無線通信助力智慧水稻農(nóng)業(yè)：性能與實(shí)踐

中圖分類號：TN92;S126;S511

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1673-6737（2025）04-0062-03

在農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵時期，智慧水稻農(nóng)業(yè)正在突破傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的局限。它以無線通信技術(shù)為核心，結(jié)合先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)和人工智能手段，不僅實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)資源的精準(zhǔn)管理，還重新定義從田間監(jiān)測到市場流通的全過程。這一技術(shù)變革旨在回應(yīng)糧食安全、環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益的多重需求，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的智能化升級注入全新活力。

1無線通信技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用價值

無線通信技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用，顯著地重塑傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，實(shí)現(xiàn)向數(shù)據(jù)導(dǎo)向精細(xì)化管理的重要轉(zhuǎn)型，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。無線通信技術(shù)確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全鏈條的數(shù)據(jù)采集與高效傳輸，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)下，廣泛部署于土壤、大氣、水體等環(huán)境中的無線傳感節(jié)點(diǎn)，能夠持續(xù)監(jiān)測并記錄溫度、濕度、光照度等關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)。這些數(shù)據(jù)經(jīng)由無線鏈路快速傳遞至云端或數(shù)據(jù)中心，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策者提供即時且準(zhǔn)確的信息。以溫室管理為例，無線通信技術(shù)輔助下的傳感器精確監(jiān)控環(huán)境狀況，聯(lián)動自動化調(diào)控系統(tǒng)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)灌溉與通風(fēng)，有效避免資源過度消耗，顯著提升作物產(chǎn)出[]。

2無線通信在智慧水稻農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用實(shí)踐

2.1 農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測

無線通信技術(shù)在智慧水稻農(nóng)業(yè)的廣泛應(yīng)用，以農(nóng)田環(huán)境的全面監(jiān)測為基石，深刻地重塑水稻種植的管理體系，達(dá)成精細(xì)化與智能化并重的生產(chǎn)管理目標(biāo)。其中，土壤溫濕度的精確監(jiān)控是水稻生長管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3]。通過在稻田戰(zhàn)略性地部署無線傳感器網(wǎng)絡(luò)，這些傳感器能夠持續(xù)且精確地測量不同土層深度的溫度和濕度指標(biāo)，數(shù)據(jù)經(jīng)由無線通信技術(shù)的即時傳輸，被送達(dá)后臺管理系統(tǒng)，為灌溉策略的制定提供數(shù)據(jù)支撐。特別是在水稻生長的關(guān)鍵期，一旦土壤濕度跌至預(yù)設(shè)閾值以下，系統(tǒng)將自動觸發(fā)灌溉指令，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)補(bǔ)水，既滿足水稻的生長需求，又有效避免水資源的無謂消耗。稻田中安裝的多功能氣象站，能夠不間斷地記錄并分析溫度、濕度和光照強(qiáng)度等關(guān)鍵氣象要素。這些數(shù)據(jù)通過無線鏈路實(shí)時上傳至管理平臺，不僅為農(nóng)戶提供即時的環(huán)境狀況報(bào)告，還支持通過對歷史數(shù)據(jù)的分析預(yù)測未來氣候變化趨勢。例如，在光照不足的情況下，系統(tǒng)能夠智能建議延長光照時間或調(diào)整施肥方案，以確保作物獲得充足的生長能量；當(dāng)濕度過高時，系統(tǒng)則會及時提醒農(nóng)戶采取必要的通風(fēng)措施，預(yù)防稻田積水導(dǎo)致的病害風(fēng)險(xiǎn)。這種基于實(shí)時監(jiān)測的快速響應(yīng)機(jī)制，不僅顯著降低病蟲害對水稻產(chǎn)量的影響，還通過減少農(nóng)藥的盲目使用，提升水稻種植的環(huán)保性和可持續(xù)性5]。

2.2 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理

無線通信技術(shù)在智慧水稻農(nóng)業(yè)的精細(xì)化管理體系中，展現(xiàn)出顯著的應(yīng)用價值與潛力，對資源利用率的提升和生產(chǎn)效益的增進(jìn)起到至關(guān)重要的作用。智能灌溉系統(tǒng)的精確控制是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)管理的關(guān)鍵。得益于無線通信技術(shù)的強(qiáng)力支撐，該系統(tǒng)通過傳感器、控制裝置與管理平臺的無線互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對土壤濕度、氣象條件及水稻生長需求的實(shí)時監(jiān)測與響應(yīng)。例如，在水稻抽穗這一需水量激增的關(guān)鍵時期，系統(tǒng)能夠依據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動調(diào)整灌溉策略，確保田間水位維持在最佳狀態(tài)；在雨水充沛的季節(jié)，則能智能暫停灌溉操作，有效防止水資源浪費(fèi)和積水災(zāi)害的發(fā)生。無線通信技術(shù)的融人，使得灌溉管理實(shí)現(xiàn)全自動化與高精度控制。土壤傳感器與無人機(jī)采集的養(yǎng)分分布信息，通過無線通信技術(shù)迅速回傳至管理中心，為制訂科學(xué)合理的施肥方案提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。這種基于數(shù)據(jù)的施肥策略，不僅有效規(guī)避過量施肥導(dǎo)致的土壤污染風(fēng)險(xiǎn)，還確保水稻作物能夠獲得均衡且適量的養(yǎng)分供給。

2.3 水稻生長過程監(jiān)控

無線通信技術(shù)在水稻生長監(jiān)控領(lǐng)域的深度融入，能夠顯著增強(qiáng)對作物生長動態(tài)的精確把控與科學(xué)管理效能，全面覆蓋生長周期追蹤、生理生態(tài)指標(biāo)測定以及產(chǎn)量預(yù)估與品質(zhì)評價等多個核心環(huán)節(jié)。借助無線通信技術(shù)聯(lián)接的傳感裝置與無人機(jī)巡檢系統(tǒng)，能夠?qū)崟r捕捉并記錄從播種至成熟的全過程生長狀態(tài)8。這些實(shí)時的圖像與數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸至中央管理平臺，使得農(nóng)業(yè)管理人員能夠遠(yuǎn)程監(jiān)控水稻的生長態(tài)勢，迅速識別如出苗不均或葉片異常等潛在問題，并據(jù)此調(diào)整種植策略，實(shí)施精準(zhǔn)干預(yù)。在生理生態(tài)參數(shù)的精確測量方面，無線通信技術(shù)與高精度傳感器的緊密結(jié)合發(fā)揮著關(guān)鍵作用，通過對株高、葉面積指數(shù)等關(guān)鍵生長指標(biāo)的持續(xù)監(jiān)測，可以深入洞察水稻的生長健康狀況。例如，株高的動態(tài)變化能夠?yàn)榕袛嗨痉痔Y期是否遭遇不利環(huán)境因素提供重要線索，而葉面積指數(shù)則直接關(guān)系到水稻的光合作用效率與產(chǎn)量潛力。這些數(shù)據(jù)通過無線通信技術(shù)實(shí)時傳輸至數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，不僅大幅提高監(jiān)測的時效性與準(zhǔn)確性，還有效規(guī)避傳統(tǒng)人工測量中的誤差與效率低下問題。產(chǎn)量預(yù)估與品質(zhì)評價作為水稻生產(chǎn)管理的核心關(guān)注點(diǎn)，同樣受益于無線通信技術(shù)的強(qiáng)力支持。通過無人機(jī)搭載的多光譜成像設(shè)備，可以實(shí)時捕獲水稻冠層的光譜特征，并結(jié)合無線通信技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸至云端處理平臺，運(yùn)用先進(jìn)算法準(zhǔn)確預(yù)測水稻的穗數(shù)、籽粒飽滿度等關(guān)鍵產(chǎn)量指標(biāo)[10]

2.4 災(zāi)害應(yīng)急響應(yīng)

無線通信技術(shù)在智慧水稻農(nóng)業(yè)的災(zāi)害應(yīng)急管理體系中扮演著舉足輕重的角色，為自然災(zāi)害的及時預(yù)警、病蟲害的迅速響應(yīng)與有效防控提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。針對自然災(zāi)害這一水稻生產(chǎn)中的重大挑戰(zhàn)，尤其是洪澇與干旱，無線通信技術(shù)展現(xiàn)出其獨(dú)特的優(yōu)勢。借助廣泛分布的傳感器網(wǎng)絡(luò)，智慧水稻農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)能夠不間斷地監(jiān)測田間水位變化、降雨量累積以及土壤濕度狀況等關(guān)鍵指標(biāo)[]。一旦檢測到水位異常升高，系統(tǒng)即利用無線通信技術(shù)，瞬間將預(yù)警信號傳遞至農(nóng)業(yè)管理者的移動終端，并自動觸發(fā)排灌設(shè)備的應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，迅速排除積水，有效防止稻田受淹。相反，在遭遇持續(xù)干旱時，系統(tǒng)則依據(jù)實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)評估灌溉需求，遠(yuǎn)程操控灌溉系統(tǒng)啟動，確保水稻獲得必要的水分滋養(yǎng)[12]。無線通信技術(shù)的即時數(shù)據(jù)傳輸特性，極大縮短響應(yīng)時間，有效減輕自然災(zāi)害對水稻生產(chǎn)的影響。在病蟲害防控領(lǐng)域，無線通信技術(shù)同樣發(fā)揮著關(guān)鍵作用，通過稻田中精心部署的傳感裝置與高清攝像頭，系統(tǒng)能夠?qū)崟r捕捉病蟲害的相關(guān)信息，包括葉片病斑的擴(kuò)展情況、害蟲種群的分布密度等。依據(jù)這些信息，系統(tǒng)結(jié)合先進(jìn)的智能識別算法，能夠迅速鎖定病蟲害類型及其擴(kuò)散范圍[3]。基于此，系統(tǒng)自動生成科學(xué)合理的防控策略，并通過無線指令，指揮無人噴藥機(jī)、植保機(jī)器人等智能設(shè)備對目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行精確施治。這一模式不僅避免傳統(tǒng)人工防治中的盲目性與效率低下，還顯著提高資源利用效率。

3無線通信助力智慧水稻農(nóng)業(yè)的發(fā)展前景

3.1技術(shù)創(chuàng)新與融合趨勢

無線通信技術(shù)在智慧水稻農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，預(yù)示著一個充滿創(chuàng)新與變革的未來，這一未來得益于新一代無線通信技術(shù)與多種智能化技術(shù)的深度融合與共同驅(qū)動4。5G及未來6G通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，為智慧水稻農(nóng)業(yè)構(gòu)建高效、穩(wěn)定的通信網(wǎng)絡(luò)基石。5G網(wǎng)絡(luò)以其超高速率與極低時延的特性，顯著提高了農(nóng)業(yè)設(shè)備間實(shí)時數(shù)據(jù)的傳輸能力，使得田間環(huán)境監(jiān)測、作物生長狀態(tài)追蹤以及機(jī)械作業(yè)情況的反饋更加精確無誤。舉例來說，5G通信技術(shù)支持下的無人機(jī)與農(nóng)業(yè)機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)高清視頻的即時傳輸與遠(yuǎn)程操控，極大地提升作業(yè)效率與精準(zhǔn)度5；而6G通信技術(shù)的研發(fā)與逐步應(yīng)用，將帶來更高的帶寬與更低的能耗，為農(nóng)業(yè)信息化提供更強(qiáng)動力，甚至可能開啟虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的全新應(yīng)用，使農(nóng)戶能夠身臨其境地監(jiān)控與管理田間狀況。人工智能技術(shù)在農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)處理與決策優(yōu)化中發(fā)揮著核心作用。依托無線通信技術(shù)傳輸?shù)暮Ａ繑?shù)據(jù)，人工智能算法能夠迅速識別并分析水稻生長的關(guān)鍵指標(biāo)，如葉片顏色、病蟲害分布等，進(jìn)而提出精準(zhǔn)的管理建議與干預(yù)措施。

3.2智慧水稻農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展路徑

智慧水稻農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展藍(lán)圖，在無線通信技術(shù)的強(qiáng)力驅(qū)動下，正逐步顯現(xiàn)出清晰的輪廓。其核心策略聚焦于三大支柱：提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率與資源利用率、推動綠色發(fā)展與生態(tài)保護(hù)、增強(qiáng)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)與市場競爭力。借助無線通信技術(shù)構(gòu)建的智能監(jiān)測與控制系統(tǒng)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的每一個環(huán)節(jié)，從播種到收割，均實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化管理。以智能灌溉系統(tǒng)為例，它依據(jù)實(shí)時環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)精確調(diào)節(jié)水量，既能避免水資源的無謂浪費(fèi)，又能確保作物獲得充足且適時的水分滋養(yǎng)。同時，肥料與農(nóng)藥的施用也通過精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)得到顯著優(yōu)化?；跀?shù)據(jù)分析的施用計(jì)劃，不僅大幅降低過量使用的風(fēng)險(xiǎn)，還有效提升資源的利用效率，為資源節(jié)約型農(nóng)業(yè)的實(shí)踐奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。傳統(tǒng)水稻種植中常見的土壤退化、水體污染等問題，在智慧農(nóng)業(yè)的框架下得到有效應(yīng)對。以無線通信技術(shù)為支撐的智能監(jiān)測系統(tǒng)，通過實(shí)時收集并分析土壤與水質(zhì)數(shù)據(jù)，能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)并采取相應(yīng)措施。例如，對土壤中氮磷含量的精確監(jiān)測，為科學(xué)控制肥料用量與施用方式提供依據(jù)，有效減輕化學(xué)污染。此外，智慧農(nóng)業(yè)設(shè)備如植保無人機(jī)的應(yīng)用，使得農(nóng)藥噴灑更加精確、高效，減少對非目標(biāo)生物及環(huán)境的負(fù)面影響，促進(jìn)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的平衡與多樣性保護(hù)。無線通信技術(shù)助力構(gòu)建的全程質(zhì)量追溯體系，為水稻生長的每一個階段建立了詳盡的數(shù)字記錄，涵蓋土壤養(yǎng)分狀況、灌溉水質(zhì)、氣候條件等關(guān)鍵要素[I8]。這種高度透明的管理方式，不僅顯著提升稻米的品質(zhì)與安全性，還極大地增強(qiáng)消費(fèi)者的信任與滿意度。

4結(jié)語

無線通信技術(shù)為智慧水稻農(nóng)業(yè)描繪了廣闊的發(fā)展藍(lán)圖。無線通信技術(shù)在智慧水稻農(nóng)業(yè)中的深度融入，可推動生產(chǎn)效率提升與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，同時提升農(nóng)產(chǎn)品附加值，展現(xiàn)可持續(xù)農(nóng)業(yè)的未來圖景。這一技術(shù)驅(qū)動的變革不僅開創(chuàng)高效農(nóng)業(yè)的新局面，也為全球農(nóng)業(yè)的數(shù)字化、綠色化發(fā)展提供了重要借鑒。

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