現(xiàn)代化智能灌溉技術推廣困難與發(fā)展方向論文
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摘要：本文闡述了農業(yè)灌溉技術的現(xiàn)狀和發(fā)展方向，對物聯(lián)網、無線傳感器、大數據以及智能感知等人工智能技術與灌溉技術相結合，實現(xiàn)農業(yè)灌溉的智能化、規(guī)�；芾恚约稗r業(yè)生產的灌溉環(huán)節(jié)面臨的困難和挑戰(zhàn)做出了深入的分析，對農業(yè)生產的智能化有一定的參考意義。
關鍵詞：智能灌溉；傳感器；無線；物聯(lián)網；大數據；
農業(yè)是社會生產和生活的基礎。隨著科技的發(fā)展，各項技術不斷應用到農業(yè)生產中，“智慧農業(yè)”以智能感知、物聯(lián)網、大數據和機器學習為依托，逐漸成為現(xiàn)代農業(yè)建設的主方向。
水資源的儲備和利用技術與現(xiàn)代農業(yè)的發(fā)展休戚相關，水資源的不合理利用，甚至浪費，成為農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的瓶頸。另外，水資源的地域分布不均和季節(jié)分布不均，干旱缺水與水資源短缺已成為制約現(xiàn)代農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。一方面是水資源嚴重不足，一方面是不科學的灌溉方式，這不僅造成了水資源的浪費，更加劇了水資源的短缺。另一方面，氣候變化及其影響也是現(xiàn)代化智能灌溉要面臨的挑戰(zhàn)。氣候變化會導致水質的下降，水和土壤鹽分的增加，進而加大灌溉需求，最終導致農業(yè)生產成本的提高。
農業(yè)智能化灌溉技術通過基于無線傳感器技術的物聯(lián)網技術、云計算技術、大數據技術以及人工智能技術等，集智能感知、智能預報、智能決策、智能分析為一體，為農業(yè)生產灌溉提供智能預測與決策方案，達到精確化灌溉的目的，是高品質農作物產品生產的重要一環(huán)。
因此，發(fā)展農業(yè)智能化灌溉技術，實施旨在改善水資源管理的技術創(chuàng)新，實現(xiàn)水資源的合理利用，同時，能夠實施水肥一體的灌溉技術的革新，在大幅減少灌溉水用量的同時，能夠降低農作物生產成本，提高作物的產量和質量，是目前我國農作物生產的一個戰(zhàn)略目標。
1、我國農業(yè)灌溉技術的現(xiàn)狀
灌溉行業(yè)發(fā)展迅速，在歐美發(fā)達國家已經有了成熟的應用。以滴灌、噴灌為主的水肥一體化灌溉模式在國外已經非常普及，但國內，農業(yè)生產企業(yè)總體上對于水肥一體化的認知程度還是不夠。
我國大部分地區(qū)，特別是北部地區(qū)，由于干旱氣候決定的資源性缺水比較嚴重，而中部地區(qū)則同時面臨著嚴重的水質性缺水和資源性缺水。即使是南方地區(qū)，也存在季節(jié)性缺水的情況，給農業(yè)生產發(fā)展帶來了阻礙。同時，氣候環(huán)境、溫室效應等因素也使得水資源的供需矛盾日漸顯現(xiàn)，在一定程度限制了這些地區(qū)的經濟發(fā)展和繁榮。
目前，農業(yè)生產灌溉技術主要采取滴灌、噴灌、微灌等節(jié)水灌溉措施，雖然相對于大水漫灌而言，已經實現(xiàn)了較高的效率，但從綜合效果看，還無法根據農作物的生產環(huán)節(jié)進行按需灌溉，精細化程度遠未滿足當下生產的需要。公開資料顯示，生產一公斤糧食耗水量高達800公斤，相對于先進國家，生產一公斤糧食耗水量約為500公斤，差距還是很明顯。
傳感器的興起使農業(yè)生產更加精準和安全，比如，現(xiàn)在許多灌溉公司正在開發(fā)跟氣候環(huán)境、土壤環(huán)境相關的傳感器技術，通過物聯(lián)網技術，來實現(xiàn)對農業(yè)灌溉的精細化管理和控制，但目前，特別是國內，對這些技術的應用，還處于探索初級階段。
為了全面實現(xiàn)我國農業(yè)高效灌溉系統(tǒng)的建設，必須要大力推廣基于物聯(lián)網結合無線傳感器技術的農業(yè)灌溉應用，建立基于物聯(lián)網和傳感器等新技術基礎上的節(jié)水灌溉體系。
2、實施基于無線傳感器的智能化物聯(lián)網灌溉技術的意義
2.1實施基于無線傳感器的智能化物聯(lián)網灌溉技術，為實現(xiàn)我國從傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代化、集約化、規(guī)�；r業(yè)發(fā)展提供了一個強有力的技術支持，是解決我國農業(yè)灌溉作業(yè)中水資源短缺問題的最佳途徑。
2.2農業(yè)生產中，灌溉環(huán)節(jié)是最為重要、也是人力成本花費較高的環(huán)節(jié)。智能化物聯(lián)網灌溉技術的應用，不僅能夠節(jié)約灌溉用水，還能夠最大化降低人力成本。
2.3實施基于無線傳感器的智能化物聯(lián)網灌溉技術，能夠對植物生長的各個環(huán)節(jié)進行精細化的監(jiān)控，提高作物產量；另外，結合水肥一體灌溉技術的應用，還有利于提高和改善農作物的品質和產量，達到增產增收的效果。
2.4實施基于無線傳感器的智能化物聯(lián)網灌溉技術，能夠實現(xiàn)灌溉的自動控制、遠程控制，減少人為操作的盲目性與隨意性，提升農業(yè)灌溉的綜合管理水平，改變原先粗放式的灌溉模式，全面提高農業(yè)生產的效率，為規(guī)模化、集約化農業(yè)生產奠定基礎，有效地緩解我國灌溉水資源緊缺的問題。
綜上所述，基于無線傳感器的智能化物聯(lián)網灌溉技術，必然成為今后農業(yè)智能化灌溉發(fā)展的趨勢。
3、現(xiàn)代化智能灌溉技術推廣的困難
3.1商業(yè)型智能灌溉設備系統(tǒng)成本高昂，中小農業(yè)商戶承擔不起費用，無法使用智能灌溉系統(tǒng)，比如：典型商業(yè)傳感器非常昂貴，因此提供可連接到節(jié)點的低成本傳感器用于灌溉管理和農業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)，成為推廣智能灌溉的一個挑戰(zhàn)。
3.2不同土壤類型和土地所需的灌溉水量不同，如果沒有因地制宜地實施灌溉方案，使用過多或過少的水量都有可能造成產量損失或質量達不到要求。在過多灌溉的情況下，徑流會導致營養(yǎng)物的流失以及水資源的浪費；水量過少，無法滿足農作物生長需求。使用智能灌溉調度系統(tǒng)可以幫助用戶確定最佳的灌溉方案，有效提高生產力并減少這些不利的環(huán)境影響，也是農業(yè)灌溉智能化地必要途徑，由于前期需要高投入，農民地積極性很難被調動，致使新技術的實施進展緩慢。
3.3基于物聯(lián)網和無線傳感器的智能灌溉技術，涵蓋了農業(yè)科學，電子科學，計算機信息科學，環(huán)境科學等多學科技術，比如，不同類別的的作物對土壤環(huán)境和溫濕度環(huán)境的要求是不同的、地下根部分和地上莖葉部分對水分要求也不同，有的作物的價值在根部，有的作物價值在葉部，因此，就需要灌溉系統(tǒng)根據不同的要求采用不同的灌溉方式。因此，智能化灌溉技術的實施，有比較高的挑戰(zhàn)。
4、現(xiàn)代化智能灌溉技術的發(fā)展方向
基于物聯(lián)網和無線傳感器等智能感知技術的現(xiàn)代智能灌溉技術，利用無線傳感器技術，采集土壤的溫度、濕度、酸堿度以及土壤的水分含量、二氧化碳濃度等土壤墑情信息，結合氣候環(huán)境傳感器采集的溫濕度、光照強度等環(huán)境信息，實時監(jiān)測周圍環(huán)境的變化，甚至能夠監(jiān)測到作物表面的水分等作物生理信息，并通過物聯(lián)網無線通訊網絡，將采集的原始信息傳送到云端數據中心進行處理、存儲，實現(xiàn)信息互通與共享。再通過大數據技術對這些信息進行綜合對比分析，根據分析結果對灌溉實行智能化的判斷，制定出最適宜作物生長的灌溉方案，根據需要實時、自動驅動相應的灌溉設備，對農作物實施智能化、精細化的灌溉，灌溉階段完成后，作物生長監(jiān)控系統(tǒng)可以對灌溉結果進行對比分析，提供更合理的灌溉調整方案，形成閉環(huán)，最大化減少人工干預，使得各功能模塊達到互相協(xié)作的目的，有效幫助農業(yè)生產者計劃和管理灌溉的時間、灌溉的頻率和用水量，將作物生長需要的水分和土肥環(huán)境調整到最優(yōu)狀態(tài)，減少水的浪費，節(jié)約生產成本，并最大程度地減少過量灌溉，從而確保灌溉的準確性與高效性。另外，通過土壤傳感器對土壤成分的分析，進行灌溉系統(tǒng)施肥操作，實現(xiàn)水肥一體的灌溉作業(yè)，是現(xiàn)代化智能灌溉技術的發(fā)展方向之一。
隨著農業(yè)物聯(lián)網平臺的建設的不斷推進，結合氣候預報信息和相關傳感器收集的氣候信息，對可能發(fā)生的氣候災害采取預防性措施，例如：針對干旱氣候，可以提前布局，儲蓄水量，以備干旱來臨，有充足用水，實施預防性灌溉，提高農作物抵抗災害的能力。
綜上所述，構建一個多功能，高效率、低能耗的基于智能灌溉技術的節(jié)水灌溉平臺具有十分重要的意義，也是未來物聯(lián)網智能化灌溉發(fā)展的必然趨勢�？傊S著科技的發(fā)展，新的技術不斷出現(xiàn)，智能灌溉技術融合到農業(yè)生產的整個過程，形成完整的閉環(huán)系統(tǒng)，不斷提升農業(yè)生產管理水平，是現(xiàn)代化智能灌溉技術發(fā)展總的方向。
5、結論
物聯(lián)網結合無線傳感器技術作為新一代信息化技術的高度集成與綜合性應用，已經成為了當今科技發(fā)展的戰(zhàn)略發(fā)展方向之一。我國農業(yè)生產規(guī)模的不斷擴大和農業(yè)發(fā)展的需要，水資源管理至關重要。物聯(lián)網與農業(yè)的相結合，為農業(yè)信息化技術與農業(yè)產業(yè)的發(fā)展，提供了新的機遇和挑戰(zhàn)，同時農業(yè)生產也為互聯(lián)網技術提供了一個廣闊的應用平臺，尤其是智能灌溉技術的應用，可以直接有效地解決當前農業(yè)發(fā)展中遇到的問題，為農業(yè)的現(xiàn)代化進程提供強勁的動力，實現(xiàn)高效的精準化灌溉，全面提高農業(yè)生產效率。
建設我國農業(yè)高效智能化灌溉體系，必須要大力推廣基于物聯(lián)網結合無線傳感器技術的農業(yè)灌溉應用，以提高農業(yè)生產效率和水資源的利用率，保證糧食生產和消費用水的充足和節(jié)約。
6、參考文獻
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