摘要：设施园艺作为智慧农业的重要实践领域，通过人工控制环境因素，为作物提供最优的生长条件，从而实现高产、优质、高效的农业生产。物联网技术通过传感器、通信网络、数据处理等手段，实现了设施园艺环境的实时感知、智能决策和精准控制。它的应用不仅提高了设施园艺的生产效率和管理
设施园艺作为智慧农业的重要实践领域，通过人工控制环境因素，为作物提供最优的生长条件，从而实现高产、优质、高效的农业生产。物联网技术通过传感器、通信网络、数据处理等手段，实现了设施园艺环境的实时感知、智能决策和精准控制。它的应用不仅提高了设施园艺的生产效率和管理水平，还为农业生产的可持续发展提供了新的动力。因此，探讨物联网技术在智慧农业设施园艺中的应用具有十分重要的现实意义。
1物联网技术在设施园艺中的研究进展
物联网技术通过部署在农业生产现场的各种传感节点（如环境温湿度、土壤水分、二氧化碳、图像视频、GPS等）和无线通信网络，实现了对农业生产环境的智能感知、智能预警、智能决策、智能分析以及专家在线指导。
在设施园艺中，物联网技术被广泛应用于精准灌溉、气候监测、作物健康管理和智能农机装备等领域。通过实时监测土壤湿度、温度、光照等关键指标，结合气象预报数据，智能调控滴灌系统，实现按需供水施肥，大幅度提升水资源和肥料利用率。同时，物联网技术还能全天候跟踪光照、温度、降雨量及作物生长状态，及时预警自然灾害和病虫害暴发，为农业生产提供科学依据。此外，物联网技术还推动了农产品质量追踪与溯源体系的建设。通过区块链技术加持下的电子标签，记录农作物从种子到餐桌的全过程信息，保障食品安全，增强消费者信心，为农户建立信誉档案，拓展高端销售渠道。
随着技术的不断进步，物联网技术在智慧农业设施园艺中的应用将更加广泛和深入，为农业生产的智能化、高效化和可持续发展提供有力支持。
2物联网技术在设施园艺中的应用
2.1 个体识别技术
在设施园艺中，个体识别技术是实现作物精准管理的基础。这一技术主要依赖于机器视觉、RFID（无线射频识别）等先进技术，通过对作物个体的精准识别，实现生长状态的实时监测与管理。
2.1.1机器视觉技术
机器视觉作为计算机视觉在农业领域的应用，通过模拟人的视觉功能，利用高精度摄像头捕捉作物图像，并运用图像处理算法进行分析，实现对作物种类的快速识别及生长状态的精准监测。研究表明，机器视觉技术的识别准确率可达到95%以上，大大提高了作物管理的效率。然而，高分辨率摄像头的成本较高，且图像处理算法需要不断优化以适应不同作物和生长环境。因此，相关企业可以采用低成本摄像头和开源图像处理算法，并通过机器学习等技术提高识别准确率。在设施园艺中，机器视觉技术可用于害虫监测、作物生长周期监控等方面。例如，位于加利福尼亚的Driscoll’s Berry Farms利用机器视觉技术监测草莓的生长情况。通过安装在温室内的摄像头，系统可以自动识别草莓的成熟度，并据此调整采摘计划，确保草莓在最理想的时刻被采摘，提高了草莓的品质和市场价值。
2.1.2 RFID技术
RFID技术则通过为每株作物或每个种植单元配备唯一的电子标签，实现作物个体的精准识别与追踪。RFID技术的识别速度极快，通常可在几毫秒内完成，且识别距离可达数米，非常适合设施园艺中的快速追踪和管理。然而，RFID设备的成本较高，且在大规模应用中可能存在信号干扰和识别准确率下降的问题。为解决这些问题，可以采用低频RFID技术以降低成本，并通过优化标签布局和读写器设置提高识别效果。在设施园艺中，RFID技术可用于作物库存管理、质量追溯等方面。例如，荷兰的Floricultura公司使用RFID技术追踪其种植的兰花的生长过程。每个兰花盆栽都配备了一个RFID标签，记录了植物的身份信息、生长历史和护理记录。这种技术不仅提高了管理效率，还使得兰花的质量控制和溯源变得简单快捷。
2.1.3 二维码技术
通过为每株作物或种植单元生成并打印唯一的二维码，管理者可以使用智能手机或专用扫描设备快速读取二维码中的信息，实现作物的个体识别与追踪。二维码技术相较于RFID技术，具有成本低廉、易于实施等优点，但在实际应用中可能面临二维码损坏、识别准确率受环境影响等问题。因此，可采用耐用的二维码标签材料，并通过优化扫描算法和提高扫描设备性能提高识别准确率。据统计，二维码技术的识别准确率可达到99%以上，且成本仅为RFID技术的1/10左右。例如中国北京小汤山农业科技示范园为每一种蔬菜生成了唯一的二维码，消费者扫描二维码后，可以了解到蔬菜的种植日期、生长环境、施肥和用药情况，这种透明化的信息增强了消费者对产品的信任。
2.2 信息传输技术
目前，在设施园艺领域，物联网技术的信息传递手段主要涵盖电力载波、光纤、蓝牙以及射频等多种通信方式，这些传输方式各有特点，共同构成了设施园艺物联网的信息传输网络。
2.2.1有线通信
电力载波通信和光纤通信作为有线通信的代表，在设施园艺中发挥着稳定、高速的信息传输作用。电力载波通信利用现有的电力网络作为信息传输的通道，完成各类信息的传递，其传输速度可达到几百kbps至Mbps级别，且成本较低。光纤通信则基于光波，通过高纯度玻璃制成的细小光导纤维传递光束，从而实现信息传递。光纤通信的传输容量极大，可达Gbps级别，且传输损耗小、中继距离长，特别适用于设施园艺中需要大量数据传输的场景。
2.2.2无线通信
与有线通信相比，无线通信在设施园艺中更具灵活性。然而，无线通信可能受到信号干扰和传输距离的限制，影响数据传输的稳定性和可靠性。为解决这些问题，可以采用优化的无线通信协议和增强型的通信设备，以提高信号抗干扰能力和传输距离。在设施园艺中，蓝牙通信的传输距离一般可达10米左右，且功耗较低，非常适合用于连接各种传感器、执行器等设备，实现数据的实时传输和设备的远程控制。
射频通信依靠无线电波实现信息传递，其优势在于传输距离长和穿透力强。在设施园艺中，射频通信的传输距离可达数百米至数公里，且能够穿透障碍物进行数据传输，为农业生产提供更加全面的信息支持。比如加拿大的Vertical Harvest Urban Farms利用蓝牙和射频通信技术，在多层垂直农场中实现了无线传感器网络的部署。这些技术使得农场能够在不同的楼层之间无缝传输数据，优化了作物的生长管理。
2.3 农业信息的处理
在设施园艺中，物联网技术采集到的大量农业信息需要通过先进的数据处理和分析技术进行挖掘和利用，以指导精准农业实践。
2.3.1 数据采集与预处理
物联网技术通过传感器等设备实时采集设施园艺中的环境参数（如温度、湿度、光照强度等）和作物生长信息（如株高、叶面积、果实大小等）。这些数据在传输到数据中心或云端服务器之前需要进行预处理操作，包括数据清洗（去除噪声和异常值）、数据压缩（减少存储和传输成本）等步骤以确保数据的质量和可用性。
2.3.2 数据分析与挖掘
经过预处理的数据可以通过数据分析与挖掘技术进行深入挖掘和利用。数据分析技术包括统计分析、趋势分析等方法，用于揭示数据背后的规律和模式；数据挖掘技术则通过机器学习、深度学习等算法从大量数据中提取有价值的信息和知识。例如，美国的AeroFarms在其室内垂直农场中，利用数据分析技术对作物的生长数据进行深度挖掘。通过分析这些数据，AeroFarms能够优化其LED照明和营养液的配方，显著提高作物的生长速度和营养价值。
3结语
随着科技的飞速发展，智慧农业已成为现代农业发展的新趋势，而物联网技术作为其核心驱动力之一，在设施园艺中展现出了巨大的应用潜力和价值。它使得农业生产者能够更加精准地掌握作物生长环境，及时作出科学决策，从而有效提升农产品的产量和品质。未来，随着技术的成熟，它将为现代农业的发展注入新的活力，加速中国农业智能化的步伐。（来自农业信息化）
来源：白菜豆腐汤包
