随着农业现代化转型的逐渐深入，当前在农业生产环节中，现代化技术的应用日渐频繁。我国既是葡萄种植大国，也是鲜食葡萄消费大国，近年来我国葡萄种植面积和产量不断增长。海盐葡萄的主栽品种经历了藤稔、无核白鸡心、醉金香、红地球、夏黑、阳光玫瑰6次较大调整，目前形成了以阳光玫瑰葡萄为主，多品种发展的局面。在葡萄种植中加强农业物联网技术等智慧化手段的应用，能够有效提升葡萄种植的质量和效率，提升葡萄的品质和产量。本文首先分析了农业物联网技术在葡萄种植过程中的应用场景，然后探讨了农业物联网技术应用的硬件配置和软件开发情况，最后就农业物联网技术的发展前景提出了一定的看法，以供参考。
一、农业物联网技术在葡萄种植中的应用场景
农业物联网技术是物联网技术在农业领域的应用体现，其通过传感技术、监控技术实现对葡萄生长过程中全因素的实时监控和管理，以达到机械化、自动化种植和精细化、智慧化管理的目的。随着我国农业现代化改革的逐步推进，农业物联网等先进技术正在颠覆传统的农业种植模式，在环境监测、田间管理、病虫害防治等方面体现出突出的应用价值。
1、农业物联网技术在葡萄种植环境监测中的价值
外部环境因素对葡萄生长的影响较大，加强对环境的监测，有助于合理调节葡萄种植和管理措施，为葡萄的生长提供良好的环境，达到提质增产的目的。农业物联网技术能够在葡萄种植园周边安装气象传感设备和土壤传感设备，传感设备每隔数分钟就会进行一次数据采集和传输，从而对气候条件、大气质量和土壤情况的实时监测和分析，帮助工作人员及时掌握葡萄园的空气、土壤环境状况。
具体而言，空气方面的数据主要包括大气温度、大气湿度、光照时长、光照强度、大气压力值、风向、风速、降水量等，土壤方面的数据主要包括土壤温度、土壤含水量、土壤酸碱度等。通过对空气的监测，不仅能够及时评估当前的环境是否适合葡萄的生长，从而为田间管理措施的调整提供数据支撑，更能够及时预报未来一段时间内的气象信息，对高温、降雨、降雪、台风、寒潮、冰雹等恶劣天气状况进行预警，提示种植户及时采取措施做好防灾准备，避免葡萄种植过程中出现烧苗、授粉不良、果穗落粒等情况。通过对土壤的监测，能够及时掌握土壤的基本情况，科学采取田间管理措施，保障葡萄生长时的水分、肥料等需求。例如不同品种的葡萄对于土壤的酸碱度要求各不相同，种植过程中要采取酸碱度控制措施，将土壤pH值控制在合理范围内。
2、葡萄种植中精细化的田间管理措施
根据农业物联网所提供的环境监测数据，种植户能够采取精细化的田间管理措施，保证葡萄的生长态势。农业物联网技术与自动化技术进行配合，能够实现远程化、自动化的设备控制，种植户只需要配置自动化管理设备，如灌溉水泵设备等，就能够通过计算机或手机实现对设备的良好控制。
①葡萄种植中光照管理
葡萄生长的主要指标除了产量以外，还有甜度。葡萄糖分积累情况与昼夜温差有密切关联，因此做好光照管理，有助于实现良好的温差控制，从而让葡萄获得较高的糖分积累。在不同的生长阶段，葡萄对于温度的需求存在差异，例如春季萌芽和生长阶段，日间温度应当控制在12～15℃左右，果实膨大期日间温度应当控制在20～30℃之间。在现代农业环境中，种植户可以借助照明灯、遮光布、通风设备等设施来实现温度控制。例如，在温度较高的情况下，开启通风设备来避免温度过快上升;光照过强时则铺设遮光布调节强度。
②葡萄种植中水分管理
葡萄是一种相对耐旱的作物，但对水分也有一定的要求，并且在不同的生长阶段，对水分的需求量存在一定的差异。例如，在果实膨大期，葡萄需要较多的水分促进果实生长，适当增加灌溉量和灌溉频次。这就要求种植户要做好水分管理工作，通过农业物联网技术实现精准的水分控制和灌溉设施控制。种植户可以通过农业物联网技术监测土壤含水量情况，一旦含水量低于葡萄生长需求，就自动开启灌溉设施，补充水分。根据灌溉需求量的不同，物联网设备能够控制灌溉频次和灌溉出水量，从而实现对水资源的充分利用。
③葡萄的生长监控
受内外部因素的影响，葡萄的生长过程存在一定的波动性，可能会出现多种特殊情况，通过生长监控能够准确把握葡萄苗情，了解葡萄当前的生长特点，从而为田间管理方案的制定提供依据。农业物联网技术包含完善的视频监控设备，能够实现对葡萄植株、枝条、叶片、果实的图像采集、分析和管理，从而准确把握葡萄的生长态势，在线诊断和分析葡萄的水肥需求，实现精细化管理。
3、葡萄种植中病虫害防治
病虫害会对葡萄的产量和品质产生严重影响，病虫害防治是葡萄种植过程中的重要环节。传统的病虫害防治主要为事后防治，即加强对葡萄植株的观察和管理，争取在发病初期用药剂进行防治。借助农业物联网技术，能够达到“预防为主，综合防治”的效果。一方面，通过精细化的田间管理，营造良好的葡萄生长环境，减少病原病菌，从而有效提升葡萄植株的抗病能力;另一方面，加强对葡萄生长状况的监测和评估，借助图像识别算法技术第一时间识别和分析病虫害问题，并制定治疗方案，对农药进行精细配比和浓度控制，确保农药喷洒的有效性。
二、农业物联网技术在葡萄种植中的应用配置
1、硬件配置
①传感层硬件
传感层是农业物联网技术实现的基础，种植户需要在葡萄园中构建完善的无线传感层，实现对环境因素的实时监控。传感层硬件主要包括视频设备（摄像头、球机等），传感设备（空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器等）、数据采集器等。需明确设备布设点，以便形成全过程、全角度的监控和数据采集。
②控制层硬件
控制层主要用于接收和响应决策层发出的控制指令，实现对灌溉系统、通风系统等设备的控制和管理，其主要硬件为设备控制器。
③通信层硬件
传感层、控制层与决策层之间的连接主要依靠通信层来实现，通信层硬件设施包括网关、通信网络设备（4G/5G、Wi-Fi、蓝牙等）。
④决策层硬件
这一层主要用于处理传感层采集到的数据信息，实现数据分析、决策制定等功能，其硬件设施主要包括计算机、显示器、硬盘等。根据实际的功能需求，硬件设施可以相应地增减，以满足葡萄种植精细化、智慧化控制的实际需要。
2、软件架构
软件架构是农业物联网技术的重点，应当设计开发智能生产管理平台，并打造多个子系统，以搭载多样化的功能模块，逐步推进葡萄种植全过程的现代化管理。根据基础功能需求，智能生产管理平台应当包含环境监测子系统、智能控制子系统、生产管理子系统、数据中心等基本架构。
①环境监测子系统
环境监测子系统连接了环境信息传感器，能够实现对葡萄园内环境信息和数据参数的实时采集、传输和处理。其功能模块包括土壤墒情、气象监测、灾害监测、病虫害监测、作物生长监测等，有助于帮助种植户对果园环境、葡萄长势的感知和监测，并将监测数据处理分析后形成监测结果，为智能控制子系统提供指令下达的数据支撑。
②智能控制子系统
智能控制子系统连接了田间管理的各项设备，并通过自动化技术连接设备控制器，实现对设备的精准化管理。智能生产管理平台将环境监测子系统中采集的环境数据存储至服务器，服务器会根据预先设定的田间管理各项数据指标的阈值来实施设备的自动化控制。根据田间管理设备的不同，智能控制子系统可以控制灌溉设备、通风设备、补光设备以及各类智能化农机设备，如自动卷膜器等。种植户只需要通过智能控制子系统对设备下达指令，就能够实现自动化的灌溉、加温、补光、施肥，有效降低了人工负担。
③生产管理子系统
生产管理子系统主要涵盖了各类办公功能模块，如网格管理、监控管理、生产计划、采收管理等，以便满足种植户、工作人员日常办公事务处理需求。考虑到工作人员工作地点的特殊性，除PC端以外，工作人员也可以通过平板电脑、手机等端口进行业务处理。
④数据中心
数据是物联网技术发挥功效的基础，打造数据中心有助于实现葡萄园内数据信息的统一存储、处理和应用。数据中心存储了园区内的各类生产数据，包括传感参数、图像数据、视频数据等。数据中心是应用软件与硬件设施之间的连接和桥梁，应用软件经由数据中心向下延伸至设施层，而设施层则通过数据中心向上发展形成软件技术架构，进而构成完整的以农业物联网技术为基础的智慧农业平台。
除上述系统以外，根据不同葡萄种植园的功能定位和产业链条，智能生产管理平台还能够搭载更多子系统和功能模块。例如随着电子商务的高速发展，当前很多葡萄园都打造了电商平台，形成了完善的葡萄及葡萄加工制品的线上销售渠道。对此，可以设计电商平台模块、农产品质量追溯模块等，满足产品管理、订单管理、物流跟踪等多样化的生产经营需求。
三、农业物联网技术的发展趋势
1、智慧化：农业物联网技术与人工智能技术的融合
在智慧农业背景下，农业物联网技术与人工智能技术的融合已成为大势所趋。这是由于农业数据庞大，其采集、存储和分析对算力要求较高，人工智能技术能够为农业物联网技术的应用提供必要的计算和存储能力，以实现更丰富的应用场景和更高效的管理效能，显着提升农业物联网的智慧化程度。
以虫害监测为例，农业物联网技术尽管进一步提升了葡萄植株的监测效能，但从防治手段来看，其本质上仍然属于“事后防控”，即在虫害发生之后再采取措施进行处理。依托人工智能技术，葡萄的虫害防治效果将进一步提高。智慧化的虫情监控和防治系统主要由3部分构成：
①硬件设施
包括害虫诱捕灯光设施、高清摄像头等，能够高效诱捕害虫，并拍摄采集害虫图像信息，以供分析系统进行分析。
②分析系统
人工智能技术为物联网分析功能提供了图像识别功能，能够高效精准地分析害虫的种类、数量、轨迹等信息，以便判断虫情，制定防治措施。分析系统会将分析所得结果发送给种植户，以便采取预警措施。
③虫情数据库
人工智能技术能够对虫情数据进行不断地采集和整合，并将数据信息用于自我训练，从而进一步提升虫情判断能力，挖掘虫情演变的一般规律，制定更加科学高效的防治方案，真正实现对虫害的“事前预防”。
人工智能技术功能强大，在很多方面均可以发挥重要作用。除病虫害防治以外，还可以在生产计划制定、田间管理方案等方面加以运用，进一步提升葡萄种植的工作质量和效率。
2、自动化：农业物联网技术与机器人技术、无人机技术的融合
现代化农业正在朝着无人化、自动化方向发展，传统的人力生产模式正在被农机设备、机器人和无人机所取代。相较于需要人工操控的农机设备，机器人、无人机技术的优势更加显着。
机器人技术在葡萄种植中的应用主要体现在自动化生产层面，能够根据农业物联网技术所生成的分析结果形成指令响应，以最大程度减轻人力负担，提升生产效率。当前机器人技术的发展十分快速，已经出现了播种机器人、智能除草机器人、采摘机器人等多种类型的机器人。以智能除草机器人为例，这类机器人配置了视觉识别技术，能够通过摄像头采集杂草的图像信息，并借助视觉识别快速辨别杂草种类，判断是否需要喷洒农药。相较于传统的除草技术，机器人的应用优势主要体现在能够靶向用药上，这意味着不仅能够大幅节约农药，降低成本，还能够避免作物上、土壤中出现过多的农药残留。
无人机技术实现了农业生产的空间拓展，借助其空中作业和设备搭载能力，无人机技术的应用场景十分广阔。
①无人机技术能够通过机身搭载的高清摄像头，实现对农田的航拍作业，并借助CAD技术、GIS技术生成高清晰度、分辨率的地图，以便后续生产规划、田间管理等工作的开展。
②无人机技术能够搭载播种设备、农药喷洒设备等各类设备，精准、高效地开展作业，有效提升了农业生产效率，规范了操作流程。
③无人机技术能够实现全天候的作物监测，采集各类数据，为葡萄的生长周期管理提供必要的数据支撑。
3、云端化：农业物联网技术与云计算技术的融合
农业物联网技术在实际应用中会产生大量的数据信息，借助云计算技术这些数据可以实现更加安全、可靠地存储和应用，最大程度释放数据价值。
①数据存储和管理
云计算技术依托云端服务器，能够实现海量数据的存储和管理，为农业物联网技术的应用提供了有力支持。传统的数据存储方法对存储空间的依赖很大，受限于软硬件设施，很难实现庞大的农业数据的管理，但借助云端存储，数据管理的便捷度大幅提升。
②数据备份和恢复
数据安全是农业物联网技术应用的一大前提，软硬件故障、操作失误、计算机病毒等因素都可能造成物联网数据的遗失和损坏，进而对农业管理工作带来负面影响。如果将数据存储在云端，能够借助云计算技术的数据备份和恢复功能，提升数据存储的安全性，即使出现故障问题，农业数据也不会完全丢失。
③协同作业
云计算技术为葡萄种植提供了协同作业平台，将种植园、合作社、农业科研机构等主体串联起来，便于种植户、农业科研人员、技术专家等人员实现远程、实时的数据调阅、下载和应用。在葡萄种植过程中，如果出现技术问题，可以远程提问，并邀请专家进行分析和解答。
农业物联网技术的应用是农业现代化、智慧农业发展的必然趋势，能够有效促进葡萄种植业的可持续发展。在农业物联网技术的辅助下，葡萄种植不仅能够实现生产效率、产能的有效提升，还能够减轻人力负担，节约成本支出。当前农业物联网技术在实际应用中仍然存在一定的问题和不足，包括前期投入较大、关键技术仍有瓶颈等，农业科研单位和人员要加强对农业物联网技术的深入研究，加快实现技术普及。
