設(shè)施蔬菜智能化高效化生產(chǎn)技術(shù)

設(shè)施蔬菜智能化高效化生產(chǎn)技術(shù)推薦單位：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)摘要：設(shè)施蔬菜是我省蔬菜周年生產(chǎn)、穩(wěn)定供給的主要方式。然而，傳統(tǒng)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)依靠人工經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致成本高、管控手段落后和效率低等問題，不利于我省設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。針對以上問題，通過蔬菜生理生境信息在線感知、設(shè)施蔬菜生長環(huán)境智能精準(zhǔn)調(diào)控、設(shè)施蔬菜生產(chǎn)精準(zhǔn)化管控以及設(shè)施蔬菜智能化高效化種植服務(wù)云平臺等技術(shù)的推廣應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對設(shè)施蔬菜中溫、光、水、氣、肥、藥的智能化調(diào)控，顯著降低肥料和農(nóng)藥使用量，減少人工成本，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。該技術(shù)在安徽六安市、馬鞍山市、阜陽市等地建立示范區(qū)2000多畝，顯著提高了示范區(qū)蔬菜生產(chǎn)產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，為我省蔬菜供給和產(chǎn)業(yè)振興提供有力保障。一、技術(shù)概述（一）基本情況。設(shè)施蔬菜是我省蔬菜生產(chǎn)主要模式之一，傳統(tǒng)生產(chǎn)模式種植成本高、管控手段落后、生產(chǎn)效率低下，嚴(yán)重制約蔬菜產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。本技術(shù)采用作物生長生理生境信息在線感知系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)作物生長過程生理生境的信息全周期采集，構(gòu)建了設(shè)施蔬菜生產(chǎn)智能化調(diào)控和環(huán)境、水肥藥精準(zhǔn)化管控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)全程智能、節(jié)本、增效。本技術(shù)采用作物生長生理生境信息在線感知設(shè)備與系統(tǒng)，獲取設(shè)施蔬菜生長中的生理生境信息，根據(jù)多個蔬菜全生長過程溫、光、水、氣、肥等歷史數(shù)據(jù)，建立設(shè)施蔬菜全生長周期的生長模型；利用機(jī)器視覺技術(shù)和作物生長生理生境信息在線感知設(shè)備獲取到作物長勢信息，對比知識庫中設(shè)施蔬菜最優(yōu)生長模型，得到作物生長生理生境信息偏差，根據(jù)偏差特征科學(xué)地做出灌溉、施肥、環(huán)境調(diào)控等最優(yōu)決策，確保蔬菜生長在最適宜的環(huán)境中，有效解決傳統(tǒng)方法存在的種植成本高、管控手段落后、生產(chǎn)效率低下等問題。本技術(shù)支持自動、手動執(zhí)行，兼容互聯(lián)網(wǎng)/移動網(wǎng)、桌面終端/智能終端等多系統(tǒng)，便于各類用戶選擇使用。（二）推廣應(yīng)用情況。本技術(shù)在六安市國家農(nóng)業(yè)科技園、和縣臺創(chuàng)園、安徽瓦大現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技有限公司朝陽農(nóng)場等地建立了核心示范區(qū)，在番茄、辣椒、西瓜等多個品種上進(jìn)行了示范應(yīng)用，構(gòu)建了設(shè)施蔬菜生理生境信息在線感知、生產(chǎn)智能化決策、設(shè)備精準(zhǔn)化管控為一體的設(shè)施蔬菜智能化高效化生產(chǎn)技術(shù)與平臺。在安徽省六安市、馬鞍山市、阜陽市等地累計建立示范區(qū)2000多畝，輻射周邊簡易大棚示范區(qū)15000余畝。本技術(shù)的相關(guān)項(xiàng)目與軟硬件系統(tǒng)平臺在示范推廣基地取得了良好的應(yīng)用效果。通過本技術(shù)的應(yīng)用，使肥料使用量降低33%，農(nóng)藥使用量減少29%，人工成本節(jié)省31%，畝增效1000元以上，有效解決了種植成本高、管控手段落后、生產(chǎn)效率低下的問題。成果部分技術(shù)獲安徽省科學(xué)技術(shù)獎、全國農(nóng)牧漁業(yè)豐收獎等科技獎勵2項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明專利6項(xiàng)、實(shí)用新型專利4項(xiàng)，登記軟件著作權(quán)15項(xiàng)。二、技術(shù)要點(diǎn)設(shè)施蔬菜智能化高效化生產(chǎn)技術(shù)集成多種硬件設(shè)備采集蔬菜生理生境的全周期、立體化數(shù)據(jù)，結(jié)合生產(chǎn)智能化決策平臺，制定適合設(shè)施蔬菜生長的智能化方案，精準(zhǔn)控制水肥藥一體化裝備濃度和使用量，有效降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。本技術(shù)的硬件設(shè)備由視頻監(jiān)控設(shè)備、自動卷簾器、風(fēng)機(jī)、水肥藥一體機(jī)、光照強(qiáng)度、空氣溫濕度、二氧化碳、土壤溫濕度、土壤EC值、水肥溶液EC/PH值、光合生理在線監(jiān)測等控制與監(jiān)測設(shè)備組成。軟件系統(tǒng)包括作物生長生理生境信息在線感知系統(tǒng)、設(shè)施蔬菜生長環(huán)境智能精準(zhǔn)調(diào)控系統(tǒng)、設(shè)施蔬菜智能化生產(chǎn)綜合管控系統(tǒng)等部分。主要技術(shù)要點(diǎn)如下：（一）蔬菜生長生理生境信息在線感知技術(shù)。本技術(shù)利用各類傳感器采集環(huán)境指標(biāo)，包括光照強(qiáng)度、空氣溫濕度、二氧化碳、土壤溫濕度、土壤EC值、水肥溶液EC/PH值等；利用光合生理在線監(jiān)測儀采集作物光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、葉綠素含量等光合生理數(shù)據(jù)；在農(nóng)產(chǎn)品種植區(qū)域重要的點(diǎn)位部署高清攝像頭進(jìn)行7×24小時全天候監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)設(shè)施蔬菜生長狀況的監(jiān)測分析。通過傳感器節(jié)點(diǎn)布局模型優(yōu)化設(shè)施蔬菜環(huán)境傳感器個數(shù)與位置布局，采用傳感器數(shù)據(jù)壓縮與自校正算法，減少設(shè)施蔬菜中數(shù)據(jù)的傳輸量，降低數(shù)據(jù)的錯誤率，實(shí)現(xiàn)了設(shè)施蔬菜生理生境信息可靠獲取。用戶可以通過平臺查看傳感器采集到設(shè)施蔬菜生理信息和環(huán)境信息，也可以通過監(jiān)控遠(yuǎn)程查看設(shè)施蔬菜的長勢情況。（二）設(shè)施蔬菜生長環(huán)境智能精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)。本技術(shù)根據(jù)歷史數(shù)據(jù)，建立蔬菜生長環(huán)境全過程的調(diào)控模型，結(jié)合蔬菜生長生境傳輸?shù)降膶?shí)時環(huán)境數(shù)據(jù)、作物生長數(shù)據(jù)對環(huán)境變化趨勢和作物生長狀態(tài)智能評估。通過環(huán)境數(shù)據(jù)和作物的生長狀態(tài)，評估作物是否生長在適合的環(huán)境中，根據(jù)評估結(jié)果下發(fā)風(fēng)機(jī)、卷簾機(jī)等設(shè)備的控制指令；通過機(jī)器視覺識別作物表面生長狀態(tài)，結(jié)合光合作用生理監(jiān)測儀獲取到的作物生理數(shù)據(jù)，診斷作物是否缺少肥料、表面是否有病蟲害，根據(jù)診斷結(jié)果下發(fā)水肥藥一體機(jī)的運(yùn)行指令。系統(tǒng)智能決策指令會優(yōu)先發(fā)送給用戶，用戶5分鐘內(nèi)無反饋，系統(tǒng)會將指令發(fā)送給設(shè)備管控系統(tǒng)，設(shè)備管控系統(tǒng)接收指令控制對應(yīng)設(shè)備工作。（三）設(shè)施蔬菜生產(chǎn)精準(zhǔn)化管控技術(shù)。本技術(shù)根據(jù)決策系統(tǒng)發(fā)布指令，通過智能控制器控制風(fēng)機(jī)、卷簾機(jī)和水肥藥一體機(jī)工作。水肥藥一體機(jī)集成了傳感技術(shù)和嵌入式設(shè)備，自動監(jiān)測作物生境、土壤養(yǎng)分等信息，可進(jìn)行模擬量、開關(guān)量、RS485信息的采集并通過繼電器輸出控制，對水肥藥微滴灌/噴灌設(shè)備的供水時間、肥藥濃度以及施用量進(jìn)行精準(zhǔn)控制。本技術(shù)還支持遠(yuǎn)程控制設(shè)備工作、自主設(shè)定參數(shù)開啟設(shè)備，用戶輸入的參數(shù)經(jīng)系統(tǒng)計算后，產(chǎn)生設(shè)備精準(zhǔn)控制指令，控制設(shè)備的有效開啟量。（四）設(shè)施蔬菜智能化高效化生產(chǎn)服務(wù)云平臺。集成以上技術(shù)，結(jié)合SaaS云架構(gòu)搭建設(shè)施蔬菜智能化高效化生產(chǎn)服務(wù)云平臺，用戶可通過該平臺、APP等對遠(yuǎn)程監(jiān)測設(shè)施蔬菜生長生境數(shù)據(jù)，自動通過管控模型調(diào)節(jié)蔬菜生長所需溫、光、水、肥等條件，采用區(qū)塊鏈技術(shù)將所有數(shù)據(jù)自動上鏈，可追溯蔬菜生長全周期的數(shù)據(jù)。該平臺每天更新市場各類蔬菜價格信息，可根據(jù)市場價格和蔬菜長勢給出合適的采摘建議，實(shí)現(xiàn)效益最大化。三、適宜區(qū)域本技術(shù)適宜安徽省全省區(qū)域的簡易大棚、連棟大棚等生產(chǎn)環(huán)境下番茄、辣椒、西瓜等多個品種上等設(shè)施蔬菜種植基地與休閑農(nóng)場。四、注意事項(xiàng)應(yīng)用場所需通電通網(wǎng)，需有管理人員定期巡檢硬件軟件運(yùn)行情況。五、技術(shù)依托單位1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)聯(lián)系地址：合肥市蜀山區(qū)長江西路130號郵政編碼：230036聯(lián)系人：饒元、王坦、張武、朱軍聯(lián)系電話子信箱：raoyuan@2.安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所聯(lián)系地址：安徽省合肥市廬陽區(qū)農(nóng)科南路40號郵政編碼：230001聯(lián)系人：丁強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)系電話：19315222109電子信箱：dqq2109@3．安徽省農(nóng)業(yè)信息中心聯(lián)系地址：合肥市濱湖新區(qū)洞庭湖路3355號農(nóng)業(yè)農(nóng)村大廈郵政