農業物聯網技術與水肥一體化技術的研究

楊深成（山東省菏澤市經濟開發區陳集鎮人民政府，山東 菏澤 274108）

農民可以通過農業物聯網技術和水肥一體化技術實現精準操作，確保農民對作物生長所需養分進行精準測量，保證結合農作物的生長發育要求進行科學施肥，農民不再耗心耗力，而直接獲得豐收可以有效推動中國農業領域的全面發展。通過將物聯網技術與農業技術相融合，能夠共同構建農業物聯網，為農業生產提供信息化保障。

1 農業物聯網與水肥一體化技術概述

物聯網技術、云技術、地理信息技術在農業生產中被廣泛應用，能夠利用各種數據傳感器形成完善的監控網絡，還可以對整個農業生產過程中發生的各種問題進行準確定位，將農業從以人為中心，依賴機械生產模式，轉向以信息技術為中心的自動化生產模式[1]。水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體，有效節約能源資源，通過利用壓力系統將可溶性固體或液體肥料，根據土壤養分含量以及作物生長發育規律配兌成高效肥液，通過供水系統將水肥融合，利用滴灌的方式均勻穩定對根系生長區域浸潤，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業土肥、植保、園林等農業生產領域為中國農業現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，也能提高養分的利用效率。傳統農業生產農作物的生長發育所需的水分和養分，完全依靠農民自己的生產經驗，沒有具體的信息供農民進行參考。通過物聯網技術可以對農業信息利用精密儀器設備快速測量，而且保證數據信息更加精確。

2 農業物聯網關鍵技術

在物聯網不斷發展的背景下，要想增進人與物，物與物之間的互通互聯。充分利用網絡通信技術確保彼此之間的關聯更加密切。在網絡通信技術中需要運用有限、無線技術、網關技術，有效提高信息傳播質量，為物聯網系統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，是物聯網發展的核心技術，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，就能實現發展創新，具有非常廣泛的應用環境。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，確保物體對周邊環境做出相應的變化調整和反應。在信息技術不斷發展的背景下，傳感器技術實現微型化智能化發展，可以為物品提供更快速的感知能力。物聯網作為全新的智能管理網絡，可以包括任何物體、任何時間、任何地點、任何人，利用網絡路徑進行快速連接[2]。物聯網功能包括基本功能、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，利用物聯網技術能夠實現物體與其他物體的快速交互，形成相互協作的網絡，還能夠自動完成各種任務，對周邊環境進行智能解析。物聯網還可以進行選擇性的創建管理，甚至自動銷毀，增強物體的控制水平。目前物聯網主要的系統結構包括感知層、網絡層和應用層。感知層作為物聯網技術的通用基礎，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，能夠為物聯網技術提供重要的參考信息。網絡層則是物聯網發展的關鍵所在，網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雙向傳遞，根據物聯網絡進行快速實時的交互，保證感知數據信息及時有效的傳遞。網絡層通過各種接入設備和移動通信設備能夠與物聯網快速連接，例如各種現代化的手機支付系統，就是通過對手機內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絡賬戶中實現支付最終完成操作。應用層則能夠根據所獲取的數據信息進行綜合判斷，通過網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據信息核查和處理，可以為網絡層提供重要參考，能夠確保對物體進行快速準確的監督與識別[3]。

3 農業物聯網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，實時監控閥門自動控制功能，以及運維管理等功能相結合，對水位和視頻監控可以判斷滴灌系統的水源運行狀況，并且及時發布缺水信息，利用水泵，電流以及電壓監測等方式對出水口的流量數據信息進行全面監測，及時發現滴灌系統是否出現漏水，低壓運行等不合理灌溉的問題，并且還能通知維護人員，確保滴灌系統高效運轉。而閥門自動控制功能可以根據土壤墑情信息、小氣候信息以及作物生長信息進行實時監測，根據所采集到的信息結合當地作物和蓄水灌溉的情況，制定自動起水泵，實現無人自動灌溉，避免人為操作而引發的各種問題。運維管理功能可以確保整個水肥一體化系統的穩定運行，節水灌溉自動化控制系統可以充分對現有節水設備進行自動優化與調度[4]。利用移動APP系統信息隨時查看并實現遠程操作。當前在中國很多缺水地區，已經開始將物聯網技術和水肥一體化技術相互結合，并且經過科研人員的不懈努力，探索出適合當地實際的經營管理模式，在各種惡劣的自然環境下，基于物聯網的溫室系統，可以對溫室內部環境要素進行全面監測，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，根據膜覆蓋的實際特點來增加土壤的通透性，也可以為農作物的種植需要提供良好的環境。充分發揮水肥協調管理的作用。在覆膜階段棉田有節水效果，而由于農作物生育期棉田覆膜的時間不斷延長，致使棉田蒸發量相對減少，在膜下會形成密閉的水分互補環境，從而為農作物的成長發育提供重要的條件。為了滿足農作物膜下節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，如果水質出現大量泥沙，則必須要增加過濾網，通過離心式過濾網和網式過濾器相互配合，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，也可以有效節約成本。通過在地下預埋節水滴灌設施，可以連續使用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分含量比較高，同時雜質能夠與其他肥料混合使用，不會產生沉淀的效果，具有良好的流動性，避免出現堵塞。肥料不會產生強烈pH值變化，可以有效控制滴灌系統的整體腐蝕性能[5]。

在監測儀器的控制下能夠實現自動施肥與灌溉，確保各種灌溉施肥操作實現自動化處理，有效減少了人力，而且在監測的情況下，可以對作物所需的養料進行精準控制，還能夠節約水源和肥料，幫助用戶快速掌握溫室內部的信息。利用計算機手機等各種終端，將平臺數據信息傳輸給用戶，確保用戶實現遠程管理，也能夠改善傳統生產模式，促進農業現代化發展，增強農業的整體生產經濟效益利用，監測儀器設備，還能夠將溫室內部信息進行全方面的展示，確保儀器設備數據更加準確，為后續的農業生產提供重要參考依據。農業物聯網在水肥一體化中的應用不單單在計算機上，還可以實現在手機上對農業基地的實時監控、智能化管理。通過各種高科技、自動化的生產設備及對農業生產用藥、用水、用肥的把控，節約了資源，降低了農民的勞動強度。水肥一體化技術可達到節約灌溉用水30%，節約肥料50%，增產30%，全年可節省人工成本80%。因此，農業物聯網在水肥一體化中的應用是現代農業的必備技術。

4 結語

農業物聯網技術和水肥一體化技術的應用，具有社會效益、環境效益和經濟效益，對中國農業的產業發展具有非常關鍵的影響，隨著中國農業產業轉型升級，必須充分運用現代化的技術，支持農業生產，將物聯網技術與水肥一體化技術應用于智能化農業建設重要一步，必須要加強對技術的應用與探索，為中國農業發展提供重要保障。