武陵山片區(qū)物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用研究

胡煒

摘要：本文以武陵山片區(qū)智慧農(nóng)業(yè)為例，深入研究大數(shù)據(jù)時(shí)代基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的利用，從而促進(jìn)武陵山片區(qū)的農(nóng)業(yè)智能化發(fā)展，快速實(shí)現(xiàn)采取智能灌溉系統(tǒng)，節(jié)約水資源，提升農(nóng)業(yè)效率的新目標(biāo)，智慧農(nóng)業(yè)的體系就給農(nóng)業(yè)的發(fā)展提供了保障，同時(shí)也簡(jiǎn)化了農(nóng)業(yè)流程，提高農(nóng)戶的使用體驗(yàn)，促進(jìn)武陵山片區(qū)的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

Abstract： This article takes intelligent agriculture in the Wuling Mountain area as an example， and deeply studies the use of intelligent agricultural irrigation systems based on the Internet of Things in the era of big data， so as to promote the development of intelligent agriculture in the Wuling Mountain area， and quickly realize the new goal of adopting intelligent irrigation systems to save water resources and improve agricultural efficiency. The intelligent agricultural system provides a guarantee for the development of agriculture， also simplifies the agricultural process， improves the use experience of farmers， and promotes the sustainable development of agriculture in the Wuling Mountain area.

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);物聯(lián)網(wǎng);智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng);武陵山片區(qū)

Key words： big data;Internet of Things;intelligent agricultural irrigation system;Wuling Mountain Area

中圖分類號(hào)：S126;S274.2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）24-0195-02

0 ?引言

近年來(lái)，高科技技術(shù)在農(nóng)業(yè)中被廣泛運(yùn)用，尤其是在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)的領(lǐng)域都有所使用，由此呈現(xiàn)了智慧農(nóng)業(yè)的形勢(shì)。國(guó)家、企業(yè)以及組織都在積極的運(yùn)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)領(lǐng)域中的差異性，同時(shí)在服務(wù)方面也要呈現(xiàn)出全方位的形式，以此來(lái)為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行提升，從而能實(shí)現(xiàn)更精細(xì)、高效、綠色化的農(nóng)業(yè)方式，確保農(nóng)產(chǎn)品的安全得到保障，用以提高該行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)和長(zhǎng)久發(fā)展的保障。在智慧農(nóng)業(yè)中，智慧灌溉是利用傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，將溫室或者大田里的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息收集、存儲(chǔ)起來(lái)，將通過(guò)設(shè)備來(lái)達(dá)到控制和運(yùn)行，從而也能實(shí)現(xiàn)在農(nóng)田灌溉上的精細(xì)、自動(dòng)、恰當(dāng)、智能化等需要，也給精準(zhǔn)化管理農(nóng)田提供了更為先進(jìn)的方式，突破以往農(nóng)田的灌溉方式，將全部由軟件和信息來(lái)完成操作過(guò)程。

1 ?大數(shù)據(jù)時(shí)代基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)概述

1.1 智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

隨著我國(guó)科技的發(fā)展，智慧農(nóng)業(yè)也成為必然的形勢(shì)，鑒于農(nóng)產(chǎn)品的升級(jí)和質(zhì)量的提高，為了能確保農(nóng)業(yè)能獲得高質(zhì)量的發(fā)展，就需要利用到高科技技術(shù)作用到這個(gè)領(lǐng)域中，不僅可以提高生產(chǎn)的速度，而且還可以降低勞動(dòng)力的付出。在智慧農(nóng)業(yè)運(yùn)用在農(nóng)業(yè)中，也包含了諸多的技術(shù)類型，囊括了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)各個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生作用，像種植、收割、運(yùn)輸?shù)龋⑶?，智慧農(nóng)業(yè)還運(yùn)用了多種技術(shù)，譬如，人工智能技術(shù)、激光掃描技術(shù)等。

1.2 智慧農(nóng)業(yè)社會(huì)價(jià)值

首先，智慧農(nóng)業(yè)既可以減少勞動(dòng)力，并且還能提高耕作效率。在我國(guó)教育和城市化進(jìn)程的同步進(jìn)行下，農(nóng)村人口越來(lái)越少，耕種人員不多。而這種技術(shù)的運(yùn)用，就可以解決農(nóng)村耕種率底下的問(wèn)題，讓大部分勞動(dòng)力能到城市去發(fā)展，同時(shí)還能讓農(nóng)民更輕松的完成田地耕種的過(guò)程，為我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)更大的幫助。其次，我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，但是并不是農(nóng)業(yè)方面的強(qiáng)國(guó)，在以往的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，并沒(méi)有呈現(xiàn)出更有利的形式，對(duì)土地循環(huán)利用和生態(tài)建設(shè)都有一定的影響。因此，在農(nóng)業(yè)中使用智能的計(jì)算，就能起到更好的作用，具有環(huán)保、良好生態(tài)發(fā)展的重要作用。最后，將現(xiàn)代信息技術(shù)作用在農(nóng)田灌溉中，就能起到調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的作用。通過(guò)實(shí)際聯(lián)網(wǎng)就能獲得相關(guān)的信息，從而也能傳輸出諸多的有用信息，讓農(nóng)業(yè)專家能實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)技術(shù)的需要，給我國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)化帶來(lái)有利的助力。

1.3 智慧農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域

智慧農(nóng)業(yè)能運(yùn)用到很多的層面，從橫向來(lái)說(shuō)，其應(yīng)用幾乎包含了農(nóng)業(yè)從選地、播種、運(yùn)輸和銷售等全部的程序;從縱向來(lái)說(shuō)，這種技術(shù)在管理方面能實(shí)行全方位的效果，針對(duì)相關(guān)的人員、食品的安全、加工人員的管理等方面都能起到作用。智慧農(nóng)業(yè)所作用到的區(qū)域還不少，像園林、綠化等場(chǎng)所。僅僅從農(nóng)田來(lái)看，利用這種技術(shù)就能將農(nóng)田的土壤、灌溉水量的設(shè)置、農(nóng)田周圍的情況以及作物生長(zhǎng)的情況，皆可以通過(guò)智能技術(shù)來(lái)監(jiān)控到。

2 ?基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)架構(gòu)

農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的建立由諸多的層面構(gòu)成，像感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層等，其中，感知層為核心功能層，是智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化運(yùn)行的關(guān)鍵一環(huán)，需從成本、能耗、規(guī)模等角度出發(fā)根據(jù)智能化灌溉需求加以調(diào)控。網(wǎng)絡(luò)層以移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為依托覆蓋整個(gè)灌溉系統(tǒng)，經(jīng)由終端信息傳輸基礎(chǔ)設(shè)施搜集整合數(shù)據(jù)信息，為感知層操控智慧節(jié)水灌溉系統(tǒng)提供依據(jù)。網(wǎng)絡(luò)層將有關(guān)智慧節(jié)水灌溉系統(tǒng)的初始化數(shù)據(jù)信息傳輸至感知層，感知層通過(guò)計(jì)算將分析結(jié)果傳輸至網(wǎng)絡(luò)層同時(shí)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用層，助力該系統(tǒng)采取解決方案落實(shí)節(jié)水灌溉目標(biāo)。

建立在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)由以下技術(shù)構(gòu)成，像無(wú)線通信、業(yè)務(wù)應(yīng)用等系統(tǒng)形成，其中，傳感網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)采集與該系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)信息并在網(wǎng)關(guān)終端匯集，經(jīng)由無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信息傳輸至指定模塊，為遠(yuǎn)距離操控智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)，有利于節(jié)約灌溉成本，提高節(jié)水灌溉管理有效性。

3 ?以武陵山片區(qū)為例探究智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 農(nóng)戶適應(yīng)程度探究

武陵山片區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相對(duì)落后，農(nóng)戶不是很了解互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并且也比較反感運(yùn)用智能設(shè)備。智慧類型的農(nóng)業(yè)在武陵山片區(qū)進(jìn)行智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的建立，是難以實(shí)現(xiàn)的。為了應(yīng)對(duì)這種情況，就需要將信息進(jìn)行普及，并且還需要建立在智能群眾的基礎(chǔ)之下，才能落實(shí)智慧農(nóng)業(yè)的形成。為此，我國(guó)還試行了《關(guān)于開(kāi)展信息進(jìn)村入戶試點(diǎn)工作的通知》及《關(guān)于開(kāi)展農(nóng)民手機(jī)應(yīng)用技能培訓(xùn)提升信息化能力的通知》等政策，為農(nóng)村信息網(wǎng)建立打下了基礎(chǔ)，也給以后的智慧農(nóng)業(yè)試行帶來(lái)了幫助。

3.2 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)探究

基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)既要勘查土壤，同時(shí)還要注意農(nóng)作物的生長(zhǎng)效果，需要掌握灌溉水量，還需結(jié)合外在環(huán)境，針對(duì)外部的環(huán)境要實(shí)行風(fēng)險(xiǎn)判斷，以提前調(diào)整灌溉水量的大小，并且做好農(nóng)田防護(hù)措施。同時(shí)還要監(jiān)測(cè)好農(nóng)田土壤所出現(xiàn)的變化，像堿化等情況，從而也能更好的進(jìn)行防護(hù)。當(dāng)前形勢(shì)下，在農(nóng)田的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)系統(tǒng)下，所能實(shí)現(xiàn)的只有測(cè)量基本的風(fēng)速和降雨的數(shù)量，無(wú)法正確檢測(cè)大型的自然環(huán)境和惡劣情況。此外，普通類型的智能設(shè)備在技術(shù)應(yīng)用上并不高，無(wú)法檢測(cè)出土壤中的鎖水程度、病蟲卵以及蟲害的預(yù)估程度，只能借助基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)和人工復(fù)檢來(lái)應(yīng)對(duì)。

3.3 農(nóng)田監(jiān)測(cè)反饋探究

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運(yùn)用能實(shí)現(xiàn)多種服務(wù)，可以針對(duì)農(nóng)田灌溉之后的水量以及設(shè)備自身的檢測(cè)和維修，在智慧農(nóng)業(yè)中起到了檢測(cè)食品質(zhì)量安全和設(shè)備安全的作用。當(dāng)前形勢(shì)下，智能農(nóng)田已經(jīng)得到了智能設(shè)備的省水灌溉，但農(nóng)田本身卻缺乏儲(chǔ)水功能，所以在水源的利用上并沒(méi)有得到最大化的程度。并且，在監(jiān)測(cè)農(nóng)田的時(shí)候，因?yàn)榈赜驎?huì)影響到信號(hào)，從而也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題反饋不及時(shí)、數(shù)據(jù)不能及時(shí)同步到位的情況。

4 ?基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用要點(diǎn)和策略

4.1 應(yīng)用要點(diǎn)

4.1.1 有效利用傳感器技術(shù)

通過(guò)對(duì)建立在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)上的智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)構(gòu)造中的頗析，從中得知，感知層、應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層及各系統(tǒng)均對(duì)灌溉相關(guān)數(shù)據(jù)信息有極高需求，旨在確保灌溉決策符合實(shí)際。這就需要基于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用傳感器技術(shù)，將傳感設(shè)備置于智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)內(nèi)，經(jīng)由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)向中央處理器內(nèi)傳輸數(shù)字信號(hào)，加之嵌入式技術(shù)、無(wú)線射頻等各種技術(shù)的應(yīng)用，針對(duì)灌溉數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，使該灌溉系統(tǒng)得以靈活自動(dòng)，滿足農(nóng)田節(jié)水灌溉實(shí)際需求。

4.1.2 加大物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)投入力度

武陵山片區(qū)農(nóng)業(yè)種植環(huán)境較為復(fù)雜，而且不同地區(qū)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展進(jìn)度不一，徒增基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧節(jié)水灌溉系統(tǒng)應(yīng)用難度，為此，各地方有關(guān)部門需根據(jù)當(dāng)?shù)氐那闆r、創(chuàng)新?tīng)?zhēng)優(yōu)思想指引下，做好智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)發(fā)展所需硬件、軟件等資源投入工作，打造具有武陵山地域農(nóng)業(yè)特色的智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的充分利用鋪平道路。

4.2 應(yīng)用策略

4.2.1 樹立物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)中合理應(yīng)用的意識(shí)

為確保武陵山片區(qū)農(nóng)業(yè)能得到更長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展，并且杜絕水資源浪費(fèi)的問(wèn)題，需意識(shí)到物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用重要性。在農(nóng)業(yè)管理戰(zhàn)略中納入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)灌溉信息統(tǒng)籌土壤水分、農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、水肥比等數(shù)據(jù)資源，擴(kuò)展節(jié)水灌溉信息感知范圍，在處理灌溉信息基礎(chǔ)上科學(xué)操控該系統(tǒng)，如控制灌溉時(shí)長(zhǎng)、水流速度、流量、水體狀態(tài)等，同時(shí)還要利用好數(shù)據(jù)信息，通過(guò)傳輸?shù)较嚓P(guān)的網(wǎng)絡(luò)上，實(shí)現(xiàn)灌溉數(shù)據(jù)共享目標(biāo)。

4.2.2 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)持續(xù)優(yōu)化智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)

第一，優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)備，如運(yùn)用頻域型傳感器，快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便、安全獲悉有關(guān)土壤水分的數(shù)據(jù)信息，發(fā)揮該傳感設(shè)備寬量程、自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)，確保這種系統(tǒng)的運(yùn)行效率更高。第二，優(yōu)化信息系統(tǒng)，如增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議合理性、有效性，確保信息數(shù)據(jù)流通安全可靠，考慮農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)、地域氣候、病蟲害等因素對(duì)節(jié)水灌溉智能化系統(tǒng)帶來(lái)的影響，應(yīng)用Zig Bee等技術(shù)提升該系統(tǒng)兼容、抗干擾、傳輸快等能力，使數(shù)據(jù)終端可及時(shí)獲悉灌溉設(shè)備操控指令。第三，優(yōu)化能源系統(tǒng)，如利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源滿足智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)運(yùn)行需求，使用能耗低的通信模塊，加之運(yùn)用電壓動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)、動(dòng)態(tài)功率管理等技術(shù)減少系統(tǒng)能耗，使該系統(tǒng)得以可持續(xù)發(fā)展。

5 ?結(jié)語(yǔ)

借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可將灌溉系統(tǒng)、設(shè)備、農(nóng)業(yè)管理舉措、農(nóng)作物生產(chǎn)狀態(tài)有關(guān)數(shù)據(jù)信息整合到一起，作為科學(xué)的、行之有效的灌溉策略，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控用水量，提高農(nóng)業(yè)灌溉管理質(zhì)量。通過(guò)智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按需、適量精準(zhǔn)施肥（藥），提高農(nóng)作品的品質(zhì)和產(chǎn)量，有效地解決農(nóng)業(yè)面源污染問(wèn)題，極大的減少了勞動(dòng)成本，也對(duì)農(nóng)業(yè)種植進(jìn)行了改進(jìn)，尤其凸顯在調(diào)整結(jié)構(gòu)、農(nóng)業(yè)提產(chǎn)和增加收益上，提高武陵山片區(qū)的農(nóng)業(yè)發(fā)展，優(yōu)化自然環(huán)境，呈現(xiàn)出了非常明顯的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)效益。

大數(shù)據(jù)時(shí)代下，基于這種系統(tǒng)的建設(shè)和應(yīng)用，在智慧農(nóng)業(yè)建立中是核心環(huán)節(jié)。將灌溉系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，就能為武陵山片區(qū)比較復(fù)雜而面積又大的農(nóng)田能在這種政策的領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行良好的構(gòu)建。將智能設(shè)備、通訊信號(hào)進(jìn)行升級(jí)，同時(shí)還要做好農(nóng)村基層人員的信息化培訓(xùn)工作，在智慧農(nóng)業(yè)的建設(shè)上已經(jīng)做好了群眾工作、技術(shù)工作，在智慧農(nóng)業(yè)中將會(huì)持續(xù)的使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并進(jìn)一步推動(dòng)農(nóng)業(yè)化的轉(zhuǎn)型。

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