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        農業(yè)物聯(lián)網技術與水肥一體化技術的研究

        2021-12-24 10:13:22楊深成山東省菏澤市經濟開發(fā)區(qū)陳集鎮(zhèn)人民政府山東菏澤274108
        農業(yè)工程技術 2021年24期
        關鍵詞:水肥物體聯(lián)網

        楊深成(山東省菏澤市經濟開發(fā)區(qū)陳集鎮(zhèn)人民政府,山東 菏澤 274108)

        農民可以通過農業(yè)物聯(lián)網技術和水肥一體化技術實現(xiàn)精準操作,確保農民對作物生長所需養(yǎng)分進行精準測量,保證結合農作物的生長發(fā)育要求進行科學施肥,農民不再耗心耗力,而直接獲得豐收可以有效推動中國農業(yè)領域的全面發(fā)展。通過將物聯(lián)網技術與農業(yè)技術相融合,能夠共同構建農業(yè)物聯(lián)網,為農業(yè)生產提供信息化保障。

        1 農業(yè)物聯(lián)網與水肥一體化技術概述

        物聯(lián)網技術、云技術、地理信息技術在農業(yè)生產中被廣泛應用,能夠利用各種數(shù)據(jù)傳感器形成完善的監(jiān)控網絡,還可以對整個農業(yè)生產過程中發(fā)生的各種問題進行準確定位,將農業(yè)從以人為中心,依賴機械生產模式,轉向以信息技術為中心的自動化生產模式[1]。水肥一體化技術是將灌溉與施肥融為一體,有效節(jié)約能源資源,通過利用壓力系統(tǒng)將可溶性固體或液體肥料,根據(jù)土壤養(yǎng)分含量以及作物生長發(fā)育規(guī)律配兌成高效肥液,通過供水系統(tǒng)將水肥融合,利用滴灌的方式均勻穩(wěn)定對根系生長區(qū)域浸潤,確保土壤始終保持疏松,滿足作物的生長要求。水肥一體化管理可以廣泛應用于農業(yè)土肥、植保、園林等農業(yè)生產領域為中國農業(yè)現(xiàn)代化建設提供了重要保障。

        水肥一體化技術可以將灌溉與施肥融為一體,按照不同作物的生長需要進行自動化施肥,既可以有效減少水分浪費,也能提高養(yǎng)分的利用效率。傳統(tǒng)農業(yè)生產農作物的生長發(fā)育所需的水分和養(yǎng)分,完全依靠農民自己的生產經驗,沒有具體的信息供農民進行參考。通過物聯(lián)網技術可以對農業(yè)信息利用精密儀器設備快速測量,而且保證數(shù)據(jù)信息更加精確。

        2 農業(yè)物聯(lián)網關鍵技術

        在物聯(lián)網不斷發(fā)展的背景下,要想增進人與物,物與物之間的互通互聯(lián)。充分利用網絡通信技術確保彼此之間的關聯(lián)更加密切。在網絡通信技術中需要運用有限、無線技術、網關技術,有效提高信息傳播質量,為物聯(lián)網系統(tǒng)的構建提供充足技術保障。射頻識別技術也被稱之為電子標簽,是物聯(lián)網發(fā)展的核心技術,通過射頻信號對物品進行快速的識別,在射頻識別技術中需要包括標簽閱讀器和天線等部分共同組成,充分運用比較先進的技術手段,對不同物體進行快速準確的識別,增強整個物體識別的準確效果。射頻識別技術具有較強的抗干擾能力,不需要過多人力資源消耗,就能實現(xiàn)發(fā)展創(chuàng)新,具有非常廣泛的應用環(huán)境。云計算技術可以通過對計算機進行分布式管理,幫助使用者對各項資源進行快速的轉換,在實際云計算技術應用中,需要利用網絡對計算機實體進行快速整合,確保計算機獲得更強的計算能力,提高整體管理的效率。感知技術主要是指傳感器技術,利用傳感器能夠為物體提供相應的感知能力,通過對聲光電熱的具體判斷,確保物體對周邊環(huán)境做出相應的變化調整和反應。在信息技術不斷發(fā)展的背景下,傳感器技術實現(xiàn)微型化智能化發(fā)展,可以為物品提供更快速的感知能力。物聯(lián)網作為全新的智能管理網絡,可以包括任何物體、任何時間、任何地點、任何人,利用網絡路徑進行快速連接[2]。物聯(lián)網功能包括基本功能、通用功能、社會功能、自制功能、自我復制和控制能力。不僅可以對真實的世界進行控制,同時也能夠對虛擬的物品進行準確識別,利用物聯(lián)網技術能夠實現(xiàn)物體與其他物體的快速交互,形成相互協(xié)作的網絡,還能夠自動完成各種任務,對周邊環(huán)境進行智能解析。物聯(lián)網還可以進行選擇性的創(chuàng)建管理,甚至自動銷毀,增強物體的控制水平。目前物聯(lián)網主要的系統(tǒng)結構包括感知層、網絡層和應用層。感知層作為物聯(lián)網技術的通用基礎,能夠將傳感器、射頻識別技術、二維碼等感知信息和物體進行準確識別。射頻識別技術,短距離無線通信技術,能夠為物聯(lián)網技術提供重要的參考信息。網絡層則是物聯(lián)網發(fā)展的關鍵所在,網絡層位于感知層和應用層中間,可以對物體信息進行快速獲取并實現(xiàn)雙向傳遞,根據(jù)物聯(lián)網絡進行快速實時的交互,保證感知數(shù)據(jù)信息及時有效的傳遞。網絡層通過各種接入設備和移動通信設備能夠與物聯(lián)網快速連接,例如各種現(xiàn)代化的手機支付系統(tǒng),就是通過對手機內定制的無線射頻識別技術進行分析,完成身份識別之后就能夠快速從銀行網絡賬戶中實現(xiàn)支付最終完成操作。應用層則能夠根據(jù)所獲取的數(shù)據(jù)信息進行綜合判斷,通過網絡層的快速梳理為用戶定制各種相應的服務,在云計算平臺中通過海量的數(shù)據(jù)信息核查和處理,可以為網絡層提供重要參考,能夠確保對物體進行快速準確的監(jiān)督與識別[3]。

        3 農業(yè)物聯(lián)網技術在水肥一體化技術中的應用

        水肥一體化技術需要通過運行狀態(tài),實時監(jiān)控閥門自動控制功能,以及運維管理等功能相結合,對水位和視頻監(jiān)控可以判斷滴灌系統(tǒng)的水源運行狀況,并且及時發(fā)布缺水信息,利用水泵,電流以及電壓監(jiān)測等方式對出水口的流量數(shù)據(jù)信息進行全面監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)滴灌系統(tǒng)是否出現(xiàn)漏水,低壓運行等不合理灌溉的問題,并且還能通知維護人員,確保滴灌系統(tǒng)高效運轉。而閥門自動控制功能可以根據(jù)土壤墑情信息、小氣候信息以及作物生長信息進行實時監(jiān)測,根據(jù)所采集到的信息結合當?shù)刈魑锖托钏喔鹊那闆r,制定自動起水泵,實現(xiàn)無人自動灌溉,避免人為操作而引發(fā)的各種問題。運維管理功能可以確保整個水肥一體化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行,節(jié)水灌溉自動化控制系統(tǒng)可以充分對現(xiàn)有節(jié)水設備進行自動優(yōu)化與調度[4]。利用移動APP系統(tǒng)信息隨時查看并實現(xiàn)遠程操作。當前在中國很多缺水地區(qū),已經開始將物聯(lián)網技術和水肥一體化技術相互結合,并且經過科研人員的不懈努力,探索出適合當?shù)貙嶋H的經營管理模式,在各種惡劣的自然環(huán)境下,基于物聯(lián)網的溫室系統(tǒng),可以對溫室內部環(huán)境要素進行全面監(jiān)測,并對所獲得的信息利用視頻圖像上傳到作物植物管理平臺。目前大部分滴灌技術主要采取超寬膜帶狀密度種植方法,即在滴灌帶放在膜下,寬行中間,一模兩代,而小三模采用相同的配置方法一模一樣,根據(jù)膜覆蓋的實際特點來增加土壤的通透性,也可以為農作物的種植需要提供良好的環(huán)境。充分發(fā)揮水肥協(xié)調管理的作用。在覆膜階段棉田有節(jié)水效果,而由于農作物生育期棉田覆膜的時間不斷延長,致使棉田蒸發(fā)量相對減少,在膜下會形成密閉的水分互補環(huán)境,從而為農作物的成長發(fā)育提供重要的條件。為了滿足農作物膜下節(jié)水滴灌施肥技術的合理應用,首先要保證管道疏水的效率顯著提高,如果水質出現(xiàn)大量泥沙,則必須要增加過濾網,通過離心式過濾網和網式過濾器相互配合,可以對大量的泥沙顆粒全面去除,保證水質更加的干凈,減少雜質對管道的堵塞,整個節(jié)水滴灌管道,包括主管支管,副管以及錨管共同組成,也可以有效節(jié)約成本。通過在地下預埋節(jié)水滴灌設施,可以連續(xù)使用20~30年以上,支管及副管埋在地上,可以使用5~8年以上。在覆膜滴灌技術實際應用中,需要重點考慮土壤條件,水質與條件和肥料的要求。目前需要保證土壤條件深厚,具有良好的物理性能和透氣性能,確保滴灌水肥能夠向橫向縱向均勻滲透20~30 cm左右,形成良好的圓錐形浸潤帶。地下水位高,排水條件差,以及農田需要及時改良之后才能實施滴灌施肥效果。在選擇水質的同時,要盡量確保水溫小于35℃,懸浮物低于100 mg/L,pH值在5.5~8.5之間,不含雜質泥沙等。在肥料選擇時,要盡量保證肥料中的養(yǎng)分含量比較高,同時雜質能夠與其他肥料混合使用,不會產生沉淀的效果,具有良好的流動性,避免出現(xiàn)堵塞。肥料不會產生強烈pH值變化,可以有效控制滴灌系統(tǒng)的整體腐蝕性能[5]。

        在監(jiān)測儀器的控制下能夠實現(xiàn)自動施肥與灌溉,確保各種灌溉施肥操作實現(xiàn)自動化處理,有效減少了人力,而且在監(jiān)測的情況下,可以對作物所需的養(yǎng)料進行精準控制,還能夠節(jié)約水源和肥料,幫助用戶快速掌握溫室內部的信息。利用計算機手機等各種終端,將平臺數(shù)據(jù)信息傳輸給用戶,確保用戶實現(xiàn)遠程管理,也能夠改善傳統(tǒng)生產模式,促進農業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展,增強農業(yè)的整體生產經濟效益利用,監(jiān)測儀器設備,還能夠將溫室內部信息進行全方面的展示,確保儀器設備數(shù)據(jù)更加準確,為后續(xù)的農業(yè)生產提供重要參考依據(jù)。農業(yè)物聯(lián)網在水肥一體化中的應用不單單在計算機上,還可以實現(xiàn)在手機上對農業(yè)基地的實時監(jiān)控、智能化管理。通過各種高科技、自動化的生產設備及對農業(yè)生產用藥、用水、用肥的把控,節(jié)約了資源,降低了農民的勞動強度。水肥一體化技術可達到節(jié)約灌溉用水30%,節(jié)約肥料50%,增產30%,全年可節(jié)省人工成本80%。因此,農業(yè)物聯(lián)網在水肥一體化中的應用是現(xiàn)代農業(yè)的必備技術。

        4 結語

        農業(yè)物聯(lián)網技術和水肥一體化技術的應用,具有社會效益、環(huán)境效益和經濟效益,對中國農業(yè)的產業(yè)發(fā)展具有非常關鍵的影響,隨著中國農業(yè)產業(yè)轉型升級,必須充分運用現(xiàn)代化的技術,支持農業(yè)生產,將物聯(lián)網技術與水肥一體化技術應用于智能化農業(yè)建設重要一步,必須要加強對技術的應用與探索,為中國農業(yè)發(fā)展提供重要保障。

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