智能化农业灌溉控制系统研究进展

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智能化农业灌溉控制系统研究进展
摘要:随着现代信息技术的迅猛发展,节水灌溉不断趋于数字化与信息化,这要求未来在农业现代化建设过程中需不断促进节水灌溉与地理信息系统、全球定位系统、遥感、大数据、传感器、云计算、人工智能等高新技术的深度融合,以此推动节水灌溉向高质量、高标准、高效能和高水平发展,从而构建“设施完备、节水高效、管理先进、生态良好”的现代化节水灌溉体系。
网络安全事件管理关键词:智能化;农业灌溉;控制系统;措施
水资源是农业生产中不可缺少的一个生产要素,是我国农业实现持续发展的重要保障。但各地现代农业发展中普遍出现了水资源短缺的现象,故而应加大高效节水灌溉工程的发展力度,合理应用各种智能化灌溉技术,最大限度地提升农业水资源利用效率,确保粮食生产的安全性,为农业种植经济可持续发展提供可靠支撑。
1节水灌溉技术的应用意义
1.1提升水资源利用率
农业水利工程建设为农作物灌溉活动的开展创造了诸多便利条件,减少或规避自然干旱问题对农作物生长态势造成的影响。结合本地区域优势与水利项目特征,建设完善的水循环系统,充分应用本地的水资源,满足农作物健康生长的需求,规避水资源过度浪费的问题。
1.2促进灌溉技术发展
农业灌溉是农业生产中的一项重要内容,直接影响生产质量与效率。农作物灌溉活动应结合实际情况,综合多方面因素选用最适宜的节水灌溉技术,并深入研究技术优势,有针对性地做出改进,进而取得最理想的灌溉成效,引领灌溉技术获得更好的发展。
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2智能化农业灌溉控制系统
2.1智能灌溉控制系统架构
数据采集层处于系统底层,主要采集灌溉决策系统所需温度、湿度、光照、风速、水流量、水位等各项环境基础数据,为建立灌溉模型和智能决策提供基础数据支撑。执行层主要根据灌溉决策指令控制田间电磁阀、水泵等灌溉执行设备的开启与闭合。无线传输层结
合网络和无线通信技术实现数据采集层、执行层和应用决策层之间数据互通传输,起到数据桥梁作用。无线传输层需根据灌溉对象实际情况合理选择无线通信方式,对于灌溉控制数据传输距离要求不高的情况,可选用ZigBee、NB-IoT等传输距离短的无线通信技术;对于农业大田、草原等网络节点较多、整体灌溉面积较大、数据传输覆盖范围较广、远程控制距离远的情况,可选用LoRa等传输距离较远的无线通信技术。数据采集层采集到的环境数据通过无线传输层传输至应用决策层,通过智能决策系统进行数据处理和分析。应用决策层形成灌溉决策指令,将控制指令通过无线传输层发送至执行层,执行层现场控制器接收到灌溉指令后执行相应灌溉动作。
t型铝型材现场控制器(MCU)起到数据处理、上传和接收作用,以ZigBee、NB-IoT、RS485通信节点对温度、湿度、水位、灌溉流量、环境参数等数据信息进行采集和处理,并将现场数据通过无线传输层,以无线通信方式上传至应用决策层集控计算机。集控计算机结合植物生长大数据,对接收到的感知层数据进行分析和对比,作出合理的灌溉决策,将灌溉指令以无线通信方式发送至现场控制器,现场控制器根据控制指令控制执行层电磁阀和水泵的开启和关闭。tbase
2.2传感器技术
光纤器件
传感器技术可以帮助用户实时监测并分析农田土壤肥力与气象环境状况。把传感器与计算机相连,可以实现对农田土壤信息的远程获取与管理,用户可以根据传感器所获得的各种参数,计算灌溉用水量与施肥量。目前在节水灌溉方面土壤湿度传感器的应用较为广泛,其主要应用于土壤墒情监测。用户根据湿度传感器能够获得作物在不同土层的耗水量,然后通过分析耗水量就可以确定最优灌溉水量与灌水时间,既避免了作物发生旱情,同时又有效节约了灌溉水量。
2.3数据库技术
数据库技术是实现农业节水现代化的核心技术,各种农业信息系统的建立与运行都离不开数据库技术。数据库技术可以高效地获取与处理大量的农业节水数据,并对这些数据进行长久存储与科学管理。目前通过建立农田信息数据库可以及时查询田间作物生长状况与土壤水分状况,从而作出科学合理的灌溉决策与作业部署。此外,通过建立水情数据库,可以及时地查询不同地区的水情状况,然后根据水情变化情况,系统科学地指导工作的开展。
2.4积极采用现代化方式发展节水灌溉
节能减排是全社会广为关注的一个话题,全方位提升水资源利用率,最大限度地节约水资源,并以此作为社会追求的目标之一。我国是农业大国,建立灌溉系统是有着明确意义的。伴随现代农业发展以及灌溉系统设计,需要更节能、高效化的设备。在经济相对较发达的部分区域内,农业水利节水灌溉工程将高新技术作为发展手段,加大创新型灌溉技术及配套设备的研发力度,以期能打造出全新的农田节水灌溉模式,提升农用水资源的利用效率,创造更多的经济效益。比如,开发灌溉自动信息系统管理技术,其运行原理是运用电子技术采集河流水库、渠道水位、流量、含沙量、抽水灌区水泵运行技术参数等,自动化系统处理数据,遵循方案实施最优化的原则,实时调控各个闸门的开启度或调整水泵运行台数,实现自动化监控,有效管理水资源,提升其利用效率。
2.5智能灌溉控制系统灌溉决策设计
灌溉决策软件设计是智能灌溉控制系统的大脑中枢,控制系统在接收到底层传感器网络节点土壤墒情数据及相关气候环境数据后,根据系统预设作物生长数据库和作物需水模型计算作物ET值,与大数据对比分析后,计算生成灌溉水量和灌溉时长等灌溉决策指令。
通过传感网络节点将土壤湿度、pH值等土壤数据和温度、风速、光照等环境数据传输到现
场控制器;现场控制器对土壤条件指标数据和气候条件指标数据进行分析和处理,形成土壤条件指标和气候条件指标,并通过无线通信方式发送至集控计算机;集控计算机根据接收到的最新参数指标计算作物实际需水量,与已有大数据进行对比分析。当作物需水量低于需水阈值时,控制程序计算生成灌溉时长或灌溉水量,动态调整灌溉时长或灌溉水量,将生成的灌溉控制指令以无线通信方式发送至现场控制器,现场控制器按照指令要求控制电磁阀开启或关闭,实现智能灌溉。同时,在灌溉过程中,传感器网络节点实时监测土壤和环境相关数据值变化,不间断向集控计算机提供实时数据。智能灌溉系统根据实时数据及时调整灌溉时长或灌溉水量指令,直至灌溉结束。通过实时调控灌溉用水量,最终实现精准灌溉,避免水资源浪费。
2.6云计算技术
搓齿机云计算的出现为农业节水现代化提供了有力保障。云计算可以整合大量不同的农业信息,实现不同类型、不同区域的农业数据的融合,有效解决海量农业数据的采集和存储问题。云计算本身也具有良好的安全性和易于管理的特点,这为用户查看水情信息提供了极大的便利。与此同时,云计算技术大大简化了农业信息服务的程序,扩大了信息服务的范围,
特别是覆盖了广大农村地区。此外,利用云计算存储采集到的农田信息数据后,还可以根据用户需求对数据进行分析和处理,并结合农业生产和当地气象环境数据库及时调节农田作物的生长和土壤湿度,以确保作物始终在合适的环境中正常生长。
结论
不断促进现代信息技术与农业生产的深度融合将是未来农业现代化建设工作中的重点。节水灌溉作为农业现代化建设过程中的重要切入点,其与现代信息技术表现出了良性的融合与发展,正在拉动着信息化、数字化、精准化农业时代的到来。
参考文献:
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[2]赫磊,孙瑜.智能化农业信息技术的应用探索[J].南方农机,2021,381(17):164-166.

本文发布于:2023-05-21 23:35:51,感谢您对本站的认可!

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