物联网与现代化设施农业、人工光谱光配方补光技术携手助力领跑新农业

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传统农业现状

在农业领域,传统农业田间作业,通常采用经验化的水肥、农药施放管理,水资源利用率低、过度施肥使土壤板结、半盐碱化,附近水源富营养化污染严重,农药不当或过度使用,造成土地污染、水源污染、环境污染、区域生态破坏等问题;

而且传统农业受地域性、季节性,光照条件气候条件等因素制约,能够种植的经济作物限制也很大;传统农业经济价值不高,也导致愿意种地参与农业劳动的年轻人越来越少,农业人口老龄化,而老龄农业人口更加依靠传统经验田间管理的恶性循环。

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大力发展国民经济的基础农业具有重大的战略意义,而农业作为大家基础行业,一直以来粗放式管理、经验管理,已不能适应现代农业发展的需要;随着国民人口老龄化加剧,城镇化率提高, 农业劳动力人口及质量逐年降低,如何解决这一状况,是我国农业发展的一大问题。

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新型设施农业与物联网应用

首先大家来了解什么是物联网: “物联网是在计算机互联网的基础上,利用RFID 、无线数据通信等技术,构造一个覆盖世界上万事万物的“网络”。在这个网络中,物品具有识别和通讯特征,能够彼此进行“交流”,无需人的干预,是智能化的。”

“物联网(The Internet of Things,简称IOT)是指通过 各种信息传感器、射频识别技术、全球定位系统、红外感应器、激光扫描器等各种装置与技术,实时采集任何需要监控、 连接、互动的物体或过程,采集其声、光、热、电、力学、化 学、生物、位置等各种需要的信息,通过各类可能的网络接入,实现物与物、物与人的泛在连接,实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理。”

简而言之,物联网就是通过互联网和计算机控制系统,实现物品、设备、设施的自动在线识别和相互之间信息的互联通讯,实现信息采集与数据共享及集中化管理等功能。

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在设施农业中,各种监控传感器,如空气温湿度、水肥EC/PH值、光照、CO2浓度、土壤基质水分、气压、天气数据、植物生理生态指标传感器 、孢子监测捕捉仪等传感器,以及植物灯调光补光系统、水肥一体化供应设备等成套设备,都可以通过物联网进行高度程控化,智能化,自动控制管理。

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例如孢子监测捕捉仪,可检测空气中病害孢子信息,及时跟踪提前预防免除病害,从源头上避免了对作物用药,保证整个生产过程纯天然无污染无添加无有害残留。

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通过物联网系统的实施,参与从设施农业硬件设备停启、到环境数据监控、监控数据反馈、反馈数据分析处理、 控制调控设备做出相应最适宜配置,形成作物种植生长阶段全自动化控制闭环;与植物学、生物技术、光谱光配方等技术相结合,利用物联网技术、设施农业技术与计算机中心控制系统平台,精准化调控适宜种植作物的各项环境属性,实现对种植环境因素高度监控和自动化控制。

采用更精准的数据化程控化管理的现代化的设施农业,将取代“看天吃饭”“凭经验灌溉施肥”的田间管理,改变严重依赖化肥、农药等污染环境生态的粗放式的传统农业现状,发展为可持续性、可循环的生态农业;采用网络化、信息化、远程化、自动化的物联网系统,也极大的提高了生产管理效率,节约大量人力物力,提高了农业生产力。

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通过设施农业、物联网、云服务平台的全方位联网联动获得实时精准的病害虫害、气象数据等自然灾害的动态信息,可提前预知灾害,设置预案积极响应,减少或避免损失。通过全方位的监测设备、传感器精确的数据反馈调控信息,精准农业实施实现高度自动化控制、科学化配置管理,遏制病害虫害,解决农药残留、环境生态污染、水资源浪费等问题;可全面提高农业产量与品质,且不受地域性、季节气候影响,全年提供更加安全、更加丰富的纯天然健康食品。

通过信息化程度较高的物联网大数据分析入手建立新农业数据库,根据市场规律合理化规划经营种植,按季节、按量种植出的符合大众消费的经济作物,更符合市场的需求。将不再出现传统农业,热销经济作物一窝蜂种植,带来的来年产量过剩,行情跌破、菜贱伤农、果贱伤农资讯情景。

人工光补光技术与物联网应用

光在植物生长过程中,对作物植株生态建成有着极其重要的作用。

传统农业受诸多自然光照条件制约,光照时数、光照强度、光质受天气气候、地理位置、温度、温差等条件限制影响较大 ,受其影响,只能按季节性、按地域性提供少量季节性区域性的蔬菜水果,尤其是在北方地区冬季,传统农业并不能满足人们对蔬菜瓜果的需要。

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而设施农业可以通过人工补光技术、光谱光配方技术、光周期调节等技术,通过物联网进行人工或全自动化,对种植作物大面积、多区域定时定量调控;在这种人工可调控的环境下,可满足种植任何蔬菜瓜果的环境需求,从而达到不受地理位置、天气气候影响的目的效果。

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在作物育苗、苗期、生长期等不同阶段,提供不同强度、不同光谱光配方、光照时间、光周期的调节,可以调节作物整个生长过程中的植物生态建成周期,以及达到改变植物茎叶果实性状、提前成熟采收上市的效果。

而且经研究人员研究发现,通过不同光谱光配方配比、色温的光照调节,强调不同光谱对植物补光照射,可以大幅度提高不同生物酶的活性,提高相应营养物质,如“维生素C”、“花青素”“番茄红素”等重要营养成分含量,通过调节植物营养物质成分累积,或使花卉颜色更加鲜艳靓丽、蔬菜水果本身原有的口感风味更加浓郁、药用作物有效成分更多累积药效更见明显,从而提高作物经济附加价值,使之更有市场竞争力。

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由此还可以从功能上替换掉,传统以植物生长调节剂来达到调节作物生长性状的目的。从而避免使用一些化合而来的植物生长调节剂,如多效唑、矮壮素等生物化合调节剂的使用造成蔬菜果实、种植设施的污染,从源头避免这些添加对人体健康的不利影响和环境污染。

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而整个植物生长阶段的光配方配比、光周期等专业性的系统调节,都可由物联网系统反馈计算器程序实现,并可全程程序化自动调配控制。从而实现,使各种作物按其特性调控,使植物在生长过程中始终保持 最适宜生长状态,大幅度提高果实产量品质、和药用有效成分的极大累积。 以满足如:花卉、叶菜、烟草、药材等不同经济作物产业各不相同的个性化需求。

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随着信息时代的发展,5G网络通讯技术的迅速崛起,物联网技术正在我国逐渐兴起一股浪潮,恰逢其时的设施农业、人工光谱光配方补光技术等新兴技术的发展,两者相结合将使我国农业迎来蓬勃的发展,预示着新的农业时代即将到来。

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