信息化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用與探索

摘要：設(shè)施農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)是環(huán)境封閉和調(diào)控便捷，信息化聯(lián)接機(jī)械化技術(shù)，減輕了勞作壓力，提高了工作水平，增加了綜合收益，為設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展創(chuàng)造了條件。通過分析信息化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用的必要性，介紹了信息化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)推廣中存在的問題，并以ZigBee技術(shù)為例，介紹了信息化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：信息化技術(shù)；設(shè)施農(nóng)業(yè)；應(yīng)用黨中央高度重視信息化建設(shè)，在各級(jí)政府的努力下，設(shè)施農(nóng)業(yè)信息化基礎(chǔ)建設(shè)提高了發(fā)展速度，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用信息化技術(shù)。特別是近幾年，5G網(wǎng)絡(luò)普及應(yīng)用，信息技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展環(huán)節(jié)，信息技術(shù)深入融合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和管理等，保證了農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展質(zhì)量，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了動(dòng)力。1信息化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用的必要性農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的分散性、封閉性和滯后性通過信息化技術(shù)有效解決，信息化技術(shù)便利了信息推廣和農(nóng)產(chǎn)品銷售，黨和國(guó)家正在全面發(fā)展“三農(nóng)”經(jīng)濟(jì)?；ブh是農(nóng)業(yè)大縣，地域遼闊，大量農(nóng)民特別是偏遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)民，無法獲取各種農(nóng)業(yè)信息，因此，在推進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中制定的經(jīng)營(yíng)決策較模糊。為了提高農(nóng)村地區(qū)信息化建設(shè)水平，互助縣首先安裝語音服務(wù)電話，農(nóng)民從服務(wù)熱線了解農(nóng)業(yè)、畜牧、林業(yè)、水利等方面的政策信息，得到不同的信息知識(shí)。二是初步建立覆蓋農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)的采集和運(yùn)輸信息渠道，保證信息資源的開發(fā)效率，形成現(xiàn)代化農(nóng)村服務(wù)體系。三是為了發(fā)展農(nóng)業(yè)與農(nóng)村經(jīng)濟(jì)，建立信息化人才團(tuán)隊(duì)。2信息化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)推廣中存在的問題2.1

缺少先進(jìn)的信息化技術(shù)當(dāng)前，國(guó)內(nèi)研究精細(xì)作業(yè)技術(shù)與智能裝備處在初級(jí)階段，與先進(jìn)國(guó)家差異較大。不能結(jié)合國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)情況建立信息化服務(wù)系統(tǒng)，增加了維護(hù)成本。農(nóng)業(yè)機(jī)器人正在試驗(yàn)研究中，尚未大規(guī)模在設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)揮其作用。2.2

信息化技術(shù)應(yīng)用成本高連棟溫室提高了標(biāo)準(zhǔn)化水平，應(yīng)用先進(jìn)的設(shè)備，大規(guī)模推廣信息技術(shù)；其他設(shè)施降低標(biāo)準(zhǔn)化程度，大部分采取手工配套裝備，需改建后應(yīng)用信息化技術(shù)，但信息化建設(shè)投入較大，收效少，回收投資時(shí)間長(zhǎng)。2.3

設(shè)施農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)碎片化信息化過程需要不同的數(shù)據(jù)，如農(nóng)業(yè)遙感數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、土肥水?dāng)?shù)據(jù)等，因采取不同的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、不規(guī)范的表達(dá)方式，造成數(shù)據(jù)間缺乏兼容，在開放的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)無法共享操作，很多智能服務(wù)系統(tǒng)難以互動(dòng)操作。建設(shè)出現(xiàn)碎片化問題，不利于縱深發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)。2.4

復(fù)合型技術(shù)人才不足設(shè)施農(nóng)業(yè)的一線信息化管理人員綜合水平偏低，無法嫻熟應(yīng)用互聯(lián)網(wǎng)及計(jì)算機(jī)等信息技術(shù)、科技知識(shí)，加之專業(yè)信息化人才嚴(yán)重缺少農(nóng)業(yè)知識(shí)，直接影響設(shè)施農(nóng)業(yè)中信息化技術(shù)發(fā)揮作用。3信息化技術(shù)在設(shè)施農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用人工需對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)情況、生長(zhǎng)條件等不定期監(jiān)控，難以發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物生長(zhǎng)過程的疾病、營(yíng)養(yǎng)元素不足等問題。設(shè)施農(nóng)業(yè)為農(nóng)作物生長(zhǎng)創(chuàng)造可控環(huán)境，以生物、農(nóng)業(yè)、工程技術(shù)等提高農(nóng)作物生產(chǎn)水平。相關(guān)數(shù)據(jù)可知，中國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培面積超90%是通過聚烯烴實(shí)現(xiàn)溫室大棚膜覆蓋，其功能是防雨雪、增強(qiáng)日照與保溫，無法全面抗災(zāi)及調(diào)節(jié)溫、光、水、肥、氣，一旦自然環(huán)境改變，農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量會(huì)受到影響，迫切需要應(yīng)用高自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)施農(nóng)業(yè)。3.1

總設(shè)計(jì)方案ZigBee技術(shù)特點(diǎn)是降低功率消耗和復(fù)雜度，縮小通信延遲，提高安全水平，節(jié)省成本。同時(shí)，ZigBee與一般無線通信技術(shù)對(duì)比，其組網(wǎng)靈活性與可拓展性更強(qiáng)，以最少成本完成大容量組網(wǎng)。該研究結(jié)合大棚自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，利用ZigBee技術(shù)建立設(shè)施農(nóng)業(yè)大棚自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。ZigBee同時(shí)監(jiān)控若干個(gè)農(nóng)業(yè)大棚，系統(tǒng)把無線傳感器配置在大棚，采集大棚內(nèi)溫度、濕度、光照和氣體；為不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)賦予對(duì)應(yīng)主控功能，獨(dú)立采集、處理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。遠(yuǎn)程監(jiān)控端根據(jù)ZigBee模塊傳遞大棚數(shù)據(jù)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與功能有效區(qū)分，監(jiān)控大棚內(nèi)各項(xiàng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施，遠(yuǎn)程、及時(shí)處理農(nóng)作物生產(chǎn)。3.2

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)出功能獨(dú)立性與自控獨(dú)立性的功能，根據(jù)農(nóng)業(yè)大棚作物所需傳感器類型，制定網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案。監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的體系結(jié)構(gòu)均相同，涉及了主控電路模塊，主要控制傳感器和通信電路；ZigBee通信電路模塊，傳遞了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。3.3

系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)3.3.1

項(xiàng)目概述農(nóng)業(yè)智能大棚信息采集系統(tǒng)包括濕度傳感器、光照傳感器、溫度傳感器、CO2傳感器，動(dòng)態(tài)感知溫室內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)，通過圖表展示處理數(shù)據(jù)的結(jié)果。信息處理系統(tǒng)包括上位機(jī)和下位機(jī)，上位機(jī)是一臺(tái)PC機(jī)，主要對(duì)下位傳輸數(shù)據(jù)保存和處理，科學(xué)設(shè)計(jì)下位機(jī)，完成系統(tǒng)檢測(cè)，管理和統(tǒng)計(jì)歷史數(shù)據(jù)；下位機(jī)是單片機(jī)或?qū)I(yè)溫室大棚控制器，它以ZigBee技術(shù)與上位機(jī)通信，轉(zhuǎn)化傳感器返回的數(shù)據(jù)，向上位機(jī)傳輸數(shù)字信息，按上位機(jī)傳遞的數(shù)據(jù)和事先設(shè)計(jì)參數(shù)，嚴(yán)控系統(tǒng)，把握系統(tǒng)運(yùn)行情況，以便智能控制溫室。控制執(zhí)行系統(tǒng)利用ZigBee技術(shù)連接控制室與控制柜，操作控制室內(nèi)控臺(tái)對(duì)溫室內(nèi)風(fēng)機(jī)、外遮陽、內(nèi)遮陽、噴灌、濕簾等一鍵操控，達(dá)到遠(yuǎn)程管理的目的。3.3.2

ZigBee技術(shù)大棚自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)隨機(jī)檢查大棚自動(dòng)化監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)比監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和人工檢測(cè)數(shù)據(jù)。相同大棚的不同傳感器檢測(cè)狀況較好，棚內(nèi)溫度持續(xù)提升，濕度先升后降，光照強(qiáng)度升高后，增幅日趨緩慢，CO2質(zhì)量濃度以階梯狀上升；智能檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)更準(zhǔn)確，不存在漏檢和漏傳的問題；其較人工檢測(cè)數(shù)據(jù)，提高了檢測(cè)精確度，檢測(cè)效率超過人工。人工檢測(cè)全天發(fā)生若干次漏檢，難以直觀表現(xiàn)記錄無損結(jié)果，綜合考慮自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)和人工檢測(cè)，前者工作效率和準(zhǔn)確度較高。智能溫室大棚控制系統(tǒng)應(yīng)用ZigBee技術(shù)對(duì)大棚內(nèi)溫濕度、土壤水分溫度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度等在線遠(yuǎn)程掌控，分析模型的同時(shí)，自主操作溫室濕簾風(fēng)機(jī)、噴淋灌溉、內(nèi)外遮陽、加溫補(bǔ)光等設(shè)備，減少無線傳感網(wǎng)絡(luò)延遲，降低功耗，保證持續(xù)傳遞信號(hào)。系統(tǒng)利用信息終端如手機(jī)、計(jì)算機(jī)等，將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息、報(bào)警信息傳遞給管理者，達(dá)到智能遠(yuǎn)程控制溫室大棚的目的，在設(shè)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程最大程度體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)ZigBee技術(shù)功能，為溫室大棚作物提供最佳的生長(zhǎng)環(huán)境，提高管理的精細(xì)化水平。4設(shè)施農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化的措施互助縣設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用信息技術(shù)的時(shí)間較晚，容易被地域、經(jīng)濟(jì)和觀念等因素限制，發(fā)展滯后，存在一些問題，不利于協(xié)調(diào)發(fā)展。4.1

提高農(nóng)業(yè)信息資源質(zhì)量互助縣農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)率水平顯著低于發(fā)達(dá)地區(qū)，互助縣農(nóng)業(yè)人口比例較大。中國(guó)加入WTO后，互助縣農(nóng)業(yè)面臨巨大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，為了提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化效率，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，需集中力量全面發(fā)展農(nóng)機(jī)工作。改革開放后，互助縣為發(fā)展信息產(chǎn)業(yè)提供了機(jī)遇，通過信息產(chǎn)業(yè)綜合發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)。4.2

發(fā)揮政府在信息化建設(shè)中的作用設(shè)施農(nóng)業(yè)通過政府持續(xù)應(yīng)用信息技術(shù)。發(fā)展信息化過程中，各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)轉(zhuǎn)變思維，充分掌握信息科技知識(shí)，提高信息技術(shù)的應(yīng)用效率，保證農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化質(zhì)量。各級(jí)政府把信息技術(shù)應(yīng)用納入工作日程，提高農(nóng)業(yè)信息化的組織水平；為互助縣農(nóng)業(yè)發(fā)展提供政策保障，根據(jù)農(nóng)業(yè)科技制度，投資特點(diǎn)，成本投入等調(diào)整相關(guān)政策；協(xié)調(diào)投資市場(chǎng)與市場(chǎng)融資，為設(shè)施農(nóng)業(yè)應(yīng)用信息技術(shù)提供不同的資金投入。在開展設(shè)施農(nóng)業(yè)信息服務(wù)過程中，各級(jí)政府科學(xué)建設(shè)農(nóng)業(yè)網(wǎng)站。4.3

圍繞三農(nóng)工作，提高設(shè)施農(nóng)業(yè)信息化服務(wù)水平三農(nóng)問題與互助縣現(xiàn)代化建設(shè)的成效密切相關(guān)，農(nóng)業(yè)與設(shè)施農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化圍繞解決三農(nóng)問題實(shí)現(xiàn)綜合設(shè)計(jì)，為農(nóng)民應(yīng)用信息技術(shù)創(chuàng)造條件。以現(xiàn)代信息技術(shù)改善傳統(tǒng)工業(yè)，能夠科學(xué)應(yīng)用不同的農(nóng)業(yè)資源，提高生產(chǎn)