大田農(nóng)業(yè)節(jié)水物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用分析

王雪華，楊善東

（1.山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東 淄博 255000；2.山東省濟(jì)寧市汶上縣次邱鎮(zhèn)人民政府，山東 濟(jì)寧 272500）

1 前言

我國(guó)地大物博，自古以來(lái)，農(nóng)業(yè)灌溉就是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一個(gè)重要的問(wèn)題，古有大禹治水、大運(yùn)河等灌溉工程，今有“南水北調(diào)”等宏偉事業(yè)，旨在解決我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、日常生活用水問(wèn)題。但是在農(nóng)業(yè)中大多都是漫灌、澆灌等方式，本質(zhì)上還是浪費(fèi)水資源，無(wú)法做到高效灌溉農(nóng)業(yè)作物，而在新時(shí)期科技時(shí)代背景下，物聯(lián)網(wǎng)、高科技、信息化等手段在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廣泛運(yùn)用，大大實(shí)現(xiàn)了農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水的目的，還有效的促進(jìn)了我國(guó)農(nóng)業(yè)管理的智能化、科技信息化，這也是農(nóng)業(yè)未來(lái)之貌，本文分析、探討了大田農(nóng)業(yè)節(jié)水物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用的現(xiàn)狀，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展充滿期望。

2 什么是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是近幾年新興的一種綜合型技術(shù)，其發(fā)展前景非常廣泛，涉及領(lǐng)域很廣，觸及到的相關(guān)技術(shù)有：計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、地理信息技術(shù)和通信技術(shù)等。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)很多，比如具有互聯(lián)性，即在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用之時(shí)，可以有效傳送有線和無(wú)線信息，并使二者有效結(jié)合；其次，物聯(lián)網(wǎng)還具有感知性，這點(diǎn)在傳感設(shè)備的應(yīng)用比較廣發(fā)；最后，它還具有智能型特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在將傳感器和計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)有效智能連接并管理，同時(shí)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行有效的改善和修正，在此過(guò)程中還能不斷的融合吸收其他先進(jìn)的技術(shù)實(shí)時(shí)更現(xiàn)有的系統(tǒng)。

3 大田農(nóng)業(yè)節(jié)水物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用的現(xiàn)狀分析

自我國(guó)實(shí)施現(xiàn)代農(nóng)業(yè)化生產(chǎn)之后，許多國(guó)外先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)不斷被引入國(guó)內(nèi)，尤其在農(nóng)業(yè)灌溉方面，我國(guó)一直在不斷摸索并學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)科學(xué)手段。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用于節(jié)水灌溉領(lǐng)域之后，即傳感器、通信、控制和計(jì)算機(jī)等綜合技術(shù)的使用，構(gòu)建了一套有效的監(jiān)測(cè)體系，并形成了有序的網(wǎng)絡(luò)層，它們是網(wǎng)絡(luò)感知和控制層級(jí)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的傳輸層級(jí)、數(shù)據(jù)的終端處理層，這樣三層系統(tǒng)有效結(jié)合，同步發(fā)揮功效，就可以對(duì)數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)采集和控制。

3.1 大田農(nóng)業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)感知與控制層對(duì)水分情況的獲取技術(shù)分析

土壤中的含水量是大田作物生長(zhǎng)長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)劣、產(chǎn)量高低的關(guān)鍵性因素，而土壤中的水分、養(yǎng)分除了自有還可以通過(guò)人為調(diào)節(jié)，以確保作物良好的生長(zhǎng)與產(chǎn)出。所以在大田農(nóng)業(yè)管理中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)感知與控制層技術(shù)就可以對(duì)土壤水分實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)數(shù)據(jù)分析對(duì)土壤水分量化補(bǔ)給。在大田農(nóng)業(yè)區(qū)，每個(gè)具體的節(jié)點(diǎn)都安裝監(jiān)測(cè)儀器，根據(jù)氣候環(huán)境和作物生長(zhǎng)規(guī)律，感知土壤水分情況，采集水分信息數(shù)據(jù)，并傳輸至傳輸層。當(dāng)然，還可以使用取樣測(cè)試法、定位測(cè)定法和遙感技術(shù)等手段進(jìn)行。

3.2 大田農(nóng)業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸層對(duì)獲取的土壤信息進(jìn)行傳輸?shù)募夹g(shù)分析

所謂數(shù)據(jù)傳輸層，就是將從大田土壤中收集到的水分?jǐn)?shù)據(jù)信息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)傳遞給網(wǎng)關(guān)，同時(shí)結(jié)合路由協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議，最終將生成的有效數(shù)據(jù)安全發(fā)送至控制中心。由于農(nóng)作物生長(zhǎng)的獨(dú)特性，生長(zhǎng)過(guò)程中的數(shù)據(jù)信息獲取時(shí)效性并不是特別高，所以即使數(shù)據(jù)過(guò)程中被延遲也不太影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，因此在選擇信息傳輸手段如ZigBee（通信技術(shù)）、GPRS（分組無(wú)線的服務(wù)技術(shù)）、無(wú)線局域網(wǎng)、藍(lán)牙等方式時(shí)可根據(jù)具體情況而定，其中ZigBee 技術(shù)應(yīng)用頻率較多，因?yàn)樗奶攸c(diǎn)是短距離和低傳輸速率；而無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)具有成本低、兼容性強(qiáng)的特性，它能夠拉長(zhǎng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信的距離同時(shí)拓展覆蓋面積；GPRS技術(shù)在登陸是比較快捷，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線以及高速率；而藍(lán)牙傳輸技術(shù)運(yùn)用的前提是需要攜帶藍(lán)牙功能，所以相對(duì)其他技術(shù)而言有一定的局限性，但是它的特點(diǎn)是能夠高速傳播數(shù)據(jù)同時(shí)抵抗外界干擾。

3.3 大田農(nóng)業(yè)中物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)終端處理層對(duì)灌溉的決策進(jìn)行制定的技術(shù)分析

所謂數(shù)據(jù)終端的處理層就是數(shù)據(jù)的終端分析處理的過(guò)程，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)中心收集、分析、處理土壤水分信息，進(jìn)而為農(nóng)業(yè)工作者提供有效的水分信息，干旱則灌溉或者滴灌、水分過(guò)多則啟動(dòng)排水去濕命令。當(dāng)年復(fù)一年的數(shù)據(jù)積累到一定程度，人們就可以根據(jù)大數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)下一年甚至往后幾年的土壤水分信息進(jìn)而超前做出農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策。通過(guò)高精準(zhǔn)數(shù)據(jù)分析，不僅可以在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)時(shí)起到節(jié)水功效，同時(shí)能夠監(jiān)測(cè)到大氣候環(huán)境、空氣溫濕度及光照的變化，為氣象局提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息，為全國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

4 結(jié)語(yǔ)

雖然在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還存在一定的缺陷，但是相對(duì)于傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)耕作灌溉方式，已經(jīng)屬于先進(jìn)的信息科技技術(shù)了，其諸多優(yōu)點(diǎn)不容忽視，除了在大田農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉大放異彩，在其他領(lǐng)域同樣可以發(fā)揮積極的作用，理論和實(shí)踐應(yīng)當(dāng)是相輔相成的，大舉推廣運(yùn)用新興技術(shù)，在實(shí)踐中不斷優(yōu)化完善，將有效促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)超現(xiàn)代化發(fā)展。