農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術與水肥一體化技術的研究

楊深成（山東省菏澤市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)陳集鎮(zhèn)人民政府，山東 菏澤 274108）

農(nóng)民可以通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術和水肥一體化技術實現(xiàn)精準操作，確保農(nóng)民對作物生長所需養(yǎng)分進行精準測量，保證結合農(nóng)作物的生長發(fā)育要求進行科學施肥，農(nóng)民不再耗心耗力，而直接獲得豐收可以有效推動中國農(nóng)業(yè)領域的全面發(fā)展。通過將物聯(lián)網(wǎng)技術與農(nóng)業(yè)技術相融合，能夠共同構建農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供信息化保障。

1 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)與水肥一體化技術概述

物聯(lián)網(wǎng)技術、云技術、地理信息技術在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應用，能夠利用各種數(shù)據(jù)傳感器形成完善的監(jiān)控網(wǎng)絡，還可以對整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)生的各種問題進行準確定位，將農(nóng)業(yè)從以人為中心，依賴機械生產(chǎn)模式，轉向以信息技術為中心的自動化生產(chǎn)模式[1]。水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體，有效節(jié)約能源資源，通過利用壓力系統(tǒng)將可溶性固體或液體肥料，根據(jù)土壤養(yǎng)分含量以及作物生長發(fā)育規(guī)律配兌成高效肥液，通過供水系統(tǒng)將水肥融合，利用滴灌的方式均勻穩(wěn)定對根系生長區(qū)域浸潤，確保土壤始終保持疏松，滿足作物的生長要求。水肥一體化管理可以廣泛應用于農(nóng)業(yè)土肥、植保、園林等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領域為中國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設提供了重要保障。

水肥一體化技術可以將灌溉與施肥融為一體，按照不同作物的生長需要進行自動化施肥，既可以有效減少水分浪費，也能提高養(yǎng)分的利用效率。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)作物的生長發(fā)育所需的水分和養(yǎng)分，完全依靠農(nóng)民自己的生產(chǎn)經(jīng)驗，沒有具體的信息供農(nóng)民進行參考。通過物聯(lián)網(wǎng)技術可以對農(nóng)業(yè)信息利用精密儀器設備快速測量，而且保證數(shù)據(jù)信息更加精確。

2 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術

在物聯(lián)網(wǎng)不斷發(fā)展的背景下，要想增進人與物，物與物之間的互通互聯(lián)。充分利用網(wǎng)絡通信技術確保彼此之間的關聯(lián)更加密切。在網(wǎng)絡通信技術中需要運用有限、無線技術、網(wǎng)關技術，有效提高信息傳播質量，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構建提供充足技術保障。射頻識別技術也被稱之為電子標簽，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心技術，通過射頻信號對物品進行快速的識別，在射頻識別技術中需要包括標簽閱讀器和天線等部分共同組成，充分運用比較先進的技術手段，對不同物體進行快速準確的識別，增強整個物體識別的準確效果。射頻識別技術具有較強的抗干擾能力，不需要過多人力資源消耗，就能實現(xiàn)發(fā)展創(chuàng)新，具有非常廣泛的應用環(huán)境。云計算技術可以通過對計算機進行分布式管理，幫助使用者對各項資源進行快速的轉換，在實際云計算技術應用中，需要利用網(wǎng)絡對計算機實體進行快速整合，確保計算機獲得更強的計算能力，提高整體管理的效率。感知技術主要是指傳感器技術，利用傳感器能夠為物體提供相應的感知能力，通過對聲光電熱的具體判斷，確保物體對周邊環(huán)境做出相應的變化調(diào)整和反應。在信息技術不斷發(fā)展的背景下，傳感器技術實現(xiàn)微型化智能化發(fā)展，可以為物品提供更快速的感知能力。物聯(lián)網(wǎng)作為全新的智能管理網(wǎng)絡，可以包括任何物體、任何時間、任何地點、任何人，利用網(wǎng)絡路徑進行快速連接[2]。物聯(lián)網(wǎng)功能包括基本功能、通用功能、社會功能、自制功能、自我復制和控制能力。不僅可以對真實的世界進行控制，同時也能夠對虛擬的物品進行準確識別，利用物聯(lián)網(wǎng)技術能夠實現(xiàn)物體與其他物體的快速交互，形成相互協(xié)作的網(wǎng)絡，還能夠自動完成各種任務，對周邊環(huán)境進行智能解析。物聯(lián)網(wǎng)還可以進行選擇性的創(chuàng)建管理，甚至自動銷毀，增強物體的控制水平。目前物聯(lián)網(wǎng)主要的系統(tǒng)結構包括感知層、網(wǎng)絡層和應用層。感知層作為物聯(lián)網(wǎng)技術的通用基礎，能夠將傳感器、射頻識別技術、二維碼等感知信息和物體進行準確識別。射頻識別技術，短距離無線通信技術，能夠為物聯(lián)網(wǎng)技術提供重要的參考信息。網(wǎng)絡層則是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關鍵所在，網(wǎng)絡層位于感知層和應用層中間，可以對物體信息進行快速獲取并實現(xiàn)雙向傳遞，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)絡進行快速實時的交互，保證感知數(shù)據(jù)信息及時有效的傳遞。網(wǎng)絡層通過各種接入設備和移動通信設備能夠與物聯(lián)網(wǎng)快速連接，例如各種現(xiàn)代化的手機支付系統(tǒng)，就是通過對手機內(nèi)定制的無線射頻識別技術進行分析，完成身份識別之后就能夠快速從銀行網(wǎng)絡賬戶中實現(xiàn)支付最終完成操作。應用層則能夠根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)信息進行綜合判斷，通過網(wǎng)絡層的快速梳理為用戶定制各種相應的服務，在云計算平臺中通過海量的數(shù)據(jù)信息核查和處理，可以為網(wǎng)絡層提供重要參考，能夠確保對物體進行快速準確的監(jiān)督與識別[3]。

3 農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術在水肥一體化技術中的應用

水肥一體化技術需要通過運行狀態(tài)，實時監(jiān)控閥門自動控制功能，以及運維管理等功能相結合，對水位和視頻監(jiān)控可以判斷滴灌系統(tǒng)的水源運行狀況，并且及時發(fā)布缺水信息，利用水泵，電流以及電壓監(jiān)測等方式對出水口的流量數(shù)據(jù)信息進行全面監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)滴灌系統(tǒng)是否出現(xiàn)漏水，低壓運行等不合理灌溉的問題，并且還能通知維護人員，確保滴灌系統(tǒng)高效運轉。而閥門自動控制功能可以根據(jù)土壤墑情信息、小氣候信息以及作物生長信息進行實時監(jiān)測，根據(jù)所采集到的信息結合當?shù)刈魑锖托钏喔鹊那闆r，制定自動起水泵，實現(xiàn)無人自動灌溉，避免人為操作而引發(fā)的各種問題。運維管理功能可以確保整個水肥一體化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，節(jié)水灌溉自動化控制系統(tǒng)可以充分對現(xiàn)有節(jié)水設備進行自動優(yōu)化與調(diào)度[4]。利用移動APP系統(tǒng)信息隨時查看并實現(xiàn)遠程操作。當前在中國很多缺水地區(qū)，已經(jīng)開始將物聯(lián)網(wǎng)技術和水肥一體化技術相互結合，并且經(jīng)過科研人員的不懈努力，探索出適合當?shù)貙嶋H的經(jīng)營管理模式，在各種惡劣的自然環(huán)境下，基于物聯(lián)網(wǎng)的溫室系統(tǒng)，可以對溫室內(nèi)部環(huán)境要素進行全面監(jiān)測，并對所獲得的信息利用視頻圖像上傳到作物植物管理平臺。目前大部分滴灌技術主要采取超寬膜帶狀密度種植方法，即在滴灌帶放在膜下，寬行中間，一模兩代，而小三模采用相同的配置方法一模一樣，根據(jù)膜覆蓋的實際特點來增加土壤的通透性，也可以為農(nóng)作物的種植需要提供良好的環(huán)境。充分發(fā)揮水肥協(xié)調(diào)管理的作用。在覆膜階段棉田有節(jié)水效果，而由于農(nóng)作物生育期棉田覆膜的時間不斷延長，致使棉田蒸發(fā)量相對減少，在膜下會形成密閉的水分互補環(huán)境，從而為農(nóng)作物的成長發(fā)育提供重要的條件。為了滿足農(nóng)作物膜下節(jié)水滴灌施肥技術的合理應用，首先要保證管道疏水的效率顯著提高，如果水質出現(xiàn)大量泥沙，則必須要增加過濾網(wǎng)，通過離心式過濾網(wǎng)和網(wǎng)式過濾器相互配合，可以對大量的泥沙顆粒全面去除，保證水質更加的干凈，減少雜質對管道的堵塞，整個節(jié)水滴灌管道，包括主管支管，副管以及錨管共同組成，也可以有效節(jié)約成本。通過在地下預埋節(jié)水滴灌設施，可以連續(xù)使用20～30年以上，支管及副管埋在地上，可以使用5～8年以上。在覆膜滴灌技術實際應用中，需要重點考慮土壤條件，水質與條件和肥料的要求。目前需要保證土壤條件深厚，具有良好的物理性能和透氣性能，確保滴灌水肥能夠向橫向縱向均勻滲透20～30 cm左右，形成良好的圓錐形浸潤帶。地下水位高，排水條件差，以及農(nóng)田需要及時改良之后才能實施滴灌施肥效果。在選擇水質的同時，要盡量確保水溫小于35℃，懸浮物低于100 mg/L，pH值在5.5～8.5之間，不含雜質泥沙等。在肥料選擇時，要盡量保證肥料中的養(yǎng)分含量比較高，同時雜質能夠與其他肥料混合使用，不會產(chǎn)生沉淀的效果，具有良好的流動性，避免出現(xiàn)堵塞。肥料不會產(chǎn)生強烈pH值變化，可以有效控制滴灌系統(tǒng)的整體腐蝕性能[5]。

在監(jiān)測儀器的控制下能夠實現(xiàn)自動施肥與灌溉，確保各種灌溉施肥操作實現(xiàn)自動化處理，有效減少了人力，而且在監(jiān)測的情況下，可以對作物所需的養(yǎng)料進行精準控制，還能夠節(jié)約水源和肥料，幫助用戶快速掌握溫室內(nèi)部的信息。利用計算機手機等各種終端，將平臺數(shù)據(jù)信息傳輸給用戶，確保用戶實現(xiàn)遠程管理，也能夠改善傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，促進農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，增強農(nóng)業(yè)的整體生產(chǎn)經(jīng)濟效益利用，監(jiān)測儀器設備，還能夠將溫室內(nèi)部信息進行全方面的展示，確保儀器設備數(shù)據(jù)更加準確，為后續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供重要參考依據(jù)。農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在水肥一體化中的應用不單單在計算機上，還可以實現(xiàn)在手機上對農(nóng)業(yè)基地的實時監(jiān)控、智能化管理。通過各種高科技、自動化的生產(chǎn)設備及對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用藥、用水、用肥的把控，節(jié)約了資源，降低了農(nóng)民的勞動強度。水肥一體化技術可達到節(jié)約灌溉用水30%，節(jié)約肥料50%，增產(chǎn)30%，全年可節(jié)省人工成本80%。因此，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在水肥一體化中的應用是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的必備技術。

4 結語

農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術和水肥一體化技術的應用，具有社會效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益，對中國農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有非常關鍵的影響，隨著中國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)轉型升級，必須充分運用現(xiàn)代化的技術，支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，將物聯(lián)網(wǎng)技術與水肥一體化技術應用于智能化農(nóng)業(yè)建設重要一步，必須要加強對技術的應用與探索，為中國農(nóng)業(yè)發(fā)展提供重要保障。