大棚管理信息系統(tǒng)在果桑生產(chǎn)中的應(yīng)用

　　摘 要 為解決果桑種植存在桑椹期雨水過(guò)多、易遭受凍害、桑椹甜度低以及大棚栽培果桑桑花易掉等問(wèn)題，為提高桑果產(chǎn)出率，實(shí)現(xiàn)果桑生產(chǎn)管理智能化，在利用大棚內(nèi)部環(huán)境因子和結(jié)合果桑栽培特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，鹽城市亭湖區(qū)開(kāi)展了將農(nóng)業(yè)大棚管理信息化技術(shù)應(yīng)用于果桑大棚栽培管理的試驗(yàn)，研究出一套果桑大棚管理信息系統(tǒng)及相應(yīng)的栽培技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了果桑大棚生產(chǎn)過(guò)程的智能化，提高了管理水平，顯著降低了生產(chǎn)成本，增加了生產(chǎn)效益?‍‌‍?‍‌‍‌‍?‍?‍‌‍?‍‌‍?‍?‍‌‍?‍‌??‍?‍?‍‌‍?‍?‍?‍‌‍‌‍‌‍‌‍?‍‌‍?‍???‍?‍?‍?‍?‍?‍?‍‌‍?‍‌‍?‍‌‍‌‍‌‍?。

　　關(guān)鍵詞 果桑；農(nóng)業(yè)信息化管理；大棚管理系統(tǒng)

　　桑樹(shù)是?？粕俾淙~小喬木或灌木，原產(chǎn)于中國(guó)，現(xiàn)在朝鮮、日本、蒙古、俄羅斯、印度、越南等地均有栽培?‍‌‍?‍‌‍‌‍?‍?‍‌‍?‍‌‍?‍?‍‌‍?‍‌??‍?‍?‍‌‍?‍?‍?‍‌‍‌‍‌‍‌‍?‍‌‍?‍???‍?‍?‍?‍?‍?‍?‍‌‍?‍‌‍?‍‌‍‌‍‌‍?。果桑是以產(chǎn)果為主，果葉兼用的桑樹(shù)的統(tǒng)稱(chēng)，其果實(shí)稱(chēng)為桑果，又名桑椹?‍‌‍?‍‌‍‌‍?‍?‍‌‍?‍‌‍?‍?‍‌‍?‍‌??‍?‍?‍‌‍?‍?‍?‍‌‍‌‍‌‍‌‍?‍‌‍?‍???‍?‍?‍?‍?‍?‍?‍‌‍?‍‌‍?‍‌‍‌‍‌‍?。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，桑果作為一種新型水果品種受到廣大消費(fèi)者的青睞，已成為蠶桑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新亮點(diǎn)。由于果桑生產(chǎn)目的和生長(zhǎng)特性不同于傳統(tǒng)蠶桑生產(chǎn)用品種，其種植技術(shù)難以滿(mǎn)足桑果產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需求。從2010年起，在農(nóng)業(yè)大棚信息化管理技術(shù)與桑樹(shù)栽培技術(shù)相結(jié)合的基礎(chǔ)上，亭湖區(qū)及周邊各蠶桑實(shí)驗(yàn)區(qū)開(kāi)展大棚栽培果桑管理技術(shù)的各種實(shí)驗(yàn)，并研制出果桑大棚管理信息系統(tǒng)。通過(guò)采集棚內(nèi)實(shí)時(shí)的土壤參數(shù)、局部溫濕度、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度和有害氣體等相關(guān)環(huán)境數(shù)據(jù)，同時(shí)與適宜果桑的生長(zhǎng)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)相對(duì)比，自動(dòng)調(diào)節(jié)相關(guān)設(shè)備的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)果桑種植的智能化管理，全程優(yōu)化控制種植環(huán)境因素，避免了在露天條件下環(huán)境因子對(duì)果桑生長(zhǎng)發(fā)育的不利影響，例如大風(fēng)、暴雨、高溫、霜凍、空氣污染等。采用農(nóng)業(yè)信息技術(shù)，運(yùn)用大棚設(shè)施栽培方式，通過(guò)各種設(shè)備對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，讓桑樹(shù)能夠在適宜的生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)，不僅可以確保生長(zhǎng)安全，還能夠省力省工，有效地提高桑果的質(zhì)量以及產(chǎn)量[1]。利用信息智能化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)果桑栽培中各項(xiàng)環(huán)境因素的智能管控，適時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)這些環(huán)境因素指標(biāo)，保障果桑安全健康生長(zhǎng)，提高了果桑生產(chǎn)管理水平和生產(chǎn)效益。

　　1 適應(yīng)系統(tǒng)的栽培技術(shù)

　　1.1 品種篩選

　　此管理系統(tǒng)利用信息的識(shí)別、查詢(xún)與篩選功能，通過(guò)比對(duì)和鑒定等方式，可輕松篩選優(yōu)質(zhì)的果桑品種，同時(shí)，借助果桑品種相關(guān)信息，可實(shí)現(xiàn)果桑品種改良，有效提升桑果的質(zhì)量，改善果桑的耐抗能力，對(duì)果桑生長(zhǎng)的環(huán)境進(jìn)行合理調(diào)整。

　　1.2 栽植管理

　　要提高果桑的產(chǎn)量以及增加經(jīng)濟(jì)效益就必須強(qiáng)化果桑種植管理的質(zhì)量。在建園過(guò)程中，先挖種植溝，要求精確到每一株，設(shè)計(jì)出合適的栽植位置，為果桑的向陽(yáng)生長(zhǎng)構(gòu)建適宜生長(zhǎng)的環(huán)境，提升每一棵桑樹(shù)的結(jié)果量。要提升單位面積桑果的產(chǎn)量，這就要求控制好桑樹(shù)葉面積指數(shù)，協(xié)調(diào)葉果的生長(zhǎng)，提高果實(shí)的質(zhì)量，及時(shí)疏花定果，提高桑果品質(zhì)。為降低成本，盡快產(chǎn)生效益，增加土地收益，也可在桑園套種間作適宜農(nóng)作物的方法來(lái)提高前期效益。

　　2 管理信息系統(tǒng)的運(yùn)行原理

　　大棚管理的系統(tǒng)主體是感知識(shí)別、網(wǎng)絡(luò)傳輸和智能處理三個(gè)體系。在此系統(tǒng)中，設(shè)置系統(tǒng)的主體目標(biāo)為桑樹(shù)的管理與生產(chǎn)各個(gè)環(huán)境因子，并通過(guò)建立雙向靈活精準(zhǔn)的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制果桑生產(chǎn)資源及條件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)控調(diào)節(jié)的實(shí)時(shí)性和靈活性。農(nóng)作物生產(chǎn)管理智能化形成與發(fā)展加快了農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)的利用可實(shí)現(xiàn)大棚環(huán)境參數(shù)自動(dòng)感知、精準(zhǔn)傳輸和智能處理。果桑栽培大棚管理系統(tǒng)是以農(nóng)業(yè)管理信息化技術(shù)平臺(tái)作為基礎(chǔ)，利用GPRS網(wǎng)絡(luò)的智能大棚對(duì)環(huán)境因子進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，并將無(wú)線(xiàn)GPRS傳輸通信協(xié)議、BTU傳感檢測(cè)監(jiān)控技術(shù)以及遠(yuǎn)程控制設(shè)備等進(jìn)行結(jié)合，不斷優(yōu)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)信息處理的集約化，做到對(duì)信息的精準(zhǔn)識(shí)別和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)快速傳輸。系統(tǒng)擁有人機(jī)交互界面、傳感器識(shí)別等功能，增加了調(diào)控與管理果桑生長(zhǎng)環(huán)境相關(guān)因素?cái)U(kuò)展性功能。

　　2.1 數(shù)據(jù)采集識(shí)別

　　它是管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)模塊和核心，主要由系統(tǒng)內(nèi)部的攝像頭、全球定位系統(tǒng)、無(wú)線(xiàn)傳感器等實(shí)現(xiàn)感知功能，發(fā)揮核心作用。通過(guò)以上設(shè)備與技術(shù)，能精準(zhǔn)定位，識(shí)別大棚內(nèi)各環(huán)境因子是否適宜桑樹(shù)生長(zhǎng)，在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)內(nèi)的感知設(shè)備采集大棚內(nèi)各環(huán)境因子，通過(guò)對(duì)比相應(yīng)的參數(shù)，為桑樹(shù)栽培的科學(xué)智能決策和設(shè)備自動(dòng)控制提供依據(jù)。數(shù)據(jù)采集識(shí)別層通過(guò)各感應(yīng)器來(lái)采集大棚內(nèi)溫濕度、土壤數(shù)據(jù)、二氧化碳濃度、光照強(qiáng)度、空氣質(zhì)量等各項(xiàng)數(shù)據(jù)，提供實(shí)時(shí)監(jiān)控，并發(fā)送到計(jì)算機(jī)控制中心。

　　2.2 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸

　　此系統(tǒng)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、感知層與應(yīng)用層信息傳送的紐帶，實(shí)現(xiàn)信息的雙向傳輸，底層互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)，能實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)控。網(wǎng)絡(luò)傳輸主要利用大棚內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)安全可靠并互聯(lián)互通的特點(diǎn)，通過(guò)這兩種網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層和過(guò)程用戶(hù)交互，及時(shí)獲取數(shù)據(jù)和下達(dá)決策命令。大棚內(nèi)網(wǎng)采用有線(xiàn)傳輸，此方式具備容量大、穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)。外網(wǎng)采用互聯(lián)網(wǎng)與GSM通信相結(jié)合方式，通過(guò)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)終端可以及時(shí)獲取大棚相關(guān)數(shù)據(jù)信息，具備傳輸?shù)赜虿皇芟蕖鬟_(dá)及時(shí)等特性。

　　3 系統(tǒng)基本技術(shù)功能

　　3.1 基本功能

　　大棚管理信息系統(tǒng)作為果桑生產(chǎn)智能化管理設(shè)施，主要功能如下：（1）采集、監(jiān)測(cè)與識(shí)別數(shù)據(jù)，對(duì)大棚內(nèi)桑樹(shù)周?chē)鱾€(gè)時(shí)段的各種信息指標(biāo)進(jìn)行采集，為各因子的查詢(xún)檢索以及因子調(diào)整提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支撐。（2）由終端的監(jiān)控接口對(duì)大棚內(nèi)的生長(zhǎng)要素實(shí)時(shí)監(jiān)控，并設(shè)定果桑生長(zhǎng)所需人工調(diào)節(jié)指標(biāo)。對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控路線(xiàn)以及管理員權(quán)限進(jìn)行設(shè)定，只有處于權(quán)限范圍內(nèi)的管理員才可以查看和管理大棚內(nèi)的各種環(huán)境信息。系統(tǒng)為不同用戶(hù)提供不同的權(quán)限，讓事權(quán)更明確，管理更高效[2]。

　　3.2 關(guān)鍵技術(shù)

　　利用數(shù)據(jù)采集設(shè)備識(shí)別技術(shù)，通過(guò)RS-485或ZigBee形式快速、適時(shí)采集大棚內(nèi)果桑生產(chǎn)環(huán)境要素?cái)?shù)據(jù)，采集的數(shù)據(jù)主要包括棚內(nèi)溫濕度、水分、空氣質(zhì)量等生長(zhǎng)因子，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)ZigBee發(fā)送模塊傳遞。ZigBee無(wú)線(xiàn)傳輸方式的優(yōu)點(diǎn)是部署靈活、擴(kuò)展方便。而有線(xiàn)傳輸主要將數(shù)據(jù)傳送到RS-485節(jié)點(diǎn)上，有線(xiàn)傳輸采用電纜方式，具有速率高和穩(wěn)定的特點(diǎn)。智能控件和人機(jī)交互主要是提供經(jīng)過(guò)處理后數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)用戶(hù)需要提供有關(guān)信息，而系統(tǒng)無(wú)法找到用戶(hù)所需數(shù)據(jù)信息便會(huì)發(fā)送短信告知用戶(hù)。監(jiān)控系統(tǒng)則采用高分辨率的攝像設(shè)備，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)影像數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸?shù)浇K端供用戶(hù)觀看，用戶(hù)可輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)外的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

　　4 系統(tǒng)的不足與對(duì)策

　　當(dāng)前，農(nóng)業(yè)信息化發(fā)展正處于探索階段，各設(shè)備生產(chǎn)廠家各自為政，設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)不一，設(shè)備性能參差不齊，導(dǎo)致無(wú)法精準(zhǔn)處理農(nóng)作物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)信息?‍‌‍?‍‌‍‌‍?‍?‍‌‍?‍‌‍?‍?‍‌‍?‍‌??‍?‍?‍‌‍?‍?‍?‍‌‍‌‍‌‍‌‍?‍‌‍?‍???‍?‍?‍?‍?‍?‍?‍‌‍?‍‌‍?‍‌‍‌‍‌‍?。同時(shí)，各地的通信環(huán)境不穩(wěn)定，這也對(duì)信息化系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了一定的影響，造成農(nóng)業(yè)信息化系統(tǒng)的成本高而適用性低。要推廣此系統(tǒng)，就必須解決以上問(wèn)題，這就要求我們首先統(tǒng)一設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化系統(tǒng)的普適性，提高系統(tǒng)的使用范圍，從而降低系統(tǒng)的研發(fā)制造成本，需要為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，簡(jiǎn)化參數(shù)設(shè)置與轉(zhuǎn)換，利于系統(tǒng)升級(jí)，方便多個(gè)用戶(hù)使用。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]陳樂(lè)陽(yáng),王剛,陳文明,等.果桑設(shè)施栽培安全生產(chǎn)模式研究[J].中國(guó)蠶業(yè),2020(1):17-21.

　　[2]孫孝龍,馬驍,施建軍.果桑智能化設(shè)施栽培技術(shù)研究[J].現(xiàn)代化農(nóng)業(yè),2019(2):40-42.

　　作者許安清

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