基于物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)的作物水肥一體化系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

李志然 潘鶴立 尚春雨 潘東明

摘?要：為了提高農(nóng)田灌溉和施肥效率，優(yōu)化生產(chǎn)流程和改善土壤生態(tài)環(huán)境，開發(fā)了基于物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)的作物水肥一體化系統(tǒng)，在對系統(tǒng)建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)原理和總體構(gòu)架進行闡述分析的基礎(chǔ)上將系統(tǒng)應(yīng)用劃分為農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和水肥一體化系統(tǒng)兩大模塊。農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，采用一體化采集節(jié)點設(shè)計，可以實現(xiàn)農(nóng)田水肥環(huán)境等數(shù)據(jù)監(jiān)測，為灌溉和施肥控制提供數(shù)據(jù)支撐;水肥一體化系統(tǒng)在系統(tǒng)首部、管網(wǎng)和控制系統(tǒng)等工程建設(shè)的基礎(chǔ)上采用組態(tài)軟件開發(fā)，通過原理流程設(shè)定可以實現(xiàn)農(nóng)田智能灌溉施肥控制和數(shù)據(jù)分析查詢等功能。

關(guān)鍵詞：水肥一體化系統(tǒng);物聯(lián)網(wǎng);環(huán)境監(jiān)測;智能控制

DOI：10.13651/j.cnki.fjnykj.2019.03.015

Abstract：In order to improve the efficiency of irrigation and fertilization in farmland， optimize production process and improve soil ecological environment， the integrated system for crop water and fertilizer was developed basing on the intelligent agricultural technology of internet of things. On the basis of analyzing the principle of the Internet of things and overall framework of the system construction， the application of the system was divided into two modules：the farmland environmental monitoring system and the integrated system of water and fertilizer.The farmland environmental monitoring system could monitor the data of water and fertilizer environment in farmland that based on the wireless sensor network， and adopted integrated acquisition node design which could provide data support for the control of irrigation and fertilization.The integrated system for water and fertilizer was developed with configuration software basing on the construction of the first part of the system，the pipe network system and the control system，， and it could realize the intelligent control of irrigation and fertilization， data analysis and query in farmland through the setting of the principle flow.

Key words：Integrated system for water and fertilizer; Internet of things; Environmental monitor; Intelligent control

智慧農(nóng)業(yè)是近些年來農(nóng)業(yè)技術(shù)發(fā)展中的一個重要方向，從20世紀中期信息技術(shù)開始應(yīng)用于農(nóng)業(yè)至今，數(shù)據(jù)處理、自動控制以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用已滲透到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各個方面。2016年黨的《“十三五”全國農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展規(guī)劃》、《國家信息化發(fā)展戰(zhàn)略綱要》等政策綱領(lǐng)性文件明確指出“信息化是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的制高點”，加快農(nóng)業(yè)、農(nóng)村信息化的發(fā)展，培育和建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)[1]。當前，以物聯(lián)網(wǎng)為代表的數(shù)字信息技術(shù)已成為智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展和質(zhì)量提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

福建省是一個多山的省份，素有“八山一水一分田”的稱謂，因此大部分農(nóng)田的建設(shè)都位于丘陵地區(qū)，平地資源相對缺乏，水源條件也分布不均，傳統(tǒng)的灌溉施肥技術(shù)在實際農(nóng)田管理中具有較大的限制。近些年來，隨著農(nóng)村年輕勞動力的流逝，化肥等生產(chǎn)資料的價格上漲等社會環(huán)境因素，使得勞動成本不斷上漲，農(nóng)田經(jīng)濟效益不斷下降。由于農(nóng)戶在農(nóng)田的管理過程中缺乏科學(xué)指導(dǎo)，導(dǎo)致水肥農(nóng)藥的過度使用，不僅加大了成本投入，更容易造成土壤的酸化和板結(jié)問題，而且多余的養(yǎng)分肥料和農(nóng)藥等會滲入地下水系統(tǒng)，使水體富營養(yǎng)化，造成生態(tài)環(huán)境的破壞，影響作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)的下降。因此研究高效的灌溉施肥技術(shù)是當前解決農(nóng)田水肥問題的關(guān)鍵。在提高農(nóng)田產(chǎn)量質(zhì)量的同時，合理規(guī)劃水肥的使用量，保護生態(tài)環(huán)境，逐步轉(zhuǎn)向農(nóng)田的綠色發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)田水肥一體化技術(shù)成為首選目標。

水肥一體化技術(shù)是農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進程中發(fā)展起來的一項新的農(nóng)業(yè)技術(shù)，主要是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中把灌溉和施肥融為一體，借助壓力系統(tǒng)或自然落差通過管道系統(tǒng)，準確均勻地將配置好的水肥輸送至農(nóng)田的根部區(qū)域的智能灌溉技術(shù)[2]。通過將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與水肥一體化技術(shù)優(yōu)勢結(jié)合，利用現(xiàn)代信息技術(shù)對農(nóng)田環(huán)境進行智能監(jiān)測控制，實現(xiàn)信息的收集和數(shù)字化處理，有效提高農(nóng)田水肥灌溉的智能決策效率，實現(xiàn)農(nóng)田的高效管理和作物的優(yōu)質(zhì)、綠色生產(chǎn)。

1?系統(tǒng)總體設(shè)計

基于物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)的農(nóng)田水肥一體化自動系統(tǒng)主要由農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和水肥一體化系統(tǒng)兩部分組成，以云技術(shù)應(yīng)用為服務(wù)平臺，以農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)為基礎(chǔ)而設(shè)計開發(fā)的現(xiàn)代智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，在設(shè)計理念和應(yīng)用效果上呈現(xiàn)“可視化、智能化和一體化”的特點，具有氣象監(jiān)測、趨勢分析、水肥智能控制和預(yù)報預(yù)警等多種功能。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)由三層架構(gòu)組成，分別為：感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層[3]。這三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成了物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用基礎(chǔ)，既相互獨立又相互聯(lián)系實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)三層結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

感知層位于體系結(jié)構(gòu)的底層，是物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)部分，由各類傳感器構(gòu)成用于感知紀錄外部環(huán)境的客觀信息，如空氣溫濕度、土壤溫度、土壤含水量和降雨量等，是農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心構(gòu)架;網(wǎng)絡(luò)層位于中間層，也稱為傳輸層，是感知層和服務(wù)層的連接紐帶，主要功能是通過各種無線、有線網(wǎng)絡(luò)把感知層傳遞的電磁信號（電壓信號和電磁波信號等）傳送到應(yīng)用層;應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的顯示層和服務(wù)界面，是信息采集傳輸?shù)慕K端，它可以把傳輸層傳遞過來的電信號進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化分析，以直觀的圖表或曲線的形式呈現(xiàn)給用戶，用戶可以通過應(yīng)用層發(fā)送相關(guān)指令給各控制器進而實現(xiàn)農(nóng)田水肥灌溉的智能控制和管理。水肥一體化系統(tǒng)構(gòu)架示意圖如圖2所示。

2?農(nóng)田環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

農(nóng)田環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng)由環(huán)境采集專用傳感器、網(wǎng)關(guān)、Zig Bee、4G/5G 無線網(wǎng)絡(luò)、傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)及相關(guān)附件構(gòu)成，其中傳感器平均分布安裝于農(nóng)田種植區(qū)域。前端的傳感器數(shù)據(jù)采集設(shè)備承擔著信息和數(shù)據(jù)收集功能，而網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)負責把大量無線傳感器節(jié)點收集到的溫濕度、土壤含水量信息進行電信號TCP/IP格式化轉(zhuǎn)化，通過ZigBee & LORA、4G/5G 無線網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)，將數(shù)據(jù)輸送到云服務(wù)器，進行數(shù)據(jù)處理與分析。農(nóng)田管理人員可以登錄智慧農(nóng)業(yè)云平臺進行信息查看，進行實時環(huán)境調(diào)控，可為園區(qū)水肥灌溉智能控制、環(huán)境調(diào)控以及決策分析等園區(qū)智能化、數(shù)字化管理提供強有力的信息支持。

2.1?一體化無線采集節(jié)點的設(shè)計

一體化無線采集節(jié)點的設(shè)計，是按照模塊化設(shè)計原則，將多種傳感器處理模塊和射頻模塊集成一體，根據(jù)農(nóng)田的實際監(jiān)測需求自由選擇傳感器的種類，具有可調(diào)整性和擴展性等優(yōu)勢[4]。一體化無線采集節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

系統(tǒng)的一體化無線采集節(jié)點傳感器模塊設(shè)計中主要選擇了空氣溫濕度、光照強度、CO2濃度、土壤溫度和土壤濕度傳感器等采集環(huán)境參數(shù)。各傳感器名稱及規(guī)格參數(shù)如表1所示。其中土壤溫度和土壤含水量傳感器用于灌溉控制的數(shù)據(jù)采集，而空氣溫濕度、光照強度和CO2濃度傳感器則用于農(nóng)田環(huán)境的監(jiān)測，更好地輔助管理人員進行管理決策。

本系統(tǒng)在一體化無線采集節(jié)點的設(shè)計中射頻模塊根據(jù)ZigBee無線技術(shù)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和低功耗、延時短、網(wǎng)絡(luò)容量大、多頻段的特點選擇了適配性強的CC2530芯片。CC2530芯片支持2.4 GHz 頻段、IEEE802.15 Zigbee 協(xié)議并且自帶有RF收發(fā)器，且具有極高的接收靈敏度、抗干擾能力和低功耗的特點[5]，非常適合農(nóng)田需要超低耗的監(jiān)測環(huán)境。

2.2?物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的設(shè)計

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)即Zigbee網(wǎng)絡(luò)的匯聚節(jié)點，它的主要功能是將感知層中各無線傳感器采集到的環(huán)境信息轉(zhuǎn)換成TCP/IP格式電信號經(jīng)過寬帶網(wǎng)絡(luò)和廣域網(wǎng)傳輸至本地水肥一體化監(jiān)控服務(wù)平臺和云端服務(wù)器存儲，采用以云存儲為核心的在線分布存儲系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)存儲。通過采用訪問控制、身份認證以及ssl加密技術(shù)對數(shù)據(jù)進行保護，確保數(shù)據(jù)安全可靠，保證用戶隨時隨地可接入云端訪問，實現(xiàn)現(xiàn)場級和云端的遠程傳輸及存儲，同時能提供基于WEB端和移動端的數(shù)據(jù)訪問及管理服務(wù)。

3?農(nóng)田水肥一體化系統(tǒng)設(shè)計

3.1?水肥一體化系統(tǒng)綜合設(shè)計

基于物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容共分為管道、施肥和智能控制器系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施以及智能管理軟件集成系統(tǒng)兩大部分。

管道、施肥和智能控制器系統(tǒng)等基礎(chǔ)設(shè)施包括系統(tǒng)首部建設(shè)、給水管網(wǎng)建設(shè)和灌溉分區(qū)閥門控制設(shè)備建設(shè)三大部分，具體為系統(tǒng)首部泵站、過濾系統(tǒng)配置，田間灌溉給水管網(wǎng)走向，檢查井位置，給水設(shè)備（如蝶閥、空氣閥、泄水閥）等安裝位置，控制電纜鋪設(shè)走向，控制設(shè)備（如灌溉電磁閥、解碼器、田間控制站、防雷擊保護器）等安裝位置，中控設(shè)備及氣象站等設(shè)備的布置。田間電力線纜采用地埋形式，利用灌溉管路敷設(shè)所需的溝渠開展敷設(shè)工作。

系統(tǒng)首部作為系統(tǒng)動力源，由農(nóng)田附近水庫或地下水中抽調(diào)輸送至田間的蓄水池中，為各種植區(qū)域提供灌溉用水;給水管網(wǎng)包含系統(tǒng)首部與各蓄水池間的水源輸送管路以及蓄水池與各灌溉區(qū)域間相互連接的輸水管網(wǎng);灌溉分區(qū)依據(jù)耗水量與管路最大輸水量間損耗關(guān)系，由灌溉支管、灌溉噴頭等設(shè)施構(gòu)成，形成合理灌溉分區(qū)布局。系統(tǒng)建成后，以環(huán)境采集信息為基礎(chǔ)，以控制器作為控制終端，依據(jù)作物的水肥需求模型開展自動化、智能化灌溉施肥決策。水肥一體化技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

針對規(guī)農(nóng)業(yè)水肥一體化生產(chǎn)的需求，建立實用、操作簡單的水肥灌溉管理體系。水肥軟件集成管理平臺以軟硬件有機結(jié)合開發(fā)而成，布設(shè)于田間數(shù)據(jù)管理中心服務(wù)器，通過該系統(tǒng)可實現(xiàn)遠程自動化水肥灌溉控制，在遠程控制界面對自動灌溉控制裝備進行系統(tǒng)配置、時間等參數(shù)設(shè)置，具有灌溉控制、輪灌組設(shè)置、異常報警、操作日志等功能，實現(xiàn)了用水管理和灌溉控制管理，提高田間綜合管理水平。

3.2?水肥一體化灌溉控制原理

水肥灌溉系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)、系統(tǒng)首部、分路控制器、數(shù)據(jù)采集終端和電磁閥控制終端組成，通過與管網(wǎng)系統(tǒng)有機結(jié)合，可實現(xiàn)智能化監(jiān)測、控制灌溉中的供水時間及供水量。

在進行水肥灌溉時由均勻部署在田間的土壤溫濕度傳感器采集終端的信息收集和反饋作為灌溉控制的基礎(chǔ)，根據(jù)作物最佳生長條件的土壤含水量，設(shè)定下限值和上限值，通過傳感器的采集傳輸至云平臺經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后在系統(tǒng)顯示界面以顏色的深淺表示含水量的多少，直觀地展示給用戶。當灌溉分區(qū)的土壤含水量達到設(shè)定的下限值時，傳感器把檢測到的信息發(fā)送到管理平臺，管理平臺發(fā)送指令到電磁閥，實現(xiàn)電磁閥的自動開啟，并控制水泵、施肥泵等設(shè)備進行灌溉工作;當檢測到土壤含水量經(jīng)過預(yù)設(shè)灌水定額灌溉后到達設(shè)定的上限值時，自動關(guān)閉電磁閥，相關(guān)設(shè)備也停止運行[6]。同時在灌溉過程中可根據(jù)不同時間段設(shè)定不同分區(qū)的電磁閥工作順序，實現(xiàn)輪罐組的協(xié)調(diào)劃分，也可以根據(jù)田間環(huán)境實際狀況實現(xiàn)手動灌溉施肥工作。水肥自動灌溉示意圖如圖5所示。

在水肥自動灌溉系統(tǒng)程序設(shè)計時要根據(jù)不同作物或果樹的種類確定最佳的土壤含水量范圍，假設(shè)某一作物的最佳土壤含水量范圍為15%～20%，含水量變量為X，土壤傳感器標號為I，灌溉時間為D，水肥自動灌溉程序設(shè)計流程圖如圖6所示。當然用戶也可以通過云平臺界面隨時觀察農(nóng)田含水量信息，進入灌溉施肥界面，手動設(shè)定灌溉時間參數(shù)和施肥時間參數(shù)進行灌溉施肥控制。

3.3?系統(tǒng)首部設(shè)計

系統(tǒng)首部是灌溉系統(tǒng)中的起點，通常作為灌溉管理中心，動力系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)和施肥系統(tǒng)等設(shè)備在首部運行。

（1）灌溉首部增壓裝置：根據(jù)灌溉系統(tǒng)設(shè)計流量和揚程選擇合適的管道離心泵，同時配置變頻柜，對水泵采用恒壓控制。

（2）過濾系統(tǒng)：在灌溉系統(tǒng)中，進入系統(tǒng)的水必須經(jīng)過過濾器進行凈化處理。水源為地下水或山泉水，統(tǒng)一匯入蓄水池，然后增壓進入管網(wǎng)。灌溉系統(tǒng)首部過濾器系統(tǒng)設(shè)計采用疊片式過濾器組（手動清洗）。同時建議地下水井泵安裝處安裝過濾系統(tǒng)，分為兩級過濾，第一級為離心分離器，第二級為網(wǎng)式自動反沖洗過濾器。

（3）施肥系統(tǒng)：考慮所施肥料為可溶性液態(tài)肥，設(shè)計采用比例施肥泵，它是一種靠水力驅(qū)動的施肥裝置，能夠按照設(shè)定的比例將肥料均勻的添加到水中，不受系統(tǒng)壓力和流量影響，實現(xiàn)施肥濃度控制。

（4）量控儀表與保護裝置：為保證灌溉系統(tǒng)正常運行，在首部樞紐需安裝各種控制，量測，保護裝置。量測控制設(shè)備包括壓力表，空氣閥，蝶閥等。

3.4?給水管網(wǎng)建設(shè)

給水管網(wǎng)系統(tǒng)通過蓄水池與管路將整個種植區(qū)域連接，構(gòu)成給水管網(wǎng)。給水管網(wǎng)分別由水源中轉(zhuǎn)蓄水池、增壓水泵、過濾設(shè)備、水肥設(shè)備、管網(wǎng)工程及相關(guān)管線配件組成，各蓄水池依據(jù)農(nóng)田地形高低適當選擇建設(shè)大、中、小三型蓄水池，將首部水源與各灌溉區(qū)域融為一體。

蓄水池可以安裝1套浮力補水裝置，結(jié)合首部水泵與各分區(qū)離心水泵提供動力，實現(xiàn)自動補水功能，構(gòu)成各種植區(qū)域的水源調(diào)度工作;同時在蓄水池處各配備1套碟片過濾設(shè)備與1套比例施肥泵，用于液體肥料的水肥一體化工作與管路內(nèi)雜質(zhì)過濾，比例施肥泵利用水流吸力，按比例將混肥桶內(nèi)肥液或藥液吸入灌溉管路，肥藥隨灌溉水按預(yù)設(shè)計量均勻滴入田間;蓄水池處建設(shè)1臺智能控制器作為灌溉工作啟閉指令控制終端，控制器可依據(jù)上位機軟件命令或本地人工指令開展灌溉操作，大幅減少人工勞動強度，起到節(jié)本增效目的，同時于各蓄水池處配套安裝1套超聲波流量計，用于監(jiān)測各蓄水池灌溉用水量。

管網(wǎng)工程由主管、支管、毛管及相關(guān)管線附件構(gòu)成，將灌溉用水源源不斷的輸送至目標灌溉區(qū)域。相關(guān)附件主要包括閘閥、球閥和噴頭等。

3.5?灌溉分區(qū)控制設(shè)備建設(shè)

閥門控制器是電磁閥控制的上端，用于接收云平臺系統(tǒng)指令控制電磁閥開啟和關(guān)閉的控制設(shè)備，一個閥門控制器可以控制多個電磁閥工作。電磁閥是水肥一體化系統(tǒng)的控制終端，實現(xiàn)肥水灌溉。閥門控制器系統(tǒng)示意圖如圖7所示。

灌溉分區(qū)的規(guī)劃主要依據(jù)農(nóng)田地形和管路給水量而劃分合適的分區(qū)。每個灌溉分區(qū)安裝1套電磁閥用于灌溉指令執(zhí)行機構(gòu)，各電磁閥與閥門控制器間采用雙絞線連接，同時在分區(qū)進水閥門、電磁閥及泄水閥門位置各配套安裝1套閥門井，用于閥門手動控制及檢修。

3.6?水肥一體化軟件系統(tǒng)建設(shè)

水肥調(diào)控軟件布設(shè)于園區(qū)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，提供網(wǎng)頁版和APP版兩種類型的服務(wù)。軟件系統(tǒng)集成了農(nóng)田環(huán)境智能監(jiān)測和水肥灌溉控制兩大模塊，一方面，服務(wù)器通過各類型傳感器獲取農(nóng)田土壤溫濕度、降雨量等信息，從而反映各灌溉區(qū)域當前的灌溉狀態(tài);另一方面，通過智能控制器進行灌溉控制。此兩種功能的結(jié)合，實現(xiàn)了園區(qū)環(huán)境監(jiān)測、用水調(diào)度、灌溉控制三方面的有機結(jié)合。系統(tǒng)將依據(jù)獲取的量化傳感器數(shù)據(jù)，比對作物生理生態(tài)模型和相關(guān)數(shù)據(jù)公式，對灌溉相關(guān)設(shè)備下達灌溉指令，實現(xiàn)用量有據(jù)、輪灌有序、區(qū)別配給的決策模式，實現(xiàn)了設(shè)施農(nóng)業(yè)用水的智能管理。當園區(qū)管理人員計劃執(zhí)行補肥措施時，操作人員將配比好的水溶性肥料放置于施肥罐中并開啟注肥裝置，肥液將依據(jù)灌溉計劃，定時定量的隨灌溉用水，一同均勻施于目標區(qū)域內(nèi)。水肥藥調(diào)控軟件可以實現(xiàn)種植區(qū)域水肥環(huán)境監(jiān)測、用水量監(jiān)測、電磁閥及水泵手動、定時、智能灌溉控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)查詢、操作記錄查詢等功能。水肥一體化軟件控制模型結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示。水肥一體化軟件（手機端）示意圖如圖9所示。

4?討論

基于物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)的水肥一體化系統(tǒng)，采用計算機自動化技術(shù)、無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和云平臺服務(wù)技術(shù)等，通過均勻部署在農(nóng)田各分區(qū)的智能無線網(wǎng)絡(luò)傳感器設(shè)備作為數(shù)據(jù)采集源，電磁閥作為控制終端。無線網(wǎng)絡(luò)傳感器在收集到農(nóng)田的土壤含水量和降雨量等環(huán)境信息后，通過數(shù)據(jù)交換與數(shù)字化處理后通過ZigBee & LORA、4G/5G無線網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)關(guān)、有線網(wǎng)絡(luò)與廣域網(wǎng)的有效連接，傳輸?shù)街腔坜r(nóng)業(yè)云平臺，根據(jù)作物發(fā)育周期需水量、需肥特點和灌溉模型信息使用云計算對數(shù)據(jù)加工處理，依據(jù)處理結(jié)果通過控制系統(tǒng)對終端電磁閥進行調(diào)控，合理實現(xiàn)水肥定點定量灌溉，可以提高水肥利用率，改善土壤環(huán)境，降低勞動成本，推動農(nóng)田的標準化生產(chǎn)，實現(xiàn)農(nóng)田經(jīng)濟效益和生態(tài)效益的同步增收。

物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)水肥一體化系統(tǒng)在作物的實際生產(chǎn)中雖然優(yōu)勢明顯，但也要認識到系統(tǒng)的不足之處，主要有以下兩點：

（1）基于物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化技術(shù)的運營成本投入較高，一般用戶難以支撐前期的建設(shè)投入和后期的養(yǎng)護管理。

（2）水肥一體化系統(tǒng)中傳感器采集設(shè)備的精度不夠高，對水肥灌溉的應(yīng)用效果有一定影響，而高精度傳感器價格高，成本投入大，因此需要加大傳感器研究力度，開發(fā)出適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高精度低成本傳感器。

近年來，隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)和現(xiàn)代制造工藝技術(shù)的發(fā)展，NBIoT（Narrow Band Internet of Things）窄帶物聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)逐漸興起，應(yīng)加快實現(xiàn)NBIoT新技術(shù)[7]在水肥一體化智慧農(nóng)業(yè)中的研究建設(shè)，實現(xiàn)傳感器和控制器的聯(lián)動，使水肥一體化技術(shù)能適應(yīng)更復(fù)雜的農(nóng)田環(huán)境，降低成本投入，促進水肥一體化智慧農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。

參考文獻：

[1]劉月姣.農(nóng)業(yè)部編制印發(fā)《“十三五”全國農(nóng)業(yè)農(nóng)村信息化發(fā)展規(guī)劃》[J].農(nóng)產(chǎn)品市場周刊，2016（35）：4-4.

[2]閆彩萍.日光溫室水肥一體化技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，2009（11）：25-26.

[3]張婷.無線傳感網(wǎng)絡(luò)中的無線傳輸系統(tǒng)研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2013（24）：20.

[4]潘鶴立，景林，鐘鳳林，等.基于Zig Bee和3G/4G技術(shù)的分布式農(nóng)田遠程環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)[J].福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報，2014，43（6）：661-667.

[5]趙湘寧.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精準農(nóng)業(yè)控制系統(tǒng)構(gòu)建[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報，2011，26（4）：671-675.

[6]蔣慶麗，楊洪濤.信息化系統(tǒng)在農(nóng)田水利項目中的應(yīng)用[J].河南水利與南水北調(diào)，2016（6）：72-73.

[7]童樺.窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NBIOT）商業(yè)應(yīng)用探索[J].信息通信，2017（3）：261-262.

（責任編輯：柯文輝）