淺談計算機技術在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應用

黨凱文　葉子銘　謝婭婭

淺談計算機技術在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應用

黨凱文葉子銘謝婭婭

（荊楚理工工學院湖北荊門448000）

文章分析了近代國內(nèi)外的計算機應用在農(nóng)業(yè)灌溉的技術現(xiàn)狀，對目前一些大量運用在農(nóng)業(yè)方面的軟、硬件進行了研究，闡明了在農(nóng)業(yè)灌溉中計算機技術使用的具體方法和影響，將可靠的技術應用在農(nóng)業(yè)灌溉，有利于提高水的利用率，節(jié)約水資源，增加農(nóng)作物產(chǎn)量，推動農(nóng)業(yè)發(fā)展。

農(nóng)業(yè)灌溉；計算機技術；節(jié)約水資源

“衣、食、住、行”，排在第二的“食”對人類的重要性不言而喻。自古以來，農(nóng)業(yè)就是一個國家的根本和命脈，在人類社會的發(fā)展歷史上，農(nóng)業(yè)扮演著不可或缺的角色。由于我國人口基數(shù)大，因此每年都要消耗大量的糧食，有的甚至需要進口來補充不足。隨著社會的發(fā)展，務農(nóng)收入性價比不高，大量農(nóng)村年青一代進入城市謀生，留在農(nóng)村的多為老年人，導致關注和了解農(nóng)作物種植和耕種技術的人群大量減少，逐漸有技術出現(xiàn)斷層的趨勢。水是生命的源泉，由此可見對于農(nóng)作物來說水十分重要。一處農(nóng)田是否有好的收成，和它所在地的水資源有著密切關系。從古至今，江南被稱為魚米之鄉(xiāng)都是因為有充足的水資源，而荒涼貧瘠的戈壁則是滴水難求。諺語說“山是搖錢樹，水是聚寶盆”，就是指只要是水資源豐富的地方，就可以利用其發(fā)展農(nóng)業(yè)，帶來財富。同時有些地方?jīng)]有辦法去灌溉，人力耕地效率低，但是在發(fā)生過洪水后，造成災害時又把荒地澆灌了，這也是在大河兩岸人類發(fā)展比較繁榮的重要因素。在農(nóng)業(yè)上水資源的用途主要是用來灌溉，使農(nóng)作物有更好的生長環(huán)境，適應新時代的環(huán)境標準，可以借助現(xiàn)代計算機技術，對農(nóng)作物土壤中的濕度進行測量，根據(jù)網(wǎng)絡記錄來設置灌溉臨界點，再用灌溉節(jié)點對灌溉進行控制，通過跨平臺的方法來操控，并遠程監(jiān)控，減少灌溉的人力勞動，使農(nóng)作時間更加彈性。

1 國內(nèi)外計算機技術應用在土地灌溉上的成果

1.1 國外有關成果

互聯(lián)網(wǎng)不僅是將信息綜合，達到萬事相通，還包括計算機的相關應用?；ヂ?lián)網(wǎng)中的計算機技術主要應用在傳感器、大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)方面。其中對推動農(nóng)業(yè)的發(fā)展有重要作用的是大數(shù)據(jù)分析。例如在以色列成立的Prospera公司，一直專注于研究機器學習和計算機視覺，用此技術對農(nóng)作物生產(chǎn)狀況進行監(jiān)督，能夠降低農(nóng)作物的損失率，可以更好地運營農(nóng)場。在硅谷成立的佳格天地，通過時空數(shù)據(jù)分析平臺，對計算模型輸入每刻都在更新的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，對實現(xiàn)農(nóng)作物的生長監(jiān)控、苗情監(jiān)測及預警病蟲災害有著重要的幫助。在美國的加州用來實現(xiàn)自動灌溉的方法是借助精準的傳感控制裝備、計算機網(wǎng)絡與無線通信。同時借助內(nèi)置的軟件模塊，包含防蟲害、氣象跟蹤、預測等，實現(xiàn)高效用水和保護水源的目標，也可以達到保護環(huán)境的目的。美國的計算機控制灌溉系統(tǒng)主要由傳感裝置、天氣預測系統(tǒng)、和基站設備程序構(gòu)成，結(jié)合了自動化計算機技術，能夠根據(jù)實際測出的作物生長情況、土壤含水量與天氣條件等信息對農(nóng)田灌溉里的噴灌速度、滴灌與水量進行控制，使作物根部的濕度與通氣狀況達到最佳狀態(tài)，減少灌溉水量，對目標進行精準灌溉。

1.2 國內(nèi)有關成果

以目前農(nóng)業(yè)的發(fā)展情況來說，國內(nèi)將計算機技術應用在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉上還在剛剛起步的階段，大多數(shù)情況是用來分析農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)驗和人工計算，因此還是處于初步階段，我國目前的自動化程度明顯落后于發(fā)達國家，且計算機推廣不夠，很多農(nóng)村沒有計算機網(wǎng)絡，基礎設施也比較落后，缺少專業(yè)人才，也缺乏對應的專業(yè)設備來在開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動時對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行綜合的處理分析等。與此同時，大多數(shù)的測試依舊是依靠人工來進行，不僅工作效率不高，并且記錄的數(shù)據(jù)容易存在誤差，嚴謹度不高。這種農(nóng)作方式嚴重阻礙了農(nóng)業(yè)的發(fā)展，滿足不了國內(nèi)農(nóng)業(yè)的發(fā)展速度，還極大地損耗了人力資源和水資源，不能有效地提高農(nóng)業(yè)的產(chǎn)出率。由于國內(nèi)自動化機算的水平落后，不能對有關材料信息進行針對性的分析，導致農(nóng)田灌溉的精度不高。所以需要倡導學習國外的先進技術，引進設備，優(yōu)化計算機網(wǎng)絡澆灌系統(tǒng)，有利于提高水資源的利用率和推動我國農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展。

2 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉里計算機技術的應用

2.1 與農(nóng)作物有關的位置信息

節(jié)水灌溉中計算機技術的應用，其工作是由負責監(jiān)測濕度和控制灌溉的兩個系統(tǒng)一起完成。此技術的實施主要是借助GPS來實現(xiàn)，其組成主要包括3個部分，分別有：地面監(jiān)控、地面控制站和使用者，此技術的核心是利用衛(wèi)星來獲取世界各個地方、場地的位置信息。目前使用比較普遍的是DGPS技術，DGPS技術能夠利用衛(wèi)星獲取位置信息，繼而與實際信息進行對比分析，再對位置信息進行處理。在國內(nèi)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉領域，此技術主要用來分析不同區(qū)域灌溉時的進度情況，進而擬定正確的方案進行灌溉，可以對灌水量進行控制，避免浪費水資源。

2.2 與農(nóng)作物有關的地理信息

對于收集與農(nóng)作物有關的地理信息，其主要內(nèi)容有對與農(nóng)作物有關的種植區(qū)的土壤自然條件、病蟲害危險、地理位置及農(nóng)作物的生長情況等信息進行系統(tǒng)的分析，在對地理信息收集完畢后，對收集的數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)的分析，然后根據(jù)其制定成合理、科學的方案。同時還可以分析在空間分布不同時農(nóng)作物的產(chǎn)量變化，研究影響農(nóng)作物分布的因素，然后結(jié)合相應的軟件來采取對應的措施。農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉與計算機技術相結(jié)合的同時，還要有輔助設計，就是將微灌溉技術應用到農(nóng)作物的現(xiàn)實需水量當中，通過低壓管道系統(tǒng)和設置在管道末端的灌輸器，把農(nóng)作物生長過程中需要的水分和營養(yǎng)物質(zhì)以最低水量為準，輸送到植物根莖中，來加速植物的生長。

2.3 農(nóng)作物的成長信息

在過去的灌溉方法下，農(nóng)民還沒有在作物成長與灌溉需水量之間建立明確的關系，進而造成了作物生長情況出現(xiàn)偏差，不利于農(nóng)作物的生長。但與計算機技術相結(jié)合之后，可以借助有關技術對農(nóng)作物的信息進行更加全面的采集，研究各個信息之間的關聯(lián)性，計算出灌溉農(nóng)田實際需要的水量。這種技術不僅能夠加快農(nóng)作物的成長速度，同時又能夠避免浪費水資源，還可以解放勞動力，一舉三得。當前有一種自動測報儀應用在臺灣的農(nóng)田，這種儀器主要進行作物的數(shù)據(jù)監(jiān)測和采集，包括水位、降雨量等。通常在降雨量為5~30 mm之間時，農(nóng)作物的水量就飽和了，同時一天大約因為蒸發(fā)而減少5mm，不過蒸發(fā)量也因地質(zhì)的不同而存在差異。

2.4 操作標準化

如果想要開展農(nóng)業(yè)作業(yè)時更加具有規(guī)范性，就要強調(diào)對進行農(nóng)業(yè)作業(yè)的相關人員的培訓，要對他們進行嚴格的技能訓練，同時要注重與農(nóng)業(yè)有關的專業(yè)知識再教育，在提高從事農(nóng)業(yè)工作人員技能水平的同時，也提高了他們的文化素養(yǎng)，有利于提升他們的綜合素質(zhì)，從而也讓相關的技術人員能夠更加熟練地使用計算機，對農(nóng)業(yè)事業(yè)的發(fā)展有著推進的作用。如果沒有合理高效地利用到計算機技術，不僅會導致我國水資源的浪費，還會使我國農(nóng)業(yè)發(fā)展水平越來越落后于國外，這對國家的長遠發(fā)展是十分不利的。因此，農(nóng)業(yè)工作者應當更加規(guī)范正確的利用計算機技術，保證農(nóng)業(yè)灌溉時各個環(huán)節(jié)能夠順利進行，避免因存在知識短板和操作不當而造成損失，農(nóng)業(yè)工作者之間也可定期地組織討論會，交流心得，使自身技能更加完善。

3 小結(jié)

由于我國人口眾多，且增長速率較快，人均可用淡水量非常稀少，面臨著十分嚴峻的水資源難題，而農(nóng)業(yè)的發(fā)展與水息息相關。因為國內(nèi)技術的落后，農(nóng)業(yè)灌溉不能合理利用水資源，所以加快提升農(nóng)業(yè)灌溉水的利用率迫在眉睫。提高農(nóng)作物的產(chǎn)出率漸漸成為保證國家糧食安全的重要戰(zhàn)略。而借助計算機技術來精準可控地對農(nóng)作物進行灌溉是實現(xiàn)這一戰(zhàn)略的重要推動力，合理有效地使用計算機技術對加快我國農(nóng)業(yè)穩(wěn)定的發(fā)展有著重要的意義。

[1]尹魁.計算機技術在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)設計中的應用[J].廣東蠶業(yè),2019,53(10):49-50.

[2]陳順翁.計算機技術在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)中的應用[J].農(nóng)業(yè)工程,2019,9(12):41-44.

[3]蔡旋.試論計算機技術在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應用[J].廣東蠶業(yè),2019,53(8):39-40.

[4]尹叢叢.計算機技術在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應用[J].農(nóng)民致富之友,2019(2):112.

黨凱文(1995- )，男，漢族，甘肅慶陽人，本科在讀，研究方向：物聯(lián)網(wǎng)工程；葉子銘(1999- )，男，漢族，湖北武漢人，本科在讀，研究方向：計算機信息技術。

S274

A

2095-1205(2020)03-64-02

10.3969/j.issn.2095-1205.2020.03.38