王 韌 金 擎 顧俊軍 （上海市浦東新區(qū)農村改革發(fā)展服務中心 201202）

近年來，黨中央、國務院高度重視農業(yè)農村信息化與農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設，同時，上海農業(yè)逐步向精準化和智能化的都市現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展，因此，物聯(lián)網(wǎng)技術在上海地區(qū)農業(yè)生產、經營、管理、服務等領域的應用日漸深入。在此基礎上，浦東新區(qū)緊緊把握時代發(fā)展脈搏，積極以物聯(lián)網(wǎng)技術助力“傳統(tǒng)農業(yè)”向“現(xiàn)代農業(yè)”轉變，以期實現(xiàn)農業(yè)生產、經營、管理的精準化和智能化。

目前，浦東新區(qū)大多數(shù)瓜果生產仍依靠人工經驗進行管理，缺乏系統(tǒng)、精準的科學指導，不僅浪費了大量的人力、物力，也對環(huán)境保護與水土保持造成了一定的威脅，對農業(yè)可持續(xù)發(fā)展構成一定的影響。利用國內成熟的、具有自主知識產權的農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)信息采集系統(tǒng)，能快速、實時、多維、多尺度地對果園溫度、濕度、光照、土壤肥力、重金屬等數(shù)據(jù)信息進行實時監(jiān)測，從而實現(xiàn)農業(yè)生產全過程的信息感知、智能決策、自動控制和精準管理，使農業(yè)生產要素的配置更加科學合理。2016年，浦東新區(qū)借助于市科技興農戰(zhàn)略，在上海驥凌果蔬專業(yè)合作社進行了“南匯8424”西瓜物聯(lián)網(wǎng)試點建設，通過構建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，采集農業(yè)生產、經營、管理和服務等數(shù)據(jù)，開展專家決策支持系統(tǒng)研究、建立“南匯8424”西瓜生產標準的初步框架，以期反饋指導農民進行“南匯8424”西瓜的種植和栽培?，F(xiàn)對構建的“南匯8424”西瓜精準物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)主要情況進行介紹，并對應用該系統(tǒng)取得的成效進行總結，以促進該系統(tǒng)的進一步推廣應用。

1 示范基地的基本情況

上海驥凌果蔬專業(yè)合作社成立于2007年9月，位于浦東新區(qū)老港鎮(zhèn)欣河村建西路，距滬南公路約800m。合作社專門從事“南匯8424”西瓜和甜瓜的生產，基地總種植面積為35.351 hm2。合作社在種植布局上，采用水旱輪作的種植方式，西甜瓜與水稻種植面積比為1∶4。近十年來，合作社穩(wěn)步發(fā)展，種植規(guī)模不斷擴大，創(chuàng)建了一套特有的管理模式，經濟效益相對穩(wěn)定。

2016年，驥凌基地為配合“南匯8424”西瓜物聯(lián)網(wǎng)試點建設，新建3個連棟大棚，分別為7連棟、7連棟、9連棟，總面積為12 673m2，其中，以2號7連棟大棚的西側2棟（圖1框處）作為示范田塊，面積為3 735.2m2。見圖1。

圖1 示范項目基地衛(wèi)星圖

2 “南匯8424”西瓜精準物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)構成

2.1 智能灌溉及水肥一體化系統(tǒng)

該系統(tǒng)是“南匯8424”西瓜精準物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心。

2.1.1 泵房建設

配置兩臺臥式管道離心泵（50m3/h-50m-15 kW），具有運行平穩(wěn)、故障率低、維護方便等特點。智能變頻恒壓控制系統(tǒng)通過壓力傳感器檢測管網(wǎng)壓力（用水量）變化，進而自動調節(jié)水泵的轉速（頻率），使管道內的壓力（出水量）保持在合理水平。見圖2。

圖2 泵房實景

2.1.2 管線設計

微噴毛管選用PEC管。依照設計中的毛管流量及現(xiàn)有管材規(guī)格，毛管選用De20PE管。同時，2號7連棟大棚中支管采用7個電磁閥，可以精確到1壟田塊，由最終的毛管管徑及用量，測算出支管應選用De90U-PVC管。此外，考慮到基地后期規(guī)劃中將要擴建，主管道在滿足現(xiàn)有大棚灌溉的同時，還要為以后擴建綜合考慮，干管選用De150U-PVC管。

2.1.3 云智能水肥一體機

水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體的農業(yè)新技術。水肥一體化是借助壓力系統(tǒng)，將可溶性固體或液體肥料，按土壤養(yǎng)分含量及各種作物的需肥規(guī)律和特點，將肥液與灌溉水一起配比，水肥相融后通過管道和滴頭進行均勻、定時、定量的滴灌，浸潤作物根系，使主要根系處土壤始終保持疏松和適宜的含水量，從而實現(xiàn)遠程專家測土配方、優(yōu)化灌溉施肥方案、精準灌溉和施肥。同時，根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，計算機可實時處理灌溉方案，實現(xiàn)智能化灌溉作業(yè)。

驥凌基地選用ZAXH-1601云智能水肥一體機，該機器具有4個肥料原料桶，可根據(jù)作物生長需求，同時實現(xiàn)4種不同液肥的配比，見圖3。

圖3 ZAXH-1601云智能水肥一體機示意圖

2.2 智能信息采集系統(tǒng)

該系統(tǒng)設置高精度傳感器和智慧云終端，遠程在線采集大棚中農作物生長時所需要關注的各類信息的實時數(shù)據(jù)，如溫度、空氣濕度、光照度、土壤肥力（鉀、銨、硝酸根離子等）、灌溉用水中重金屬監(jiān)測指標（銅、鉛、鎘離子等），精準了解和掌握農作物的生產環(huán)境，從而能進行適時、適宜地調控，優(yōu)化農作物生長環(huán)境，提高農業(yè)生產效益。見圖4。

圖4 環(huán)境智能信息采集系統(tǒng)

2.3 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

為記錄重大農事作業(yè)，便于觀測農作物生長狀況和進行管理，在大棚內安裝高清網(wǎng)絡視頻監(jiān)控，中心控制室采用NVR對所有視頻進行錄像，管理員可以通過計算機網(wǎng)絡進行實時傳輸與監(jiān)控，即通過視頻管理監(jiān)視大棚，同時通過視頻圖像實時觀察作物生長狀況及病蟲害狀況，為遠程專家診斷提供方便，為大棚、大田生產噴灑精量農藥提供依據(jù)。此外，針對環(huán)境監(jiān)控與安全防范的要求，使用有線網(wǎng)絡實時監(jiān)控可預防和制止入侵盜竊及破壞等犯罪行為，從而保障西甜瓜大棚生產的正常運轉。

2.4 智能控制系統(tǒng)

智能控制系統(tǒng)是根據(jù)智能信息采集系統(tǒng)采集的農作物生長環(huán)境數(shù)據(jù)，利用預先設定的閾值進行比對，以實現(xiàn)對電磁閥、水泵、風機、濕簾、卷膜等環(huán)境調控設備的遠程控制。見圖5。

2.5 手機監(jiān)測APP

為進一步方便農戶，基地還開發(fā)了一款手機APP，以便農戶在田頭即可完成系統(tǒng)的大部分操作。見圖6。

圖5 智能控制系統(tǒng)

圖6 手機版物聯(lián)網(wǎng)感知設備傳感器界面

3 “南匯8424”西瓜精準物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的應用成效

3.1 形成了“南匯8424”西瓜關鍵種植技術

通過本系統(tǒng)的應用，可以科學地記錄優(yōu)質西瓜培育的全過程，并給予量化，不僅把傳統(tǒng)農業(yè)定性的指標轉化為數(shù)字定量的指標，為數(shù)據(jù)分析處理和成熟數(shù)字農業(yè)模型建立提供了理論支撐，還形成了“南匯8424”西瓜關鍵種植技術，有助于提高浦東新區(qū)“南匯8424”西瓜的種植水平。

3.2 取得了顯著的效益

目前，很多種植散戶盲目加大化肥的投入以追求“南匯8424”西瓜高產，不僅使生產出的西瓜品質較差（如果肉纖維粗、口感不好），還導致了養(yǎng)分損失，且增加了生產成本，更對環(huán)境和水土保持構成了嚴重威脅，給農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展帶來了嚴峻挑戰(zhàn)。而上海驥凌果蔬專業(yè)合作社經測算發(fā)現(xiàn)，應用本系統(tǒng)種植的西瓜長勢良好，比采用傳統(tǒng)栽培方式可減少農藥用量20%以上、節(jié)省人工成本30%、節(jié)約用水量20%、增加西瓜產量10%左右，且提高了產品品質，更有助于環(huán)境保護與水土保持，促進了農業(yè)可持續(xù)發(fā)展。因此，應用該系統(tǒng)具有顯著的經濟效益和生態(tài)效益。

4 結 語

在耕地資源有限的情況下，如何保質增效，已成為農業(yè)生產中的首要課題，而農業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設是現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展的主要標志之一，對傳統(tǒng)農業(yè)生產方式的革新起著至關重要的作用。通過應用“南匯8424”西瓜精準物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，可以科學地記錄西瓜培育的全過程，能快速、實時、多維、多尺度地對溫度、濕度、光照、土壤肥力、重金屬等數(shù)據(jù)信息進行實時監(jiān)測，從而實現(xiàn)農業(yè)生產全過程的信息感知、智能決策、自動控制和精準管理，使農業(yè)生產要素的配置更加科學合理，從而實現(xiàn)農業(yè)生產經營管理精準化、智能化，推進“傳統(tǒng)農業(yè)”向“現(xiàn)代農業(yè)”轉變。