現代農業智能灌溉技術的研究現狀與展望

王　健

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現代農業智能灌溉技術的研究現狀與展望

王健

（荊楚理工學院 湖北荊門 448000）

文章分析智能灌溉的相關科技，利用相關案例分層次解析了無線傳感網絡的技術、模糊控制的技術等在現代化的農業上的應用，對未來我國的農業智能化灌溉技術的發展進行了展望。

農業現代化；灌溉智能化；WSN

1 智能化灌溉中無線傳感網絡技術的相關應用

無線傳感網絡也就是WSN技術，這種技術在智能化灌溉中的應用，是把智能化的傳感器依照相關的規律安插在需要灌溉的農田里，其后利用無線電的通訊方法進行適時的監控、感受和收集傳感器覆蓋地方內的生態環境和檢查農田的問題，再依次輸送給信息綜合采集站點或智能灌溉網絡控制節點，這樣縮減了智能化農田灌溉現場覆蓋引來的所有情況[1]。無線傳感網絡大體上是網絡傳感的節點、智能路由器的節點、相關設備協調的節點組合而成，它們是各自負責智能化農田灌溉地方中的灌溉信息的采集和農田數據的轉換、設備交換控制的信息、管理和配置WSN的設備。

無線傳感網絡擁有著大容量、整體的低耗能、設備的實用性強等特性，可以使用在有相對大規模的農作物生產田地，進一步加快智能化的農業和精準化的農業的開發。在從前有人在無線傳感網絡的基礎上自主開發了一套關于自動化灌溉的設備，這個設備將傳感器放在農田之間，利用ZigBee的網絡技術進行數據的傳輸與鋪墊，利用智能化的算法來計算出灌溉水量的大小，整個系統的耗能低，系統擁有高智能化，在使用的實際過程中獲得了很好的灌溉效果，但不得不說的是，這種設備的研究僅僅只是利用了一種ZigBee的網絡技術，但 ZigBee的網絡技術本身是一個較短距離之間的無線網絡通信技術，這種短距離的信息技術傳輸將不適合在大規模的農作物種植天地中進行遠程的控制協作。

通過以上的資料，我們將無線傳感網絡的技術使用在現代農業智能化灌溉農田中，以此來實現對農作物的基本生長的狀況、田地的土壤酸堿程度、土壤中含水程度的監控，進行空間方面的突破，提升了共享性數據的傳輸，利用現在的各種環境參數充分運算出需要澆灌的總量，這樣不光實現科學的灌溉又能節省水資源的利用。除此之外，為了保證無線傳感網絡更加適用于智能化的農田灌溉工作，要合理的將其與其他的先進技術相結合，例如：大數據技術等。從而達到掌握準確數據，提升灌溉精準性的目的，還能夠達到遠程操控的目的。

2 智能灌溉當中模糊控制技術的具體展現

2.1 模糊控制技術原理

模糊控制這項技術在智能化農田灌溉中的使用，主要職能是把人們多年在農田灌溉、種植等農作經驗進行總結，再借助自然語言表達出來；或者是經過對實際灌溉數據進行分析與整合得出的控制規律，再憑借計算機進行智能化處理，叨叨智能化灌溉的目的。模糊控制技術與以往的灌溉控制方法相比較，更加的簡單，因為它不需要單獨構建一個屬于灌溉農田的數學模型。

土壤系統的特點十分明顯，就是慣性與非線性[2]，并且處于土壤中生長的作物的整個生長期會因為環境的變化，產生不同程度的影響，很難統一創建一個具有精準正確的數學化模型，非常適合將模糊控制技術應用在澆灌農田的整體計劃中，這樣灌溉的效果比較明顯。

2.2 模糊控制技術使用的原則

模糊控制技術的知識表達能力、數據推算能力要明顯高于傳統的灌溉技術，并且模糊灌溉技術一系列的邏輯運算的過程與人的決策過程十分相似。憑借模糊控制器的智能化功能，就能夠從根本上對農業澆灌當中變量控制不穩定的問題進行解決，因此現階段國內外的研究人員都對模糊控制進行了重點研究。在使用了模糊算法的情況下，憑借灌溉農田用水的規律，可以更準確的控制農作物在不同生長時期的土壤水勢情況，全自動的形成澆灌數據并進行澆灌，增加了方法的通用性和多變性，在縮減澆灌用水需求量的基礎之上，也使農作物的質量得到了提升。在研究當中只使用一種模糊控制的計算方式所得出的結論是片面的，一般情況下，智能化灌溉系統中灌溉的任務具有多變性、時效性，這就要求使用更多種的智能化算法相互結合的方法來綜合完成任務采集的處置，這樣才能算是智能化灌溉。

通過以上的情況來看，在智能灌溉當中加入模糊控制技術，能夠改善以往需要建立農田數學模型的情況，可以化解在澆灌過程中存在的非線性問題，使得灌溉工作的精準性得到了提升。但是對于一些作物來說，需要依靠更加豐富的種植經驗與專業的理論基礎，才能夠找到其模糊控制技術的規律與隸屬函數的使用，如果對控制規則進行了企鵝人，那么整個灌溉系統在運行時，也不能輕易對其進行更改。所以，粒子群優化算法、遺傳算法對模糊規則進行動態尋優的應用是十分重要的，這樣能夠實現在線完成模糊控制規則的修改工作，使整個系統的品質得到提升。

3 智能灌溉技術未來的發展趨勢

3.1 智能灌溉與物聯網技術的融合

物聯網指的是，在互聯網技術的基礎上在進行“升級”，從而達到全面感知信息、提高信息算數穩定性、提升智能化處理能力的網絡。目前國內已經開始推行“感知中國”的物聯網發展戰略，例如：“現代農業物聯網”就是這項戰略的具體展現之一。

對于現在的農業來說，可以運用物聯網技術與農業灌溉相結合，實現真正意義上的“智慧農業＂。伴隨著物聯網技術水平的不斷提升，農業物聯網的發展是必然趨勢，其可以按照用戶的需求，對農田的土壤進行實時監測，掌握葉面濕度、空氣溫濕度等相關數據。然后經過無線信號收發模塊傳輸數據等相關設備，將這些數據進行儲存于整合，為農田節水灌溉智能化管理提供科學依據。

3.2 智能灌溉與大數據、云計算技術的充分結合

大數據技術，相較于以往的數據庫軟件，具有更優質的信息處理能力，無論是信息的獲取能力，還是管理能力，都遠超于傳統的數據庫軟件。通常狀況下，需要灌溉的農田中的環境都比較復雜，有很多不同種類的因素會對作物的需水量產生影響，因此產生的數據信息也就更多。在這種情況下大數據技術就能夠充分的體現自身的優點，更全面的對環境信息進行挖掘，提升灌溉決策的合理性。智能灌溉與大數據技術、云計算技術的充分融合，能夠打造出功能齊全，邏輯緊密的智能化灌溉系統，從而使“智慧農業”得到發展。

4 小結

本文主要對農田澆灌水使用的地系數、落后的管理水平等情況進行了分析。再以技術的角度，對WSN、模糊控制方法在智能灌溉中的使用情況進行了簡單的介紹，同時對智能化澆灌技術的發展趨勢進行了探討。綜上所述，可以得出以下結論。

我國農田的面積十分的廣闊，利用無線傳感網絡系統來獲得農田環境數據的參數，對農作物的發育情況、土壤的酸堿程度、土壤含水量進行監控，從中突破了土地的限制，提升了共享性數據的發展，精準計算澆灌用水的總量，保障農作物發育一直在最好的情況下進行。

土地具有非線性的特性，并且土壤系統也具有一定的滯后性，不能非常精準的進行數學模型的構建，所以有必要利用模糊控制的技術、根據環境信息數據的改變做出適合性應急反應，給農作物提供一個適合的發育環境變量，提升灌溉的準確性，提升農作物的質量。

現如今規模化的農作物生產越來越多，對農業澆灌的多變性、精準性和方便性的硬性要求也隨之提高，很多先進領域的技術被應用到農業生產當中，技術也在不斷的發展下越來越成熟。各種智能化的算法相互結合，重點在大數據信息的應用和云計算方法的密切聯系。

農業灌溉聯系了農業物聯網、農田大數據、數據云計算、灌溉系統智能控制技術，就可達成農業灌溉的信息化、智能化、科技化的目標。

[1]李光榮.生產蔬菜(北方本)CMl[M].武漢:武漢大學出版社, 2013.

[2]秦貴,劉曉明,郭建業,等.大棚蔬菜生產栽植機械化技術試驗示范[J].農業工程,2014(增刊2):41-44,48.

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.04.14

王健（1996- ），男，漢，湖北黃岡人，本科在讀，研究方向：數字媒體技術。

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2095-1205(2019)04-26-02