胡東亞+童孟軍

摘 要： 隨著各國(guó)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，溫室大棚開(kāi)始廣泛應(yīng)用于各種作物的種植。溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作效率的提高起到了巨大的推動(dòng)作用。本文主要介紹國(guó)內(nèi)外溫室大棚環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的歷史及發(fā)展趨勢(shì)，分析該技術(shù)存在的主要問(wèn)題，并指出其發(fā)展方向，為我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展提供借鑒。

關(guān)鍵詞： 溫室監(jiān)控系統(tǒng)； 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)； 歷史； 發(fā)展趨勢(shì)

中圖分類(lèi)號(hào)：S625.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2017）03-06-04

Abstract： With the development of modern agriculture， greenhouses have been widely applied in various crops planting. Greenhouse environment monitoring system plays a huge role in the promotion of agricultural production working efficiency. This article deals with the development history and trend of greenhouse monitoring system at home and abroad， makes analysis on the existent problems and development trend so as to provide reference for the growth of China's facility agriculture.

Key words： greenhouse monitoring system； agricultural production； history； trend

0 引言

農(nóng)業(yè)是國(guó)家重要的支柱產(chǎn)業(yè)，我國(guó)作為世界第一農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中占有舉足輕重的地位。良好的氣候與生態(tài)環(huán)境條件是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要保障，而我國(guó)幅員遼闊，氣候與生態(tài)環(huán)境條件相對(duì)惡劣，制約農(nóng)業(yè)的發(fā)展。我國(guó)人多地少，人均占有耕地面積不及世界平均水平的三分之一，在21世紀(jì)的未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)人口將持續(xù)增長(zhǎng)，而耕地面積卻正在逐年減少。研究如何用較少的土地去養(yǎng)活更多的人口以解決這一尖銳矛盾具有戰(zhàn)略意義。作物受地域適應(yīng)性、季節(jié)性及自然災(zāi)害的影響比較大，在純自然的條件下，大部分時(shí)間不能進(jìn)行正常農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，造成人力、物力的大量浪費(fèi)[1]。

建造溫室大棚的目的就是為了模擬適于作物生長(zhǎng)的氣候條件，創(chuàng)造人工氣象環(huán)境以消除外界對(duì)作物生長(zhǎng)不利的環(huán)境因素來(lái)促進(jìn)作物生長(zhǎng)，使其部分或全部克服外界氣候的制約，從而縮短農(nóng)作物的生長(zhǎng)周期，提高作物的產(chǎn)量，獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)厥覂?nèi)的空氣溫度、濕度、光照強(qiáng)度等農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境密切相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行環(huán)境測(cè)控，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，結(jié)合農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，控制環(huán)境條件，實(shí)現(xiàn)溫室大棚管理的自動(dòng)化和科學(xué)化，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和高效的栽培目標(biāo)，有利于緩解季節(jié)矛盾，提高作物產(chǎn)量，對(duì)于促進(jìn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增收，推進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)智能化進(jìn)程具有極為重要的意義，因此，在我國(guó)研究溫室相關(guān)控制系統(tǒng)，具有其獨(dú)特的科研價(jià)值和實(shí)用性。

1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展

1.1 國(guó)外的發(fā)展

國(guó)外對(duì)溫室光照環(huán)境控制技術(shù)研究較早，20世紀(jì)70年代電子技術(shù)的迅猛發(fā)展和微型計(jì)算機(jī)的問(wèn)世，使溫室環(huán)境控制技術(shù)產(chǎn)生了革命性的變化，國(guó)外的溫室生產(chǎn)開(kāi)始以較快的速度發(fā)展，特別是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，如荷蘭、美國(guó)等國(guó)家實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，對(duì)生態(tài)環(huán)境因素的控制采用單因子控制，即對(duì)溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度進(jìn)行單獨(dú)分別控制的方法，主要是控制溫度，其次是濕度（空氣濕度、土壤濕度）。例如，在控制溫度時(shí)，控制的只是溫度的改變，而不影響到其他因素，要改變其他因素，則要實(shí)施另外的控制過(guò)程，才能達(dá)到一定溫度條件下其他相關(guān)環(huán)境因素的配合。但是，外界氣候的變化隨時(shí)影響到溫室內(nèi)的小氣候，靠人工指令隨時(shí)進(jìn)行相應(yīng)改變很難實(shí)現(xiàn)，并且各控制變量之間相互影響、相互融合，如陰雨天需要補(bǔ)光，補(bǔ)光又會(huì)帶來(lái)溫度上升和相對(duì)濕度下降，要達(dá)到擬定的控制效果，又涉及到幾個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這是一個(gè)復(fù)雜的控制過(guò)程。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，80年代末出現(xiàn)了分布式控制系統(tǒng)。采取多因素綜合控制方法，即利用計(jì)算機(jī)控制溫室環(huán)境因素的方法。此方法是將各種作物在不同生長(zhǎng)發(fā)育階段需要的適宜環(huán)境條件要求輸入計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)某一環(huán)境因素發(fā)生改變時(shí)，其余因素自動(dòng)做出相應(yīng)修正或調(diào)整。一般以光照條件為始變因素，溫度、濕度和二氧化碳濃度為隨便因素，使這四個(gè)主要環(huán)境因素隨時(shí)處于最佳配合狀態(tài)。20世紀(jì)90年代，在多因子環(huán)境控制中，采用了模糊控制、多變量控制等先進(jìn)技術(shù)，并采用這些先進(jìn)技術(shù)開(kāi)發(fā)環(huán)境自動(dòng)控制的計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)。目前日本、荷蘭、以色列、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家可以根據(jù)作物的要求和特點(diǎn)，對(duì)溫室內(nèi)光照、溫度、水、氣、肥等諸多因子進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控。美國(guó)和荷蘭還利用溫差管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)花卉、果蔬等產(chǎn)品的開(kāi)花和成熟期進(jìn)行控制，以滿(mǎn)足生產(chǎn)和市場(chǎng)的需要[2]。

荷蘭在1974年將計(jì)算機(jī)作為溫室氣候控制系統(tǒng)使用商品的核心部分，推向荷蘭及世界市場(chǎng)。目前，荷蘭全國(guó)現(xiàn)有的1萬(wàn)平方公里的玻璃溫室由這種氣候控制計(jì)算機(jī)操縱控制，其可以同時(shí)控制各個(gè)溫室單元，形成網(wǎng)絡(luò)化的溫室管理體系。在日本，作為設(shè)施農(nóng)業(yè)主要內(nèi)容的設(shè)施園藝相當(dāng)發(fā)達(dá)，塑料溫室得到普遍應(yīng)用，設(shè)施栽培面積位居世界前列。在韓國(guó)，自1992年以來(lái)政府就把設(shè)施園藝作為重點(diǎn)事業(yè)來(lái)推進(jìn)發(fā)展，到92年底，帶環(huán)境控制的現(xiàn)代化設(shè)施的面積占10%左右。以色列的溫室從80年代到90年代更新了三代，科學(xué)家成功開(kāi)發(fā)了一系列計(jì)算機(jī)軟、硬件，實(shí)現(xiàn)了溫室供水、施肥和環(huán)境自動(dòng)化控制。英國(guó)農(nóng)業(yè)部對(duì)溫室發(fā)展也很重視，科學(xué)家先后進(jìn)行了溫室環(huán)境與作物生理，溫室環(huán)境因子的計(jì)算機(jī)優(yōu)化，溫室節(jié)能，溫室自動(dòng)控制，溫室作物栽培與產(chǎn)后處理的研究。從國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)看，溫室正致力于高科技應(yīng)用。遙測(cè)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，控制局域網(wǎng)已逐漸應(yīng)用到溫室的控制與管理中。

溫室控制技術(shù)正在發(fā)生日新月異的變化。一些國(guó)家在實(shí)現(xiàn)了作業(yè)和控制自動(dòng)化的同時(shí)，也進(jìn)行人工智能的廣泛應(yīng)用研究，開(kāi)發(fā)用于溫室管理、決策、咨詢(xún)等方面的專(zhuān)家系統(tǒng)軟件，利用遙測(cè)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行溫室的遠(yuǎn)程控制、管理診斷及實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)控，為用戶(hù)提供各類(lèi)信息服務(wù)，如產(chǎn)品購(gòu)銷(xiāo)市場(chǎng)、信息技術(shù)支持與服務(wù)、氣象信息等，真正做到無(wú)人值班、遠(yuǎn)程監(jiān)控、完全自動(dòng)化。倫敦大學(xué)農(nóng)學(xué)院研制的溫室計(jì)算機(jī)遙控技術(shù)，可以觀察、遙控50km以外溫室內(nèi)的溫、光、氣、水等環(huán)境因子狀況，并進(jìn)行調(diào)控。美國(guó)學(xué)者Alves-Serodio，C.M.J等人在ISIE'98國(guó)際會(huì)議中提出了一體化的溫室網(wǎng)絡(luò)管理體系模型，該系統(tǒng)將氣候調(diào)節(jié)、灌溉系統(tǒng)與營(yíng)養(yǎng)供給系統(tǒng)作為一個(gè)整體，根據(jù)不同傳感器的輸入來(lái)協(xié)調(diào)各部分動(dòng)作，從而達(dá)到以最經(jīng)濟(jì)的方式來(lái)控制。而且，這種控制要求能在遠(yuǎn)離溫室的計(jì)算機(jī)控制室就能完成。該網(wǎng)絡(luò)還連接有幾個(gè)通訊平臺(tái)，用戶(hù)在遙遠(yuǎn)的地方通過(guò)形象、直觀的圖形化界面就可以與這種分布式的控制系統(tǒng)對(duì)話[1]。

1.2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展

我國(guó)是一個(gè)歷史悠久的農(nóng)業(yè)大國(guó)，早在2000多年前就有蔬菜、花卉的溫室栽培。20世紀(jì)30年代，我國(guó)遼寧南部和北京地區(qū)就已經(jīng)開(kāi)始在冬季利用不進(jìn)行人工加熱的“陽(yáng)光溫室”生產(chǎn)新鮮蔬菜。但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平，嚴(yán)冬季節(jié)這種溫室內(nèi)的光、熱環(huán)境只能維持耐寒性強(qiáng)的野菜類(lèi)和蔥蒜類(lèi)蔬菜生長(zhǎng)，而不能生產(chǎn)喜溫的黃瓜、番茄等果蔬。60年代僅利用簡(jiǎn)易式塑料大棚來(lái)種植蔬菜，1966年吉林省長(zhǎng)春市建造我國(guó)第一座塑料大棚，面積僅500平方米，到了70年代，節(jié)能型日光溫室開(kāi)始在我國(guó)應(yīng)用，并得到較快發(fā)展，到1981年，根據(jù)19個(gè)省市，自治區(qū)統(tǒng)計(jì)，保護(hù)地面積為1.6萬(wàn)公頃，占蔬菜種植面積的4.35%，其中溫室僅1500公頃，占菜地面積的0.4%。而大型玻璃結(jié)構(gòu)溫室在我國(guó)發(fā)展一直較慢，直到80年代初，才先后從同本，美國(guó)，荷蘭和保加利亞等國(guó)引進(jìn)了40套左右的現(xiàn)代化溫室成套設(shè)備，主要分布在北京，上海，廣州等大城市周?chē)?，我?guó)自己生產(chǎn)的玻璃溫?cái)?shù)量較少，也由于其內(nèi)部設(shè)施較為簡(jiǎn)陋，產(chǎn)品質(zhì)量與使用性能都低于國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品，從而影響了國(guó)產(chǎn)溫室的推廣和使用[3]。80年代中期，人們開(kāi)始對(duì)原有日光溫室的建筑結(jié)構(gòu)、環(huán)境調(diào)控技術(shù)和栽培技術(shù)進(jìn)行了全面改進(jìn)，在完全不加熱或僅有極少量加熱的條件下，在嚴(yán)冬生產(chǎn)喜溫果菜。其中遼寧省農(nóng)民創(chuàng)建的海城日光溫室和瓦房店日光溫室是我國(guó)栽培史上的重大突破，但產(chǎn)量相對(duì)較低。

目前，我國(guó)溫室自動(dòng)控制研究有兩個(gè)方向。一個(gè)方向是以江蘇理工大學(xué)李萍萍、毛罕平等人自行研制的智能環(huán)境控制系統(tǒng)為代表，它采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為溫室控制系統(tǒng)的核心。該系統(tǒng)為多變量輸入輸出控制系統(tǒng)，通過(guò)傳感器檢測(cè)溫室中各環(huán)境參數(shù)，得到模擬輸出量，經(jīng)相應(yīng)變送器轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，在自編軟件支持下，經(jīng)接口板采集數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理分析，將輸入量與設(shè)定量比較后，輸出開(kāi)關(guān)量，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)[4]。

另一個(gè)方向是由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)電子電力工程學(xué)院設(shè)計(jì)的華北型連棟溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)為代表，它采用以單片機(jī)為主對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制。單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通過(guò)友好的人機(jī)接口界面觀測(cè)與遙控溫室內(nèi)環(huán)境狀況，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集溫室內(nèi)、外溫度、濕度、光照、土壤溫度等環(huán)境參數(shù)值，并進(jìn)行顯示與存儲(chǔ)。在溫室因素控制方面，我國(guó)的溫室監(jiān)控系統(tǒng)還停留在單因子控制階段。如范云翔等研制開(kāi)發(fā)的智能?chē)娝刂破?，能根?jù)環(huán)境的變化，自動(dòng)調(diào)整噴水量；吉林大學(xué)于海業(yè)等研究的溫室環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，做到了溫室內(nèi)溫度、濕度的自動(dòng)檢測(cè)，并建立了一個(gè)溫室操作的專(zhuān)家系統(tǒng)。但沒(méi)有定型產(chǎn)品，沒(méi)有形成產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)，這也導(dǎo)致了我國(guó)溫室產(chǎn)業(yè)的發(fā)展緩慢。現(xiàn)在也有專(zhuān)家進(jìn)行多因子綜合因素的大系統(tǒng)控制研究，這將代表我國(guó)溫室監(jiān)控系統(tǒng)今后研究的方向[5]。

2 問(wèn)題分析

2.1 歷史問(wèn)題

我國(guó)的溫室栽培管理一直主要靠人工經(jīng)驗(yàn)，直到20世紀(jì)70年代從國(guó)外引進(jìn)了設(shè)施環(huán)境控制設(shè)備與手段都很先進(jìn)的溫室設(shè)施。雖然這些國(guó)外溫室技術(shù)領(lǐng)先，設(shè)備先進(jìn)，但在我國(guó)使用過(guò)程中還存在較嚴(yán)重的問(wèn)題，溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)突出的問(wèn)題有以下幾點(diǎn)。

⑴ 投入產(chǎn)出低，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益差，而且引進(jìn)價(jià)格高，國(guó)內(nèi)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)難以接受。

⑵ 技術(shù)要求過(guò)高，一般的用戶(hù)很難掌握，限制了溫室的適用范圍。

⑶ 不適合我國(guó)的氣候特征。引進(jìn)的溫室的一些運(yùn)營(yíng)模式?jīng)]有與中國(guó)的實(shí)際結(jié)合起來(lái)，因此不能適應(yīng)我國(guó)的氣候特征。

所以，研究開(kāi)發(fā)出符合我國(guó)國(guó)情，產(chǎn)生明顯經(jīng)濟(jì)效益并適用于大面積推廣應(yīng)用的自控溫室系統(tǒng)迫在眉睫?；谝陨戏N種原因，我國(guó)的農(nóng)業(yè)工程技術(shù)人員在吸收發(fā)達(dá)國(guó)家高科技溫室生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了溫室中溫度，濕度，光照等單項(xiàng)環(huán)境因子的控制技術(shù)研究。在80年代，實(shí)現(xiàn)了對(duì)人工氣候室進(jìn)行的微機(jī)控制，如重慶柑橘所人工氣候室的單片機(jī)控制系統(tǒng)，如上海植生所的人工氣候室等。其后對(duì)計(jì)算機(jī)溫室控制系統(tǒng)的研究一直沒(méi)有中斷，到1995年，北京農(nóng)業(yè)大學(xué)研制成功的“WJG-1型實(shí)驗(yàn)溫室環(huán)境監(jiān)控計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)”，該系統(tǒng)屬于小型分布式數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)；江蘇理工大學(xué)研制成功的基于工控機(jī)進(jìn)行管理的植物工廠系統(tǒng)；吉林工業(yè)大學(xué)研制成功的用于溫室的智能?chē)娝刂破?，能夠根?jù)溫室內(nèi)的溫度，濕度和光照度來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)噴水量；中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院研制成新型智能溫室，由大棚本體，通風(fēng)降溫系統(tǒng)，太陽(yáng)能貯存系統(tǒng)，燃油熱風(fēng)加熱系統(tǒng)，灌溉系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)環(huán)境參數(shù)測(cè)控系統(tǒng)等組成。還有許多高等院校，科研院所進(jìn)行溫了相關(guān)研究，并且許多單位都已建起溫室控制系統(tǒng)的總體框架。1997年以來(lái)，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)在溫室環(huán)境的自動(dòng)控制技術(shù)方面取得了一定的成果。

2.2 我國(guó)現(xiàn)有溫室的特點(diǎn)

⑴ 在分布上，我國(guó)溫室大部分集中在東北，華北，謠北等地區(qū)的大中城市周?chē)?/p>

⑵ 在結(jié)構(gòu)上國(guó)產(chǎn)溫室分為塑料溫室和塑料大棚溫室兩種。國(guó)產(chǎn)溫室大部分是因地制宜的選擇設(shè)施結(jié)構(gòu)及覆蓋材料，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，日光溫室占很大比重。

⑶ 在控制和管理上，國(guó)產(chǎn)溫室自動(dòng)化程度低。近年來(lái)國(guó)內(nèi)也進(jìn)行了一些溫室的自動(dòng)控制的研究，但這些研究基本上是單因素檢測(cè)和控制，沒(méi)有進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究。

從目前的研究情況來(lái)看，我國(guó)的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)科研水平與先進(jìn)國(guó)家相比仍有較大差距，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

一是尚未建立起溫室結(jié)構(gòu)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，研究者給出的控制系統(tǒng)大都有較強(qiáng)針對(duì)性。由于溫室結(jié)構(gòu)千差萬(wàn)別，執(zhí)行機(jī)構(gòu)各不相同，對(duì)于控制系統(tǒng)的優(yōu)劣缺乏橫向可比性。

二是缺乏與我國(guó)氣候特點(diǎn)相適應(yīng)的溫室自動(dòng)控制軟件。我國(guó)引進(jìn)溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)大多投資大，運(yùn)行費(fèi)用過(guò)高，并且控制系統(tǒng)中所側(cè)重考慮的環(huán)境參數(shù)與我國(guó)的氣候特點(diǎn)存在矛盾，如荷蘭由于溫度變化很小，故降溫，通風(fēng)問(wèn)題考慮很少，而采光問(wèn)題考慮較多，如果將這種溫室應(yīng)用于我國(guó)新疆地區(qū)，肯定不合適，因?yàn)樾陆臏夭钭兓蟆?/p>

三是我國(guó)綜合環(huán)境控制技術(shù)的研究剛剛起步，目前仍然停留在研究單個(gè)環(huán)境因子調(diào)控技術(shù)的階段，而實(shí)際上，溫室內(nèi)的日照量，氣溫，地溫，空氣濕度，土壤濕度，Co2。濃度等環(huán)境因素，是在相互影響，相互制約的狀態(tài)中對(duì)作物的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響的，環(huán)境因素的空間變化，時(shí)間變化都很復(fù)雜。此外，優(yōu)化值的設(shè)定是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，作物生長(zhǎng)是多因素綜合作用的結(jié)果，當(dāng)我們改變某一環(huán)境因子時(shí)，常會(huì)把其他環(huán)境因子變到一個(gè)不適宜的水平。因此，將溫室內(nèi)的物理模型，作物的生長(zhǎng)模型，溫室生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)模型結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)的優(yōu)化研究，開(kāi)發(fā)出與我國(guó)溫室生產(chǎn)現(xiàn)狀相適應(yīng)的環(huán)境控制軟件是很重要的[3]。

3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

80年代末，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，美國(guó)，加拿大等國(guó)又提出了精確農(nóng)業(yè)的概念，它是一種適用于包括溫室在內(nèi)的以知識(shí)為基礎(chǔ)的農(nóng)業(yè)微觀管理系統(tǒng)。它的全部概念建立在空間差異的數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理上，核心是根據(jù)當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)販y(cè)定的實(shí)際需要確定對(duì)作物的投入。應(yīng)用精確農(nóng)業(yè)技術(shù)可以在減少投入的情況下增加產(chǎn)量，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，減少環(huán)境污染，節(jié)約資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境。因此精確農(nóng)業(yè)是信息技術(shù)發(fā)展的必然產(chǎn)物，也是今后現(xiàn)代溫室技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

“十三五”規(guī)劃綱要中首次提出：發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)，依靠智慧農(nóng)業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)精細(xì)化、高效化、綠色化發(fā)展。

實(shí)現(xiàn)精細(xì)化，保障資源節(jié)約、產(chǎn)品安全。一方面，借助科技手段對(duì)不同的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)象實(shí)施精確化操作，在滿(mǎn)足作物生長(zhǎng)需要的同時(shí)，保障資源節(jié)約又避免環(huán)境污染。另一方面，實(shí)施農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境、生產(chǎn)過(guò)程及生產(chǎn)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，保障產(chǎn)品安全。生產(chǎn)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)化是指，通過(guò)智能化設(shè)備對(duì)土壤、大氣環(huán)境、水環(huán)境狀況實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控，使之符合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)；生產(chǎn)過(guò)程標(biāo)準(zhǔn)化是指，生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)按照一定技術(shù)經(jīng)濟(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求通過(guò)智能化設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，保障農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)統(tǒng)一；生產(chǎn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化是指，通過(guò)智能化設(shè)備實(shí)時(shí)精準(zhǔn)地檢測(cè)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，保障最終農(nóng)產(chǎn)品符合相應(yīng)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)現(xiàn)高效化，提高農(nóng)業(yè)效率，提升農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。云計(jì)算、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)讓農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)者便捷靈活地掌握天氣變化數(shù)據(jù)、市場(chǎng)供需數(shù)據(jù)、農(nóng)作物生長(zhǎng)數(shù)據(jù)等等，準(zhǔn)確判斷農(nóng)作物是否該施肥、澆水或打藥，避免了因自然因素造成的產(chǎn)量下降，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)自然環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)能力；通過(guò)智能設(shè)施合理安排用工、用時(shí)、用地，減少勞動(dòng)和土地使用成本，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)組織化，提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率?；ヂ?lián)網(wǎng)與農(nóng)業(yè)的深度融合，使得諸如農(nóng)產(chǎn)品電商、土地流轉(zhuǎn)平臺(tái)、農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)、農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等農(nóng)業(yè)市場(chǎng)創(chuàng)新商業(yè)模式持續(xù)涌現(xiàn)，大大降低信息搜索、經(jīng)營(yíng)管理的成本。引導(dǎo)和支持專(zhuān)業(yè)大戶(hù)、家庭農(nóng)場(chǎng)、農(nóng)民專(zhuān)業(yè)合作社、龍頭企業(yè)等新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營(yíng)主體發(fā)展壯大和聯(lián)合，促進(jìn)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)、流通、加工、儲(chǔ)運(yùn)、銷(xiāo)售、服務(wù)等農(nóng)業(yè)相關(guān)產(chǎn)業(yè)緊密鏈接，農(nóng)業(yè)土地、勞動(dòng)、資本、技術(shù)等要素資源得到有效組織和配置，使產(chǎn)業(yè)、要素集聚從量的集合到質(zhì)的激變，從而再造整個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)與二、三產(chǎn)業(yè)交叉滲透、融合發(fā)展，提升農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。

實(shí)現(xiàn)綠色化，推動(dòng)資源永續(xù)利用和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。2016年中央一號(hào)文件指出，必須確立發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)就是保護(hù)生態(tài)的觀念。智慧農(nóng)業(yè)作為集保護(hù)生態(tài)、發(fā)展生產(chǎn)為一體的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，通過(guò)對(duì)農(nóng)業(yè)精細(xì)化生產(chǎn)，實(shí)施測(cè)土配方施肥、農(nóng)藥精準(zhǔn)科學(xué)施用、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉，推動(dòng)農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用，達(dá)到合理利用農(nóng)業(yè)資源、減少污染、改善生態(tài)環(huán)境，即保護(hù)好青山綠水，又實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品綠色安全優(yōu)質(zhì)。借助互聯(lián)網(wǎng)及二維碼等技術(shù)，建立全程可追溯、互聯(lián)共享的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全信息平臺(tái)，健全從農(nóng)田到餐桌的農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全過(guò)程監(jiān)管體系，保障人民群眾“舌尖上的綠色與安全”。利用衛(wèi)星搭載高精度感知設(shè)備，構(gòu)建農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，精細(xì)獲取土壤、墑情、水文等農(nóng)業(yè)資源信息，匹配農(nóng)業(yè)資源調(diào)度專(zhuān)家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)環(huán)境綜合治理、全國(guó)水土保持規(guī)劃、農(nóng)業(yè)生態(tài)保護(hù)和修復(fù)的科學(xué)決策，加快形成資源利用高效、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、產(chǎn)地環(huán)境良好、產(chǎn)品質(zhì)量安全的農(nóng)業(yè)發(fā)展新格局。

美國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的農(nóng)業(yè)實(shí)踐表明，智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中的必然趨勢(shì)。據(jù)美國(guó)農(nóng)業(yè)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，2012年已有69.6%的美國(guó)農(nóng)場(chǎng)使用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有關(guān)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，有38.5%、23.7%農(nóng)場(chǎng)分別使用DSL（數(shù)字用戶(hù)線路）服務(wù)和衛(wèi)星遙感服務(wù)。日本人均耕地僅有0.7畝，但通過(guò)農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)、農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、生物信息、電子商務(wù)等現(xiàn)代信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了播種、控制與質(zhì)量安全及農(nóng)產(chǎn)品物流等方面的智慧化，農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)和農(nóng)產(chǎn)品流通效率位居世界前列。目前我國(guó)智慧農(nóng)業(yè)呈現(xiàn)良好發(fā)展勢(shì)頭，但整體上還屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的新理念、新模式和新業(yè)態(tài)，處于概念導(dǎo)入期和產(chǎn)業(yè)鏈逐步形成階段，在關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)方面和制度機(jī)制建設(shè)層面還面臨支撐不足的問(wèn)題，且缺乏統(tǒng)一、明確的頂層規(guī)劃，資源共享困難和重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象突出，一定程度上滯后于信息化整體發(fā)展水平[6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

農(nóng)業(yè)是國(guó)家發(fā)展進(jìn)步的基礎(chǔ)，通過(guò)不斷的改革創(chuàng)新，我國(guó)農(nóng)業(yè)迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。設(shè)施農(nóng)業(yè)能有效彌補(bǔ)自然環(huán)境的缺陷，提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，是我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型的必由之路。目前，各類(lèi)設(shè)施溫室大棚不斷推廣普及，但在大規(guī)模應(yīng)用方面仍有很多問(wèn)題需要解決，如數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)維護(hù)、偏遠(yuǎn)惡劣環(huán)境下的電源問(wèn)題等，只有將這些問(wèn)題都合理解決后，我國(guó)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)才能真正走向成熟。

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