设施蔬菜智能化高效化生产技术

设施蔬菜智能化高效化生产技术推荐单位：安徽农业大学摘要：设施蔬菜是我省蔬菜周年生产、稳定供给的主要方式。然而，传统设施蔬菜生产依靠人工经验，导致成本高、管控手段落后和效率低等问题，不利于我省设施蔬菜产业高质量发展。针对以上问题，通过蔬菜生理生境信息在线感知、设施蔬菜生长环境智能精准调控、设施蔬菜生产精准化管控以及设施蔬菜智能化高效化种植服务云平台等技术的推广应用，实现了对设施蔬菜中温、光、水、气、肥、药的智能化调控，显著降低肥料和农药使用量，减少人工成本，提高产量和品质。该技术在安徽六安市、马鞍山市、阜阳市等地建立示范区2000多亩，显著提高了示范区蔬菜生产产量和经济效益，为我省蔬菜供给和产业振兴提供有力保障。一、技术概述（一）基本情况。设施蔬菜是我省蔬菜生产主要模式之一，传统生产模式种植成本高、管控手段落后、生产效率低下，严重制约蔬菜产业快速发展。本技术采用作物生长生理生境信息在线感知系统，实现作物生长过程生理生境的信息全周期采集，构建了设施蔬菜生产智能化调控和环境、水肥药精准化管控系统，实现设施蔬菜生产全程智能、节本、增效。本技术采用作物生长生理生境信息在线感知设备与系统，获取设施蔬菜生长中的生理生境信息，根据多个蔬菜全生长过程温、光、水、气、肥等历史数据，建立设施蔬菜全生长周期的生长模型；利用机器视觉技术和作物生长生理生境信息在线感知设备获取到作物长势信息，对比知识库中设施蔬菜最优生长模型，得到作物生长生理生境信息偏差，根据偏差特征科学地做出灌溉、施肥、环境调控等最优决策，确保蔬菜生长在最适宜的环境中，有效解决传统方法存在的种植成本高、管控手段落后、生产效率低下等问题。本技术支持自动、手动执行，兼容互联网/移动网、桌面终端/智能终端等多系统，便于各类用户选择使用。（二）推广应用情况。本技术在六安市国家农业科技园、和县台创园、安徽瓦大现代农业科技有限公司朝阳农场等地建立了核心示范区，在番茄、辣椒、西瓜等多个品种上进行了示范应用，构建了设施蔬菜生理生境信息在线感知、生产智能化决策、设备精准化管控为一体的设施蔬菜智能化高效化生产技术与平台。在安徽省六安市、马鞍山市、阜阳市等地累计建立示范区2000多亩，辐射周边简易大棚示范区15000余亩。本技术的相关项目与软硬件系统平台在示范推广基地取得了良好的应用效果。通过本技术的应用，使肥料使用量降低33%，农药使用量减少29%，人工成本节省31%，亩增效1000元以上，有效解决了种植成本高、管控手段落后、生产效率低下的问题。成果部分技术获安徽省科学技术奖、全国农牧渔业丰收奖等科技奖励2项，授权发明专利6项、实用新型专利4项，登记软件著作权15项。二、技术要点设施蔬菜智能化高效化生产技术集成多种硬件设备采集蔬菜生理生境的全周期、立体化数据，结合生产智能化决策平台，制定适合设施蔬菜生长的智能化方案，精准控制水肥药一体化装备浓度和使用量，有效降低生产成本，提高生产效率。本技术的硬件设备由视频监控设备、自动卷帘器、风机、水肥药一体机、光照强度、空气温湿度、二氧化碳、土壤温湿度、土壤EC值、水肥溶液EC/PH值、光合生理在线监测等控制与监测设备组成。软件系统包括作物生长生理生境信息在线感知系统、设施蔬菜生长环境智能精准调控系统、设施蔬菜智能化生产综合管控系统等部分。主要技术要点如下：（一）蔬菜生长生理生境信息在线感知技术。本技术利用各类传感器采集环境指标，包括光照强度、空气温湿度、二氧化碳、土壤温湿度、土壤EC值、水肥溶液EC/PH值等；利用光合生理在线监测仪采集作物光合速率、蒸腾速率、气孔导度、叶绿素含量等光合生理数据；在农产品种植区域重要的点位部署高清摄像头进行7×24小时全天候监控，实现设施蔬菜生长状况的监测分析。通过传感器节点布局模型优化设施蔬菜环境传感器个数与位置布局，采用传感器数据压缩与自校正算法，减少设施蔬菜中数据的传输量，降低数据的错误率，实现了设施蔬菜生理生境信息可靠获取。用户可以通过平台查看传感器采集到设施蔬菜生理信息和环境信息，也可以通过监控远程查看设施蔬菜的长势情况。（二）设施蔬菜生长环境智能精准调控技术。本技术根据历史数据，建立蔬菜生长环境全过程的调控模型，结合蔬菜生长生境传输到的实时环境数据、作物生长数据对环境变化趋势和作物生长状态智能评估。通过环境数据和作物的生长状态，评估作物是否生长在适合的环境中，根据评估结果下发风机、卷帘机等设备的控制指令；通过机器视觉识别作物表面生长状态，结合光合作用生理监测仪获取到的作物生理数据，诊断作物是否缺少肥料、表面是否有病虫害，根据诊断结果下发水肥药一体机的运行指令。系统智能决策指令会优先发送给用户，用户5分钟内无反馈，系统会将指令发送给设备管控系统，设备管控系统接收指令控制对应设备工作。（三）设施蔬菜生产精准化管控技术。本技术根据决策系统发布指令，通过智能控制器控制风机、卷帘机和水肥药一体机工作。水肥药一体机集成了传感技术和嵌入式设备，自动监测作物生境、土壤养分等信息，可进行模拟量、开关量、RS485信息的采集并通过继电器输出控制，对水肥药微滴灌/喷灌设备的供水时间、肥药浓度以及施用量进行精准控制。本技术还支持远程控制设备工作、自主设定参数开启设备，用户输入的参数经系统计算后，产生设备精准控制指令，控制设备的有效开启量。（四）设施蔬菜智能化高效化生产服务云平台。集成以上技术，结合SaaS云架构搭建设施蔬菜智能化高效化生产服务云平台，用户可通过该平台、APP等对远程监测设施蔬菜生长生境数据，自动通过管控模型调节蔬菜生长所需温、光、水、肥等条件，采用区块链技术将所有数据自动上链，可追溯蔬菜生长全周期的数据。该平台每天更新市场各类蔬菜价格信息，可根据市场价格和蔬菜长势给出合适的采摘建议，实现效益最大化。三、适宜区域本技术适宜安徽省全省区域的简易大棚、连栋大棚等生产环境下番茄、辣椒、西瓜等多个品种上等设施蔬菜种植基地与休闲农场。四、注意事项应用场所需通电通网，需有管理人员定期巡检硬件软件运行情况。五、技术依托单位1.安徽农业大学联系地址：合肥市蜀山区长江西路130号邮政编码：230036联系人：饶元、王坦、张武、朱军联系电话子信箱：raoyuan@2.安徽省农业科学院蔬菜研究所联系地址：安徽省合肥市庐阳区农科南路40号邮政编码：230001联系人：丁强强联系电话：19315222109电子信箱：dqq2109@3．安徽省农业信息中心联系地址：合肥市滨湖新区洞庭湖路3355号农业农村大厦邮政