物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應(yīng)用研究

包萬才

(甘肅亞盛亞美特節(jié)水有限公司， 甘肅 蘭州 730000)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是新一代信息技術(shù)的重要組成，對人類發(fā)展有重要意義。我國作為一個農(nóng)業(yè)大國，疆域遼闊，而氣候復(fù)雜、自然災(zāi)害頻發(fā)，要保障農(nóng)業(yè)的健康發(fā)展、提高其現(xiàn)代化水平，就要積極引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并對該技術(shù)的應(yīng)用增加了解、完善應(yīng)用措施。

1 基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)體系

1.1 節(jié)水灌溉系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架

實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的節(jié)水灌溉，就要對農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)和灌溉進(jìn)行精準(zhǔn)的分析和控制，因此在該網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架基于傳感器、通信技術(shù)和控制等為基礎(chǔ)的監(jiān)測系統(tǒng)，要具備監(jiān)測信息采集、數(shù)據(jù)傳輸和處理等幾項(xiàng)功能。

1.2 監(jiān)測信息采集及控制終端

監(jiān)測信息采集及控制終端，也就是網(wǎng)絡(luò)感知進(jìn)而控制層，主要對土壤中的水分進(jìn)行數(shù)據(jù)量化，實(shí)時監(jiān)測該區(qū)域內(nèi)土壤水分情況，傳感信息節(jié)點(diǎn)會分布在監(jiān)測區(qū)的各個角落，保證信息采集的完整性和科學(xué)性。同時，節(jié)點(diǎn)對采集到的信息進(jìn)行初步處理，再使用其它節(jié)點(diǎn)完成到匯聚節(jié)點(diǎn)的傳輸工作。之后，信息會被傳送到網(wǎng)關(guān)，最后是監(jiān)控中心。

在感知土壤水分信息中使用的傳感器，主要有頻域型和時域型2種，前者使用的是電磁脈沖原理，操作簡單、安全、快速、準(zhǔn)確，并且具備自動化、寬量程等優(yōu)點(diǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)傳輸層

數(shù)據(jù)傳輸層的任務(wù)就是將匯聚節(jié)點(diǎn)傳來的信息，通過無線通信技術(shù)傳達(dá)至網(wǎng)關(guān)，這一過程需要保證路由協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議的安全性、合理性和有效性，能夠保證信息傳輸?shù)陌踩煽?。與工業(yè)應(yīng)用相比，農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)運(yùn)用會受到氣候、農(nóng)作物生長環(huán)境、作物生長狀況等多方因素影響，但農(nóng)業(yè)對其時效性要求較低，容許存在一定的時間偏差。從實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展需求來講，ZigBee技術(shù)由于帶寬較寬、傳輸快，而且兼容性能和抗干擾性能好，在未來農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展中將成為傳輸層的重要媒介。

1.4 數(shù)據(jù)終端處理層分析

數(shù)據(jù)終端處理層也是控制終端，監(jiān)測中心在處理完收集到的數(shù)據(jù)后，會將其傳送到監(jiān)控平臺。用戶根據(jù)接收到的土壤水分信息和灌溉決策開啟命令，而控制終端則會將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，便于人們提取數(shù)據(jù)了解土壤濕度參數(shù)等問題。同時，設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)界面編程，可以使用戶在使用過程中讀取數(shù)據(jù)簡化，能夠更直觀完成操作。

2 物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)架系統(tǒng)其它要點(diǎn)分析

2.1 系統(tǒng)供電策略的實(shí)現(xiàn)

在基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的節(jié)水灌溉系統(tǒng)中，其重要部分就是利用信息節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，對電池更換需求量大，因此在建設(shè)該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的過程中，要考慮到供電節(jié)能策略，比如使用太陽能電池板，既能保證系統(tǒng)用電需求，同時還能起到良好的節(jié)能效果。而在系統(tǒng)中使用能耗較低的無線通信模塊、動態(tài)電壓調(diào)節(jié)技術(shù)和動態(tài)功率管理技術(shù)都可以減少系統(tǒng)對電能的消耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

2.2 系統(tǒng)管理分析

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的構(gòu)建和運(yùn)行過程中，都需要對其內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)管理，不僅要定義其中的數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，還要做好數(shù)據(jù)維護(hù)工作。此外，系統(tǒng)管理中對系統(tǒng)運(yùn)行的維護(hù)同樣不可或缺，用戶的賬號、權(quán)限、信息等都需要保證安全性和完整性。值得注意的是，不要忽略對待定領(lǐng)域的知識管理，也要保證其規(guī)范性。

2.3 信息查詢、分析功能

在系統(tǒng)功能中，信息的查詢、收集和數(shù)據(jù)分析，是需要切實(shí)保障的。搜索信息可以采用點(diǎn)位查找、空間查找等不同的方法，并用圖表等形式將結(jié)果表達(dá)出來；在系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)收集工作是根據(jù)各個地點(diǎn)進(jìn)行的，可以精準(zhǔn)整理經(jīng)緯度信息，監(jiān)控計(jì)算機(jī)則在接收到數(shù)據(jù)之后，由中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行精確的地點(diǎn)布設(shè)。

3 結(jié)束語

在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以搭建起一個有效、合理的系統(tǒng)框架，在搭建過程中要注意各個層次功能的實(shí)現(xiàn)，未來將實(shí)現(xiàn)軟件和服務(wù)結(jié)合、大數(shù)據(jù)和連接的應(yīng)用等，要不斷發(fā)展系統(tǒng)構(gòu)架，同時做好維護(hù)工作。