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济南科百智慧农业产业园位于山东省济南市莱芜区，使用科百KB-CPS作物精准栽培管理信物融合操作系统对园区大空间智能日光温室作物（图1）进行全面数字化管控，在充分利用自然条件和设施化、物联网精准调控的基础上，在暖温带地区生产出可以全年供应市场的高品质莲雾、番木瓜、荔枝等热带水果，取得了良好成效。该产业园莲雾年产量达4500 kg/667 m2（图2a），可溶性固形物14%，高出原产地50%以上，商品果率80%。番木瓜年均产量为5000 kg/667 m2（图2b），可溶性固形物13%以上，高出原产地25%。热带作物年产值均在10万元/667 m2以上。
南果北种在技术实现方面存在较大难度，尤其是在温室环境控制方面，利用传统方式和普通温室进行栽培，管控效果受限，管理成本较高。科百智慧农业产业园的高效管理则得益于大数据和农业物联网系统在栽培管理中的成熟应用。
传统的普通温室环境控制过程中，控制决策大部分依靠农艺师或种植者的经验和感性认知，存在粗放、宽泛、不确定的属性。虽然目前大部分温室也配置了卷帘电机、轴流风机、湿帘系统等机械化环境控制设备，为环境控制提供了必要的硬件设备，但这些设备的运行控制仍然依赖于人的决策，且耗费大量时间成本。尤其是在规模化设施栽培中，如何高效精准地实现环境控制是需要解决的问题。基于这些问题，科百智慧农业产业园对系统提出了很多新的需求，例如人力成本节约要求、生产效率要求、环境控制的精准化要求、时效性要求，对农产品规范化、标准化和一致性的要求，这些要求解决的前提是环境控制的高效管理、精准管理、智能管理和经济管理。实际上，无论温室栽培还是大田栽培，从始至终都是围绕着大量的数据在进行，需要时刻关注和利用温度、湿度、太阳辐照度、昼夜温差、露点温度、有效积温等数据。文章主要介绍在智慧温室环境控制中数据监测、采集、传输、存贮以及计算应用等问题。
数据监测
科百智慧农业产业园每个智能日光温室都配置了一系列的传感器来采集数据。空气温湿度、土壤温湿度、太阳辐照度、CO2浓度、土壤pH和EC等这些因素都是影响温室内作物生长的基本要素，是温室环境控制中需要收集的基础数据。更进一步，收集作物生长的数据信息，如叶片温湿度、叶面积、茎秆和果实的微变参数，径流等。从这些数据中，可以读取出更深层次环境与作物生长的关系，给中长期的环境控制提供更精准的智能决策。在科百智能温室中，利用各种类别的传感器即可收集到作物生长环境实时的、密集的、精确的全维度大数据，这些数据构成物联网系统进行智能控制的基础。
数据传输和数据存储
园区内的物联网无线农业环境自动监测和预警系统微基站基于互联网功能，通过GPRS/GSM网络和物联网专用频段将各类传感器和节点的数据信息发送到中央数据平台。值得指出的是，相对于有线传感器和数据传输设备，科百使用的无线传感器和数据传输技术在农业物联网应用领取表现出了更加明显的优势。一个中央微基站可覆盖1～3 km距离，意味着至少在4500亩（300.15 hm2）的区域范围内，只需要1座中央基站即可实现布置在园区中所有的传感器和数据节点通讯。不仅节约空间，可模块化安装，还不受使用场景限制，低功耗，低成本，可根据园区管理者需求进行定制化配置。数据的云存储技术更是为园区管理者节约了硬件和空间成本，使数据成为一种可随时取用的无形资产。
数据计算和应用
數据采集和存储的最终目的是数据应用，大量的数据需要通过物联网平台和一系列的算法来计算控制逻辑，因此一个完整的、可靠的物联网系统还必须具备强大的数据计算能力。根据不同应用场景和需求，物联网系统已经可以完全实现六大农业环境大数据生产力（图6）。
大数据和物联网系统在智能温室环境控制中的基础应用
科百物联网系统通过云平台或手机APP（图7～8）可实现对温室环境的远程实时控制。所有接入平台的环控设备如通风口、保温被、轴流风机、湿帘系统、遮阳网、补光灯、电磁阀、加湿器等设备，都可在指令下发后实现远程和实时管理。这些应用可节约大量的人力成本，实现设备控制的统一和标准化管理，尤其是在多温室管理中，一个园区管理员通过云平台可对十多个温室进行远程实时环境管理，远程一键操作某个或多个设备设施的启停。系统还可根据园区管理员需求，针对某一类设备设置定时任务或条件任务。
在智能温室中，某些环境管理需要通过设备高频次的启停来实现目标环境控制，以温室高温时的降温为例，如果设定莲雾智能温室目标温度为25～27℃，在不使用湿帘系统的节能要求前提下，最经济有效的手段是通过通风口的频繁开启和关闭实现降温目的，这可能需要间隔十几分钟的高频次风口电机启停动作，物联网系统可根据条件设定，自动下发启停和开度指令，实现温度保持在设定范围之内。在智能连栋温室环境调控中需要风机、遮阳帘、加温设备、湿帘等设备的联合运行来确保温度在设定的范围内，这种控制就需要多个设备的联合、高频动作，设备运行的先后顺序、运行时间、运行强度包括能效指标都需要被考量，这种控制就需要一套复杂的逻辑运算来进行，物联网系统可根据采集的数据和目标任务在计算后制定出严密的设备控制决策，自动执行，智能运行，达成环境控制目的。
大数据和物联网系统在智能温室环境控制中的高级应用
农业数学模型的研究一直是农科领域的热点之一，但数学模型在农业物联网中很难被实质性应用。在农业物联网系统中，高效的数据采集传输运用等问题迎刃而解，这给农业数学模型的高效应用创造了必要条件。
以计算果树需冷量的犹他模型为例，该模型如果以传统手段来运行十分困难，仅数据采集就是一项庞大而复杂的工程。但在智能温室中，以秒级为采集时间颗粒度的温度大数据，结合物联网系统后台算法，即可精准实现数据实时采集、传输和存储，便捷地运行模型，同时物联网设备设施可在系统支持下智能运行，来进行需冷量的精准监测和环境调控，为精准生产提供有效的支撑。在科百智慧农业产业园温室荔枝栽培中，使用了基于犹他模型理论的需冷量控制模型进行低温积温预测和智能环境控制，实现了荔枝在该园区的早成花、早坐果、早成熟，同时提高了产品质量。
南果北种在技术实现方面存在较大难度，尤其是在温室环境控制方面，利用传统方式和普通温室进行栽培，管控效果受限，管理成本较高。科百智慧农业产业园的高效管理则得益于大数据和农业物联网系统在栽培管理中的成熟应用。
传统的普通温室环境控制过程中，控制决策大部分依靠农艺师或种植者的经验和感性认知，存在粗放、宽泛、不确定的属性。虽然目前大部分温室也配置了卷帘电机、轴流风机、湿帘系统等机械化环境控制设备，为环境控制提供了必要的硬件设备，但这些设备的运行控制仍然依赖于人的决策，且耗费大量时间成本。尤其是在规模化设施栽培中，如何高效精准地实现环境控制是需要解决的问题。基于这些问题，科百智慧农业产业园对系统提出了很多新的需求，例如人力成本节约要求、生产效率要求、环境控制的精准化要求、时效性要求，对农产品规范化、标准化和一致性的要求，这些要求解决的前提是环境控制的高效管理、精准管理、智能管理和经济管理。实际上，无论温室栽培还是大田栽培，从始至终都是围绕着大量的数据在进行，需要时刻关注和利用温度、湿度、太阳辐照度、昼夜温差、露点温度、有效积温等数据。文章主要介绍在智慧温室环境控制中数据监测、采集、传输、存贮以及计算应用等问题。
数据监测
科百智慧农业产业园每个智能日光温室都配置了一系列的传感器来采集数据。空气温湿度、土壤温湿度、太阳辐照度、CO2浓度、土壤pH和EC等这些因素都是影响温室内作物生长的基本要素，是温室环境控制中需要收集的基础数据。更进一步，收集作物生长的数据信息，如叶片温湿度、叶面积、茎秆和果实的微变参数，径流等。从这些数据中，可以读取出更深层次环境与作物生长的关系，给中长期的环境控制提供更精准的智能决策。在科百智能温室中，利用各种类别的传感器即可收集到作物生长环境实时的、密集的、精确的全维度大数据，这些数据构成物联网系统进行智能控制的基础。
数据传输和数据存储
园区内的物联网无线农业环境自动监测和预警系统微基站基于互联网功能，通过GPRS/GSM网络和物联网专用频段将各类传感器和节点的数据信息发送到中央数据平台。值得指出的是，相对于有线传感器和数据传输设备，科百使用的无线传感器和数据传输技术在农业物联网应用领取表现出了更加明显的优势。一个中央微基站可覆盖1～3 km距离，意味着至少在4500亩（300.15 hm2）的区域范围内，只需要1座中央基站即可实现布置在园区中所有的传感器和数据节点通讯。不仅节约空间，可模块化安装，还不受使用场景限制，低功耗，低成本，可根据园区管理者需求进行定制化配置。数据的云存储技术更是为园区管理者节约了硬件和空间成本，使数据成为一种可随时取用的无形资产。
数据计算和应用
數据采集和存储的最终目的是数据应用，大量的数据需要通过物联网平台和一系列的算法来计算控制逻辑，因此一个完整的、可靠的物联网系统还必须具备强大的数据计算能力。根据不同应用场景和需求，物联网系统已经可以完全实现六大农业环境大数据生产力（图6）。
大数据和物联网系统在智能温室环境控制中的基础应用
科百物联网系统通过云平台或手机APP（图7～8）可实现对温室环境的远程实时控制。所有接入平台的环控设备如通风口、保温被、轴流风机、湿帘系统、遮阳网、补光灯、电磁阀、加湿器等设备，都可在指令下发后实现远程和实时管理。这些应用可节约大量的人力成本，实现设备控制的统一和标准化管理，尤其是在多温室管理中，一个园区管理员通过云平台可对十多个温室进行远程实时环境管理，远程一键操作某个或多个设备设施的启停。系统还可根据园区管理员需求，针对某一类设备设置定时任务或条件任务。
在智能温室中，某些环境管理需要通过设备高频次的启停来实现目标环境控制，以温室高温时的降温为例，如果设定莲雾智能温室目标温度为25～27℃，在不使用湿帘系统的节能要求前提下，最经济有效的手段是通过通风口的频繁开启和关闭实现降温目的，这可能需要间隔十几分钟的高频次风口电机启停动作，物联网系统可根据条件设定，自动下发启停和开度指令，实现温度保持在设定范围之内。在智能连栋温室环境调控中需要风机、遮阳帘、加温设备、湿帘等设备的联合运行来确保温度在设定的范围内，这种控制就需要多个设备的联合、高频动作，设备运行的先后顺序、运行时间、运行强度包括能效指标都需要被考量，这种控制就需要一套复杂的逻辑运算来进行，物联网系统可根据采集的数据和目标任务在计算后制定出严密的设备控制决策，自动执行，智能运行，达成环境控制目的。
大数据和物联网系统在智能温室环境控制中的高级应用
农业数学模型的研究一直是农科领域的热点之一，但数学模型在农业物联网中很难被实质性应用。在农业物联网系统中，高效的数据采集传输运用等问题迎刃而解，这给农业数学模型的高效应用创造了必要条件。
以计算果树需冷量的犹他模型为例，该模型如果以传统手段来运行十分困难，仅数据采集就是一项庞大而复杂的工程。但在智能温室中，以秒级为采集时间颗粒度的温度大数据，结合物联网系统后台算法，即可精准实现数据实时采集、传输和存储，便捷地运行模型，同时物联网设备设施可在系统支持下智能运行，来进行需冷量的精准监测和环境调控，为精准生产提供有效的支撑。在科百智慧农业产业园温室荔枝栽培中，使用了基于犹他模型理论的需冷量控制模型进行低温积温预测和智能环境控制，实现了荔枝在该园区的早成花、早坐果、早成熟，同时提高了产品质量。