智能化感知的农业设施大棚小气候环境特性分析

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　　摘 要 在互联网信息大数据时代，信息化农业研究发展成为关键核心内容，它围绕现代化农业生产展开，对促进我国当前新农村发展、解决“三农”问题具有重大意义。本文科学分析智能化感知大背景下的农业设施大棚智能监测相关技术内容，主要对农业设施大棚中的小气候环境特性进行相关试验阐述与监测结果展示。
　　关键词 智能化感知 农业设施大棚 小气候环境特性 试验 物联网
　　农业设施大棚环境一般复杂多变，采用智能化感知技术24小时不间断在线实时模式监测，目的在于大量采集空气中的温湿度，并对其中的二氧化碳、土壤温湿度、光照情况等主要环境因子指标进行分析，观察在不同气象条件下大棚内环境的昼夜变化以及农作物在生长期间的基本特性动态变化过程，基本了解为棚内补施二氧化碳肥料以及調节环境的时机与方法，最终为农作物在生长周期过程中提供相对适宜的气候环境。
　　一、关于智能化感知技术
　　目前国内应用于农业设施大棚环境动态监测的主要技术就是物联网技术，实际上这种技术对人而言并不陌生，它已经在人类社会的各个领域中得到了广泛应用，且已经掀起了一阵信息产业浪潮。近年来，农业物联网技术应运而生、快速发展，已经在农、林、牧、水产等领域开展了试验性研究，得出了应用示范过程。考虑到农业环境的复杂性、可变性以及不可控制性，采用以物联网为基础的智能化感知技术再合适不过，它能够感知农业环境的动态变化过程，了解掌握环境因子变化规律，是实现农业生产现代化、智能化、精准化的重要途径。就目前来看，智能化感知技术已经被广泛应用于农业大棚设施栽培与现代农业发展进程中，其对作物生长环境的智能化监测、调控技术过程相当到位，可更好地围绕试验应用进行操作，合理地把握大棚环境的昼夜变化以及生长周期内农作物的生长动态变化，这对提高农作物整体品质与产量具有一定的科学指导价值意义。[1]
　　二、农业设施大棚小气候环境特性试验分析
　　针对农业设施大棚小气候环境特性的试验分析，主要利用了智能化感知技术，以下结合试验流程展开研究。
　　（一）试验材料与内容
　　以某大棚栽培示范区为例，它的光照充足且区内设置有玻璃温室以及尼龙大棚，大棚总体面积为75亩。所选择的试验作物主要是番茄、黄瓜、辣椒，一共在玻璃温室中培养了5种新型的番茄、黄瓜、辣椒等品种。在试验中设置了尼龙大棚以及玻璃温室两种设施栽培方法，其中玻璃温室专门采用了基质栽培方法，在尼龙大棚与玻璃温室分别采用了两台监测仪器，以尼龙大棚作为主要监测点，它更加接近生产实际，对大棚农作物栽培种植更有指导价值意义。针对试验作物的数据采集与分析都源自尼龙大棚监测点，而玻璃温室方面的监测点数据仅仅作为辅助。
　　（二）试验方法
　　该技术主要是基于智能传感器，它可提供土壤、空气自动监测系统、无线传输技术、数据处理与远程控制技术等内容，在大棚温湿度、二氧化碳、土壤温湿度、光照等环境因子采集方面具有一定技术优势，整体看来已经建立了一套完整的农业物联网技术体系。而大棚项目管理者可通过手机等智能终端监测大棚中的种植环境信息。在该项目中，传感器被安置于距离地面220cm高度的位置，可有效规避作物叶面遮阴，扩大监测范围，有利于棚内温湿度环境与光照环境调节。而土壤传感器的设置深度在10～12cm位置，该土层位置分布着密集的农作物根系。实验从3月开始安装设备调试，4月开展监测活动，监测数据保持每2分钟发送一次，24小时不间断连续监测，可帮助管理者随时掌握棚内作物数据因子动态变化，对调解作物生长环境、科学指导生产都具有一定的良好作用。[2]
　　（三）试验监测结果
　　在该试验中大量采用了土壤、水质智能监测技术，特别是在土壤监测方面，对大棚中番茄、黄瓜、辣椒等品种的生长期内环境因子变化特性进行了有效分析。在实际操作中采用了系统所提供的实时查询功能，实现了对监测数据的有效分类管理与科学分析，基本把握了大棚内土壤温湿度、光照以及空气二氧化碳的变化特性。
　　具体来讲，在该试验项目中，春季的番茄、黄瓜、辣椒生长周期是在3—6月，当时棚内气温与土壤温度都呈现上升趋势，变化上基本保持一致。但在同期状况下，其土壤温度相比气温表现更低，棚内气温为7℃～56℃，土温为9℃～36℃，而湿度变化不明显。从整体光照强度监测结果来看，昼间太阳辐射从2—6月呈现出逐渐增强的发展趋势，其光照从2月的20000上升到6月的50000，光照日变幅度明显增大，直到5月底—6月初，阴雨天环境下光照相对变弱。
　　以晴天为例，通过智能环境动态监测结果来看，在不同气象条件下棚内环境因子变化是非常大的。晴朗天气下，从早晨6：00开始，棚内接受阳光照射，温度快速上升，到上午10：00左右，温度达到最高（38℃），下午3：30左右，棚内开始降温，气温日波动幅度较大，相对而言土壤温度变化较小且滞后。从整体棚内空气湿度变化感知看，与气温呈现相反走势，伴随温度的升高，其湿度逐渐下降，在下午3：30之后湿度逐渐走向高点，接近夜晚8：00达到湿度饱和状态。根据这一情况，管理者需要在晴朗天气环境下在上午9：30以后为农作物适当补施二氧化碳肥料，人工帮助作物提高光合作用。[3]
　　三、结语
　　智能化感知技术作为物联网的一项重要技术，已经被国内农业产业领域广泛、灵活运用，它的技术应用类型多且感知功能效果明确，可满足对农业设施大棚小气候环境特性的科学合理分析，为农业智能化、精细化生产管理提供有力支持，值得在未来广泛推广应用，发挥其更大价值作用。
　　参考文献
　　[1] 王嘉程，崔迪.基于智能化感知的农业设施大棚小气候环境特性研究[J].农家致富顾问，2018（20）：82-83.
　　[2] 吴新胜，吴冬梅，刘峰，等.智能农业物联网应用设计与实践[J].红河学院学报，2019，17（5）：139-142.
　　[3] 阿依提拉·力提甫.探讨智慧农业发展存在的问题及应对措施[J].魅力中国，2019（43）：24-25.
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