农业物联网技术与水肥一体化技术的研究

2021-12-24杨深成山东省菏泽市经济开发区陈集镇人民政府山东菏泽274108

农业工程技术 2021年24期

杨深成（山东省菏泽市经济开发区陈集镇人民政府，山东菏泽 274108）

农民可以通过农业物联网技术和水肥一体化技术实现精准操作，确保农民对作物生长所需养分进行精准测量，保证结合农作物的生长发育要求进行科学施肥，农民不再耗心耗力，而直接获得丰收可以有效推动中国农业领域的全面发展。通过将物联网技术与农业技术相融合，能够共同构建农业物联网，为农业生产提供信息化保障。

1 农业物联网与水肥一体化技术概述

物联网技术、云技术、地理信息技术在农业生产中被广泛应用，能够利用各种数据传感器形成完善的监控网络，还可以对整个农业生产过程中发生的各种问题进行准确定位，将农业从以人为中心，依赖机械生产模式，转向以信息技术为中心的自动化生产模式[1]。水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体，有效节约能源资源，通过利用压力系统将可溶性固体或液体肥料，根据土壤养分含量以及作物生长发育规律配兑成高效肥液，通过供水系统将水肥融合，利用滴灌的方式均匀稳定对根系生长区域浸润，确保土壤始终保持疏松，满足作物的生长要求。水肥一体化管理可以广泛应用于农业土肥、植保、园林等农业生产领域为中国农业现代化建设提供了重要保障。

水肥一体化技术可以将灌溉与施肥融为一体，按照不同作物的生长需要进行自动化施肥，既可以有效减少水分浪费，也能提高养分的利用效率。传统农业生产农作物的生长发育所需的水分和养分，完全依靠农民自己的生产经验，没有具体的信息供农民进行参考。通过物联网技术可以对农业信息利用精密仪器设备快速测量，而且保证数据信息更加精确。

2 农业物联网关键技术

在物联网不断发展的背景下，要想增进人与物，物与物之间的互通互联。充分利用网络通信技术确保彼此之间的关联更加密切。在网络通信技术中需要运用有限、无线技术、网关技术，有效提高信息传播质量，为物联网系统的构建提供充足技术保障。射频识别技术也被称之为电子标签，是物联网发展的核心技术，通过射频信号对物品进行快速的识别，在射频识别技术中需要包括标签阅读器和天线等部分共同组成，充分运用比较先进的技术手段，对不同物体进行快速准确的识别，增强整个物体识别的准确效果。射频识别技术具有较强的抗干扰能力，不需要过多人力资源消耗，就能实现发展创新，具有非常广泛的应用环境。云计算技术可以通过对计算机进行分布式管理，帮助使用者对各项资源进行快速的转换，在实际云计算技术应用中，需要利用网络对计算机实体进行快速整合，确保计算机获得更强的计算能力，提高整体管理的效率。感知技术主要是指传感器技术，利用传感器能够为物体提供相应的感知能力，通过对声光电热的具体判断，确保物体对周边环境做出相应的变化调整和反应。在信息技术不断发展的背景下，传感器技术实现微型化智能化发展，可以为物品提供更快速的感知能力。物联网作为全新的智能管理网络，可以包括任何物体、任何时间、任何地点、任何人，利用网络路径进行快速连接[2]。物联网功能包括基本功能、通用功能、社会功能、自制功能、自我复制和控制能力。不仅可以对真实的世界进行控制，同时也能够对虚拟的物品进行准确识别，利用物联网技术能够实现物体与其他物体的快速交互，形成相互协作的网络，还能够自动完成各种任务，对周边环境进行智能解析。物联网还可以进行选择性的创建管理，甚至自动销毁，增强物体的控制水平。目前物联网主要的系统结构包括感知层、网络层和应用层。感知层作为物联网技术的通用基础，能够将传感器、射频识别技术、二维码等感知信息和物体进行准确识别。射频识别技术，短距离无线通信技术，能够为物联网技术提供重要的参考信息。网络层则是物联网发展的关键所在，网络层位于感知层和应用层中间，可以对物体信息进行快速获取并实现双向传递，根据物联网络进行快速实时的交互，保证感知数据信息及时有效的传递。网络层通过各种接入设备和移动通信设备能够与物联网快速连接，例如各种现代化的手机支付系统，就是通过对手机内定制的无线射频识别技术进行分析，完成身份识别之后就能够快速从银行网络账户中实现支付最终完成操作。应用层则能够根据所获取的数据信息进行综合判断，通过网络层的快速梳理为用户定制各种相应的服务，在云计算平台中通过海量的数据信息核查和处理，可以为网络层提供重要参考，能够确保对物体进行快速准确的监督与识别[3]。

3 农业物联网技术在水肥一体化技术中的应用

水肥一体化技术需要通过运行状态，实时监控阀门自动控制功能，以及运维管理等功能相结合，对水位和视频监控可以判断滴灌系统的水源运行状况，并且及时发布缺水信息，利用水泵，电流以及电压监测等方式对出水口的流量数据信息进行全面监测，及时发现滴灌系统是否出现漏水，低压运行等不合理灌溉的问题，并且还能通知维护人员，确保滴灌系统高效运转。而阀门自动控制功能可以根据土壤墒情信息、小气候信息以及作物生长信息进行实时监测，根据所采集到的信息结合当地作物和蓄水灌溉的情况，制定自动起水泵，实现无人自动灌溉，避免人为操作而引发的各种问题。运维管理功能可以确保整个水肥一体化系统的稳定运行，节水灌溉自动化控制系统可以充分对现有节水设备进行自动优化与调度[4]。利用移动APP系统信息随时查看并实现远程操作。当前在中国很多缺水地区，已经开始将物联网技术和水肥一体化技术相互结合，并且经过科研人员的不懈努力，探索出适合当地实际的经营管理模式，在各种恶劣的自然环境下，基于物联网的温室系统，可以对温室内部环境要素进行全面监测，并对所获得的信息利用视频图像上传到作物植物管理平台。目前大部分滴灌技术主要采取超宽膜带状密度种植方法，即在滴灌带放在膜下，宽行中间，一模两代，而小三模采用相同的配置方法一模一样，根据膜覆盖的实际特点来增加土壤的通透性，也可以为农作物的种植需要提供良好的环境。充分发挥水肥协调管理的作用。在覆膜阶段棉田有节水效果，而由于农作物生育期棉田覆膜的时间不断延长，致使棉田蒸发量相对减少，在膜下会形成密闭的水分互补环境，从而为农作物的成长发育提供重要的条件。为了满足农作物膜下节水滴灌施肥技术的合理应用，首先要保证管道疏水的效率显著提高，如果水质出现大量泥沙，则必须要增加过滤网，通过离心式过滤网和网式过滤器相互配合，可以对大量的泥沙颗粒全面去除，保证水质更加的干净，减少杂质对管道的堵塞，整个节水滴灌管道，包括主管支管，副管以及锚管共同组成，也可以有效节约成本。通过在地下预埋节水滴灌设施，可以连续使用20～30年以上，支管及副管埋在地上，可以使用5～8年以上。在覆膜滴灌技术实际应用中，需要重点考虑土壤条件，水质与条件和肥料的要求。目前需要保证土壤条件深厚，具有良好的物理性能和透气性能，确保滴灌水肥能够向横向纵向均匀渗透20～30 cm左右，形成良好的圆锥形浸润带。地下水位高，排水条件差，以及农田需要及时改良之后才能实施滴灌施肥效果。在选择水质的同时，要尽量确保水温小于35℃，悬浮物低于100 mg/L，pH值在5.5～8.5之间，不含杂质泥沙等。在肥料选择时，要尽量保证肥料中的养分含量比较高，同时杂质能够与其他肥料混合使用，不会产生沉淀的效果，具有良好的流动性，避免出现堵塞。肥料不会产生强烈pH值变化，可以有效控制滴灌系统的整体腐蚀性能[5]。

在监测仪器的控制下能够实现自动施肥与灌溉，确保各种灌溉施肥操作实现自动化处理，有效减少了人力，而且在监测的情况下，可以对作物所需的养料进行精准控制，还能够节约水源和肥料，帮助用户快速掌握温室内部的信息。利用计算机手机等各种终端，将平台数据信息传输给用户，确保用户实现远程管理，也能够改善传统生产模式，促进农业现代化发展，增强农业的整体生产经济效益利用，监测仪器设备，还能够将温室内部信息进行全方面的展示，确保仪器设备数据更加准确，为后续的农业生产提供重要参考依据。农业物联网在水肥一体化中的应用不单单在计算机上，还可以实现在手机上对农业基地的实时监控、智能化管理。通过各种高科技、自动化的生产设备及对农业生产用药、用水、用肥的把控，节约了资源，降低了农民的劳动强度。水肥一体化技术可达到节约灌溉用水30%，节约肥料50%，增产30%，全年可节省人工成本80%。因此，农业物联网在水肥一体化中的应用是现代农业的必备技术。