物联网技术在农民合作社的应用与发展

郭燕燕

（四川省雷波县拉咪乡人民政府，四川 雷波 616565）

1 农民合作社物联网技术的重要性

物联网技术在农民合作社中的切实应用，可以提高农业现代化种植水平，实现农作物保质保量、增产增效的种植目标，从而切实提高农民经济效益，例如雷波县具有中国优质脐橙第一县的美誉，当地脐橙产量丰富，在采用物联网技术后，产量更是直线上升，并通过打造绿色生态农业体系为切入点，逐步实现了农业产业化，促进了雷波县农业产业经济发展。

提高当地农户对物联网技术的认识程度，使用有效推广手段能够让农户认识到物联网技术对农业发展的重要意义。由于雷波县以脐橙种植为主体的农民合作社较多，因此可以构建物联网脐橙示范基地，以此促使农户切实体验到物联网技术优势以及在提升经济效益方面的关联度，进而全面提升四川省雷波县农业现代化水平。

2 农民合作社物联网技术的应用

雷波县位于四川省西南边缘、金沙江下游北岸，是凉山彝族自治州的东大门，幅员面积2 838 km2，山高坡陡谷深、悬崖峭壁路险，最高海拔4 076 m，最低海拔380 m，年均气温14℃，年均降雨量900 mm，无霜期270 d，日照1 250 h，且当地多为山地地形，山地面积占84%。本地作物主要有脐橙、洋芋、玉米、花椒和核桃等，基于雷波种植条件，该地脐橙产量大且品质较高，享有中国优质脐橙第一县的美誉。

2.1 物联网系统构建

感知层、网络层和应用层为物联网系统的主要结构。感知层主要负责当地农作物种植过程中的数据采集与设备驱动，首先利用空气温度传感器、空气湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器和CO2浓度传感器可以全面掌握种植基地内各种种植参数，并根据实际监测到的指标数据与标准数据相对比，启动相应的制冷设备、加湿设备和排风设备，以此调控种植基地内的温度、湿度和CO2浓度等指标[1]。

（1）感知层。农民合作社物联网系统平台的用户主要为开展农业种植的农民，为确保合作社内每一个农户均能了解玉米、薯类和豆类等信息，在种植基地设置物联网传感器监测系统，系统中根据实际需求设有多个传感器，每个传感器均具有数据采集、处理和传递等功能，物联网系统平台汇总各个传感器收集到的数据，并对其进行整合分析，从而在种植期间监测到特定需求时能够及时进行解决。此外，物联网系统还具有质量追溯功能，在农作物后续销售环节，农户可以借助物联网监控技术对该作物品种的生长状态、采摘、生产和物流进行监测，并将监控得到的信息上传至客户端，消费者通过扫描商品二维码即可对其自种植起至销售期间内所有的信息进行了解，例如施肥记录、农药记录和病虫害防治等。

（2）网络层。ZigBee和WiFi技术是农民合作社物联网系统主要采用的无线通信技术，作用是实现数据信息传输。

（3）应用层。Web服务器和数据库是应用层主要结构。应用层主要作用是储存传感器采集到的信息，农民合作社内农户可以基于应用层，也就是客户端查询种植期间产生的一系列信息。

2.2 生长条件分析——以洋芋为例

（1）温度。幼苗期、现蕾期、开花期、结薯期白天的上限、最适、下限温度分别为30℃、16℃、5℃；27℃、16℃、6℃；31℃、17℃、7℃；21℃、17℃、8℃；晚上的上限、最适、下限温度分别为 16℃、15℃、12℃；10℃、8℃、7℃；10℃、9℃、8℃；9℃、8℃、5℃。

（2）湿度。幼苗期、现蕾期、开花期、结薯期白天的上限、最适、下限湿度分别为 85%、80%、60%；80%、70%、65%；80%、65%、80%；70%、65%、60%；晚上的上限、最适、下限湿度分别为80%、70%、65%；70%、65%、60%；65%、60%、60%；65%、65%、60%。

（3）光照强度。结果期上限、下限光照强度为25 000 Lux与60 000 Lux。

（4）CO2浓度（mg/L）。在种植基地设置物理网传感器监测系统，可以不间断并定时利用传感器对种植基地的温度、湿度、光照强度与CO2浓度进行采集，同时将采集到的数据传回到客户端，客户端则会依据提前设置好的不同成长期最适宜的指标参数自动判断当前环境是否需要开启自动灌溉设备、自动遮阳设备和自动通风设备控制设备。例如，当种植基地内传感器监测到当前土壤湿度已经低于最适指标参数时，客户端就会自动下达开启自动灌溉控制设备的指令，从而对需要灌溉的区域实施灌溉，直至土壤湿度符合要求时自动灌溉控制设备会自动关闭[2]。

2.3 物联网技术在农作物栽培中的应用

2.3.1 空气温度与湿度

物联网技术对空气温度与湿度进行调控为核心开展模拟试验，在模拟实验中选择种植基地的合适比例位置，放置空气温湿度传感器，实时监测试验基地内空气的温湿度数据信息，监测到的数据为（以洋芋栽培为例）。

（1）试验地试验当天洋芋物联网环境监测不同天气下空气温度

晴天。晴天天气下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋种植基地空气温度分别 为 16.1℃ 、20.2℃ 、22.9℃ 、32.3℃ 、30.2℃ 、25.8℃ 和15.3℃。

阴天。阴天天气下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋种植基地空气温度分别 为 13.6℃ 、18.3℃ 、20.7℃ 、23.2℃ 、25.9℃ 、20.8℃ 和12.5℃。

雨天。雨天天气下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋种植基地空气温度分别 为 11.3℃ 、17.5℃ 、23.2℃ 、25.1℃ 、26.4℃ 、18.5℃ 和10.5℃。

（2）试验地试验当天洋芋物联网环境监测不同天气下空气湿度

晴天。晴天天气下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋种植基地空气湿度分别 为 78.5% 、63.4% 、60.6% 、62.2% 、62.7% 、61.3% 和78.9%。

阴天。阴天天气下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋种植基地空气湿度分别 为 77.2% 、65.4% 、63.5% 、68.3% 、60.2% 、66.3% 和78.5%。

雨天。雨天天气下 0：00、4：00、8：00、12：00、16：00、20：00和次日0：00采集到的洋芋种植基地空气湿度分别 为 71.2% 、75.4% 、63.2% 、65.4% 、67.2% 、72.3% 和76.5%。

（3）结果分析

作物根系成长状态与结果率息息相关。根系对温度的要求较为严苛，在15～21℃内作物根系生长较快。为确保农民合作社发展效益，应在种植中合理管控种植基地的温度。此外，除对温度有一定的要求外，空气湿度也要满足作物生长标准。针对不同成长期的作物，空气湿度的要求标准不同，应合理调控。

（4）深化物联网技术在洋芋栽培中的应用

通过物联网技术可以根据传感器监测到的信息自动调控自动控制设备，完成种植基地内作物成长需求。

2.3.2 土壤温度

根据作物生长条件和物联网环境监测到的不同天气下土壤温度分析发现，作物根系在土壤中的扎根深度较浅，在土层厚度有限的条件下，作物根系受温度影响的程度较大，良好的土壤温度可以提供良好的成长环境。在此要求下，及时采用物联网技术，利用物联网技术对作物成长期间的土壤温度进行实时监测具有重要意义，进而提高种植收益。

2.3.3 土壤水分

不同农作物，在保温期、现蕾期、开花期和结果期所要求的土壤含水量存在较大差异，且在不同土壤含水量促使下，在同一时期出现大量结果现状的可能性有所增加，导致果实大批量成熟无法及时处理；或熟透速度快，处理不及时造成经济损失。采用物联网技术对土壤含水量进行实时监测，可有效避免这些情况的发生。通过物联网环境监测土壤不同时段的含水量，根据采集到的数据分析后，即可发现在某个时间段土壤含水量出现下滑，进而确定造成以上情况的原因可能为种植基地外环境温度上升，从而引起种植基地内温度提高，加快了土壤水分蒸发。物联网技术的应用可以在监测到土壤含水量与预定指标出现偏差时启动自动灌溉设备，合理调控土壤含水量至标准状态。

2.3.4 CO2浓度

CO2是农作物植株光合作用的必备条件，适量的CO2浓度可以促进植株光合作用，加快生长提高产量，从而提高农民合作社实际经济效益。实验当天试验地采用物联网技术监测种植基地内CO2浓度分别为，0：00浓度为 369 mg/L、4：00 为 423 mg/L、8：00 为 325 mg/L、12：00 为190 mg/L、16：00 为 256 mg/L、20：00 为 283 mg/L以及次日0：00为347 mg/L。根据物联网技术监测到的数据可以清楚看到不同时间段种植基地内具体的CO2浓度，农户可以通过客户端掌握CO2浓度，另一方面还可以对基地内CO2浓度进行调整，控制CO2浓度始终在最适宜的范围内，从而使作物可以在更适宜的环境下健康生长。

3 农民合作社物联网技术的发展建议

要想进一步实现农业创新发展，应借助技术力量，聚焦物联网技术在农民合作社中的作用与切实应用，以促进物联网技术的推广与示范基地建设。

3.1 做好物联网技术的推广普及工作

增加物联网技术推广资金投入，确保各项推广工作可以有效落地，从而提高农户对物联网技术的认识程度，让农户认识到物联网技术对农业发展的重要意义，进而强化农户将物联网技术应用到农业生产中的决心。可在当地街道、社区张贴海报与发放指导手册，实现技术入村入户。最后还可以在社区成立物联网技术培训中心，邀请专家为农户讲解物联网技术的具体应用方法，并对已建设并投入使用物联网技术的生产基地开展实地指导。

3.2 构建农民合作社物联网技术示范基地

针对各地农户文化水平不高，对先进技术的了解程度较为薄弱，以及物联网技术的接受程度不高等问题，相关部门应鼓励并给予财政支持，促使当地脐橙特色产业优先进行种植技术升级，鼓励发展水平较高的以脐橙为主导的农民合作社首先建设物联网系统，构建农民合作社物联网技术示范基地，进而在示范基地作用下，促使农户能够切实体验到物联网技术优势以及在提升经济效益方面的关联度，以此全面提升农业现代化水平。

4 结束语

综上所述，农民合作社是基于互帮互助、共同致富理念下的一种农业生产方式。物联网技术是一种可以切实提高当前农业种植条件以及促使当地农业走向现代化的先进技术。在农民合作社发展过程中实现物联网技术构建与应用，能够有效改变原有农业生产方式，实现产业调整升级，推动农业产业化发展，进而全面提升农业经济效益。由此可见，开展农民合作社物联网技术的发展研究具有重要意义，在农民合作社未来发展中应继续对物联网技术进行探索。