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智能化农业灌溉范文第1篇
1 物联网灌溉基本情况
随着我国水资源的日渐紧缺，我国的水资源供需矛盾也逐渐表现出来，而农业作为用水大户，其发展节水型农业已经成了农业未来发展势在必行的方向[2]。目前节水农业主要采取了滴灌、喷灌、微灌等节水灌溉措施，虽然相对于大水漫灌而言，已经实现了较高的用水效率，但综合分析，其精准度依旧不够，无法根据农作物的具体需水要求进行灌溉。物联网技术结合农业的发展诞生了物联网智能灌溉系统，不仅提高了灌溉精准度，同时也减轻了人力劳动，实现了远程控制，全面提高了农业生产的生产效率。物联网智能化农业灌溉是指不需要人进行其实控制，系统能够自动的感知对农作物何时进行灌溉，以及为农作物灌溉多少的问题。物联网智能化灌溉可以根据农作物的数据采集结果自动开启灌溉系统。物联网灌溉技术是目前我国从传统农业向现代化农业转型的重要技术支撑，也帮助农业生产实现了向远程化、精细化、自动化、虚拟化的转型[3]。物联网智能灌溉系统提高了灌溉的综合管理水平，将原本最需要人的经验才可以进行生产的农业，转变成了科技化生产模式，不仅杜绝了人为操作的盲目性与随意性，同时提高了全面管理水平，实现了一个人对上万亩地的管理。由此可见，推广物联网智能化节水灌溉，不仅可以有效地缓解我国的水资源短缺危机提高我国农业现代化的水平，改变原先粗放式的灌水模式，同时也可以实现农业管理水平的提升，提高农业生产效率，减少人力劳动，全面优化农业生产方式。所以基于物联网的农业节水灌溉技术，必然成为今后农业灌溉的发展趋势。
2 基于物联网的节水灌溉体系
为了全面实现我国农业高效灌溉系统的建设，必须要大力推广基于物联网技术的农业灌溉应用，这就需要建立基于物联网的节水灌溉体系[4]。利用物联网的节水灌溉体系首先应该利用物联网技术通过传感器采集土壤的温度、湿度、墒情、光照强度、二氧化碳浓度等基本信息，然后通过适合的无线传感设备，将采集的基本信息转化为数字信号，并通过无线通讯方式将这些信息的数字信号传递给计算机系统进行分析处理，计算机系统会将采集的信息进行智能化判断，根据需要及时的控制相关的智能灌溉设备的驱动，对，农作物进行智能化、精细化的灌溉。从而做到灌溉水量、灌溉时间和灌溉周期的三准确，提高水资源的利用率，达到灌溉用水的智能化控制。且由于物联网传感器的网络具有信息互递、自主组建网络、网络通讯时间同步等特点，因此可以对整个灌溉区域与灌溉节点的数据进行综合对比分析，即便个别数据出现问题，也可以对数据进行更正[5]。同时采集的数据也可以直接上传到网络，经过相关技术人员的分析，可以根据分析结果对灌溉数据进行更正，从而确保灌溉的准确性与高效性，如果发现农作物发生病虫害，也可以通过灌溉系统对农作物进行除病害作业。同时随着农业物联网平台的建设，也可以将这些数据上传到平台进行管理，对于构建一个高效、低耗、低投入、多功能的农业灌溉节水平台就这十分重要的意义，然后也对平台采集的信息进行分析，并根据分析的结果进行灌溉，甚至可以对预期将会发生的天?獗浠?进行预防性灌溉，提高农作物对灾害的抵抗能力，这也是未来物联网智能化灌溉发展的必然要求。
智能化农业灌溉范文第2篇
【关键词】节水灌溉；自动化；发展趋势
引言
我国是世界严重缺水的国家之一，农业是用水最大用户，农业用水总量4000亿m3，占全国总用水量的70%，而目前我国农田水分利用率和水分利用效率都比较低，其中农田灌溉水的利用率平均仅为40%―50%左右，农田对自然降水的利用率仅达到56%；农田灌溉水的利用效率仅有1.0kg/m3左右；旱地农田水分的利用效率为0.60―0.75 kg/m3。根据权威部门的预测结果，在不增加现有农田灌溉用水量的情况下，2030年全国缺水高达1300亿―2600亿m3，其中农业缺水500亿―700亿m3。加快发展节水高效农业，不仅是解决我国水资源短缺、实现水资源高效利用的有力保障，同时也是保障粮食安全、生态安全和水资源安全的重大基础战略，可以大幅度增加农民收入，有力地推动农业和农村经济可持续发展，具有重要的战略地位和深远的意义。而当前我国在节水灌溉方面还基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程自动控制系统，但只是小面积的局部控制。真正具有扩展功能的大规模灌溉工程的计算机监控系统应用还不多见。
灌溉自动控制模式与人工控制力式相比，具有节省水、肥、能量、杀虫剂、人工等优点，并可基本消除在灌溉过程中人为因素造成的不利影响，提高操作的准确性，有利于灌溉过程的科学管理和先进灌溉技术的推广。同时通过灌溉控制器适时、适量地灌水，提高农作物产量，有利于我国广大农村劳动力的转移和农村经济结构的调整，同时，对环境保护也起到一定的作用。
一、国外灌溉自动化技术的发展状况
随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，世界各国，特别是发达国家都把发展节水高效农业作为农业可持续发展的重要措施。发达国家在生产实践中，始终把提高灌溉（降）水的利用率、作物水分生产效率、水资源的再生利用率和单方水的农业生产效益作为研究重点和主要目标。这些发达国家从最早的水力控制、机械控制，到后来的机械电子混合协调式控制，到当前应用广泛的计算机控制、模糊控制和神经网络控制等，控制精度和智能化程度越来越高，可靠性越来越好，操作也越来越简便。
1、 电气信息技术在灌溉控制中的应用
30年前，沟灌和漫灌几乎全靠人力，自动化技术未能应用到灌溉工程中。真正的计算机控制灌溉源于以色列。该国最初把自动化控制技术应用到灌溉中的原因是：以色列足一个极其缺水的国家，从自然条件上讲必须发展节水农业；另一方面是出于中东安全的考虑，以色列人想通过自动化控制技术在家里控制农田灌水，减少由于武装冲突带来的危险。最初的灌溉控制器是一个简单的定时器，这可以看做是灌溉控制自动化的第一阶段。随着控制技术、传感器及水的发展，以色列开发了现代诊断式控制器，这种控制器把以前不能采集到的信息通过不同的传感器来获得，通过互联网、远程控制、CSM等来实现数据传输，然后通过计算机中的一些模型来处理信息，做出灌溉计划。
2、人工智能在灌溉中的应用
由于土壤湿度传感器的非线性以及其输出延迟较大，采用传统的反馈控制方法很难得到满意的结果，而近几年由于人工智能技术的发展，使得人工智能技术在节水灌溉中的应用显示出广阔的前景，其中包括用专家系统、模糊逻辑系统、神经网络来预测和建模，使得灌溉控制器用这些智能技术来及时、准确地预测环境参数，同时控制这些参数使得它更适合于作物生长。糊控制和神经网络在灌溉控制器中的应用较多，这些系统一般以土壤湿度传感器测土壤水分，同时还通过自动天气预报站估算出作物的蒸腾量，然后把这两个信息经模糊化后输入到模糊控制器，模糊控制器经模糊规则决策得出模糊输出，再把该模糊输出精确化传送给执行机构，控制电磁阀动作。如果该控制不能得到满意的结果，则可以通过神经网络来优化控制规则。
模糊控制不需被控对象的精确模型，它是根到另一个神经网络去预测灌溉需求。根据人的手动经验或专家的知识来设计的。一个有经验的农民能知道合适的灌溉时间和灌溉量，既然模糊控制能够模拟人的推理能力。所以把模糊控制技术和传统的控制方法结合将是非常有发展前途的。
二、国内灌溉自动化技术发展状况
国内在开发灌溉自动控制系统方面处于研制、试用阶段。能实际投入应用，且应用较广的灌溉控制器还不多见。在开发的产品中有代表性的如中国农业机械化研究院联合多家单位研制的2000型温室自动灌溉施肥系统，该系统是国家“九五”科技攻关项目中自主研发的科技产品。该系统结合我国温室的环境和实际使用特点，以积木分布式系统结构原理，解决了计算机适时闭环控制、动态监测、控制显示中文、施肥泵混合比可调、电磁阀开度可调等关键技术问题。该系统具
有手动控制、程序控制和自动控制等多种灌溉系统模式，可按需要灵活应用，在大连、北京等地已经投入了应用。从系统运行情况来看，该系统有很好控制效果。取得了一定的经济效益和社会效益。天津市水利科学研究所研制的温室滴灌施肥智能化控制系统主要用于现代温室，日光温室作种物的灌溉营养液施肥，环境监测的智能控制，采用世界先进的可编程序控制器和触摸屏控制技自动灌溉控制器，性能可靠、功能齐全、人机界面友好、操作简单、价格低廉，此控制系统的控制流量为15 m3h， 控制规模为1―2 hm2，能控制24路阀门，系统具有人工干预灌溉施肥功能，定时、定量灌溉施肥功能，条件控制灌溉施肥功能。北京澳作生态仪器有限公司的澳作智能节水灌溉控制系统可与各种滴、喷灌系统连接，实时监测土壤墒情，根据要求自动灌溉。控制方式灵活，手动、半自动、全自动任选且可随意在计算机上更改，可同时控制多个设备，受控区位置及形状，环境参数及设备状态可同时显示在中心计算机上。北京奥特思达科技有限公司研制的WT一02型微喷灌定时自动控制器，是一种供农业、草坪、果园、温室一般场合给水的电子灌溉自动控制系统。
1995年，许建中在大规模灌溉工程的计算机监控系统中采用分散功能和集中管理，各局部系统(RTU)都能独立工作，各RTU之间的信息则通过高速数据通道进行联系，其控制方式包括时间控制、水量控制、时间水量综合控制、综合分析制。毛慎建、张和许一飞(1995年)在智能化灌溉控制器研制中，介绍了以803l单片机为核心的全自动化灌溉控制器，该控制器可以按照任意设定周期进行灌溉控制，也可以根据检测的土壤水分状况进行闭环控制，能够控制多路灌溉系统进行多种方式灌溉，该系统已成功用于北京航空航天大学体育场，从投入运行的情况来看，情况良好。许吉力(2000年)以以色列和法国Richel温室系统为对象，综合分析了温室灌溉系统的要求和特点，提出了一种以集散控制系统方式的温室计算机控制系统的组成方式，采用了面向对象编程技术和事件驱动方式，能及时响应用户请求，使系统不但具有非常友好的人机交互界面，而且具有良好的实时控制功能，强大的信息查询能力。胡清和桂玉屏(1999年)在采用计算机控制农田灌溉网络系统设计中，介绍了一种低成本新型水传感器，并把它用在农田灌溉计算机网络系统中，该装置成功应用于福建省漳州市甘蔗灌溉试验站，取得了满意的结果。朱长青、曹成茂(2001年)在多用途节水灌溉控制系统研制中，介绍了一种以单片机控制为核心，能适应多种作物节水灌溉控制系统，该系统研制时充分考虑各种作物的特点，综合选择与灌溉控制密切相关的三个因素作为综合控制对象。其它国内研制得自动灌溉控制器，还有直接用PC机进行控制的，这样使成本增加，不易在田间较恶劣环境下使用等缺陷。
三、节水灌溉自动化技术发展趋势
经过多年的发展，国外灌溉控制器已逐步趋于成熟、系列化，但价格昂贵。国内虽引进一些，但多数是农业示范区、科研单位、高校，虽然国外生产的灌溉控制器性能优越。但没有考虑我国特殊的自然、气候、土地资源、农民经济状况等因素，因而国外引进的灌溉控制器在国内应用并不普及。国内虽然有多家研制灌溉控制器。但多数是小规模、实验和理论的探讨，应用不够普及，究其原因一则是开发性能完善的灌溉控制系统需要大量的人力、物力的投入，需要多部门、多学科的融合，这在一定程度上限制了性能完善、适应性强的控制器的开发。其次是现在开发出来的灌溉控制器价格昂贵，农民尽管知道能节省人力、灌溉用水、提高产量，但由于一次性投资太大，多数农民承受不起，这也在一定程度上限制了灌溉控制器的普及。
随着中国农业现代化进程的加快、农业结构的调整、以及我国加入WTO等因素，可以预计对农业灌溉自动化技术的要求会越来越高。灌溉控制器在我国将有巨大的市场。节水灌溉控制器近期在中国应朝着价格低、性能可靠、操作简便的方向发展。但从长远利益考虑，新的智能化技术、传感技术和农业科技的引入、应用和普及，将会有智能化程度更高、功能更强、性能更稳定可靠的灌溉控制器出现。
结束语
综上所述，西方发达国家在节水灌溉控制器的开发上已越来越成熟，且发展趋势是研制大型分布式控制系统和小面积单片机控制系统。同时随着人工智能技术的发展，模糊控制、神经网络等新技术为节水灌溉控制器的研制开辟了广阔的应用前景。而国内在灌溉控制器的研制方面还没有形成规模大、应用范围广的成套灌溉控制产品，国内的一些高尔夫球场等大面积场地灌溉控制，一般引用国外现成的成套灌溉控制产品。而广大农村可根据我国国情和各地经济和技术发展的实际情况，采取简单可行的节水灌溉措施及相应的排灌机械和设备，大力发展可靠、实用、成本低、操作简便的节水灌溉控制器，这样做不仅具有广阔的市场，而且具有巨大的社会和经济效益。
【参考文献】
【1】毛慎建，张，许一飞.智能化灌溉控制器.北京农业工程大学，1995（2）
智能化农业灌溉范文第3篇
关键词：农田水利；节水灌溉；技术创新
节水灌溉技术的推广应用，可以有效的缓解农业用水问题，节水灌溉技术主要是利用农田周边的水资源，结合现代的灌溉技术与节水技术，实现对农田的节水灌溉，这一办法的实施可以满足农业生产的用水需求，降低农田灌溉的成本，促进农业的发展，虽然我国的农田节水灌溉技术已经得到了极大的发展，但是在一些地区灌溉技术依然落后，水资源的利用率低，严重影响着现代化农业的发展。
一、现代农田水利建设中的农田节水灌溉技术
（一）节水管道输水技术
管道输水技术用管道取代明渠，将水输送至农田实现农田灌溉，其水资源的来源主要是附近的水井、水库与池塘以及湖泊等，这项技术可以有效的防止外力因素对农田灌溉工作造成的影响，但是在利用管道进行输水时需要保证水质，水中不能含有淤泥与杂草之类的，在进行输水前需要将水源进行沉淀。输水、配水网络系统是农田管道输水中的核心部分，该系统主要是由多个管道与分水设施以及管道保护装置组成，管道输水技术可以进行大面积的农田灌溉工作，农田灌溉属于地面灌水，利用管道输水技术可以降低农田灌溉的成本，同时还可以节约水资源。低压管输水技术是管道输水技术中的一种，是最常见的一种地面节水灌溉的技术，其主要是利用地下水资源实现对农田的灌溉，其利用管道技术进行灌溉用水的输送工作，将水输送到灌溉区域内，在应用该项技术时需要注意一定要采用超低压力，用压力管道系统进行用水输送，可以有效合理的利用该技术可以减少灌溉用水的渗漏与蒸发现象。
（二）节水喷灌技术
在节水灌溉技术中，喷灌技术的应用比较广泛，在使用喷灌技术进行农田灌溉时，需要使用加压水泵或者动力机以及电动机等设备，利用水泵加压或者自然落差产生的压力进行水输送，在农田中铺设管道进行水输送，可以减少水资源的浪费，同时利用喷头进行水喷洒，使水可以均匀的散落在农田中[1]。
（三）节水微灌技术
节水微灌技术经常被运用在农业生产的过程中，其主要分为滴灌与脉冲灌溉以及微喷雾灌溉等，微灌设备的性能不同所以微灌又分为常压微灌与重力微灌，此外根据微灌设备的使用类型划分为为地面微灌与地下微灌。节水微灌技术利用灌溉控制系统、输水道系统以及水过滤系统进行协调配合，实现对灌水量的合理控制，在最小的用水量范围内，尽最大的可能提高农作物的产量。
（四）步行式节水灌溉技术
步行式节水灌溉技术在应用的过程中，其设备的组装工作相对而言要简单些，其常见的组装设备是拖拉机，利用拖拉机进行农田灌溉，不仅使用方便快捷，同时还可以提高灌溉的工作效率，降低了农田灌溉的成本，同时该技术可以最大限度的节约用水量，这项技术不仅在农田灌溉方面使用，还可以应用在日常生活节水方面[2]。
二、节水灌溉技术的管理创新
（一）智能化监测技术
农业自动化生产是我国农业发展的趋势，在我国的农田水利的建设中，智能化的灌溉技术正在不断地进行推广使用，而智能化的农田灌溉已经成为了现代农田水利建设中灌溉技术的发展趋势，在农田水利建设中采用计算机技术，对农田作物的生长环境以及农作物的生长情况进行监测与综合分析，为农作物提供科学的合理的生长环境，包括农作物需要的水分环境与温度环境等，计算机技术的应用可以进一步提高农田水利的节水灌溉效率。
（二）网络化管理
网路化管理已经成为了农田水利节水灌溉技术管理的重要手段，网络化农田灌溉管理系统，主要是利用网络构建一体化的管理体系，在进行农田灌溉管理工作前，需要利用预先编制的管理控制程序，设定相关的可以反映农作物需要水分的参数，利用计算机监测技术进行数据的收集，根据收集的数据进行分析，对需要进行灌溉的农作物区域进行灌溉，利用自动启闭水泵或者按照轮灌的顺序进行农作物的灌溉，保证农作物对水分的需求，同时还可以降低农作物灌溉的成本[3]。
（三）科学合理的选择灌溉技术
由于农作物以及农田类型种类不同，所以需要根据具体的水土条件以及农作物的品种选择合适的节水灌溉技术，对于低产出的农作物，可以进行大面积的农田节水灌溉技术，对于需要保证充足的水分的高产出农作物需要采用最优的灌溉技术，例如喷灌技术与滴灌技术。在进行节水灌溉技术的选择方面，需要不断地进行种植方案的调整，灵活利用灌溉技术，保证最大限度上节约水资源，调整种植方案主要是对耕作的农田面积进行合理的压缩耕种，合理的减少高水产农作物的种植面积，提高林草的种植面积，将提高农田经济效益与社会效益作为终极目标，不断地向可持续农业发展方向迈进。综上，不断进行农田节水灌溉技术的改进与管理，可以促进实现现代化农业的发展，节约水资源的利用，实现农业生产效益的最大化，文中对农田水利建设中的节水灌溉技术做了简单的论述，同时还对节水灌溉管理的工作创新做了简单的论述，意在提高我国节水灌溉技术的利用效率。
作者:张志杰 单位:甘肃省通渭县水务局
参考文献：
[1]王晓林.浅析农田水利建设节水灌溉技术[J].建材与装饰,2015,（51）.
智能化农业灌溉范文第4篇
关键词：智能决策系统 自动灌溉控制系统 施肥决策系统 自动化辅助系统 首部设备自动控制系统
1、前言
地处中国西部干旱区的新疆维吾尔自治区，水资源相对短缺是制约当地经济社会发展的因素之一。新疆农业灌溉用水占总供水的90%-95%，由于水利设施和管理水平较低，水资源利用率低，浪费严重，存在着水资源短缺与利用效率低的矛盾。
1996年新疆建设兵团农八师天业集团在引进国外先进节水技术的基础上，研制出了适合干旱、半干旱农业节水的膜下滴灌新技术，并成为干旱、半干旱地区农业灌溉用水的主要手段，是灌溉农业节水及解决水资源危机的一个里程碑。目前，新疆已发展节水灌溉面积 2000多万亩，在一定程序度上缓解了水资源紧张的矛盾。
但是，随着气候变化，极端天气的增多，水资源紧缺及区域不平衡态势日益凸显。而智能决策滴灌系统是继常规滴灌节水技术的又一个进步，是世界先进国家发展高效农业节水的重要举措，以色列、日本、美国等一些国家都已采用先进的节水灌溉制度。由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，通过采用遥感，传感器来监测土壤墒情和作物生长，对灌溉区用水进行监测预报，实现水管理的自动遥控，对灌溉区实行动态管理，实现农业灌溉用水管理的自动化。有关数据显示，实施滴灌自动化的地块要比只实施滴灌的系统节水20%，节电10%，节约劳动力80%， 每亩增效在150元左右。
2、智能决策滴灌系统设计
智能决策系统主要有自动灌溉控制系统、施肥决策系统、自动化辅助系统、首部设备自动控制系统组成。
2.1自动灌溉控制系统
自动灌溉控制系统由一套中央灌溉控制计算机、多套田间灌溉控制器、多台电磁阀组成，另外还有相应的通讯系统和系统软件作为支撑。
中央灌溉控制计算机。中央监控站由中央监控计算机、GSM/GPRS模块、Internet连接设备和相应的软件构成，它是整个系统的控制中心。由于采用GSM/GPRS/CDMA网络与田间控制站进行信息交换，因此，可以放在任何网络覆盖的地方，如师部、连部和团部等。
多套田间灌溉控制器。田间灌溉控制器带有网络通讯功能，它接收中央监控站的控制指令，按照程序开启或关闭相应的电磁阀。田间灌溉控制器作为信息中转和信号转换的中间环节起到了一个承上启下的作用。
电磁阀。电磁阀是整个系统的最末端执行机构，它负责最终将水输送到滴灌带中。电磁阀的控制方式有三种：交流控制、直流控制和脉冲控制。目前，采用较多的是直流控制，其在长距离传输方面直流控制更有优势，信号更稳定，但价格较贵。
2.2施肥决策系统
通过格网取样，在实验室分析化验土壤有效养分含量并分析土壤质地，盐分等重要理化性状，以分析结果建立土壤数据库，对养分和其它性状进行分析，划分作物生产管理单元，以作物需肥量和土壤供肥量为决策基础，制定专用肥配方，将制定的专用肥配方提供给专用肥厂组织积极生产。利用综合施肥模型结合棉花产量知识库制定作物施肥量，根据滴灌特点按施肥总量的30-50%决定基肥用量，在作物生长期间，通过营养诊断，结合作物阶段性需肥规律，制定追肥方案（施肥时期和施肥量），通过施肥罐随滴灌系统施肥，实现高效水肥耦合达到精准灌溉施肥的目的。
2.3自动化辅助系统
灌溉辅助决策系统主要是在目前对作物的生长规律和水肥需求规律研究的基础上，利用计算机监测技术获取作物生长的气候环境，土壤水分和作物生理指标作为不同灌溉措施的响应和反馈信息，调整和修正灌溉方法，达到科学灌溉的目的，增加作物产量，提高作物品质，提高灌溉水利用效率，主要包括：
（1）土壤墒情监测系统：由采集器和土壤墒情传感器、传输线三部分组成。详见下图：
（2）气象数据采集系统：由数据采集器，风速、风向传感器，气温，空气、湿度、降雨量、地温、日照强度传感器、光伏电源系统，系统采集软件、安装支架等部分组成，设计中主要采用无人自动田间象站作为数据采集器，并将数据通通过电缆线传输到控制器再到计算机，计算机将气象数据计算分析后发出灌溉预报信息。
2.4首部设备自动控制系统组成
泵站控制系统由泵站控制器、数据采集器、变频调速器、无线电台、抗干扰电源模块、传感器组组成，主要监测泵站的工作电压、工作电流、耗电量、出水压力、出水流量、留有机电井动、静水位采集及蓄水池水位监测接口，数据采集器对各种传感器的信号进行实时采集，并对信号进行滤波后，由控制器通过无线数传电台将数据传输到田间管理计算机上或中心管理计算机上，由田间管理计算机和中心管理计算机进行存储、统计，并形成相应报告。泵站控制器随时接受田间管理计算机发来的控制命令，用于启停水泵，修改出水压力设定等，具有过压、缺相、过流保护、低水位报警及保护、水泵循环启动等功能，其系统结构如下：
3、存在问题
滴灌自动化技术毕竟是一项高新技术，在系统运行中我们认为还存在以下不足：
3.1 有线控制方式的线缆保护问题
对于大面积的自动控制系统，由于距离较远，控制器和执行机构之间如何更可靠、经济的实现通讯已成为主要问题。采用电缆及水控管控制，电缆及水控管埋设跟随地下管道一起进行的，深度在80cm左右，由于耕作的破坏及长期浸泡在潮湿的盐碱水中对电缆的腐蚀。有线线路易出现问题，检修难度较大。
3.2无线控制数据传输问题
为了提高数年据传输可靠性，目前，许多科技企业采用通过GSM、局域网等无线传输的方式，由无线网络信号控制电磁阀进行灌溉，降低了成本，相比有线传输提高可靠性。但缺少反馈系统，无线信号是否已经传输或执行，没有相关的跟踪设备与机制。
3.2人员素质与自动化系统相互适应的问题
由于系统采用的是当前我国最先进的自动化系统，对建设后的管理要求比较高，对操作者要求有较高的知识水平，对采集的数据能利用软件分析，及时下达指令；对出现的问题能及时排除，方可保证系统的正常运行。
智能化农业灌溉范文第5篇
关键词：灌溉；物联网；ZigBee；监控
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）08-0169-02
1 背景
目前农植的非自动机械式的灌溉需要消耗大量的水资源和人力，尤其是在温室生长环境中，植物处于一个半封闭的非自然体系，温室的环境复杂，湿度相对变化缓慢，风速较低，各个环境因素呈现一种独特的复杂性。同时，针对不同的植物种类、生长期、生长需水量等存在较大的差异，如何综合考虑各类因素，进行智能灌概，是当前农业信息化的重要内容之一。尤其是温室内植物灌灌不能按照自然大田灌概要求，需要充分利用有限的水资源进行智能化灌溉，一般的解决方案是在构建植物生长环境参数模型的基础上，采用科学管理、智能决策；根据温室内的生长条件，进行自动控制调节，在保持植物正常生长所需的用水量情况下，实现智能灌概，以最小的用水量获得最大的收益。
目前国内在开发灌溉自动控制系统方面还仅处于研制试用阶段，能实际投入应用且应用较广的灌溉控制器还不多见；主要是从理论上解决了灌溉的时间问题，而关于适宜的灌溉量问题，依旧缺乏比较中肯的解决策略。这其中的大部分因素是目前的智能灌溉体系仅仅凭借自动控制完成，一是并没有考虑到农植物生长过程中的复杂因素，终端采集数据不够精准；二是当前的灌溉系统的基本应用的有线规划策略，对于整个系统的安装和维护成本比较高。本文应用远程通信技术WIFI，基于ZigBee通信技术，实现智能灌溉控制系统，移动终端可以利用网络进行远程监控灌溉操作；同时，在网络受限的换进下，也可以通过GSM方式来进行控制。实现了当前大鹏浇灌的全面智能化，精准进行大鹏环境信息的采集，将信息通过有线或无线方式传输给控制终端，实现无人监控下的自动灌溉。
2 灌溉系统基本工作原理
农植传统的灌溉方式主要采用半自动的机械操作方式，这主要源于对整个农植环境信息如温湿度、的采集主要通过人工肉眼的观察方式，信息的收集不够全面和精准，也无法实现远程控制。目前，人们开始研究农业设施远程测控系统，远程智能灌溉系统应运而生，在一定程度上实现了无人作业的智能灌溉模式。当前智能灌溉的模式一般采取三层架构的方式，如图1所示：
在本系统中采用CC2530芯片作为数据采集端，与 Internet 数据服务器通过网络通信即移动/联通基站进行连接，实现一对一的数据交互，这样就可以避免远程有线网络布线及维护成本高。同时，采集端的传感器端可以适应多重采集环境，不仅可以采集土壤等的常规信息，也可以采集复杂种植环境如树皮、植被腐蚀等种植环境的信息，具有较大的适应范围。客户端可以利用远程通信技术WIFI，进行远程监控操作；同时，在网络受限的换进下，也可以通过收发短信的方式来进行控制。
3 系统开发环境
本系统的服务器端主要采用以FriendlyARM H43为 可移植Linux平台，开发智能灌概网关与Web服务。FriendlyARM开发板是一款高性能，低功耗的一体化平台，Linux内核是一个开源的、采用虚拟技术，可跨平台移植的嵌入式操作系统，具有完善的图形用户界面。服务器端系统环境创建的主要任务为编译UBOOT和Linux内核，将编译完成后的内核烧写到开发板。
客户端系统在AndroidEclipse环境下开发，采用开放源代码的、基于Java的可扩展开发Eclipse平台，这里需要安装Android专属的软件开发工具包 SDK ，包含Java Development Kit和Java Development Kit。
数据采集端主要使用ZigBee实现无线传感器网络通信，遵循IEEE 802.0.4技术标准和ZigBee网络协议，低功耗的 ZigBee 技术适合作为无线传感器网络的一种标准，适合承载数据流量较小的业务，特别适合采集农植生长环境的基础信息以及快速传输工作，配合路由器，可以方便扩充采集面积的范围。
4 系统功能模块实现
智能灌溉系统使用范围广泛，自动控制系统的规模大且集成度高，逐步实现了比较健全的浇水灌溉机制。因此，本系统提出利用传感器采集湿度、温度和光照强度，从多种环境因素考虑农植的生长情况，进而通过远程终端即手持终端控制来达到智能灌溉的目的。系统可实现的功能如下：
（1）实时的检测土壤的湿度值、空气的温度值和大气的光照强度，利用 ZigBee 的无线通信技术上传给服务器。
（2）终端传感器采集端点模块依据服务器端反馈的信息，实时控制继电器的开启和关闭，进行智能灌溉。
（3）协调器节点与 服务器机相连，将采集到的信息转化成可以显示的数据界面，便于客户端及时观察农植的生长环境信息。
（4）整个系统都采用无线控制技术，彻底解决了过多布线带来的不便，降低安装和维护成本。系统功能的结构如图2所示。
系统主要分为三个功能模块：数据采集端、客户端和服务器端，在具体实现过程中，服务器与数据采集端通过串口连接，而客户端与服务器同过Socket进行数据传输，服务器端分别对据采集端和客户进行交互控制。在同一局域网的情况下，客户可以在登录客户端连接服务器的情况下执行操作，服务器接收客户端发送过来的命令并解析再进一步控制底层。如果在较远的地方或者外地，客户无法连接服务器，则可以通过发送短信的方式来进行控制，服务器连接的GSM MODEM模块接收客户端发送过来的短信，服务器进行解析并发送命令达到控制目标。
5 实验与结果分析
个系统的实验基地是无锡锡山区生态实验基地调试完成，分别对整个系统的ZigBee子节点、无线传感器网络、客户端和服务器的数据通信、客户端与服务端通信以及系统整体稳定性进行测试，通过不断的调试与完善，实验证明整个系统运行正常，通信及时，可在多种环境下使用，尤其是当前封闭环境下的大鹏农作物种植、长期无人看管的花园，草坪等灌溉频率比较高的环境下，需要耗费大量的人力进行的管理，这在当前信息技术日益发达的情况下，已经无法满足区域化的灌溉需求，本新型的前端采集可以精准采集各类复杂种植环境的信息。将信息上传到客户端，灵敏控制碰头的开闭时间。同时，采用Zigbee技术，支持的节点数量多，扩展性强，低功耗，安全可靠。其次，具备移动端远程控制设备（无网络可支持GSM），可实时通过摄像头传回的视频观看当前植物状态，整个装置具有方便易用，自动远程控制，安装维护成本低廉的特点。
参考文献：
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