物聯網技術在現代農業節水灌溉中的應用研究

白明

摘要：物聯網技術的誕生，為很多的行業帶來了便利。舉例來說，物聯網已經普遍應用于軍事國防中，城市管理中，家庭醫療中，電子商務中，智能交通中，環境監測中等等。物聯網的廣泛利用主要是因其具有智能感知的特點，識別的特點，普適計算的特點，網絡的融合應用特點，它被定性為信息產業的第三次浪潮。本文對物聯網技術在現代農業節水灌溉中的應用進行研究。

關鍵詞：物聯網技術;節水灌溉;發展趨勢

1用于節水灌溉的物聯網技術對其結構進行的研究

1.1內部結構

物聯網技術應用于農業灌溉環節中，主要利用的是物聯網技術的監測系統，此系統是基于傳感器的作用，控制系統的作用，嵌入式的計算機作用，通信技術的作用共同運行的系統。此系統經過研究可以劃分為三個網絡層：監測信息網絡，采集網絡和控制網絡。也可以理解為網絡的感知層，控制層，監測數據的傳輸層，數據的終端處理層。

1.2對網絡感知和控制層的研究

植物的健康生長離不開水分和營養物質，而水分的來源主要來自于土壤中存在的水分，營養物質也是來自于土壤中存在的營養成分，兩者是缺一不可的。而這兩個生長條件，經過科學研究，是可以通過人為進行調控的，所以，對于土壤的水分進行監測的環節是農業生產中必不可少的一項內容。對于農業節水灌溉決策來說，也是擁有著非常重大的意義。土壤的各個節點都設置了監測設施，每一個節點都可以實時的反應出控制區內的信息，從而達到監測土壤水分的目的。對于采集回來的信息可以在節點內進行處理，然后通過其他節點傳輸到匯聚節點，隨后利用無線通信技術把采集到的信息傳輸到網關。再利用數據傳輸線或者是Internet技術把信息傳輸到控制中心，控制心中對傳回來的信息進行分析處理，再把做出的決策傳輸回去，從而控制灌溉設備。

物聯網技術中所要利用的感知傳感器類型有兩種，一種是FDR類型，一種是TDR類型。這兩個類型可以被叫做頻域類型和時域類型。而普遍使用的是FDR類型。此類型是一種反射儀，它是被用于測量土壤水分的儀器，它所利用的原理是電磁脈沖的原理，探測電磁波在介質中的傳播頻率來得知土壤的表觀性的介電數，根據這個介電數得到土壤的含水量。此類型的優勢在于，它可以更方便安全的，準確快速的探知含水量，還可以定點連續，達到自動化，寬量程以及少標定的監測，依據這些優勢，此類型是最好利用的類型。目前，此類型的傳感器有很多種，例如：NHSF48土壤水分傳感器，NH148土壤溫濕鹽分一體性的傳感器，NHSF50土壤水分傳感器，NHCS650NHCS655土壤水分溫度電導率傳感器，Hydra土壤溫度水分鹽分傳感器等。在選擇微處理器環節時，可以選取CC2530。它所擁有的優勢是：材料成本低下，可以設立強大的網絡節點，它還利用了RF收發器的良好性能，還有很多強大的功能合為一體，最重要的是，它還擁有著不同的運行方式，特別適用于低功耗要求的系統中。它還擁有著轉換時間短，可以保障低能消耗的工作方式。CC2530F256的優勢在于，可以提供非常強大的，具有完整性的解決方案。CC2530F64可以提供非常強大的，具有完整性的遠程控制方案。在農業生產中的節水灌溉環節，可以利用繼電器來控制灌溉設備的通電環節和斷電環節，還可以利用電磁閥進行管道水的控制，達到流通和關閉的目的。

1.3數據的傳輸層研究

數據的傳輸層對于物聯網技術來說，是非常重要的一個環節，它必須把采集到的數據進行有效的傳輸，才能達到物聯網技術的傳輸能力。傳輸層的工作過程是：把匯聚點傳輸過來的數據，利用無線通信技術傳輸到網關，再利用合理的有效的路由協議，把數據能夠更安全更可靠的傳輸到監控中心。農業生產中利用物聯網技術與工業利用物聯網技術具有很大的差異性，農作物的生長環境特別復雜，環境也會影響無線通信的傳輸，隨著農作物的生長狀態不斷變化，也會對無線傳輸產生影響。農業生產所需要得到的信息不需要時效性，如果傳輸過程中有延持時，對農業生產來說，也不會有太大的影響。農業生產中所利用的物聯網的通信技術有：ZigBee通信技術、WiFi通信網絡、GPRS通信和藍牙通信等。

其中的ZigBee通信技術，它的功用非常有效，它具有功耗低下，數據可靠傳輸，容量大以及兼容性和安全性好的特點，還具有成本低的優勢。此通信技術已經被應用于工業方面，家庭自動化方面，農業自動化領域。此技術也廣泛應用于農業生產中，它可以有效的使節點的信息達到有效的傳輸，從而進一步達到想要達到的目標。WiFi通信網絡所利用的是網絡資源，它的優勢是可以使無線網絡所要通信的距離延長，而且還覆蓋了更為廣闊的面積，而且使用成本低下，其兼容性也很強，傳輸的速度快等優勢，此技術已經在國內很多領域被廣泛利用。GPRS通信技術，它的工作模式是分組數據的承載，它具有的優勢是可以實時在線，高速傳輸，快速登錄等等，它主要被廣泛應用于手持式的設備之中，也廣泛應用于農業物聯網中。它沒有距離的要求，卻需要交付通信的費用。藍牙通信技術是在短距離內進行的無線通信，擁有藍牙功能的設備之間都可以利用藍牙進行有效連接，傳輸速度也比較快，主要是此技術不會受到外界的干擾，所利用的頻譜在各個國家都不會被限制。所以，把藍牙通信技術應用于農業物聯網中，會有很好的效果。這四種方式是物聯網技術中經常利用的通信方式，它們各有各的優勢和特點，還可以根據他們的特點應用于不同的場景中。另外，還可以把這四種方式進行有效的整合，可以達到更高效的傳輸目的。如果從發展的角度和實際利用的角度來看，ZigBee通信技術更有利于農業物聯網系統的傳輸質量，因為它擁有較寬的帶寬，其傳輸的速度較快，兼容能力也很高，還有很強的抗干擾能力，可以說它是農業物聯網系統中最重要的介質，也是研究人員重點研究內容之一。

1.4數據的終端處理

數據的終端處理也叫控制終端，此環節的工作是監測中心把收集到的數據進行有效的處理，再把數據內容傳輸到監控平臺內。然后，用戶會根據這些傳輸回來的內容制定有效的決策，從而確定是否開啟灌溉設備。另外，還可以通過采集到的數據了解農作物的土壤參數，而且還可以把數據存儲到數據庫中，方便以后的調取。

2未來發展趨勢

2.1軟件和服務為中心

未來智能化的農業節水灌溉主要是以軟件和服務為重點核心內容，農民只需要通過數據的傳輸而獲得決策內容，不需要擁有技術。另外，用戶還不需要利用硬件來維持系統的完整性，利用物聯網技術就可以得到數據。

2.2大數據連接

采集到的數據如果沒有數據連接，那么采集到的數據都不能被有效利用，存在了信息孤島現象。物聯網技術的利用可以使數據進行連接和共享，從而避免孤島化的現象發生。

2.3利用關聯進行決策轉變

農業生產中的節水灌溉，利用的是蒸發蒸騰量的決策內容，它的決策來自于關聯關系數據，從而最終得到水信息的預測。此環節的有效利用有利于水資源的優化配置，還可以達到抗旱減災的提前防范要求，從而避免了損失的發生。

3結束語

綜上所述，物聯網技術為農業生產中的節水灌溉環節帶來了優勢，因此研究人員要加大對物聯網技術的研究，從而開發出更多的技術，進一步促進農業生產的快速發展。

參考文獻：

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[2]李聰聰，高立艾，李云亮.基于物聯網技術和模糊控制的智能節水灌溉系統[J].節水灌溉，2013（12）：78-79.