楊偉志，孫道宗,2，劉建梅，高 鵬，堯港東，賴俊桂，王衛(wèi)星,2

(1. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)電子工程學(xué)院，廣州 510642；2. 廣東省農(nóng)情信息監(jiān)測(cè)工程技術(shù)研究中心，廣州 510642；3.廣東省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，廣州 510635)

我國(guó)是柑橘種植大國(guó)，但柑橘生產(chǎn)技術(shù)落后，主要靠人工進(jìn)行管理，需要大量耗費(fèi)人力和時(shí)間。且山地果園的傳統(tǒng)灌溉，一般是采用大面積漫灌的方式，水資源的有效利用率較低，往往不到50%，低于一些發(fā)達(dá)國(guó)家的80%[1,2]。另外柑橘灌溉多根據(jù)果農(nóng)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行，缺乏科學(xué)的灌溉依據(jù)，未必最適宜果樹(shù)生長(zhǎng)。陳君梅等[3]在鷹嘴桃園搭建了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響因素進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)；王玖林等[4]基于LoRa無(wú)線傳輸技術(shù)，進(jìn)行節(jié)水灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，并提高了信號(hào)傳輸距離；陳偉森等[5]設(shè)計(jì)了通信可靠性較高的果園節(jié)水灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)，但以上都沒(méi)有對(duì)灌溉方式進(jìn)行綜合分析。虞佳佳等[6]提出了一種基于物聯(lián)網(wǎng)和專(zhuān)家決策系統(tǒng)的農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)灌溉系統(tǒng)的技術(shù)思路，但該設(shè)計(jì)沒(méi)有把降雨預(yù)報(bào)相關(guān)信息考慮進(jìn)去。

本設(shè)計(jì)利用太陽(yáng)能板為各個(gè)灌溉節(jié)點(diǎn)持續(xù)提供電源，通過(guò)低功耗芯片CC2630，組建更穩(wěn)定的WSN網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)器收集到環(huán)境數(shù)據(jù)后，依據(jù)專(zhuān)家知識(shí)，結(jié)合柑橘不同季節(jié)的生長(zhǎng)需求和降雨預(yù)報(bào)情況，進(jìn)行綜合分析，并對(duì)降雨預(yù)報(bào)進(jìn)行雨量修正補(bǔ)償，提高灌溉方式的科學(xué)性，并基于人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)問(wèn)答功能，輔助果農(nóng)日常管理。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)包括服務(wù)器專(zhuān)家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、通信模塊和節(jié)點(diǎn)信息采集系統(tǒng)等。節(jié)點(diǎn)采集相關(guān)環(huán)境信息后通過(guò)局域網(wǎng)和GPRS上傳到服務(wù)器，服務(wù)器把數(shù)據(jù)存放到數(shù)據(jù)庫(kù)中。專(zhuān)家系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)策略進(jìn)行灌溉調(diào)節(jié)。用戶可通過(guò)瀏覽器訪問(wèn)專(zhuān)家系統(tǒng)并進(jìn)行相關(guān)查詢。系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)Fig.1 Overall design of system

1.2 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)主要包括處理器、電源模塊、GPRS模塊、定位模塊、ZigBee模塊、電磁閥、灌溉控制模塊和各傳感器模塊等。各個(gè)節(jié)點(diǎn)的傳感器模塊采集到環(huán)境信息后，通過(guò)ZigBee模塊組成的樹(shù)型局域網(wǎng)傳到網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過(guò)GPRS模塊傳到服務(wù)器端。硬件設(shè)計(jì)框圖如圖2所示。

圖2 網(wǎng)關(guān)及節(jié)點(diǎn)框圖Fig.2 Block diagram of gateway and node

環(huán)境信息包括土壤溫濕度、空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、降雨量等，采用的傳感器型號(hào)如表1所示。

1.3 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

(1)組網(wǎng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用ZigBee低功耗無(wú)線控制協(xié)議，樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)借力傳輸數(shù)據(jù)，ZigBee主模塊節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)匯聚各節(jié)點(diǎn)ZigBee的數(shù)據(jù)。主節(jié)點(diǎn)的通訊模塊通過(guò)TCP/IP協(xié)議等實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)與服務(wù)器連接的建立和數(shù)據(jù)交互。

(2)灌溉系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程。灌溉系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)流程如圖3所示。網(wǎng)關(guān)發(fā)送信息采集或灌溉控制信息到各節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)根據(jù)信息進(jìn)行相應(yīng)判斷和操作。

表1 傳感器型號(hào)

Tab.1 Sensor model

環(huán)境指標(biāo)型號(hào)土壤溫濕度MS10空氣溫濕度DHT11光照強(qiáng)度NHZD10CR降雨量RS-100光學(xué)雨量傳感器

圖3 灌溉軟件流程圖Fig.3 Control software flow chart of irrigation

2 專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)

專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括信息數(shù)據(jù)及專(zhuān)家知識(shí)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)和專(zhuān)家系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)。

2.1 數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)

專(zhuān)家系統(tǒng)的數(shù)據(jù)主要用數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)。數(shù)據(jù)庫(kù)基于Windows Server 2008操作系統(tǒng)，以SQL結(jié)構(gòu)化編程語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)庫(kù)包括環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫(kù)以及專(zhuān)家知識(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。

信息數(shù)據(jù)庫(kù)的部分表結(jié)構(gòu)如下：①柑橘果園信息表。此表存儲(chǔ)著柑橘果園的基礎(chǔ)信息，如省份、城市、面積、經(jīng)緯度等信息。②柑橘果園各節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)環(huán)境信息表。包括節(jié)點(diǎn)ID號(hào)、土壤溫濕度、空氣溫濕度、光照強(qiáng)度等③果園雨量信息表。包括當(dāng)?shù)貛滋靸?nèi)的降雨預(yù)測(cè)以及實(shí)際降雨量信息。

專(zhuān)家知識(shí)庫(kù)部分表結(jié)構(gòu)如下：①柑橘果樹(shù)需水量表。包括不同生長(zhǎng)期的需水量情況、土壤水分含量閾值。②灌溉策略規(guī)則表。包括根據(jù)果樹(shù)生長(zhǎng)期、果園實(shí)時(shí)環(huán)境信息、雨量預(yù)測(cè)及校準(zhǔn)信息等多變量因素組成的灌溉策略規(guī)則。③柑橘果樹(shù)相關(guān)疾病信息表。包括柑橘果樹(shù)常見(jiàn)疾病生理特征、預(yù)防措施、解決措施等相關(guān)信息。④柑橘果樹(shù)管理信息表。包括柑橘果樹(shù)相關(guān)的灌溉、施肥、剪枝等相關(guān)護(hù)理的注意事項(xiàng)等。

以柑橘果園各節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)環(huán)境信息表為例，本文設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫(kù)如表2所示。

表2 節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)環(huán)境信息

Tab.2 Node real-time environment information

字段名類(lèi)型說(shuō)明IDint節(jié)點(diǎn)ID號(hào),主鍵Date_timedatetime采集時(shí)間Air_temperaturefloat空氣溫度Air_humidityfloat空氣濕度Light_intensityint光照強(qiáng)度Soil_temperaturefloat土壤溫度Soil_humidityfloat土壤濕度Rainfloat降雨量

2.2 專(zhuān)家系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

專(zhuān)家系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)主要包括果園環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控、降雨預(yù)報(bào)、專(zhuān)家灌溉決策以及專(zhuān)家問(wèn)答等四部分。專(zhuān)家系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 專(zhuān)家系統(tǒng)展示圖Fig.4 The picture of expert system

2.2.1 果園環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊

該模塊主要是用圖表的形式，實(shí)時(shí)顯示柑橘果園的環(huán)境信息，包括土壤溫濕度、空氣溫濕度、光照強(qiáng)度、降雨量情況等。該模塊的子模塊能通過(guò)輸入節(jié)點(diǎn)號(hào)，展示對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的歷史變化情況。

2.2.2 果園當(dāng)?shù)亟涤觐A(yù)報(bào)模塊

該模塊通過(guò)讀取天氣預(yù)報(bào)接口，獲取果園當(dāng)?shù)氐奶鞖忸A(yù)報(bào)情況，得到未來(lái)幾天的降雨預(yù)測(cè)情況。降雨預(yù)測(cè)情況將作為灌溉決策的因素之一。

2.2.3 專(zhuān)家灌溉決策模塊

專(zhuān)家灌溉決策模塊是專(zhuān)家系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵模塊，主要是根據(jù)專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn)，綜合各個(gè)變量因素，制定出灌溉策略，從而進(jìn)行科學(xué)有效的果園灌溉。

(1)柑橘果樹(shù)不同生長(zhǎng)期需要的土壤濕度情況。土壤水分是柑橘正常生長(zhǎng)的重要因素之一[7]。由柑橘需水相關(guān)資料[8-10]，可知柑橘的不同時(shí)期需水量不同。2-4月為柑橘的抽梢開(kāi)花期，土壤含水率適宜區(qū)間為19%～24%。5-6月為柑橘的落果及夏梢抽生期，土壤含水率的適宜區(qū)間為21%～24%。7-10月為柑橘果實(shí)生長(zhǎng)膨大期，7-8月土壤含水率應(yīng)為20%～25%。9月到10月是柑橘果樹(shù)的生長(zhǎng)高峰期，對(duì)水分的需要量劇增，土壤含水率應(yīng)為21%～26%。11月-次年1月為果實(shí)著色成熟期，土壤含水率應(yīng)為20%～24%?？梢?jiàn)，若設(shè)置固定的灌溉閾值，供應(yīng)相對(duì)固定的水量，明顯不符合柑橘的生長(zhǎng)需求。因而，專(zhuān)家系統(tǒng)根據(jù)柑橘果樹(shù)不同的生長(zhǎng)期進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)置灌溉的上下限閾值。

(2)果園實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)情況。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)把果園實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)上傳到服務(wù)器后，專(zhuān)家系統(tǒng)將之與果樹(shù)生長(zhǎng)所需的參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，作為觸發(fā)灌溉指令的前置條件。

(3)果園降雨預(yù)測(cè)及校正。果園未來(lái)幾天的降雨情況作為果園灌溉的重要影響因素之一。灌溉系統(tǒng)根據(jù)土壤含水率閾值比較，進(jìn)行灌溉操作后，可能會(huì)適逢降雨。這樣既造成果樹(shù)土壤短期內(nèi)積水過(guò)多不利于生長(zhǎng)，同時(shí)也不符合水資源合理利用的需求。因而，把柑橘果園的未來(lái)幾天降雨情況作為灌溉操作決策的因素很有必要。常見(jiàn)的降雨有小雨(<10 mm)，中雨(10.0～24.9 mm)，大雨(25.0～49.9 mm)，暴雨(50.0～99.9 mm)，大暴雨(50.0～99.9 mm)，設(shè)定對(duì)應(yīng)的降雨程度系數(shù)a分別為0.1、0.2、0.6、0.8和1.0。則在觀測(cè)窗口的降雨程度為：

(1)

式中：T為降雨預(yù)報(bào)觀測(cè)天數(shù)。

當(dāng)灌溉指令觸發(fā)的前置條件觸發(fā)，并且未來(lái)T天的降雨程度P≤0.2時(shí)，進(jìn)行正常的灌溉操作。若未來(lái)T天的降雨程度0.2

(2)

式中：Thtem_max為臨時(shí)灌溉閾值上限；Thmax為原灌溉閾值上限；Thmin為灌溉閾值下限。

通過(guò)調(diào)節(jié)灌溉閾值適當(dāng)減少灌溉供給，并以雨水進(jìn)行補(bǔ)充。若降雨程度P>0.5，說(shuō)明果園將有較大的降雨，則暫不做出灌溉指令。

由于降雨預(yù)報(bào)有時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)偏差，會(huì)影響到果樹(shù)的水分供給。因而對(duì)降雨預(yù)報(bào)進(jìn)行相應(yīng)的修正是準(zhǔn)確實(shí)施灌溉的重要保證。其中，降雨預(yù)報(bào)修正需要考慮當(dāng)前觀察窗口和下一個(gè)觀察窗口的情況。降雨預(yù)報(bào)修正主要通過(guò)調(diào)整臨時(shí)灌溉下限閾值實(shí)現(xiàn)。調(diào)整方式如下式所示。

Thtem_min=Thmin+[w1 (Ppre-

Ptrue)-w2 (Ppre_next)] (Thmax-Thmin)

(3)

式中：Ppre為當(dāng)前觀察窗口的降雨預(yù)測(cè)等級(jí)；Ptrue為當(dāng)前觀察窗口的實(shí)際降雨等級(jí)；Ppre_next為下一觀察窗口的降雨預(yù)測(cè)等級(jí)；w1和w2分別為對(duì)應(yīng)兩個(gè)觀察窗口的權(quán)重系數(shù)(根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，w1和w2分別設(shè)為0.6和0.4取得較好效果)；Thmin為原灌溉閾值下限；Thtem_min為臨時(shí)灌溉閾值下限。

2.2.4 專(zhuān)家問(wèn)答模塊

專(zhuān)家問(wèn)答模塊是用戶和專(zhuān)家系統(tǒng)互動(dòng)的重要模塊。用戶可以輸入關(guān)于柑橘的管理、灌溉、疾病等相關(guān)問(wèn)題，專(zhuān)家問(wèn)答模塊將根據(jù)專(zhuān)家知識(shí)進(jìn)行相應(yīng)的解答。

專(zhuān)家問(wèn)答模塊主要應(yīng)用了人工智能領(lǐng)域自然語(yǔ)言處理的相關(guān)技術(shù)，針對(duì)柑橘灌溉施肥、果樹(shù)病害知識(shí)等相關(guān)文檔，建立柑橘知識(shí)語(yǔ)料庫(kù)，對(duì)語(yǔ)料庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗、停頓詞處理等，使用Python編程語(yǔ)言的“jieba”工具包進(jìn)行相應(yīng)的分詞處理，并進(jìn)行數(shù)字化映射。詞語(yǔ)數(shù)字化映射的步驟為：①將句子詞語(yǔ)進(jìn)行one-hot處理，得到相應(yīng)的“獨(dú)熱碼”向量。②由于one-hot形式存在語(yǔ)義破壞、無(wú)法保留詞序的問(wèn)題，并且給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練帶來(lái)維度災(zāi)難，因而使用詞向量(word2vec)技術(shù)，搭建基于“Hierarchical-Softmax”的 CBOW模型，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)從大量訓(xùn)練文本中提取有用信息，把原詞語(yǔ)映射到高維空間，最終得到具有語(yǔ)義的詞向量。利用訓(xùn)練好的詞向量建立檢索式對(duì)話系統(tǒng)。

用戶若對(duì)專(zhuān)家系統(tǒng)自動(dòng)問(wèn)答中的答案存在疑惑，可在用戶留言處輸入留言內(nèi)容。專(zhuān)家在看到用戶留言后，對(duì)相應(yīng)的留言內(nèi)容進(jìn)行人工解答。

3 相關(guān)實(shí)驗(yàn)

3.1 灌溉節(jié)點(diǎn)部署模型

圖5所示為2017年7月在廣西壯族自治區(qū)賀州昭平縣北陀鎮(zhèn)山地柑橘園部署的灌溉系統(tǒng)部分節(jié)點(diǎn)模型圖，各節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)環(huán)境信息和灌溉，同時(shí)也充當(dāng)路由節(jié)點(diǎn)，接力傳送信息，組成無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合山地果園地勢(shì)復(fù)雜，植被阻擋嚴(yán)重等特點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)部署時(shí)考慮了兩個(gè)措施：每個(gè)節(jié)點(diǎn)可與多個(gè)節(jié)點(diǎn)切換交流，與其中信號(hào)最強(qiáng)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信；在偏遠(yuǎn)節(jié)點(diǎn)區(qū)域增加路由節(jié)點(diǎn)，提高網(wǎng)絡(luò)的連通性和穩(wěn)定性。由于野外環(huán)境惡劣，為防害蟲(chóng)、風(fēng)曬等影響，對(duì)節(jié)點(diǎn)的控制電路板、控制線路等進(jìn)行密封處理。

圖5 部分節(jié)點(diǎn)部署模型圖Fig.5 Part of the node deployment model diagram

3.2 網(wǎng)絡(luò)丟包率測(cè)試

3.3 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性測(cè)試

果園的實(shí)時(shí)環(huán)境信息和降雨預(yù)報(bào)信息情況都是專(zhuān)家系統(tǒng)決策模塊的重要數(shù)據(jù)來(lái)源。所以，這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性決定了系統(tǒng)決策的正確性。在果園環(huán)境傳感器準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)中(2018年10月29日-11月5日)，采用?，?AS817溫濕度記錄儀、?，?AR813A 光照度測(cè)量?jī)x、MS20 土壤水分測(cè)定儀等進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)測(cè)試，并與果園無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比；在降雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性實(shí)驗(yàn)中(2019年2月16日-2月20日)采用RS-100光學(xué)雨量傳感器進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表4和表5所示。結(jié)果表明，節(jié)點(diǎn)傳感器準(zhǔn)確度較高，天氣預(yù)報(bào)信息與實(shí)際降雨情況基本相符(參考2.2.3雨量數(shù)值，除2月18日出現(xiàn)小幅度偏差)，滿足專(zhuān)家系統(tǒng)決策的數(shù)據(jù)需求。

表3 網(wǎng)絡(luò)丟包率統(tǒng)計(jì)

Tab.3 PLR values of the net

傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)包數(shù)網(wǎng)關(guān)接收數(shù)據(jù)包數(shù)丟包率/%01150014990.0702150014970.2003150014860.9304150014811.2705150014821.20平均值150014890.73

表4 傳感器信息監(jiān)測(cè)

Tab.4 Information monitoring of sensor

指標(biāo)監(jiān)測(cè)值實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差/%溫度/℃12.2～29.812～291.7～2.7濕度/%48.6～61.349～620.81～1.10土壤含水率/%19.8～26.419.7～26.50.50～2.62(日)光照強(qiáng)度lx10086～5932010045～588280.4～0.8

表5 降雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確性測(cè)試

Tab.5 Accuracy test of rainfall forecast

日期降雨預(yù)報(bào)雨量傳感器測(cè)量情況/mm20190216小雨8.120190217大雨47.620190218中雨9.420190219小雨8.820190220小雨6.520190221大雨44.320190222中雨19.8

3.4 專(zhuān)家系統(tǒng)決策效果測(cè)試

對(duì)柑橘果園進(jìn)行灌溉策略對(duì)比實(shí)驗(yàn)。第一種灌溉策略為：設(shè)定灌溉閾值，上下限閾值分別為21%和26%(根據(jù)不同月份作相應(yīng)幅度的自動(dòng)調(diào)節(jié)，見(jiàn)2.2.3)，低于下限閾值則灌溉，高于上限閾值則停止灌溉；第二種灌溉策略：在第一種策略的基礎(chǔ)上，結(jié)合降雨預(yù)報(bào)信息，當(dāng)土壤水分少于閾值但若未來(lái)兩天有強(qiáng)降雨時(shí)，暫時(shí)不進(jìn)行灌溉操作；第三種灌溉策略為不啟動(dòng)自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，進(jìn)行人工灌溉。圖6為2018年9月份，3個(gè)不同節(jié)點(diǎn)在不同灌溉策略下的土壤水分含量變化情況。由圖6可知，人工灌溉情況下，土壤水分常出現(xiàn)不足的情況。采用灌溉系統(tǒng)后能及時(shí)保證土壤含水率，但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)灌溉與大幅度降雨同時(shí)段出現(xiàn)的情況(如圖6顯示，灌溉后2018年9月16日前后出現(xiàn)強(qiáng)降雨量，造成土壤水分過(guò)多)。當(dāng)系統(tǒng)依據(jù)2.2.3的灌溉策略，把天氣預(yù)報(bào)信息作為決策因素之一，并對(duì)降雨預(yù)報(bào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，則能較好地平衡灌溉作業(yè)與降雨的關(guān)系(如圖6所示，雖然系統(tǒng)在2018年9月14日監(jiān)測(cè)到土壤水分率低于預(yù)定閾值，但根據(jù)降雨預(yù)報(bào)信息并計(jì)算降雨等級(jí)，可知未來(lái)兩天內(nèi)將有強(qiáng)降雨，因而暫不灌溉)，這樣就能在一定程度上改善前述問(wèn)題，讓灌溉更合理、水資源利用更有效。

圖6 不同灌溉策略效果對(duì)比(2018年)Fig.6 The contrast of effect between different irrigation strategies

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)作物信息采集的智能化和信息化是實(shí)施精細(xì)農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一[11]。隨著國(guó)家現(xiàn)代節(jié)水農(nóng)業(yè)建設(shè)的推進(jìn)，農(nóng)業(yè)行業(yè)各方面對(duì)土壤墑情檢測(cè)、智能灌溉的需求也將迅速擴(kuò)展[12]。本文基于物聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)了山地柑橘環(huán)境監(jiān)測(cè)、智能灌溉專(zhuān)家系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明，系統(tǒng)傳感器能及時(shí)采集數(shù)據(jù)并反饋到服務(wù)器，灌溉系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，提高了灌溉效率。灌溉系統(tǒng)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)和柑橘生長(zhǎng)不同時(shí)期的水量需要進(jìn)行分析，動(dòng)態(tài)設(shè)置灌溉閾值，滿足果樹(shù)不同時(shí)期的需求。

(2)系統(tǒng)將天氣預(yù)報(bào)信息作為灌溉決策的因素之一，避免了灌溉操作與大幅降雨同時(shí)出現(xiàn)的情況，符合合理灌溉、水資源有效利用的目的。同時(shí)，對(duì)降雨預(yù)報(bào)信息的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)相應(yīng)的誤差進(jìn)行灌溉補(bǔ)償處理，體現(xiàn)了科學(xué)實(shí)踐的嚴(yán)謹(jǐn)性。

(3)系統(tǒng)結(jié)合人工智能自然語(yǔ)言處理技術(shù)，針對(duì)柑橘知識(shí)文檔建立語(yǔ)料庫(kù)，并進(jìn)行詞向量訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)問(wèn)答功能，更好地輔助用戶日常管理。