蔬菜大棚应用套作种植技术能充分利用有限的土地资源，提高复种指数，增加农产品产量，降低蔬菜大棚的成本，提高整体收益。传统的套作种植需要耗费较多的人力、管理时间。将现代信息技术应用到蔬菜大棚的套种中，利用现代信息技术进行更加科学高效的套种。智慧大棚就是信息化、现代化的大棚，分析智慧大棚应用于大棚套作种植的意义， 智慧大棚在大棚套种中的一系列应用及其基本特点和可能出现的问题，提出相关的系统分析与设计。
1 概述
1.1 智慧大棚应用于蔬菜套种模式的意义
我国耕地资源有限， 传统的耕作模式不但生产效率低， 而且还占用大量的劳动力， 不利于增加农民收益，并且人们在传统的农业发展模式下，会大量使用农药、化肥，既污染了土壤，也使种植出来的农产品存在农药残留，十分不利于消费者的健康，违背了绿色可持续发展的理念。大棚套作种植遵循合理利用土地原则，也符合农民的需求， 利用空间差和时间差种植收获不同农产品。同时在我国，智慧大棚的应用得到非常大的支持与鼓励，经过近些年的发展，已经有了很多经验，使得资源浪费大大减少，产量增加，推进了农业信息化的发展。
1.2 智慧大棚应用于蔬菜套种模式的研究内容
由于农产品的生长需要适宜的温度、湿度等条件，因此对大棚内环境的控制十分重要。传统的大棚管理模式不仅需要大量的劳动力， 而且对于大棚内各种环境要素的变化信息反应不及时、不准确，容易导致农产品因生长的环境条件没有得到满足而减产。智慧大棚主要运用物联网技术， 可以通过传感器感知棚内环境的变化，再通过网络传送到终端，可远程诊断、控制，既提高了大棚环境控制的效率， 也提高了对环境控制的精确度。
1.3 智慧大棚应用于蔬菜套种模式的路线设计
首先了解国内外先进的智慧大棚的物联网温室控制技术，按照农户及市场的需求，设计出操作简单且性价比高的大棚套种温室控制系统。这个物联网温室大棚控制系统主要分为三个部分， 分别是感知层、 传输层、控制层[1]。然后在物联网系统的基础上进行大棚环境控制的设计。最后，对设计的系统进行调试，以保证后续在大棚套种环境中的正常应用。
2 传统大棚存在的问题
（1）蔬菜种类搭配不合理。如果蔬菜种类搭配不合理，可能出现植株高度影响生长的问题，主副作植株高度如果大致相似，则会大大影响植株的光照和通风，影响植物生长。搭配不合理还可能出现生长周期不合适问题，主副作共生时间太长而影响了主要农产品，导致农民收益减少[2]。
（2）农药使用不当。套作种植中一种农作物所需要的农药可能会对另一种农作物产生危害， 可能会导致产量降低[3]。
（3） 套种密度过大。在套种中如果套种的密度过大，可能会导致透光和透气性不好，降低农产品产量。
3 智慧套种蔬菜大棚的技术及功能分析
3.1 物联网的基本构造及相关技术
（1）感知层位于物联网结构的底层，是物联网的基础，也是物联网的关键。感知层的作用主要是信息的采集，感知层具有感知、识别、执行能力。通过传感器收集大棚内的湿度、温度、光照等信息，然后再对采集到的信息进行转换、处理，为接下来的信息传输做准备。相关技术包括 RFID、二维码、传感器、Zig-Bee、蓝牙等技术。
（2）传输层主要用于信息传输，将感知层收集到的信息通过有线或无线的方式传输到控制层的监测端。主要涉及到网络技术、传输协议、信息编程。
（3）控制层在接收到实地的大棚环境信息后，首先对传输来的信息数据进行分析， 然后根据套作农作物所需要的条件进行智能决策， 之后对现场的设备进行控制。主要应用到了计算机、监测器、手机。
3.2 环境控制
（1）光照智能控制。根据实地调查与资料查阅，大棚内的光照控制采用智能遮阳帘与 LED 灯。光照传感器用来感知大棚内的温度与光照， 根据农作物生长所需要的温度和光照条件设定数值， 将设定数值与测量数值比较来控制遮阳帘和 LED 灯的状态。
（2）温度智能控制。大棚采用先进的保温材料（如聚苯板）或者增加棉帘厚度来维持大棚内的温度。降温使用智能降温系统，同样设定一个温度固定数值，如果测量数值小于设定值，则属于正常温度，这时要保持大棚内的温度不变；如果高于设定值，则打开降温设备。
（3）湿度智能控制。设定土壤湿度下限值，当湿度传感器检测到湿度低于下限值时，灌溉系统开始工作，灌溉一定时间后， 检测湿度达到上限值， 灌溉系统关闭。大棚内的灌溉系统采用滴灌的方式， 滴灌是一种精密的节水灌溉方式，对水的利用率高。利用低压管道系统，将水输送到土壤，然后通过毛管上的滴头，将水一滴滴注入植物根区的土壤中，滴灌的设备埋于地下，在灌溉的同时还可施肥，提高土壤肥力，减少水分的无用下渗损失和蒸发损失，并减少土壤板结，疏松土壤。
4 智慧套种蔬菜大棚的构建
4.1 农产品电子标签
随着社会进步，人们的个性化需求不断增加，对健康饮食的重视程度也大大提升， 人们开始注重食品的追踪溯源。大棚内大多种植的是经济农产品，因此电子标签可以应用于大棚农产品中，比如应用于蓝莓。电子标签可以记录每棵植株的温度、湿度、施肥情况、采摘时间等数据[5]，读写器读写完成后上传数据发送到客户端，这样消费者就可以随时随地查看了。
4.2 终端控制系统软件
用户通过手机软件可以查询传感器测量的数据和进行各种远程控制，用户分为普通用户和管理员，普通用户可以查看数据和反馈意见， 管理人员可以参与实际的控制与管理。
4.3 新型电商销售
近几年来新型电商发展很快，“主播带货” 已经帮助很多滞销的特色农产品重现生机， 对于大棚农产品的销售也可以考虑这种方法，提高产品知名度，拓宽销路。
5 智慧套种蔬菜大棚效益分析
物联网技术应用于大棚套种， 首先大大提高了大棚的运作效率，最大限度地减少能源消耗，提高经济效益。物联网技术检测农产品生长信息，引导农民根据农产品的生长状态进行调整，科学种植。物联网技术的应用使大棚内的生长环境达到最佳状态， 生产效率可提高 30%~50%，在温室大棚环境内按照有机蔬菜要求种植，蔬菜价格还可提高 40%~50%，套作种植还可收获多茬农产品，收益提高大约 10%，相比普通大棚收益高出许多。其次，物联网技术对于水、肥、电的使用效率大大提高，节约资源，促进可持续发展。
近几年物联网发展迅速，结合物联网的优点以及带来的收益，将物联网技术应用于大棚套种是现代农业的发展趋势。中国传统的农业生产模式需要大量劳动力，且受到技术限制，对于大棚内农产品生长条件的控制不准确。而应用物联网技术，可以准确收集到农产品生长过程中的一系列数据，并通过互联网传输到终端进行科学的评估和调整。物联网技术虽然应用于大棚套种前景广阔， 但是系统的可靠性及抗干扰能力需要进一步提高。相信经过不断实践和改进，物联网技术会更加实用，适应当代市场需求，促进农业现代化的发展。
