基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧節(jié)水灌溉系統(tǒng)分析

閆小紅

（楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西咸陽 712100）

智慧農(nóng)業(yè)工程開展過程中，各種因素的制約使得智慧節(jié)水灌溉工作的開展難以有效進(jìn)行。在眾多制約因素中，最為明顯的因素是節(jié)水灌溉問題，影響農(nóng)業(yè)發(fā)展。探究在技術(shù)背景下如何利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)灌溉問題尤為關(guān)鍵，為了達(dá)到智能節(jié)水灌溉的要求，應(yīng)深入分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用過程與要點，探索科學(xué)有效的智慧節(jié)水灌溉方案。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)特征

1.1 互聯(lián)性

互聯(lián)性是物聯(lián)網(wǎng)信息交流的關(guān)鍵內(nèi)容，互連性主要是在互聯(lián)網(wǎng)信息構(gòu)架上進(jìn)行信息遞交的一個過程。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用階段，通過有線與無線技術(shù)的應(yīng)用，可以將物聯(lián)設(shè)備與傳感器設(shè)備的信息交融，處理不同層面獲取的信息，互聯(lián)性是主要特征。

1.2 感知性

感知性主要是在各種傳感器配合下實現(xiàn)的。在物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架中，傳感器組成一個系統(tǒng)，例如紅外線感應(yīng)器、溫度傳感器以及定位系統(tǒng)等，這種傳感器組成系統(tǒng)與人體感官器官類似，在應(yīng)用時通過信息將數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用提供有效的支持。

1.3 智能性

相對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能性而言，其不僅限于信息接收與處理范圍，也體現(xiàn)在不同設(shè)備發(fā)出指令以及執(zhí)行指令層面。通過傳感器接入可用網(wǎng)絡(luò)，該技術(shù)能對各種海量數(shù)據(jù)進(jìn)行全面分析，通過智能數(shù)據(jù)分類整理將不同數(shù)據(jù)分配給不同需求的應(yīng)用客戶，達(dá)到智能應(yīng)用效果。

2 智慧農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀

我國作為人口大國，農(nóng)產(chǎn)品的需求量大，需要我國不斷進(jìn)行技術(shù)改造與升級。在互聯(lián)網(wǎng)時代背景下，對農(nóng)業(yè)的發(fā)展也需要充分結(jié)合時代的發(fā)展與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)對農(nóng)業(yè)的發(fā)展具有積極的促進(jìn)作用。本文對互聯(lián)網(wǎng)與節(jié)水系統(tǒng)的應(yīng)用進(jìn)行分析，探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實踐中的優(yōu)勢，更好地作用于實踐中智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用。面對快速發(fā)展的當(dāng)今社會，互聯(lián)網(wǎng)與各大領(lǐng)域都在進(jìn)行越來越深入的融合與貫通。面對農(nóng)業(yè)的需求壓力以及解放生產(chǎn)力，不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)升級與技術(shù)升級，提高競爭力的社會需求，對農(nóng)業(yè)的發(fā)展也在不斷實現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的目標(biāo)。將農(nóng)業(yè)的發(fā)展與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，在農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)中融入高科技的監(jiān)測與手段應(yīng)用，實現(xiàn)更精細(xì)化的發(fā)展對策提高生產(chǎn)效率。當(dāng)前，智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展已經(jīng)步入了穩(wěn)定發(fā)展的階段。在智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展背景下，我國的農(nóng)業(yè)發(fā)展實現(xiàn)了從生產(chǎn)到銷售的全過程及時收集信息，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的效率。

3 物聯(lián)網(wǎng)水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)分析

3.1 系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)及組成

在農(nóng)業(yè)種植園區(qū)進(jìn)行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的過程中，采用水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)的設(shè)計需要考慮8個方面，包括智慧平臺（信息中心）、田間灌溉控制系統(tǒng)、智能施肥系統(tǒng)、農(nóng)田氣象環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、遠(yuǎn)程土壤墑情測報系統(tǒng)、遠(yuǎn)程管道壓力和流量監(jiān)測系統(tǒng)、遠(yuǎn)程作物長勢視頻監(jiān)測系統(tǒng)、能效監(jiān)測系統(tǒng)。

在實踐階段中，對于農(nóng)田氣象環(huán)境的檢測系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程作物的生長形式，可以采用監(jiān)測系統(tǒng)對田間的雨量、濕度、溫度以及相關(guān)農(nóng)作物的生長參數(shù)進(jìn)行采集。通過解碼器對遠(yuǎn)程管道的壓力與流量進(jìn)行控制，保證智能施肥系統(tǒng)和能效監(jiān)測系統(tǒng)在控制范圍內(nèi)容達(dá)到高效調(diào)節(jié)的狀態(tài)。在水肥一體化智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計的過程中，還需要采用客戶端遠(yuǎn)程智慧平臺對相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)試，使其達(dá)到實際運行的要求，提升農(nóng)作物的高產(chǎn)性能。

3.2 系統(tǒng)主要組成部分

（1）智慧平臺（信息中心）。

主要對多維信息的存儲以及維護(hù)處理，對外精確展示各個農(nóng)田的環(huán)境信息、農(nóng)業(yè)氣候信息以及水量信息，通過智能灌溉控制軟件對生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)。

（2）田間灌溉控制系統(tǒng)。

該控制系統(tǒng)主要應(yīng)用解碼器連接田間的壓力傳感器、流量傳感器以及電池閥，結(jié)合形成一個實時通信系統(tǒng)，為灌溉數(shù)據(jù)獲取、灌溉方案確定奠定基礎(chǔ)。

通過電腦在瀏覽器中輸入對應(yīng)IP地質(zhì)，進(jìn)入灌溉控制頁面，對灌溉參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

（3）智能施肥系統(tǒng)。

該系統(tǒng)主要對施肥控制程序進(jìn)行控制，通過各種兼容元素對施肥機(jī)進(jìn)行控制，應(yīng)用時通過控制肥液參數(shù)變化，使其達(dá)到農(nóng)作物的生長需求。

（4）農(nóng)田氣象環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。

通過獲取氣象站裁切機(jī)雨量與溫度、濕度的參數(shù)信息后，將其傳達(dá)到智慧平臺中，按照內(nèi)置數(shù)據(jù)庫的需求，設(shè)定農(nóng)作物的需求定，為灌溉系統(tǒng)的運行提供準(zhǔn)確的參數(shù)。

（5）遠(yuǎn)程土壤墑情測報系統(tǒng)。

根據(jù)實時土壤含水量及氣象信息自動評估土壤墑情，并設(shè)定灌水上、下限值，可實時請求田間信息，獲得灌溉參數(shù)，具有迅速性、準(zhǔn)確性、實時性、高效性、易用性。

（6）遠(yuǎn)程管道壓力、流量監(jiān)測系統(tǒng)。

通過低功耗傳感器實時采集管道壓力、流量數(shù)據(jù)，傳送至灌溉控制器和信息中心綜合管控平臺，保障灌溉系統(tǒng)安全運行。

（7）遠(yuǎn)程作物長勢視頻監(jiān)測系統(tǒng)。

通過視頻設(shè)備收集田間的農(nóng)作物的冠層影響信息，定期采集農(nóng)作物的生長趨勢數(shù)據(jù)，并存入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫當(dāng)中。通過該系統(tǒng)可以對農(nóng)作物的生長變化情況進(jìn)行查詢，對比以往年限中灌溉、施肥方案。

（8）能效監(jiān)測系統(tǒng)。

該系統(tǒng)主要對灌溉系統(tǒng)的運行電能消耗情況進(jìn)行分析，對每個時期的用電量進(jìn)行分析，整合分析數(shù)據(jù)后，為灌溉用電量的方案優(yōu)化提供重要參數(shù)。

4 技術(shù)控制

4.1 數(shù)據(jù)的傳輸層研究

（1）農(nóng)產(chǎn)品的監(jiān)控信息傳輸。

在農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，對農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督，如果出現(xiàn)問題能夠及時補(bǔ)救。農(nóng)產(chǎn)品的監(jiān)督過程就是信息傳輸?shù)倪^程，對于反應(yīng)機(jī)制的傳輸也是信息傳輸?shù)倪^程。

（2）數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟煌绞健?/p>

傳輸方式主要包括移動數(shù)據(jù)傳輸、藍(lán)牙傳輸以及無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。不同的傳輸方式需要不同的技術(shù)手段進(jìn)行維護(hù)，但基本原則相同。對不同的技術(shù)手段進(jìn)行分析，例如三項手段進(jìn)行傳輸都能夠?qū)崿F(xiàn)打包傳輸信息的目的，還能夠?qū)夹g(shù)進(jìn)行加密，傳輸過程快速且高效率。但不同的技術(shù)手段又具備不同的優(yōu)勢與缺點，例如移動數(shù)據(jù)的使用相較于無線網(wǎng)絡(luò)傳輸，穩(wěn)定性比較差，如果不具備移動數(shù)據(jù)的傳輸基礎(chǔ)，就無法實現(xiàn)對產(chǎn)品的生產(chǎn)監(jiān)控。在無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)募夹g(shù)支持下，能夠滿足不同地區(qū)的傳輸需求，是否有移動網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)覆蓋，都能夠?qū)崿F(xiàn)對生長的監(jiān)控與信息的傳輸。

4.2 GPRS通信技術(shù)

GPRS通信技術(shù)通過信息的傳輸實現(xiàn)對生產(chǎn)的全過程監(jiān)控，實現(xiàn)對經(jīng)濟(jì)效益的增加。GPRS通信技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉中應(yīng)用，其優(yōu)勢在于通過移動設(shè)備的相互聯(lián)結(jié)就能夠?qū)崿F(xiàn)信息的傳輸，尤其是對于短距離的傳輸而言，對移動數(shù)據(jù)與無線網(wǎng)絡(luò)沒有要求，只需要設(shè)備就能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，能夠補(bǔ)充沒有無線網(wǎng)絡(luò)與移動數(shù)據(jù)下的生產(chǎn)。劣勢是需要移動設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳播，在應(yīng)用GPRS通信技術(shù)的過程中，需要考慮數(shù)據(jù)的傳輸距離以及傳輸時間，通過對GPRS通信技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建更科學(xué)的方案，保證智慧節(jié)水灌溉系統(tǒng)的建設(shè)能夠滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。

4.3 傳感器互通網(wǎng)絡(luò)

實踐中傳感器互通網(wǎng)絡(luò)分為兩種，即有線傳輸與無線傳輸。兩種方式各有優(yōu)缺點，但是無線傳輸是新時代發(fā)展的產(chǎn)物，具備有線傳輸所不具備的優(yōu)勢，在實踐中通過無線傳輸實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)與信息的結(jié)合具有高效、快速的優(yōu)勢。

對于無線傳輸?shù)倪^程還可以添加密碼進(jìn)行保護(hù)，可以實現(xiàn)大量信息的打包傳輸，有利于解決大型數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾y題，加快信息傳輸。

4.4 數(shù)據(jù)的終端處理

對于數(shù)據(jù)終端處理而言，在實踐的過程中主要是對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將數(shù)據(jù)處理的結(jié)果傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺，此時用戶可以按照傳輸?shù)臄?shù)據(jù)制定有效的節(jié)水灌溉方案，設(shè)計灌溉設(shè)備開啟的時間以及灌溉時長。通過終端數(shù)據(jù)處理還能對農(nóng)作物土壤的參數(shù)進(jìn)行全面的析，將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫，方便后續(xù)工作開展的應(yīng)用。

5 結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)有效保障智慧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，在智慧節(jié)水灌溉系統(tǒng)構(gòu)建的過程中，需要按照物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特征與應(yīng)用范圍，科學(xué)構(gòu)建相關(guān)的方案構(gòu)，保證智慧節(jié)水灌溉系統(tǒng)建設(shè)能夠有序開展。