现代农业智能灌溉技术的研究现状与展望

王　健



现代农业智能灌溉技术的研究现状与展望

王健

（荆楚理工学院 湖北荆门 448000）

文章分析智能灌溉的相关科技，利用相关案例分层次解析了无线传感网络的技术、模糊控制的技术等在现代化的农业上的应用，对未来我国的农业智能化灌溉技术的发展进行了展望。

农业现代化；灌溉智能化；WSN

1 智能化灌溉中无线传感网络技术的相关应用

无线传感网络也就是WSN技术，这种技术在智能化灌溉中的应用，是把智能化的传感器依照相关的规律安插在需要灌溉的农田里，其后利用无线电的通讯方法进行适时的监控、感受和收集传感器覆盖地方内的生态环境和检查农田的问题，再依次输送给信息综合采集站点或智能灌溉网络控制节点，这样缩减了智能化农田灌溉现场覆盖引来的所有情况[1]。无线传感网络大体上是网络传感的节点、智能路由器的节点、相关设备协调的节点组合而成，它们是各自负责智能化农田灌溉地方中的灌溉信息的采集和农田数据的转换、设备交换控制的信息、管理和配置WSN的设备。

无线传感网络拥有着大容量、整体的低耗能、设备的实用性强等特性，可以使用在有相对大规模的农作物生产田地，进一步加快智能化的农业和精准化的农业的开发。在从前有人在无线传感网络的基础上自主开发了一套关于自动化灌溉的设备，这个设备将传感器放在农田之间，利用ZigBee的网络技术进行数据的传输与铺垫，利用智能化的算法来计算出灌溉水量的大小，整个系统的耗能低，系统拥有高智能化，在使用的实际过程中获得了很好的灌溉效果，但不得不说的是，这种设备的研究仅仅只是利用了一种ZigBee的网络技术，但 ZigBee的网络技术本身是一个较短距离之间的无线网络通信技术，这种短距离的信息技术传输将不适合在大规模的农作物种植天地中进行远程的控制协作。

通过以上的资料，我们将无线传感网络的技术使用在现代农业智能化灌溉农田中，以此来实现对农作物的基本生长的状况、田地的土壤酸碱程度、土壤中含水程度的监控，进行空间方面的突破，提升了共享性数据的传输，利用现在的各种环境参数充分运算出需要浇灌的总量，这样不光实现科学的灌溉又能节省水资源的利用。除此之外，为了保证无线传感网络更加适用于智能化的农田灌溉工作，要合理的将其与其他的先进技术相结合，例如：大数据技术等。从而达到掌握准确数据，提升灌溉精准性的目的，还能够达到远程操控的目的。

2 智能灌溉当中模糊控制技术的具体展现

2.1 模糊控制技术原理

模糊控制这项技术在智能化农田灌溉中的使用，主要职能是把人们多年在农田灌溉、种植等农作经验进行总结，再借助自然语言表达出来；或者是经过对实际灌溉数据进行分析与整合得出的控制规律，再凭借计算机进行智能化处理，叨叨智能化灌溉的目的。模糊控制技术与以往的灌溉控制方法相比较，更加的简单，因为它不需要单独构建一个属于灌溉农田的数学模型。

土壤系统的特点十分明显，就是惯性与非线性[2]，并且处于土壤中生长的作物的整个生长期会因为环境的变化，产生不同程度的影响，很难统一创建一个具有精准正确的数学化模型，非常适合将模糊控制技术应用在浇灌农田的整体计划中，这样灌溉的效果比较明显。

2.2 模糊控制技术使用的原则

模糊控制技术的知识表达能力、数据推算能力要明显高于传统的灌溉技术，并且模糊灌溉技术一系列的逻辑运算的过程与人的决策过程十分相似。凭借模糊控制器的智能化功能，就能够从根本上对农业浇灌当中变量控制不稳定的问题进行解决，因此现阶段国内外的研究人员都对模糊控制进行了重点研究。在使用了模糊算法的情况下，凭借灌溉农田用水的规律，可以更准确的控制农作物在不同生长时期的土壤水势情况，全自动的形成浇灌数据并进行浇灌，增加了方法的通用性和多变性，在缩减浇灌用水需求量的基础之上，也使农作物的质量得到了提升。在研究当中只使用一种模糊控制的计算方式所得出的结论是片面的，一般情况下，智能化灌溉系统中灌溉的任务具有多变性、时效性，这就要求使用更多种的智能化算法相互结合的方法来综合完成任务采集的处置，这样才能算是智能化灌溉。

通过以上的情况来看，在智能灌溉当中加入模糊控制技术，能够改善以往需要建立农田数学模型的情况，可以化解在浇灌过程中存在的非线性问题，使得灌溉工作的精准性得到了提升。但是对于一些作物来说，需要依靠更加丰富的种植经验与专业的理论基础，才能够找到其模糊控制技术的规律与隶属函数的使用，如果对控制规则进行了企鹅人，那么整个灌溉系统在运行时，也不能轻易对其进行更改。所以，粒子群优化算法、遗传算法对模糊规则进行动态寻优的应用是十分重要的，这样能够实现在线完成模糊控制规则的修改工作，使整个系统的品质得到提升。

3 智能灌溉技术未来的发展趋势

3.1 智能灌溉与物联网技术的融合

物联网指的是，在互联网技术的基础上在进行“升级”，从而达到全面感知信息、提高信息算数稳定性、提升智能化处理能力的网络。目前国内已经开始推行“感知中国”的物联网发展战略，例如：“现代农业物联网”就是这项战略的具体展现之一。

对于现在的农业来说，可以运用物联网技术与农业灌溉相结合，实现真正意义上的“智慧农业＂。伴随着物联网技术水平的不断提升，农业物联网的发展是必然趋势，其可以按照用户的需求，对农田的土壤进行实时监测，掌握叶面湿度、空气温湿度等相关数据。然后经过无线信号收发模块传输数据等相关设备，将这些数据进行储存于整合，为农田节水灌溉智能化管理提供科学依据。

3.2 智能灌溉与大数据、云计算技术的充分结合

大数据技术，相较于以往的数据库软件，具有更优质的信息处理能力，无论是信息的获取能力，还是管理能力，都远超于传统的数据库软件。通常状况下，需要灌溉的农田中的环境都比较复杂，有很多不同种类的因素会对作物的需水量产生影响，因此产生的数据信息也就更多。在这种情况下大数据技术就能够充分的体现自身的优点，更全面的对环境信息进行挖掘，提升灌溉决策的合理性。智能灌溉与大数据技术、云计算技术的充分融合，能够打造出功能齐全，逻辑紧密的智能化灌溉系统，从而使“智慧农业”得到发展。

4 小结

本文主要对农田浇灌水使用的地系数、落后的管理水平等情况进行了分析。再以技术的角度，对WSN、模糊控制方法在智能灌溉中的使用情况进行了简单的介绍，同时对智能化浇灌技术的发展趋势进行了探讨。综上所述，可以得出以下结论。

我国农田的面积十分的广阔，利用无线传感网络系统来获得农田环境数据的参数，对农作物的发育情况、土壤的酸碱程度、土壤含水量进行监控，从中突破了土地的限制，提升了共享性数据的发展，精准计算浇灌用水的总量，保障农作物发育一直在最好的情况下进行。

土地具有非线性的特性，并且土壤系统也具有一定的滞后性，不能非常精准的进行数学模型的构建，所以有必要利用模糊控制的技术、根据环境信息数据的改变做出适合性应急反应，给农作物提供一个适合的发育环境变量，提升灌溉的准确性，提升农作物的质量。

现如今规模化的农作物生产越来越多，对农业浇灌的多变性、精准性和方便性的硬性要求也随之提高，很多先进领域的技术被应用到农业生产当中，技术也在不断的发展下越来越成熟。各种智能化的算法相互结合，重点在大数据信息的应用和云计算方法的密切联系。

农业灌溉联系了农业物联网、农田大数据、数据云计算、灌溉系统智能控制技术，就可达成农业灌溉的信息化、智能化、科技化的目标。

[1]李光荣.生产蔬菜(北方本)CMl[M].武汉:武汉大学出版社, 2013.

[2]秦贵,刘晓明,郭建业,等.大棚蔬菜生产栽植机械化技术试验示范[J].农业工程,2014(增刊2):41-44,48.

10.3969/j.issn.2095-1205.2019.04.14

王健（1996- ），男，汉，湖北黄冈人，本科在读，研究方向：数字媒体技术。

S275

A

2095-1205(2019)04-26-02