基于物聯網的“智慧農業”構建探究
——以茶園灌溉系統為例

徐曉雨

（牡丹江師范學院物理與電子工程學院，黑龍江牡丹江 157000）

“智慧農業”即現代智慧經濟在農業中的應用和體現，主要包括智能技術、物聯網技術、計算機技術等現代高科技智慧技術在農業種植、采摘、物流運輸及售賣等各個環節中的應用。其中，物聯網技術是智慧農業中最常見的應用技術，其包含了人工智能技術、通訊技術、激光掃描技術等，具有追蹤、識別、管理及監測效用。

1 物聯網技術下的“智慧農業”概述

1.1 智慧農業發展趨勢

智慧農業的出現是現代化發展的必然趨勢，在我國農產品產業鏈升級及用戶對農產品質量安全的需求下，為促進農業高質量的可持續發展，必須以現代高科技技術引入農田，在提高農業生產效率的同時，彌補農民勞動力不足的困境。我國《關于印發全國農業現代化規劃（2016—2020年）的通知》指出，必須加快信息化農業的融合程度，加強物聯網技術、智能裝備在農村的應用，并定下2020年物聯網信息技術在農業中應用需占比17%的目標。黑龍江省教育廳也在國家政策的引導下，開展關于智慧農業灌溉系統的應用研究，為推進智慧農業的構建提供理論支撐。

1.2 智慧農業社會價值

首先，智慧農業的推動能夠在解放生產力的同時、提升農業耕種效率。隨著我國義務教育的普及及城市化的發展，農村滯留勞動人口不足，耕種效率低下。智能技術及無人管控手段在農村的普及，能夠解放農村的生產力到城市去，并替代農民進行田地的耕種管理，推動我國農業生產鏈的高效循環發展。其次，我國作為農業大國，卻并非是“農業強國”，對于傳統生產模式中的經驗主義灌溉、燒桔梗施肥等方式，不利于土地的循環利用，不符合我國生態主義經濟建設的發展目標。因此，以高科技、系統化、科學性的智能系統進行灌溉，具有環保價值，對我國生態的發展具有重要意義。最后，現代信息技術在農田設施中的融入，能夠調整傳統農業結構。在實時聯網獲取農田有效信息的同時，為農業專家提供有機栽培、嫁接技術等農業技術的發展思路，促進我國農業科學化的有序進行。

1.3 智慧農業應用領域

智慧農業的應用領域維度較廣，從橫向來說，其應用幾乎包含了農業從選地、耕種到運輸及售賣的全過程；從縱向來說，智慧農業的系統管理技術，能夠應用在農戶的人員組織管理、食品安全加工監測、農產品工廠人員管控方面。智慧農業在農田、園林、綠化、溫室等各類區域都有所涉及。單就農田來說，農田土壤元素的勘測、農田灌溉水量的設定、農田周圍環境的預測及農田內生物生長周期的控制，都能夠在智能環境監控下實現。由此，智慧農業的應用領域較廣，應用方式多樣，且都在可視化的情況下進行，具有安全性和權威性。茶葉作為近年來熱門的農產品，用戶購買量較大，對茶葉的品質要求較高。因此，以茶園灌溉系統為例，探究智慧農業的構建現狀具有可行性。

2 以茶園灌溉系統為例探究智慧農業的構建現狀

2.1 農戶適應程度探究

我國茶鄉區域性和民族性較強，分布地區較為分散，各個省市皆有地域性的茶種，且部分以云貴為主的偏遠民族地區，茶葉生產量較大，但此地區農戶對于互聯網的熟悉度不足，對智能設備的使用及操控具有排斥性。因此，智慧農業在此地區進行智能灌溉系統的構建，難度較大。在地方性農戶現代適應性弱的情況下，必須進行適度的信息化普及，在有一定智能群眾基礎的情況下，智慧農業的構建才得以開展。由此，我國試行《關于開展信息進村入戶試點工作的通知》及《關于開展農民手機應用技能培訓提升信息化能力的通知》等政策，開始初步在農村進行信息網構建，為智慧農業的深度構建打下良好的群眾基礎。

2.2 環境風險預測探究

茶園灌溉系統，除負責對土壤及土壤內茶葉生長進行勘測后，自身產生的灌溉水量比例外；還需結合外在環境，對外在的環境進行風險預判，以提前調整灌溉水量的大小，并且做好茶田防護措施。尤其是對于茶葉土壤沙化、堿化等自然變化可以進行檢測和有效控制。現階段農田中的環境風險預測系統，僅能夠勘測出基本風速和降雨量，對于突然性的暴雨、干燥、暴風等惡劣天氣，無法做出準確預判。除此之外，普通智能設備對于土壤的鎖水度、土壤病蟲卵含量及病蟲害的預測，并不具有時效性的準確度，只能通過基礎數據整理及人工復檢進行預測。

2.3 茶田監測反饋探究

物聯網技術對茶田灌溉后的含水量及灌溉系統自身的設備檢修，具有跟蹤、監測功能，是智慧農業構建中保障食品質量安全及設備安全的重要因素。物聯網技術下的紅外射感功能，在監測后的反饋結果可知，目前，部分智能農田雖然通過智能設備進行省水灌溉，但傳統地面灌溉的形式下，茶田并無可循環的儲水功能，茶田的水源沒有做到最大化利用。且對于茶田的監測，因地域通訊系統的信號問題，多會出現問題反饋滯后、監測畫面及數據不同步的現象。

3 智慧農業構建的優化路徑——以茶園灌溉系統為例

3.1 基層組別管理人員體系

基于現階段部分茶田農戶對智能灌溉系統的熟知度較低，為提高茶園灌溉系統的使用率和普及率，可在農村設置基層管理人員，對農戶分組進行信息化教學滲透。結合我國農業部《關于推進農業農村大數據發展的實施意見》，將各茶鄉農村的歷史資料進行數據采集、智能整理，在熟知農戶的背景下，分類管理基層農村勞動力，從而實現智慧灌溉系統的大范圍普及。

3.2 實時通訊信號處理系統

針對茶田周邊環境的風險預測精確度不足等問題，在各區域茶田旁邊設置通訊基站，以高強度信號覆蓋茶田灌溉區域，保障智慧農田建設中通訊信號的穩定度避免監測延時等問題，還可以在茶葉罐蓋區建造儲水池，并對儲水池進行遠程操作，雨季儲水、旱季灌溉。物聯網技術作為融合性的交叉技術，以智能灌溉系統與全國氣候監測平臺進行實時聯結。對以地震、暴風、冰雹等難以提前預測的風險性氣候，進行人工智能思維下的危機預判，并在危機預判后快速形成保護茶田的預警體系。在實時通訊信號處理系統的保障下，茶田灌溉系統中的追蹤、監測及灌溉行為都在可視化的情況下進行，其與外界的聯絡也得以安全、穩定進行，全國智慧農業的構建由點及面，皆可在互聯網上進行跟蹤展示及宏觀調控。

3.3 智能管控精確灌溉水量

一方面，更換茶田現階段的智能感應地面灌溉設備，轉而應用智能感應類滴灌、噴灌等設備，在能夠充分灌溉茶田的情況下，對水源進行最大限度的節約使用功能。并根據上文環境監測系統，設置雨水收集、過濾及土壤水循環系統，在節水的同時充分利用自然降水，節約人工降水發電下的電力資源浪費。另一方面，將智能傳感器規律擺放在各土壤層，實時智能管控土壤吸水量及含水量，并植入人工思維，對土壤水量及補給進行時時計算、精確補給，保障土壤質量的最優狀態，推進智慧農田的有序建設。

4 結束語

茶田灌溉系統的建設，是物聯網技術下智慧農業構建的重要環節。灌溉系統的優化及發展，能夠促進我國各省市大面積復雜的農田，在智慧農業的政策引領下進行有序構建。通過智能設備、通訊信號的升級，以及針對農村信息化下基層人員的素質保障，智慧農業建設的群眾基礎、技術基礎已經初步完成，物聯網技術在智慧農業的構建中將會繼續深入發展，持續推進現代農業的轉型。