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基于物聯網技術的智能農業大棚系統是在傳統農業大棚的基礎上，充分運用信息技術，建成集數據采集、數字傳輸、數據分析處理、數控農業機械為一體的新型農業生產管理體系。實現農業生產管理朝著低成本、可靠型、節能型、智能化和環境友好型等五大方向發展，提高我國農業生產力與農產品的質量，增強國際競爭力。

1　技術特色

北京昆侖海岸傳感技術有限公司的無線傳感網系列產品以及為其專門開發的上層監控軟件，具體特點如下：

先進的物聯網傳感器（JZH-0系列）技術及完全無線的硬件連接，獲得多項國家發明專利。并且在復雜的農業監控系統中，所有的硬件連接無論是數據采集，還是設備控制都力求“無線”。既避免了遠距離布線的費用，又不受地理環境影響，另一方面，經過技術上的改進，在全天候的測試中已確保無線通信可靠安全。

軟件的開發征求了農業專家、農業生產者的意見與建議，做到了界面友好、使用簡便、具有較好的用戶體驗。現具有如下功能：

（1）溫室大棚的各種影響因素的數據實時采集顯示，如溫濕度、光照、風向風速、CO2濃度、土壤墑情、土壤水分和溫度等土壤信息以及室外氣象。實現效果如圖1所示。

圖1 客戶應用軟件實現效果圖

（2）溫室大棚的各種影響因素的歷史數據統計功能，可下載到本地存為Excel文件，也可在線以折線圖表示，如圖2所示。

圖2 客戶應用軟件實現效果圖

（3）遠程自動控制功能，對風機、外遮陽卷簾、內遮陰卷簾、補光燈、水簾、天窗等設備可進行手動開關、定時開關，并可以按照工作人員設置的某項參數情況自動開關。實現效果如圖3所示。

圖3 客戶應用軟件實現效果圖

（4）實時高清視頻監控以及圖像捕捉，系統可實時視頻監控并定期保存大棚內高清圖像信息，如圖4所示。

圖4 大棚高清圖像

2　經濟效益

在傳統農業中，人們獲取農田信息的方式都很有限，主要是依靠體感和經驗，缺乏數字依據。因而當農作物出現問題時難以得到及時解決，特別是外界氣象條件和內部環境發生突變時，難以及時得到提醒和應對，因此經常造成損失。如果將物聯網技術應用進來，農民僅需按個開關，做個選擇，或是完全聽“指令”，就能科學合理地種植農作物。農業物聯網的作用就是將大量的傳感器節點構成監控網絡，通過各種傳感器采集信息，以幫助農民及時發現問題，并且準確地確定發生問題的位置。這樣農業將逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產模式轉向以信息和軟件為中心的生產模式，從而實現對農業用藥、用水、用肥，以及畜禽和水產養殖的精準控制，減少浪費，降低污染，加強疾病防疫與疫情防控，促進農業增產、效益提高，實現農業高效、可持續發展。物聯網能夠給農民帶來實惠。將物聯網應用到農業領域，還可將農民就地轉化為現代農業工人，增加農民收入。不僅勞動強度下降，而且收入有了較大提高。

以物聯網精細農業“智能大棚”為例，它裝有許多傳感節點，能感知溫度、濕度、光照度、土壤溫濕度、CO2濃度、葉面濕度、露點溫度、土壤成分、降水量、氣壓，還有風力和土壤的pH值等物理量參數，同時將生物信息獲取方法應用于無線傳感器節點，通過各種儀器、儀表實時顯示或作為自動控制的參變量參與到自動控制中，為農作物大田生產和溫室精準調控提供科學依據，如根據棚內的溫度自動調整光照卷簾，能夠根據棚內的濕度進行自動滴灌等，大幅度降低人工巡查的工作量，并對不安全狀況提前進行預警，通過后臺計算機輕松實現無人值守和遠程監測。優化農作物生長環境，不僅可獲得作物生長的最佳條件，提高產量和品質，還可以提高水資源、化肥等農業投入品的利用率和產出率，從而實現生產資料生產的智能化、科學化及集約化。智能大棚實現了清潔綠色的同時，保證植物產量和質量的提高，使弱質農業向高效優質農業轉型。

對于一般用戶來說，普通日光溫室（面積約350平方米）年平均生產鮮菜5000公斤，年平均產值凈利潤10000元左右。使用智能日光溫室一方面可精確調控空氣溫濕度、二氧化碳、肥，水等農業生長重要因素，最大限度地避免減產因素的產生，保證利潤；另一方面由于精確使用肥、水等資源，可達到節省資源的目標，主人在任意地方（只要能接入互聯網）都可以完成灌溉，并且大棚灌溉水管依據土壤墑情和作物用水施行精準灌溉，水怎么澆、澆多少全由自動化系統控制，不浪費一滴水，不但能有效提高農業灌溉用水使用率，緩解水資源日趨緊張的矛盾，并且為作物提供了更好的生長環境，充分發揮現有節水設施的作用，優化調度，提高效益，使灌溉更加簡約有效。

對于農業科研來說，針對名貴品種、經濟價值極高并且對于生長有著極其嚴格要求的農作物或者農科院的實驗栽培新品種，在物聯網采集數據的基礎上，根據農業專家給定的各項控制數據，遙控植物的生長環境，減少溫室中人為流動次數，使溫室內環境更適合于農產品生長，不滋生有害細菌，這樣可以對棚內不實施農藥，達到綠色植物的目的，使農作物生長精確化、數字化、智能化及網絡化。

鏈接采訪：

北京昆侖海岸傳感技術有限公司市場部部長 馬立萍

Q：“傳感器”是一個寬泛的概念，貴公司主要的傳感器產品有哪些種類？主要應用于哪些領域？

A：多年來，昆侖海岸自主研發生產的傳感器產品分為工業控制、環境監測、無線傳感、數據采集四大類，包括傳感器、變送器、網關、數據采集模塊、物聯網數據云服務等，產品主要聚焦工業物聯網和農業物聯網兩大應用領域。

Q：2015年貴公司傳感器產品的市場發展情況如何？您認為在激烈的市場競爭中，貴公司傳感器產品的核心競爭力主要體現在哪些方面？

A：在過去的一年里，我們自動化行業同仁都會感受到大環境對產業的影響，在這種情況下，昆侖海岸整合技術力量，修煉內功，完善主營產品，從外觀、功能、到市場價格，昆侖海岸都在做更利于市場競爭的整體規劃。作為擁有20多年歷史的傳感器廠商，可以自豪地講，產品成本可控、產品低功率高性能設計、自主研發技術團隊、一線城市售前售后服務團隊都是昆侖海岸強有力的核心競爭力。

Q：您認為當前中國用戶對于傳感器產品的需求在發生怎樣的變化？在中國市場您看到哪些潛在的市場機會？貴公司未來將采取怎樣的市場發展策略？

A：當前，以智能制造為代表的新一輪產業變革迅猛發展，數字化、智能化、網絡化日益成為制造業的主要趨勢。昆侖海岸適時洞察市場變化，早在2010年就研發出了無線傳感器和網關產品，以智慧農業和冷鏈物流為主攻方向，搶占新一輪產業競爭制高點。

Q：智能化已成為自動化行業的未來發展趨勢，對于傳感器技術的發展來說同樣如是，您如何看待這一問題？您認為傳感器的智能化將體現在哪些方面？

A：目前，我國制造業機械化、電氣化、自動化、信息化并存，不同地區、不同行業、不同企業發展不平衡，發展智能制造面臨著關鍵技術裝備受制于人、智能制造標準/軟件/網絡/信息安全基礎薄弱，智能制造新模式推廣尚未起步，智能化集成應用緩慢等突出問題。說到傳感器的智能化，主要體現在信息準確性、功能一致性、低功耗節能環保、外觀體積小型化等方面。

Q：請詳細介紹一款貴公司最新推出的具有代表性的傳感器產品，其創新性和智能化主要體現在哪些方面？

A ：2015年， 昆侖海岸推出了一款USB溫度記錄儀（UT-Ⅱ），它可以對產品所處環境的溫度進行測量、顯示及記錄。該產品采用環保材料，全密封防水防潮設計，體積小巧便攜，測量準確，自帶顯示，多種方式啟停溫度采集，通過上位機可生成PDF報表。可廣泛應用于藥品、食品等關鍵產品的運輸，全程監控整個運輸過程的環境溫度。

Q：這一產品主要針對哪些應用領域？在幫助客戶實現“智能化”方面有哪些優勢？

A：前不久出現的“疫苗問題”，讓人們更多地了解和意識到疫苗運輸存儲過程的重要性。昆侖海岸在兩年前就專門針對冷鏈運輸、醫藥倉儲領域研發了多款無線智能傳感器，我們本著即時、準確、全過程可追溯的理念，宣傳推廣智能型溫度記錄儀，經過市場和用戶的檢驗，產品已在業內得到了廣泛認可。

Q：對于未來發展，貴公司有何戰略規劃？

A：昆侖海岸對于品牌形象的核心定位是做國內領先的物聯網硬件生產商，未來傳感器產品主要服務于農業物聯網和工業物聯網兩大領域的應用。不久前，昆侖海岸與西門子（中國）簽訂了戰略合作協議，主要為西門子研發生產工業產線用物聯網框架應用底層傳感器。現階段，我們也正在與華為、京東洽談戰略合作事宜。昆侖海岸未來幾年所做的一切，都在緊跟國家的戰略指導，為“中國制造2025”助力。

摘自《自動化博覽》2016年5月刊