页端，即实现对智慧温室大棚蔬菜种植的远程监控。

（4）无线信息采集与传输功能。为提高大棚蔬菜种植的产量与质量，要实时监测和控制大棚内蔬菜生长环境。环境监测节点主要由光照、空气温度、土壤温湿度以及二氧化碳传感器等构成，能够精确采集相关信息数据[3].

（5）定时防治病虫害功能。利用臭氧发生器，能够在高压、高频电等电离作用下，让空气内氧气转化为臭氧，并定时进行杀菌，达到对温室大棚蔬菜种植中的病虫害防治功能。这种方式不仅具有安全、高效等优点，还降低了成本与农药使用量，能够达到无污染、无残留的要求，不断推动智慧温室大棚蔬菜种植增值提效。

4、智慧温室大棚蔬菜种植自动控制系统

在农业自动化发展过程中，除了应用计算机技术以外，也涉及微电子技术、通信技术和光电技术等，尤其对蔬菜种植自动控制系统而言，它们是智慧温室大棚蔬菜种植中需要重点关注的.内容。对该系统而言，主要结合蔬菜温室控制要求建设的远程监控管理系统，属于可扩展、可操作的硬件与软件系统。利用无线通信方式与蔬菜温室管理中心的计算机联网，能够让蔬菜温室单元得到实时调节与控制。

蔬菜种植自动控制系统主要构成如下：

（1）无线传感器，分别为温湿度传感器，土壤温湿度传感器、光传感器和二氧化碳传感器等设备。

（2）控制器，主要有温湿度控制器、光强控制器和土壤温湿度控制器等，可以集中处理各传感器传输的数据信息，并由计算机发出相应的控制指令。

（3）触摸屏，能够显示各种数据，以及风机、加湿、加热电磁阀等现场设备的远程控制，各种数据报表的打印等。

（4）遥控终端，通常包括手机、计算机等。

对蔬菜种植自动控制系统功能来说，包括以下几点：

（1）检测系统：设置多种无线传感器，将蔬菜生长环境中的温度、湿度、pH值、光照强度、土壤养分和二氧化碳浓度等物理参数及时采集起来。

（2）信息传输系统：利用本地无线网络、互联网、移动通信网络等通信网络，为数据传输、转换等创造有利条件，能够提高智慧温室大棚内环境信息传输效率。

（3）信息通过无线网络传输系统和信息路由设备传输到控制中心，各节点能够自由匹配，任意监控，互不干扰。

（4）控制系统：增加摄像头，对各温室大棚进行监测，并借助监控计算机对环境调整的全过程进行监控。蔬菜生长环境信息数据等进行实时监测，将各节点数据采集起来，通过存储、管理后能够动态呈现各测点信息。同时结合掌握的信息数据自动灌溉、施肥、喷施、降温和补光等，发挥历史数据存储、查询、报警和打印等作用[4].

（5）远程控制系统：移动电话终端用户能够了解蔬菜棚的工作状态，借助手机实时发布指挥控制设备。

蔬菜种植自动化控制系统不仅安全可靠，适应性也很强，能够提高蔬菜种植智能化水平，为绿色健康蔬菜种植奠定了良好基础。蔬菜自动种植控制系统融合处理大量的农业信息，确保技术人员可以完成多个蔬菜棚环境的监控与智能管理，让蔬菜生长环境得到改善，真正实现增产、提高质量、调节生长周期、提高经济效益等目标，也达到集约化农业生产、高产、优质、高效、生态、安全的目的[5].

5、结语

总之，近年来人民生活水平不断提高，在蔬菜栽培自动化控制系统建设与应用上有着更高的要求，产品附加值越来越高，经济效益也不断提升。通过光照、温度、湿度、二氧化碳、土壤等监测与自动化控制，推动现代农业发展再上新台阶，也是智能技术在农业生产中作用的体现。实行智慧温室大棚蔬菜种植技术，为蔬菜种植技术提供量化指标作为参照，这样蔬菜种植产量与品质得到保障，可操作性也大幅度提升，不仅可以实现增产创收的目的，也为产业链的形成创造了有利条件。

参考文献

[1]胡琼香基于物联网的智慧温室大棚蔬菜种植技术[J]江西农业，2019（14）：13-17.

[2]刘欣"互联网+"设施蔬菜智慧决策管理系统设计与验证[J.江苏科技信息，2018,35（29）：62-64.

[3]孙通农业气象物联网在蔬菜大棚中的应用[J]现代农业科技2020（16）：164-171.

[4]何淑红设施大棚蔬菜生产技术与发展趋势研究[J].农村实用技术2020（08）：11-12.

[5]胆温室大棚蔬菜种植技术试析[J]农民致富之友，2020（13）：50-50.

作者：马云华来源：农业行业观察（ID:nyguancha）我们经常看到，100亩农场，只需要1-2个人管理；1万头猪只需要1个工人、智慧农业比传统农业降低60%以上的成本、智慧农业比传统农场产出高于1-2倍之多...近几年，智慧农业的威力、成效已经逐渐被农业企业、农民接受并认可。甚至，有人把智慧农业当作“农场的救命稻草”，运用大数据或连上物联网、使用上滴灌技术，趋于倒闭的农场竟然活下来了。01智慧农业到底解决什么问题早在2015，国家推出“互联网+”战略之后，互联网农业逐渐裂变出多个模式，比如，物联网农业、农产品电商、大数据应用、气象监测等等新应用。那么，智慧农业到底能解决什么问题呢？农业行业观察认为解决生产效率、农产品品质、投入问题，而这3大问题恰恰是农业生产与管理最为艰难的问题。下面，我们逐步分析下：1、解决生产效率问题清华大学中国农村研究院副院长张红宇认为，我国农业生产效率低，为发达国平均水平2%。我国农业生产效率低下导致农业竞争力不强，农民收入低，以及农民积极性不高等原因。因此，提高农业生产效率是农业根本之根本。智慧农业为何能提高农业生产效率呢？首先，智慧农业解放了农民，让农民成为农业主导者；其次，智慧农业借助先进技术替代了刀耕火种、提高了农业产出比。总体来看，智慧农业解放了劳动力、把技术变成生产工具，替代了传统的人，从而实现农业稳定产出能力。2、提高农产品品质由于采用传统的生产方式，导致农产品无标准、口感与外形不统一，从而影响用户体验。从结果来看，农产品品质的高低直接决定农产品销售和价格问题。我们发现，智慧农业借助技术优势对农产品生产、施肥、灌溉、日照、采摘时间等方面有详细、标准的操作方法，从而确保了农产品标准化，提高了农产品品质，实现了品效合一。3、减少投入中国农业已经迈入高成本时代。经验来看，我国农民投入成本高于日本、美国，从而高导致价格高、竞争力弱。以小麦为例，国产小麦市场价格多在2450元每吨左右，而国际小麦平均价格大多数情况则在1800元每吨以下。不仅如此，稻谷，大豆和玉米这些主要粮食作物，都是国内价格高于国际价格。为何中国农产品价格高于国外呢？原因是中国农民的土地租金、农资产品价格、人工成本等都在逐年上涨。所以，智慧农业进入之后，其可以实现土地多空间使用、减少农资产品使用、采用智能化减少了人力成本等等整体成本投入，从而提高了农产品的竞争力。02落地之战很多人都在认为，智慧农业由互联网公司主导，比如阿里、京东、百度等公司，因为他们具有一流的互联网技术。其实，智慧农业真正的实践者是一线农业企业、家庭农场、农产品产区，他们借助智慧农业的应用积极嫁接到农业生产与管理中，从而帮助自身提高竞争力。接下来一起看下智慧农业的落地之战吧。1、用智慧农业化整为零 亩产提升50倍以上“青椒农场”面积为20亩，种植着日本小番茄、茄子、菠菜、大蒜、西兰花等蔬菜，与普通菜园不同的是，这里的灌溉系统等装置连着网络线和传感器，并与中央控制器相连，整个农场只需要3人管理。同时，该公司把大棚内的菜地被划分成80块小田，还开发了一个APP只要在手机客户端下载“青椒农场”APP，就可认领这里的菜地，并可在手机上24小时实时监控蔬菜的生长情况，并根据网络提示的需要浇水、除草、施肥等信息，在线上下达指令，线下自动实施，让久居城市的人足不出户实现自己的田园梦。到了收获季节，认领者可以亲自来农场体验采摘的乐趣。该公司负责人算了一笔账：一亩地的土地流转费是600元，可以划分成25块左右小菜地，每块认领费是1200元左右，除去前期投入等费用，每亩地的产出至少升值50倍。2、用智慧农业培育优质果品增产提质某个农场主租赁了102余亩的农庄，已累计投资1200多万元，并对农庄内90多亩农田进行了现代化设施改造，现在已经形成了以生态农业、有机农产品为主营的新型家庭农场。该农场主把自己擅长的工业物联网等智能化技术融入农业生产，打造出了打造了葡萄、枇杷、蔬菜3座智能连栋大棚。同时，该农庄还实现“农业物联网+”自动化智能控制系统，可以根据种植品种的不同通过传感器采集所需的数据，比如枇杷大棚里主要采集温度、湿度、光照度、二氧化碳浓度、地下水位以及土壤的含水率等数据，将采集到的相关数据传输到计算机进行大数据分析，结合数据分析从而提高了果蔬的品质和产量。除了物联网+智能连栋大棚，农庄还建有物联网+智能的全自动泵站，以及农业物联网+智能控制中控平台和多套物联网+智能的全自动排水子系统，整个农庄只有7名员工，大大节约了人力成本。3、用智慧农业实现亩产高于传统3000多元“海归男”方俊积极探索有机农业+大棚模式，整个大棚采用智能温控技术实现大棚的温度、土壤的湿度等等。同时，农场还采用数字化的云生产管理系统。所有的生产信息都会及时录入，同时给售出的蔬菜等贴上二维码，实现农业生产过程的实时监管和对农产品安全追溯。该农场主打的小番茄、水果胡萝卜、水果玉米等品种，同时在销售模式上推出“会员制”的宅配送服务，除了少量合作单位的固定业务，多数销售都在其网站上完成，如今农产亩均的效益要比传统农业高至少3000元左右。4、用智慧农业种菜 每天产出8吨到10吨蔬菜根据媒体报道，福建有一个占地5000平方米的室内农场，蔬菜不用种在地里，密闭的室内空间有严格的系统来调节温度、水源、湿度、营养物质，并用LED灯代替阳光。莴苣、罗勒和小白菜等各种植物生产在白色培养板上的小插槽里，浸在基本没有土壤的营养液中，整个农场只需要4名工人。据悉，该室内农场较小的品种可以在18天内收获，较大的蔬菜则需要33天到35天，室内农场每天产出8吨到10吨蔬菜，这些蔬菜足以供应将近万人，每年可产绿叶蔬菜3000吨至3500吨。5、探索智慧农业产业方案 培育出新价值目前，新疆森禾智慧农业拥有3万多土地，依托智慧农业系统种植玉米，实现年产值千万级规模。作为一家传统农业公司把智慧农业体系植入到整个产业循环链中，从智慧企业出发，到产业提升为目的，全部收益均来自自产业环节而是种植端。比如、饲料端、玉米金融期货、秸秆综合利用。该公司从产业解决方案入手延伸价值，把智慧农业当作产业效益提升的一个助推器，从而实现智慧农业价值最大化。03总结：回归本质更重要智慧农业不仅仅是阿里、京东、华为的高大上技术和应用，而更多的是产业落地。甚至包括，农民自发地借助智慧农业应用来实现农业的提质增效。相比于一个花费百万级的智慧农业解决方案，农民更需要切实解决生产、销售、产业等某一个环节的落地方案。当然，目前我们也看到京东、阿里等互联网公司纷纷推出“示范农场”，其目的依然在检验智慧农业解决方案的可行性。但未来需要回归本质，互联网公司应该放弃高大上技术专家形象，转变成落地成为农民帮手，帮助农民实现高产高效。或许，这才是智慧农业硬核的价值。

自古以来我国就是农业大国，农业在我国有着举足轻重的地位，但是近年来我国正在逐步失去人口红利的优势，面临农业劳动力不足问题，对于我国的经济发展和政治稳定性具有较大的不利影响。因此，在劳动力不足的情况下，我国有必要发展智慧农业，利用现代技术进行科学化耕作。

对于我国而言，智慧农业是我国智慧经济发展的重要组成部分。而智慧农业通过物联网等现代技术能够有效的解放人力，解决我国农业方面劳动力不足的问题。

1、我国农林牧渔总产值逐年增加

2014-2019年，我国农林牧渔总产值呈逐年增长趋势。2019年我国农林牧渔总产值实现万亿，较2018年同比增长。

粮食是我国最基本的生存资料，而肉类和鱼类的供给是我国人民补充营养的主要食物，自古以来我国就有“民以食为天”的俗语足以说明农业在我国的重要性。但随着我国人口出生率的减少，未来我国面临着农业领域劳动力不足的问题，将对我国的经济发展和政治稳定造成一定的不利影响。

2、我国人口出生率屡创新低，农村人口流失严重

从我国人口出生率来看，2018年我国出生人口为1523万人，人口出生率为，据国家统计局在公布2018年数据时显示，2018年人口出生率为1952年以来的新低。但随着时间推移，2018-2020年我国出生人口和人口出生率屡创新低。2020年我国出生人口仅为1200万人，人口出生率为，较2019年下降个百分点。

同时根据国家统计局数据显示，2019年末我国60岁及以上的老年人口达到亿人，占我国总人口比例的，65岁及以上的老年人口达到亿人，占我国总人口的，我国人口已进入中度老龄化阶段。

综合来看，近年来我国人口出生率屡创新低，我国正在失去人口红利优势，未来或面来在农业方面劳动力不足的问题。

对于我国农村而言，生育率本身较低外加青壮年和部分以务农为生的中年人不得不选择机会更多，制度更为完善的城市打工，造成了农村人口越来越少。农村人口变少使得务农人员减少，对我国农业发展造成一定的不利影响。

3、智慧农业利用现代技术解放人力

近年来，智慧农业的发展在一定程度上缓解了我国劳动力不足的问题。智慧农业是物联网、云计算等现代化智能技术在农业领域的运用，是我国智慧经济的重要组成部分。智慧农业能够促进农业生产精细化、高效化以及农业可持续发展，且可以帮助农业生产者建立溯源系统，有利于保障我国的农业食品安全。

在我国智慧农业生产过程中利用植保无人机、农业无人车、自动采摘机器人、自动分拣机器人等现代设备对农作物进行播种、采摘使得老人和小孩在经过培训后也可以轻松的完成农作物生产，大大解放了人力。