基于物联网的中药材大棚种植技术_杜金阳.pdf

JIANGXI NONGYE 071 栽培育种2025 年 11 月 江西农业 下半月 刊 基于物联网的中药材大棚种植技术 杜金阳 付亲亲 河南牧业经济学院信息工程学院 河南 郑州 450044 摘要 随着我国中医药产业的快速发展 市场对高品质 安全 有效的中药材的需求日益增长 传统的 大棚种植模式在环境调控 病虫害防治及质量追溯方面仍存在诸多瓶颈 难以满足现代中药种植对标准 化与精准化的要求 而物联网技术的引入 为中药材的现代化 智慧化大棚种植提供了革命性的解决方案 该技术通过部署各类传感器网络 如温湿度 光照度 土壤 pH 值 EC 值 电导率 CO 2 浓度传感器等 智能执行设备 如自动卷帘 风机 湿帘 滴灌 补光灯等 以及网络摄像头 全面实时地采集大棚内 的环境与作物生长数据 数据经由无线传输技术 如 LoRa 4G 5G NB IoT 汇聚至云平台 平台利 用大数据分析与人工智能算法进行处理 实现对大棚环境的智能决策与精准调控 关键词 物联网技术 中药材 大棚种植 传感器网络 大数据分析 中医药作为中华民族的瑰宝 在全球卫生健康领域 发挥着日益重要的作用 然而 中药材作为中医药产业 链的源头 其质量安全与稳定性始终是制约产业高质量 发展的核心瓶颈 特别是源于人工种植的中药材 其品 质极易受到生长环境 栽培管理 病虫害防治等诸多因 素的影响 传统的大棚种植模式虽然在一定程度上克服 了季节和地域的限制 但仍然高度依赖种植者的个人经 验 存在环境调控粗放 水肥管理不精准 病虫害发现 滞后 农事记录不规范等突出问题 导致药材产量波动大 有效成分不均 农药残留及重金属超标风险难以控制 无法满足市场对 优质 安全 可控 中药材的迫切需求 nullnull 年新版药典颁布后 绝大多数中药品种都增加了重 金属 农残检测指标 对中药质量有了更高的要求 因此 中药材种植产业需要在规范化 标准化 可溯源等方面 进行升级 结合物联网技术是大势所趋 nullnull 1 物联网温室大棚的概念 物联网温室大棚 是物联网技术在农业领域的具体 应用与实践 其核心是通过部署在温室内的各类信息传 感设备 如传感器 摄像头等 对温室环境中的物理参数 如温度 湿度 光照 土壤水分 null null 浓度等与动植物 生命体信息进行全方位 实时地采集 并通过无线通信 网络传输到云平台 而云平台利用大数据 人工智能等 技术对海量的数据进行处理 分析和决策 最终通过远 程控制温室内的执行设备 从而实现农业生产环境的智 能感知 智能预警 智能决策 智能分析和专家在线指导 为作物生长营造最佳环境 因此 物联网温室大棚是一 种高度自动化 智能化的农业生产方式 nullnull 物联网温室大棚本质是将信息技术与农业专业技术 深度融合 它不仅仅是一堆硬件设备的堆砌 更是一套 完整的 能够自我优化的智慧农业生态系统 它能通过 技术手段将农业生产者从繁重 重复的劳动中解放出来 极大地提高了农业生产的精准性 可控性 效率和效益 而在中药材种植领域 这项技术在保障药材的质量和稳 定性上具有无可比拟的优势 2 物联网中药材种植技术的优势 2 1 极致的环境控制 保障药材 道地性 传统种植受自然气候影响大 环境波动会导致药材 有效成分含量不稳定 而物联网技术能在非道地产区 模 拟 近乎道地的生长环境 极大地保障了药材的品质和 药效的稳定性与一致性 这是其核心价值 同时 物联 网系统能 null null 小时不间断监测并自动调节大棚内的温 度 湿度 光照 土壤水分 null null 浓度等关键环境参数 将其稳定在适合特定药材生长的最佳区间 nullnull 2 2 病虫害智能预警与防控 减少农药残留 通过环境数据监测和高清摄像头图像识别技术 系 统能在病虫害发生初期或仅有点片发生时即发出预警 农民可及时采取物理防控 生物防控等绿色防控措施 将问题扼杀在摇篮里 减少损失 如果需要用药 可基 于预警实现早治 小治 精准施药 极大减少了化学农 药的使用量和残留风险 确保了药材安全 2 3 生产全过程可追溯 打造信任品牌 物联网系统自动记录从种植 管理 采收再到加工 的所有环境数据 农事操作 如何时浇水 何时施肥 用了何种生物农药 视频影像 并上传至区块链平台 从而形成不可篡改的电子档案 消费者通过产品包装上 的二维码 即可查询药材的 一生 真正做到 来源 作者简介 杜金阳 2003 男 汉族 河南栾川人 本科在读 研究方向 物联网农业 DOI 10 19394 ki issn1674 4179 2025 22 059 JIANGXI NONGYE072 栽培育种 2025 年 11 月 江西农业 下半月 刊 可知 去向可追 质量可查 责任可究 这极大地增 强了产品的透明度和消费者的信任度 提升了品牌价值 和市场竞争力 2 4 大幅降低人力成本 提升管理效率 农民无须每日频繁进入大棚进行手动测量 记录 开关通风等重复性劳动 通过电脑或手机 nullnull 即可远程 监控多个大棚的状态 并一键管理或交由系统全自动运 行 实现了 无人化值守 或 少人化管理 将农民 从繁重的体力劳动中解放出来 解决了农业劳动力日益 短缺的问题 管理效率呈几何级数增长 nullnull 2 5 数据驱动决策 沉淀知识资产 系统长期运行积累的海量环境数据 操作数据与最 终药材产量 品质的检测数据相结合 通过大数据分析 可以不断优化种植模型 传统种植经验依赖于个人 难 以复制和传承 而物联网技术将最优的种植方案固化为 系统的 专家决策模型 即使是新手也能种出高品质 的药材 实现了农业知识的数字化和可复制化 nullnull 3 基于物联网中药材种植技术面临的挑战 3 1 初始投资成本高昂 资金门槛高 部署一套完整的物联网系统 包括各类传感器 控 制器 执行机构 通信设备 云平台服务及软件开发 需要高昂的初期投入 而且高质量的环境传感器和稳定 可靠的执行设备 如进口水肥一体机等 价格昂贵 后 续的系统维护 更新和云端服务订阅也会产生持续费 用 对于中小型种植户或合作社而言 这是一笔巨大的 负担 nullnull 3 2 技术复杂度高 运维难度大 物联网系统集成了传感 通信 控制和软件等多个 技术领域 技术链条长 复杂度高 在稳定性上 传感 器在高温高湿的温室环境下可能发生漂移 损坏 导致 数据失真 在可靠性上 设备故障 如电磁阀失灵 控 制器死机 也可能导致自动化系统误操作 造成损失 此外 系统维护门槛较高 种植户普遍缺乏相应的电子 和 null 知识 难以进行日常维护和故障排除 高度依赖 技术供应商 3 3 缺乏既懂农业又懂 IT 的复合型人才 物联网农业的成功应用需要 双栖 人才 既要深 刻理解中药材的生物学特性 栽培学和病虫害规律 农 业知识 又要能理解和操作物联网系统 解读数据并 做出决策 null 知识 但实际情况是 传统药农不懂技 术 null 工程师不懂农业 目前市场上这类复合型人才极 为稀缺 导致系统部署后无法发挥最大效能 或决策模 型与实际生产脱节 3 4 通信与能源问题 大棚种植基地往往位于郊区或山区 网络基础设施 可能覆盖不佳 nullnullnull 信号不稳定 部署有线网络成本高 对无线传输技术的可靠性要求高 部分传感器需要太阳 能供电或电池供电 如何保证持续能源供应并降低功耗 是一个工程难题 nullnull 3 5 行业标准缺失 设备互通性差 物联网农业设备厂商众多 通信协议 数据格式接 口不统一 容易形成 数据孤岛 种植户可能从 null 公 司买传感器 从 null 公司买控制柜 使用 null 公司开发的软 件 但设备之间无法互联互通 导致系统集成困难 用 户被单一供应商 绑定 后期扩展和更换成本高 3 6 农户接受度与观念转变的挑战 长期依赖于传统经验的药农对新生技术可能存在怀 疑 抗拒的心理 他们更相信自己的 眼看手摸 对 于屏幕上抽象的数据信任度不高 要想让其改变数十年 形成的种植习惯 需要一个漫长的教育和示范过程 4 基于物联网中药材种植技术的具体应用 物联网技术在中药材种植中的应用 可以理解为给 大棚安装了 感官神经 和 智能大脑 使其能够像 经验丰富的 老药农 一样精准地呵护每一株药材 其 具体应用主要体现在以下四个层面 4 1 环境信息全面感知与实时监测 4 1 1 土壤信息监测 在土壤中部署土壤温湿度传感器 土壤 null 值传感 器和土壤 null 值传感器 实时监测根系生长环境的水分 温度和肥力状况 例如 判断三七的土壤是否处于 润 而不湿 的最佳状态 避免其根部腐烂 4 1 2 空气环境监测 在棚内不同高度悬挂空气温湿度传感器 光照强度 传感器和 null null 浓度传感器 实时监测大棚内的小气候 例如 确保喜阴的金线莲避免强光直射 为喜温的枸杞 维持足够的积温 并通过调节 null null 浓度增强光合作用 4 1 3 作物本体监测 利用高清球机摄像头进行视频监控 并结合图像识 别算法 远程直观查看药材长势 叶面颜色 花果形态等 并可自动识别叶片黄化 病斑 虫害等异常情况 4 2 生长环境智能调控与精准执行 4 2 1 智能灌溉与施肥 水肥一体化 智能灌溉与施肥系统依赖于土壤湿度传感器数据 当含水量低于设定阈值时 自动开启电磁阀和水肥机进 行滴灌或微喷灌 同时 根据 null 值数据 精准控制肥 料配比和注入量 实现 按需供给 极大节约水肥资源 避免过度灌溉导致的烂根 确保药材健康生长 例如 为西洋参在不同生长阶段提供精准的氮磷钾配比 4 2 2 气候环境自动调控 气候环境自动调控系统联动控制一系列执行设备 JIANGXI NONGYE 073 栽培育种2025 年 11 月 江西农业 下半月 刊 温度过高时 自动开启风机 湿帘和天窗 温度过低时 自动关闭通风口 并启动保温被或加热器 光照不足时 自动开启 nullnull 补光灯 光照过强时 自动关闭内遮阳 网或外遮阳网 从而为不同药材 如喜凉的川贝母与喜 热的砂仁 创造最适宜的 道地 模拟环境 确保有效 成分的积累 4 3 病虫害智能预警与绿色防控 4 3 1 异常预警 病虫害智能预警与绿色防控系统能够分析环境数 据 如持续高湿环境是许多真菌性病害 如霜霉病 白 粉病 的先兆条件 系统会及时向管理员的手机发送预 警信息 4 3 2 虫情测报 安装智能虫情测报灯 自动诱集 杀虫 拍照 并 将虫害图片上传至平台 自动识别害虫种类和数量 生 成虫情报告 4 3 3 精准施药 确认病虫害发生后 可通过平台控制智能植保无人 机或自走式喷杆喷雾机进入大棚 进行精准 高效的定 点施药 最大限度减少农药使用量和人力接触 4 4 全流程溯源与数字化管理 4 4 1 农事操作信息化 所有人工操作 如除草 修剪 采摘 都可通过手 机 nullnull 进行记录并上传至云平台 平台会自动记录所有 设备操作日志 4 4 2 构建溯源档案 平台将整个种植周期内的所有环境数据 视频资料 农事记录 农资投入品信息整合在一起 形成一份不可 篡改的数字化档案 4 4 3 生成溯源二维码 药材采收后 每个包装袋上都会附上唯一的二维码 消费者扫码即可看到这批药材从种到收的全过程 包括 某天的温度变化 浇水记录 施肥记录等 真正做到 透 明化 建立消费信任 nullnull 5 结语 物联网技术与中药材大棚种植的深度融合 标志着 传统农业经验主义模式向现代数据驱动模式的革命性转 变 通过构建 感知 传输 决策 执行 的智能化闭环 该技术不仅实现了对生长环境的精准调控 水肥资源的 按需供给 病虫害的早期预警与防控 以及生产全过程 的数字化溯源 而且从根本上解决了中药材质量不均 农残超标 来源不清等长期存在的产业痛点 尽管物联网技术在推广初期面临成本 技术和人才 等方面的挑战 但其在提升药材品质 保障用药安全 节约资源成本和增强消费信任方面的巨大潜力已然显 现 使用物联网大棚进行中药材种植不仅是技术应用的 创新 更是整个产业生态的重构 它推动了中药材生产 各个方面质的飞跃 展望未来 随着传感器技术的不断精进 算法模型 的持续优化以及设备成本的逐步下降 基于物联网的智 慧种植模式必将成为中药材标准化 现代化生产的核心 支柱 这不仅是中医药产业高质量发展的必然要求 更 是传承创新中华瑰宝 助力健康中国战略的重要实践 通过政 产 学 研等方面协同攻关 这一技术必将迎 来更广阔的应用前景 最终让优质 安全 可信的中药 材惠及千家万户 参考文献 1 任旻琼 陈建国 王虹 等 物联网技术服务常 德市中药材种植产业探讨 J 农业科技通讯 2022 2 53 56 2 刘希慧 郭建业 赵杰 等 物联网技术对大 棚蔬菜种植的促进作用 J 种子科技 2025 43 8 198 200 3 唐新苗 以物联网为基础的智慧温室大棚蔬菜种 植技术 J 现代农机 2025 2 87 89 4 李联鑫 梁冀 林雪琼 等 物联网大棚农作 物生长环境参数监测系统的设计 J 电子制作 2024 32 2 50 53 5 李帅 基于物联网的温室大棚环境智慧控制系统 研发与应用 J 智慧农业导刊 2024 4 9 5 8 6 葛礼姣 程玉静 仇亮 等 农业物联网技术在 温室大棚生产中的应用进展 J 浙江农业科学 2024 65 1 242 248 7 腾立国 基于物联网的农业温室大棚智能控制系 统研究 J 智慧农业导刊 2023 3 23 1 5 8 李晓艳 基于物联网技术的中药材全产业链质量 追溯体系构建 J 长春理工大学学报 社会科学版 2025 38 2 107 111