迄今为止,改革开放几十年来中国经济发展经历了翻天覆地的变化。然而农业始终是中国经济发展的第一大产业,可是传统的农业生产技术落后,主要是依靠人力,畜力和一些简单的机械。特别是我国进入WTO后,外国的一些价格低廉的优质农副产品源源不断的涌入我国,给我国的农产品市场造成了极大的威胁。因此,发展智能农业来提高我国农产品的质量和生产效率,实现对大面积土地的智能化精确管理,成为一个既前沿又当务之急的研究课题。实施合理的智能农业灌溉不但能节约很多人力物力,还能解决我国严重的水资源短缺问题,它将在世纪之交成为农业科技革命的重要内容。
一、IOT智能农业灌溉系统的概述
根据国外机构与专家的物联网定义,简单的归纳总结,以便于理解的角度,我们认为:物联网就是“物物相连的互联网”。这有三层意思:第一,物联网的机车和核心仍然是互联网,它是在互联网的基础上延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信;第三,该网络具有智能属性,可进行智能控制、自动监测与自动操作。
灌溉农业是调节土地的温度和土壤的养分,以提高土地生产率。主要通过各种农用水利灌溉设施,满足农作物对水分的需要,调节土地温度、湿度和土壤空气、养分,提高土地生产能力。是一种稳产高产的农业。故遍布世界各地,特别是在大江大河两岸,如北美洲的密西西比河、南美洲的亚马孙、亚洲的长江、非洲的尼罗河流域,都发展了灌溉农业。中国灌溉农业泛指以水浇田的农业。其特点是通过灌溉措施,满足植物对水分的的灌溉农业,自古以来就很发达。早在战国初期,即兴修都江堰水利工程,使成都平原的大片农田得到灌溉,至今仍在发挥效益。特指在降雨量极少的干旱、半干旱地区,完全依靠灌溉才能存在的农业。
综上所述:该系统是一种主要面向农田,园林,设施农业等领域的日常灌溉控制和管理而设计,并通过现代化的科学技术手段,达到降低人力成本,提高自动化生产效率,节约水资源的目的。该系统具有实用性和良好的展示性,系统硬件具备良好的稳定性,以及防水、防潮、抗高温的能力。
二、国内外智能农业灌溉系统的研究现状
(一)国外智能灌溉发展状况
发达国家发展农业的一个重要途径是自动化灌溉管理,如美国、法国、日本、英国等国家已经采用了先进的灌溉系统。他们从最早的水力控制,机械控制,再到后来的机械电子混合协调模式控制,到当前广泛应用的计算机控制,模糊控制和神经网络控制,控制精度和智能化程度越来越高,可靠性越来越好,操作也越来越简单。
在国外自动化农业灌溉技术发展应用中,以色列的成绩最为突出。它开发出了多种系列的自动灌溉配套设备,如电动和水动遥控电磁阀、减压阀、调压阀、安全阀和流量控制阀,不仅大大提高了田间水的利用率,也使得作物获得了最佳的生长环境。
(二)国内智能灌溉发展状况
国内自20世纪70年代以来就非常重视智能灌溉设备的研制,但引进较多,自主开发构成一定影响的较少。但那些引进的设备都是根据国外的具体情况制定的,没有考虑我国的气候,土壤,作物类型等因素,并不适合我国的国情,因此没能充分发挥它的优势,而且引进的价格昂贵。凡此种种,我国引用外国设备是不可行的。
三、智能农业灌溉研究的目的和意义
实施智能农业灌溉是解决我国农业由传统农业向现代农业发展过程中所面临的确保农产品总量、调整农业产业结构、改善农产品品质和质量、水资源严重不足且利用率低、环境污染等问题的有效方式,将在世纪之交成为我国农业科技革命的重要内容。
(一)构建智能农业灌溉,是应对国际市场机遇和挑战的必然抉择
面对外国质优价廉的农产品的大量涌入,面对农业的国际资本在资金、管理和人才方面的优势威胁,我国农业小规模的、单一农户式的生产经营方式也在逐步被大规模现代化经营方式所取代。如何发展我国的农业,提高我国农产品的质量和竞争力,这都是亟待解决的问题,而发展智能农业不失为一条可行之路。
(二)构建智能农业灌溉,是协调我国人口、资源和环境状况的需要
我国各地的自然条件、社会经济条件差异明显,农业生产水平差距较大,农业自然资源人均指标较低、农户土地经营规模小且利用不尽合理、劳动生产率低、水资源浪费严重。我国人均耕地面积和人均水资源只有世界平均水平的30%和25%,且现有耕地中2/3是中低产田,农田灌溉水的有效利用率只有30%~40%(发达国家已达50%~70%)。化肥、农药等生产资料投入水平高而利用率低并导致了农业生态环境污染和破坏,土壤沙化、碱化、盐渍化严重,耕地单位面积产量与世界粮食高产国家相比甚至要低一半以上,21世纪我国人口增长和土地资源减少的矛盾不可逆转。与传统农业不能适应农业持续发展的需要相比,智能农业可以实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标,可以节约大量的水资源和人力物力,避免不必要的浪费,不但可以最大限度提高农业现实生产力,而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。
四、结语
本文通过分析可以发现在实现智能农业灌溉的道路上,现有的基于有线的智能农业系统依然存在着诸多问题,而基于无线传感网的物联网灌溉农业系统更具发展潜力,无线网络具有较高的传输带宽、抗干扰能力强、安全保密性好,而且功率谱密度低。利用上述特点,可组建针对农田信息采集和管理的目的无线网络,实现农田信息的无线、实时传输。同时,可以给用户提供更多的决策信息和技术支持,实现整个系统的远程管理。
综上所述,智能农业取代传统农业是农业发展的必然而实现智能灌溉是一个非常重要的途径,可以实现高效利用各类农业资源和改善环境这一可持续发展目标,不但可以最大限度提高农业现实生产力,而且是实现优质、高产、低耗和环保的可持续发展农业的有效途径。
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