物聯(lián)網技術在智慧農業(yè)節(jié)水灌溉中應用

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了物聯(lián)網技術在智慧農業(yè)節(jié)水灌溉中應用范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：信息技術、智能技術、物聯(lián)網系統(tǒng)等多項現(xiàn)代前沿科學技術成就的全面發(fā)展，給現(xiàn)代高科技農業(yè)的全面發(fā)展模式帶來諸多重大變化。目前，我國數(shù)字農業(yè)信息系統(tǒng)正在逐漸利用現(xiàn)代電子科學技術而迅速地發(fā)展并成為新型智慧農業(yè)。智慧農業(yè)主要是指農業(yè)利用信息智能與監(jiān)控、遠程農業(yè)管理信息系統(tǒng)等一系列先進現(xiàn)代化科技手段，對生產農業(yè)活動全面進行智能化、自動化管理。例如，控制程序和監(jiān)測數(shù)據用于實施具體的農業(yè)活動，如施肥、灌溉和噴灑農藥。物聯(lián)網技術在智慧農業(yè)節(jié)水中發(fā)揮著重要作用。文章針對物聯(lián)網技術的應用進行探索研究，為在智慧農業(yè)中充分實現(xiàn)節(jié)水灌溉作用。

關鍵詞：物聯(lián)網；智慧農業(yè)；節(jié)水灌溉；實際應用

中國是一個具備悠久農耕歷史的傳統(tǒng)農業(yè)大國，農業(yè)一直以來都是一個國家重點發(fā)展問題。為了繼續(xù)加快甘肅省農業(yè)信息化科技的發(fā)展，加快傳統(tǒng)農業(yè)向信息化智慧農業(yè)的深刻轉型，進一步加快我國數(shù)字農業(yè)生產力的釋放，各級相關部門近年來一直積極地推動信息物聯(lián)網系統(tǒng)等先進的信息技術平臺在現(xiàn)代農業(yè)信息化生產經營中卓有成效的創(chuàng)新應用。

1節(jié)水灌溉問題的社會背景

中國灌區(qū)每年安排的各類農業(yè)機械化灌溉設備用水總量約需占全國計劃總設備用水量比重的近80%。我國農村水資源相對豐富，但與農業(yè)機械化灌溉工程用水比例相比仍存在一些差距。這是由于我國的農業(yè)水利灌溉設備技術水平很低，用水率仍遠低于世界先進技術水平，導致我國大量農業(yè)水資源尚未得到充分開發(fā)。農業(yè)設施灌溉效率嚴重低下，嚴重制約和影響了我國農業(yè)現(xiàn)代化的全面發(fā)展。因此，節(jié)水施肥和灌溉是在促進我國現(xiàn)代農業(yè)全面發(fā)展的過程中不可或缺的重大戰(zhàn)略和基本措施。目前，我國農業(yè)正在加快智慧農業(yè)的發(fā)展。通過智能監(jiān)控、遠程控制等工具，實現(xiàn)農業(yè)智能化管理、檢測和生產，因地制宜，減少化肥、農藥和水資源的使用，節(jié)約人力物力，增加生產收入，實現(xiàn)從機械化到智慧化的農業(yè)革命。

2智慧農業(yè)的現(xiàn)狀和農業(yè)物聯(lián)網的基本架構

2.1智慧農業(yè)的現(xiàn)狀

隨著新一代網絡技術在我國農村的廣泛深入普及，農民也在現(xiàn)代農業(yè)科技生產經營環(huán)境中廣泛應用各種現(xiàn)代科技，影響和改變了傳統(tǒng)的農耕環(huán)境，以及傳統(tǒng)的農業(yè)生產方式。智慧農業(yè)還必須積極收集整理各類農業(yè)方面的現(xiàn)代化生產的技術知識和工作經驗，依靠移動物聯(lián)網系統(tǒng)實現(xiàn)各地不同類型生產經營信息系統(tǒng)的高度集成管理和知識共享，以進一步提高現(xiàn)代化農業(yè)機械化生產作業(yè)效率。在中國，農業(yè)互聯(lián)網正在迅速發(fā)展。我國的一些地區(qū)和城市正積極地嘗試發(fā)展農業(yè)物聯(lián)網。目前，為了將互聯(lián)網技術應用于農業(yè)生產，促進物聯(lián)網與農業(yè)生產的全球一體化，我國已經實現(xiàn)了管理信息和農產品銷售的現(xiàn)代化管理。

2.2農業(yè)物聯(lián)網的基本架構

農業(yè)物聯(lián)網工程的成功實施，主要依靠針對農產品的在線動態(tài)監(jiān)測，獲取信息。監(jiān)控農業(yè)網絡基礎設施中分布有很多在線傳感器節(jié)點。通過安裝這些無線傳感器，人們隨時可以獲取到土壤質量和土壤氣候信息，農民能夠更及時、準確地獲取檢查結果，并通過相關農業(yè)技術生產參考信息，發(fā)現(xiàn)并及時地解決相關生產問題。物聯(lián)網與集約農業(yè)生產方式的結合，將使農業(yè)逐漸地從以人力為中心、依賴于孤立機械的生產模式轉向以信息和軟件為中心的生產模式，從而大量使用各種自動化、智能化、遠程控制的生產設備。通過分析物聯(lián)網的技術結構，將物聯(lián)網分為3個層面：遠程監(jiān)控層、網絡層和應用層。農業(yè)物聯(lián)網遠程監(jiān)控層可以檢測各種對象和采集農場信息，包括各種傳感器和專業(yè)的網絡檢測設備傳感器，例如，碳濃度檢測、溫濕度檢測、監(jiān)控攝像頭、氣象站等。農業(yè)物聯(lián)網網絡層負責傳輸和處理收集的任何信息。該體系結構由不同的本地網絡、通信網絡、互聯(lián)網和相關的網絡管理平臺組成，負責將農業(yè)用戶與物聯(lián)網連接起來，確保物聯(lián)網的功能得以實現(xiàn)，并確保其真正有助于農業(yè)發(fā)展。

3物聯(lián)網技術在智慧農業(yè)節(jié)水灌溉中的具體應用

3.1智慧農業(yè)中的節(jié)水灌溉工作流程

灌溉設備和監(jiān)測設備在不同地區(qū)的分布情況各異，因此，我們需要一個能夠互動和有效控制的網絡系統(tǒng)。在農業(yè)生產節(jié)水管理中，控制系統(tǒng)非常重要。應用對象是中央控制室和無線通信設備有限公司，系統(tǒng)從灌區(qū)采集信息和數(shù)據。然后，系統(tǒng)對收集的數(shù)據進行處理和分析，并制定相關決策。該系統(tǒng)檢查設備、土地灌溉和指定農業(yè)區(qū)的灌溉說明、灌溉管道和相應的控制閥。在農田自動灌溉過程中，傳感器實時收集記錄并分析傳輸出有關農田水情動態(tài)的各類數(shù)據圖像和相關信息，并及時將圖像傳輸回控制中央系統(tǒng)。如果控制器發(fā)現(xiàn)田間供水量已達到滿載或超過設計預定量值，中央控制系統(tǒng)即發(fā)出緊急警報，控制閥則自動緊急關閉農田最后一根水管?；緟?shù)傳感器與控制系統(tǒng)之間的網絡數(shù)據傳輸通訊方式目前主要是用GPRS網絡，控制測量指令數(shù)據主要還是通過中心控制室內的計算機終端，通過流式以太網將數(shù)據轉發(fā)至中央控制服務器。利用節(jié)水系統(tǒng)的節(jié)水功能，我們可以快速高效地收集農田的溫度、亮度、光密度、作物生長和其他功能，基于節(jié)水系統(tǒng)收集的備份信息，將通過非地面通信收集到的數(shù)據和信息整合并上傳到地面物聯(lián)網上，服務平臺為節(jié)水區(qū)域提供科學指導，幫助農民確定安全用水和用水方法，在水處理過程中自動分配安全用水和必要的水桶，安全的水控制系統(tǒng)能實時監(jiān)測用水情況，并及時調整供水模式，改善水質?？筛鶕魑镄枰M行自動智能供水，有效防止傳統(tǒng)供水模式下缺水或水量過大的情況。此外，農業(yè)管理者還可以通過智能手機和農業(yè)綜合企業(yè)互聯(lián)網服務平臺，通過手機遠程控制農田灌溉。同時通過手機屏幕接收關于農田土壤、作物生長和當?shù)靥鞖鉅顩r的實時信息。實用的農業(yè)服務平臺是基于互聯(lián)網的節(jié)水服務平臺，提供不同的服務功能。用戶可以在線瀏覽。在瀏覽時，用戶可以根據自己的情況自動、半自動或立即儲存水。同時，該平臺還支持對水域條件的多邊論證和分析，用戶可以及時了解和獲取水域條件的數(shù)據。

3.2智慧農業(yè)中節(jié)水灌溉的物聯(lián)網方案

控制系統(tǒng)包括控制室、安裝在水泵旁邊的無線通信網絡、專有設備、農業(yè)通信設備、控制系統(tǒng)和驅動器?？刂葡到y(tǒng)、信號發(fā)射器和信息反射等傳感器可以實現(xiàn)全自動化。灌溉過程開始進行時，無線通信網絡可將實時灌溉控制信息及時發(fā)送到遠程的監(jiān)控系統(tǒng)室。監(jiān)控系統(tǒng)可打開自動灌溉水控制閥，為農業(yè)灌溉供水，并請求相應的報警信息。當灌溉水達到預設值時，控制閥自動關閉。農業(yè)環(huán)境的變化由GPRS傳感器網絡檢測并發(fā)送到農業(yè)設備。控制信號輸出的方法是：遠程控制室內的計算機利用服務器對采集到的數(shù)據進行分析計算，并在遠程決策時發(fā)送實時控制信號，控制發(fā)動機。目前農業(yè)物聯(lián)網的網絡模式一般為Laura+4G網絡，物聯(lián)網服務平臺的網關采用4G網絡技術。由于LauraGate的使用受到限制，該Gate無法提供一些農業(yè)服務，LauraGate的用戶數(shù)量與功能數(shù)量的顯著減少有關。因此，有必要更新農業(yè)企業(yè)網絡計劃，并采用NB-loT物聯(lián)網計劃。該網絡系統(tǒng)將減少農業(yè)物聯(lián)網系統(tǒng)的建設，進一步降低農業(yè)物聯(lián)網平臺的運營成本，提高農業(yè)物聯(lián)網服務的功能性。服務平臺的每個模塊都使農業(yè)物聯(lián)網服務更加可靠。此外，還簡化了農業(yè)物聯(lián)網系統(tǒng)的網絡結構，便于農業(yè)物聯(lián)網系統(tǒng)的后續(xù)維護。

3.3系統(tǒng)功能特點

3.3.1系統(tǒng)管理。物聯(lián)網系統(tǒng)的主要功能是管理內部數(shù)據、確定數(shù)據表的結構并對其進行維護。同時，物聯(lián)網技術還可以維護系統(tǒng)的正常運行，保護用戶賬戶、權限、文件和信息的完整性。物聯(lián)網系統(tǒng)還可以規(guī)范特定領域的知識管理。在物聯(lián)網系統(tǒng)的建設和運行過程中，必須科學地管理內部數(shù)據，不僅要確定數(shù)據表的結構，還要做好數(shù)據的維護工作。另外，管理系統(tǒng)的運行和維護系統(tǒng)本身不能丟失，用戶賬戶、權限、信息等都需要保證安全。值得注意的是，具體領域的知識管理不應被忽視，還應確保其規(guī)范性。3.3.2查詢、信息收集和搜索性能。使用不同的方法查找信息，然后利用圖表和其他不同的形式來表達結果。研究方法主要包括點搜索、空間搜索和組合邏輯形式。在系統(tǒng)功能上，需要保證數(shù)據的查詢、采集和分析。信息搜索可以是點搜索、空間搜索等多種方法，并利用圖形等形式表達結果。在該系統(tǒng)中，數(shù)據采集是基于各個位置，長信息和寬度可以準確分類。中央計算機接收到監(jiān)控計算機的數(shù)據后，可以準確地查找到信息。3.3.3數(shù)據收集的自動識別。數(shù)據采集終端根據不同的位置自動進行數(shù)據采集，通過精確采集經緯度數(shù)據并將其發(fā)送給計算機，進行行為數(shù)據監(jiān)測。3.3.4數(shù)據分析職能。在系統(tǒng)的使用過程中，數(shù)據和信息的收集、處理和分析起著非常重要的作用。在信息收集過程中，可以通過圖形幫助和其他方法顯示在某個點或空間中。在系統(tǒng)中，必須分析在所有位置獲取的數(shù)據，以確定顯示的準確性。從監(jiān)控計算機收集信息和數(shù)據后，必須使用中央計算機來正確安排位置。分析不同地段的不同特點，并將結果以專題圖的形式打印出來。

4結束語

智慧農業(yè)在我國農業(yè)生產中具有廣泛的應用范圍和重要意義。物聯(lián)網被世界公認為是繼計算機、互聯(lián)網與移動通信網之后的世界信息產業(yè)第三次浪潮。它是以感知為前提，實現(xiàn)人與人、人與物、物與物全面互聯(lián)的網絡。農業(yè)生產管理過程中，基于信息采集點感知數(shù)據，集成農業(yè)生產管理知識模型，開發(fā)大田生產智能決策系統(tǒng)，實現(xiàn)科學施肥、節(jié)水灌溉、病蟲害預警防治等生產措施的智能化管理。物聯(lián)網智能節(jié)水灌溉是農田節(jié)水灌溉的現(xiàn)代化農業(yè)新技術，它不僅能夠根據相應植物的需水特性、生育階段、氣候、土壤條件等做合理設計，制定相應的灌溉制度，適時、適量，合理灌溉，也可以做到局部灌溉。還可避免土壤鹽堿化，對已經出現(xiàn)鹽堿化的土壤，可利用灌溉沖洗土壤中的可溶鹽分，以改良土壤。此外科學灌溉方式還可起到預防果樹蔬菜霜凍和預防干熱風危害，以及防止土壤風蝕等作用。

參考文獻：

[1]楊正副.物聯(lián)網技術在農業(yè)節(jié)水灌溉中的應用[J].農家參謀，2019（16）：23.

[2]侯健.物聯(lián)網技術在現(xiàn)代農業(yè)節(jié)水灌溉中的應用研究[J].科學技術創(chuàng)新，2019（19）：127-128.

[3]段淑萍.物聯(lián)網技術在“智慧農業(yè)”中的應用及模式[J].電子技術與軟件工程，2019（8）：19.

[4]王丙剛.物聯(lián)網技術在“智慧農業(yè)”中的應用及模式探研[J].智能建筑與智慧城市，2018（9）：73-74.

作者:石沖貌 單位:甘肅瑞盛·亞美特高科技農業(yè)有限公司