摘要 物聯(lián)網技術在西紅花生產上的應用具有創(chuàng)新性。闡述了基于物聯(lián)網技術的西紅花智慧農業(yè)系統(tǒng)設計方案，并分析了該系統(tǒng)的建設特點與應用價值�；�于物聯(lián)網的西紅花智慧農業(yè)系統(tǒng)方便地將西紅花種球智能種植管理從桌面延伸到生產現(xiàn)場，讓生產現(xiàn)場實時在線，從而實現(xiàn)西紅花栽培與數(shù)字世界的完美融合，必將引領西紅花精確栽培技術發(fā)展。
　　關鍵詞 西紅花；物聯(lián)網；種質資源庫；智慧農業(yè)系統(tǒng)；設計；開發(fā)
　　中圖分類號 S625.5 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2014）22-0335-02
　　西紅花別名番紅花、藏紅花，是一種鳶尾科番紅花屬的多年生草本植物。我國最早于1965從聯(lián)邦德國引進少許的西紅花種球開始種植，在全國數(shù)地（浙江建德、天臺、江蘇海門與杭州等地）進行栽培試驗，引種試驗基本成功。1972—1984年，我國所有西紅花球莖均由商業(yè)部、省醫(yī)藥公司調配，共調出球莖33.1萬余只，范圍擴大到全國17個省、市，59個地區(qū)，尤其是1980年國家經貿委將西紅花列為引進消化吸收項目，出資從日本進口西紅花種球，研究人員主要進行西紅花生物學特性的觀察和系統(tǒng)的栽培技術研究，結果表明江南地區(qū)的地理環(huán)境非常適合西紅花的繁殖與生產，西紅花產業(yè)得到穩(wěn)步發(fā)展。近年來，在政府的大力支持下，杭州市西紅花種植面積逐年擴大，目前在建德、富陽、余杭的西紅花種植面積逾200 hm2，占全國西紅花總面積的60%以上，2008年其球莖和花絲產值超過8 000萬元，成為杭州市五大特色農業(yè)產業(yè)之一，也是當?shù)剞r民的重要經濟來源和大田種植結構調整的亮點。同時，西紅花在我國浙江其他地區(qū)及西藏、新疆、北京、山東、上海、江蘇等地都有栽培，現(xiàn)有栽培面積逾333.33 hm2，其中浙江栽培面積占全國的70%，平均產量7.5～15.0 kg/hm2，收購價格為25～30元/g，平均產值達18.75萬～45.00萬元/hm2，經濟效益十分顯著。但是，西紅花種源少，加之栽培技術要求較高，利用的僅為柱頭部分，產量極低，產量遠不能滿足市場需求，每年都要進口大量產品。由于西紅花在栽培條件下不能結實，僅靠球莖無性繁殖，繁殖過程中種球退化比較嚴重[1]�；óa量與球莖的大小有相關性，球莖變小，花產量隨之下降，甚至不開花，且西紅花品質參差不齊。
　　因此，構建實用的智慧農業(yè)關鍵信息采集與管理系統(tǒng)是一項亟需解決的任務，也是物聯(lián)網技術在農業(yè)中成功應用并推廣的關鍵[2]。該項目基于低功耗低成本農業(yè)信息采集傳感器、無線傳感器網絡及其與GPRS公網融合等物聯(lián)網相關技術，結合智能決策與控制技術，進行智慧農業(yè)關鍵信息采集與管理系統(tǒng)集成，實現(xiàn)西紅花種球培育環(huán)境信息（環(huán)境濕度、環(huán)境溫度、光照、CO2濃度等）、農作物生長狀況以及田間定位等智慧農業(yè)關鍵信息的快速獲取與管理，是國內首家針對西紅花生產需要開發(fā)的智慧農業(yè)系統(tǒng)，相關軟硬件成果已在浙江省富陽市淥渚西紅花種植基地、杭州鴻越生態(tài)農業(yè)科技有限公司西紅花種質資源中心、縉云宏峰西紅花專業(yè)合作社進行應用示范、杭州瑞森生態(tài)農業(yè)公司水稻—西紅花高效種植示范基地應用，取得了良好的應用效果。現(xiàn)將西紅花智慧農業(yè)系統(tǒng)的功能與應用情況進行介紹如下，以供參考。
　　1 系統(tǒng)設計
　　1.1 開發(fā)定向
　　基于物聯(lián)網的西紅花智慧農業(yè)系統(tǒng)主要針對西紅花種球復壯與繁育生產需要開發(fā)，結合西紅花種球生產設施特點，利用智能傳感器實時采集棚內空氣溫度、濕度、二氧化碳濃度、光照等環(huán)境參數(shù)，經由無線信號收發(fā)模塊傳輸數(shù)據，采集數(shù)據匯入架設在阿里云服務器的西紅花數(shù)據庫[3]。并根據生產者需求，方便對種球繁育室的遠程智能控制（圖1）。該系統(tǒng)已推廣到多家西紅花生產單位使用，實現(xiàn)了對西紅花種球生產環(huán)境進的自動控制、精準管理，并達到數(shù)據共享和對環(huán)境信息自動實時監(jiān)測（圖2）。
　　1.2 系統(tǒng)架構
　　該系統(tǒng)通過上海左岸芯慧電子有限公司提供的環(huán)境參數(shù)智能傳感器和成都華邁提供的云平臺高清視頻系統(tǒng)等組建了一個可以遠程感知的數(shù)字化西紅花智慧系統(tǒng)，采集的數(shù)據通過3G移動網絡或GPRS傳輸?shù)轿骷t數(shù)據中心進行數(shù)據關聯(lián)、數(shù)據分析，開發(fā)出西紅花智慧農業(yè)系統(tǒng)解決方案（圖3）。系統(tǒng)的總體架構分4個部分，即環(huán)境信息傳感采集、遠程無線傳輸、遠程控制和數(shù)據分析處理（圖4），整個系統(tǒng)架構與軟件開發(fā)由杭州職業(yè)技術學院課題組成員協(xié)作完成。環(huán)境信息傳感采集系統(tǒng)主要完成種球生產現(xiàn)場環(huán)境參數(shù)的采集與調節(jié)；并采用高清智能攝像機，實時拍攝大棚內視頻信息。遠程無線傳輸系統(tǒng)將西紅花種球生產現(xiàn)場采集的環(huán)境參數(shù)和視頻信號，通過3G移動網絡或GPRS傳送到西紅化數(shù)字平臺中心。遠程控制系統(tǒng)通過控制設備和繼電器電路，可以自由操控生產現(xiàn)場的各種設備。數(shù)據分析處理系統(tǒng)分別開發(fā)出PC平臺、手機安卓系統(tǒng)、手機蘋果APP，用戶可隨時隨地通過電腦或移動終端進行數(shù)據監(jiān)測分析與生產設備的遠程控制，為生產管理提供決策依據。
　　2 系統(tǒng)關鍵技術
　　基于物聯(lián)網的西紅花智慧農業(yè)系統(tǒng)，選配先進的農業(yè)智能傳感器與采集感應器，無需布線，可實時監(jiān)測現(xiàn)場的溫、濕度、光照及氣體濃度等信息，通過無線ZigBee技術，與網關及相關設備連接，當室內溫、濕度、光照、氣體等信息超過或低于系統(tǒng)設定范圍時，可進行科學決策及自動調控，營造西紅花適宜生長的環(huán)境。
　　物聯(lián)網技術應用在西紅花種球種植環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)控制中，關鍵技術包括以下2個方面內容：①感知層進行生產環(huán)境無線數(shù)據精確感知與采集；②通過網絡傳輸層將采集到的數(shù)據導入數(shù)據庫通過計算機分析做出智能決策，并實現(xiàn)遠程智能化控制，控制西紅花生長所需要的空氣溫度、濕度、光照、氣體濃度及土壤因子等，進而實現(xiàn)精準農業(yè)生產與管理[4]。
　　該系統(tǒng)主要功能：一是數(shù)據精確采集。系統(tǒng)可在線實時、連續(xù)地采集各項常見的生產環(huán)境參數(shù)，以數(shù)字、圖形、圖像等多種方式進行記錄和顯示。二是環(huán)境智能管理。系統(tǒng)可對傳感器采集的環(huán)境數(shù)據在數(shù)據庫后臺進行自動處理，通過與設定閾值及專家系統(tǒng)的科學比對，自動調節(jié)環(huán)境設施的控制設備，實現(xiàn)智能化管理。三是及時發(fā)布預警信息。系統(tǒng)可設定各監(jiān)控點的報警閥值，當出現(xiàn)數(shù)據異常時自動發(fā)出報警信號。四是設備兼容性好。采集器具有自識別功能，能方便安裝；無線網關設備具備豐富的硬件接口，可以提供有線、無線等多種方式的通訊手段。
　　3 結論與討論
　　該系統(tǒng)主要利用物聯(lián)網技術，即通過相應的智能傳感器設備實時監(jiān)控西紅花種球繁育種植環(huán)境，智能控制西紅花種球生長發(fā)育所需環(huán)境如溫度、濕度、光照、氣體濃度及土壤溫度、含水量等，實現(xiàn)西紅化種球和平環(huán)境綜合生態(tài)信息的自動檢測，并對環(huán)境進行自動監(jiān)控[5-6]�；�于物聯(lián)網技術的西紅花智慧農業(yè)系統(tǒng)的開發(fā)應用旨在提高現(xiàn)代農業(yè)的自動化、智能化水平，促進數(shù)字農業(yè)發(fā)展、實現(xiàn)農業(yè)生產的精準化管理，對提高農產品的生產效率及產品的質量都具有重大意義，也為智慧農業(yè)的自動檢測、自動控制、智能化管理及農業(yè)物聯(lián)網的普及提供一定的依據[7-10]。
　　4 參考文獻
　　[1] 饒君鳳，王根法，呂偉德.浙江省西紅花“二段法”優(yōu)質高產栽培技術[J].安徽農業(yè)科學，2012，40（9）：5214-5215，5258.
　　[2] 彭程.基于物聯(lián)網技術的智慧農業(yè)發(fā)展策略研究[J].西安郵電學院學報，2012，7（2）：94-98.
　　[3] 王紀章.基于物聯(lián)網的溫室環(huán)境智能管理系統(tǒng)研究[D].鎮(zhèn)江：江蘇大學，2013.
　　[4] 段益群，劉國彥.基于物聯(lián)網的智慧農業(yè)大棚系統(tǒng)設計[J].軟件工程師，2013（12）：35，31.
　　[5] 王莉，李毅，張寶琛.藏紅花的研究進展[J].青�？萍�，2001（2）：18-21.
　　[6] 李再新，黃福.資源植物藏紅花研究進展[J].四川食品與發(fā)酵，2005（4）：1-4.
　　[7] “農業(yè)物聯(lián)網與食品安全控制體系研究”通過驗收[J].信息技術與信息化，2014（5）：2.
　　[8] 姜濤.物聯(lián)網中的安全問題及對策[J].信息技術與信息化，2014（5）：96-97.
　　[9] 董世秋.淺談物聯(lián)網的應用與發(fā)展趨勢[J].中國管理信息化，2014（17）：66-67.
　　[10] 朱茗.基于物聯(lián)網的智慧農業(yè)系統(tǒng)研究[J].中國新通信，2013，15（11）：19.

相關熱詞搜索：名貴藥材 種質 資源庫 紅花 聯(lián)網