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關(guān)鍵詞:物聯(lián)網(wǎng);智慧農(nóng)業(yè);應(yīng)用模式
中圖分類號(hào):TP391.44 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
1 引言
隨著當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的科技網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用也越來越多了,我國(guó)農(nóng)業(yè)也開始從粗放型農(nóng)業(yè)逐步向智慧型農(nóng)業(yè)邁進(jìn)?!爸腔坜r(nóng)業(yè)”是信息化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化融合在農(nóng)業(yè)發(fā)展領(lǐng)域中的具體實(shí)踐和應(yīng)用,是以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為支撐和手段的一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)形態(tài);物聯(lián)網(wǎng)是發(fā)展“智慧農(nóng)業(yè)”的核心。探討物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用,將極大促進(jìn)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型和發(fā)展,對(duì)于傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大省的湖南來說,更是一個(gè)大的發(fā)展機(jī)遇。
2 物聯(lián)網(wǎng)與智慧農(nóng)業(yè)的內(nèi)涵
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次革命。物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、傳輸層和應(yīng)用層三層。感知層的主要功能是識(shí)別物體和采取信息,它主要應(yīng)用了傳感器、RFID、GPS以及RS 技術(shù)等,完成信息的收集、信息簡(jiǎn)單處理以及信息向傳輸層的發(fā)送。傳輸層負(fù)責(zé)處理感知層傳來的信息及信息的遠(yuǎn)距離傳輸,它位于整個(gè)體系結(jié)構(gòu)的中間層,是物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞;其中運(yùn)用最廣泛的是無線傳感網(wǎng)絡(luò)(WSN)、互聯(lián)網(wǎng)、ZigBee 技術(shù)等。應(yīng)用層主要負(fù)責(zé)服務(wù)及應(yīng)用,它是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口,主要涉及云計(jì)算、GIS、專家系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)等信息技術(shù),通過它們將海量數(shù)據(jù)分類、整理、計(jì)算、挖掘分析,然后在智慧物流、智慧農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。
“智慧農(nóng)業(yè)”是“感知中國(guó)”、“美麗中國(guó)”理念在農(nóng)業(yè)發(fā)展中的具體應(yīng)用,指利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)等信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)“三農(nóng)”產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化、智能化、低碳化、生態(tài)化、集約化,從空間、組織、管理整合現(xiàn)有農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施、通信設(shè)備和信息化設(shè)施,使農(nóng)業(yè)和諧發(fā)展,實(shí)現(xiàn)“高效、聰明、智慧、精細(xì)”[1]。物聯(lián)網(wǎng)是“智慧農(nóng)業(yè)”智能化和精細(xì)化生產(chǎn)、管理、決策的技術(shù)支撐。物聯(lián)網(wǎng)在農(nóng)業(yè)的應(yīng)用——建設(shè)智慧農(nóng)業(yè)已成為各地實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型、步入農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。
3 湖南推進(jìn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢(shì)分析
作為傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大省的湖南,正面臨農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)?,F(xiàn)階段加快推進(jìn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智慧農(nóng)業(yè)建設(shè),是切實(shí)可行的,具體來說它具有以下一些優(yōu)勢(shì)。
3.1 國(guó)內(nèi)外基于物聯(lián)網(wǎng)智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)及可借鑒經(jīng)驗(yàn)
近年來,國(guó)內(nèi)外已經(jīng)形成了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家,物聯(lián)網(wǎng)已滲透到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的各個(gè)方面,現(xiàn)已演化成農(nóng)業(yè)工業(yè),步入了科學(xué)的新農(nóng)業(yè)發(fā)展道路。隨著我國(guó)對(duì)農(nóng)業(yè)投入的不斷增加,以及國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟,包括北京,上海,無錫,蘇州等地,政府和企業(yè)對(duì)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的投資數(shù)量加大,相應(yīng)的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品和服務(wù)也得到了市場(chǎng)的肯定,如:墑情監(jiān)測(cè)、大棚溫室監(jiān)控、節(jié)水、食品安全溯源等,且涌現(xiàn)了楊凌智慧農(nóng)業(yè)和大唐移動(dòng)智慧農(nóng)業(yè)等典型示范案例,產(chǎn)生了比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)更高的價(jià)值。
這些國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展、以及在智慧農(nóng)業(yè)中的成功應(yīng)用為我省推進(jìn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)提供了寶貴的學(xué)習(xí)借鑒經(jīng)驗(yàn)。
3.2 不斷完善的農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)和初具規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈
湖南農(nóng)業(yè)信息化建設(shè),經(jīng)過多年的發(fā)展,已不斷完善。2011年湖南省被立項(xiàng)開展國(guó)家農(nóng)村農(nóng)業(yè)信息化示范省建設(shè)試點(diǎn)。省、市、縣各級(jí)各類農(nóng)業(yè)網(wǎng)站、農(nóng)業(yè)信息平臺(tái)逐步建立;農(nóng)業(yè)電子商務(wù)交易規(guī)模增長(zhǎng)迅速,如 “特色湖南”網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),剛上線就實(shí)現(xiàn)了4個(gè)月網(wǎng)上銷售400多萬元的良好業(yè)績(jī);農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系基本形成,90%以上縣設(shè)置了專門的農(nóng)業(yè)信息管理和技術(shù)支持服務(wù)機(jī)構(gòu)。同時(shí),湖南省物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈已初具規(guī)模。據(jù)統(tǒng)計(jì),截止2013年6月,湖南省有從事物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)、制造、運(yùn)營(yíng)和服務(wù)的企業(yè)共240多家;分布在傳感器、芯片設(shè)計(jì)、電子標(biāo)簽、智能終端、應(yīng)用軟件、系統(tǒng)集成、運(yùn)營(yíng)服務(wù)等產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié),基本形成了初級(jí)產(chǎn)業(yè)鏈,在部分領(lǐng)域還有一定優(yōu)勢(shì)。
不斷完善的農(nóng)業(yè)信息化建設(shè)和初具規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈為基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的湖南智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展提供了設(shè)施保障。
3.3 湖南堅(jiān)實(shí)的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)有利于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用推廣
湖南土地資源豐富,全省擁有耕地4870萬畝,山地2.56億畝,水面2043萬畝。農(nóng)產(chǎn)品基地建設(shè)初具規(guī)模;目前,全省已建立棉花生產(chǎn)基地、水稻生產(chǎn)基地等優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品基地共計(jì)100多個(gè)。涌現(xiàn)大批具有一定的規(guī)模和品牌影響力的農(nóng)產(chǎn)品,如寧鄉(xiāng)花豬、臨武鴨、洞庭湖大閘蟹、隆回藥材、祁東黃花菜等。農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展,湖南是我國(guó)農(nóng)民專業(yè)合作經(jīng)濟(jì)組織建設(shè)的試點(diǎn)省之一,在調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化經(jīng)營(yíng)的過程中,涌現(xiàn)出了大量農(nóng)村專業(yè)合作經(jīng)濟(jì)組織、營(yíng)銷大戶和農(nóng)民經(jīng)紀(jì)人。農(nóng)業(yè)產(chǎn)值快速增長(zhǎng),十一·五期間年平均增長(zhǎng)4.7。
農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要大量投入,農(nóng)業(yè)產(chǎn)值快速增長(zhǎng),農(nóng)民收入水平高,為智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)提供了必要的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ);豐富的土地資源、規(guī)?;r(nóng)產(chǎn)品基地、農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,以及蓬勃興起的高效特色農(nóng)業(yè),為湖南提速智慧農(nóng)業(yè)建設(shè)提供了強(qiáng)有力的支撐平臺(tái)。
4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在湖南智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)內(nèi)涵,結(jié)合湖南推進(jìn)基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)的優(yōu)勢(shì)分析,現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在湖南智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用可以采用以下應(yīng)用模式。
4.1 利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行智慧生產(chǎn)
農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的應(yīng)用主要包括現(xiàn)代化溫室和工廠化栽培調(diào)節(jié)和控制環(huán)境。它是利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的信息感知技術(shù),主要包括農(nóng)業(yè)傳感器技術(shù)、RFID 技術(shù)、GPS 技術(shù)以及RS 技術(shù)等;利用它們采集各個(gè)農(nóng)業(yè)要素信息,包括種植業(yè)中的光、溫、水、肥、氣等參數(shù),在不同的作物生長(zhǎng)期,實(shí)施全面監(jiān)測(cè)[2]。這種生產(chǎn)環(huán)節(jié)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用見效快,能夠?yàn)楦吒郊又诞a(chǎn)品錦上添花;方便的快速復(fù)制,可以快速應(yīng)用到不同的作物;而且這種技術(shù)各地都有類似的項(xiàng)目,有很成熟的應(yīng)用。對(duì)于農(nóng)產(chǎn)品基地建設(shè)初具規(guī)模的湖南,非常適合此類應(yīng)用,如,我們可以建設(shè)棉花生產(chǎn)基地、水稻生產(chǎn)基地等科技示范基地項(xiàng)目,利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)智慧生產(chǎn)。
4.2 利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品智慧流通
農(nóng)產(chǎn)品的智慧流通主要包括智慧倉儲(chǔ)、智慧配貨、智慧運(yùn)輸和流通安全溯源。利用物聯(lián)網(wǎng)中的RFID 技術(shù)建立自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的倉庫物流管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)庫房高效管理,收發(fā)貨高速自動(dòng)記錄,收貨、入庫、盤點(diǎn)、出庫等多個(gè)流程能平滑連接,實(shí)現(xiàn)流通環(huán)節(jié)的智慧倉儲(chǔ)。通過RFID結(jié)合條碼技術(shù)、二維碼技術(shù),為農(nóng)產(chǎn)品及加工產(chǎn)品加貼RFID電子標(biāo)簽、對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的流通進(jìn)行編碼,實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的安全溯源。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)“網(wǎng)絡(luò)化”發(fā)展戰(zhàn)略,建立批發(fā)市場(chǎng)信息數(shù)據(jù)庫和集團(tuán)協(xié)同管理信息平臺(tái),用來收集、儲(chǔ)存、傳輸與整合:客戶信息、業(yè)務(wù)信息、交易信息、市場(chǎng)管理信息等,最終實(shí)現(xiàn)客戶數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的有效性、可靠性、整體性,通過信息流帶動(dòng)物流、商流,協(xié)同管控,同時(shí)采用RFID、傳感器、GPS等高新技術(shù)實(shí)現(xiàn)智慧配貨、智慧運(yùn)輸[3]。
農(nóng)產(chǎn)品的智慧流通,它涉及到農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和食品安全以及農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格的穩(wěn)定,社會(huì)意義重大,同時(shí)也具有很大的市場(chǎng)潛力。湖南可以從一些有一定的規(guī)模和品牌影響力的農(nóng)產(chǎn)品流通著手,如唐人神肉食品、寧鄉(xiāng)花豬、臨武鴨等,建立基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)產(chǎn)品智慧流通示范,再擇機(jī)在其他農(nóng)產(chǎn)品流通環(huán)節(jié)推廣。
4.3 利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的智慧銷售
農(nóng)產(chǎn)品的智慧銷售是指產(chǎn)品從預(yù)訂、生產(chǎn)到物流配送的各個(gè)環(huán)節(jié)都在客戶的掌握之中,能實(shí)現(xiàn)全程跟蹤。它應(yīng)該包括以下三個(gè)環(huán)節(jié):①產(chǎn)品預(yù)訂;產(chǎn)品的預(yù)訂首先需要建立商務(wù)平臺(tái),目前農(nóng)產(chǎn)品的商務(wù)平臺(tái)主要采用農(nóng)產(chǎn)品電商預(yù)售模式(C2B+O2O)的形式建立。各生產(chǎn)地,通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的條碼技術(shù)、二維碼技術(shù)進(jìn)行農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)地和出貨狀況的管理,并將農(nóng)產(chǎn)品信息上網(wǎng)。平臺(tái)用戶通過注冊(cè)會(huì)員的形式,實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品自由集約訂購。②有機(jī)生產(chǎn);邀請(qǐng)行業(yè)專家,依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合各產(chǎn)區(qū)的實(shí)際,制訂各農(nóng)產(chǎn)品有機(jī)種植的具體標(biāo)準(zhǔn),在安全生產(chǎn)監(jiān)控下,遵規(guī)執(zhí)行。③安全監(jiān)控;為實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者的產(chǎn)品認(rèn)證環(huán)節(jié),采用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù),通過監(jiān)控系統(tǒng),全程進(jìn)行跟蹤;為用戶提供詳細(xì)的數(shù)字及視頻信息保障,使產(chǎn)品從生產(chǎn),到物流配送的各個(gè)環(huán)節(jié)都在客戶的掌握之中。在田間設(shè)立高桿多視角攝像頭,通過無線方式連接至種植戶或養(yǎng)殖戶和駐點(diǎn)收購站,監(jiān)控全程的無公害生產(chǎn),監(jiān)控視頻圖在平臺(tái)網(wǎng)站上實(shí)時(shí),訂購者可隨時(shí)監(jiān)督。在物流配送中采用GPS等技術(shù)實(shí)現(xiàn)跟蹤定位監(jiān)控,確保配送過程安全[4]。
目前,湖南農(nóng)產(chǎn)品電子商務(wù)平臺(tái)主要有“網(wǎng)上供銷社”、“特色湖南”等網(wǎng)絡(luò)平臺(tái),這些平臺(tái)已有一定影響力,且平臺(tái)業(yè)務(wù)功能也已成熟;只需在此基礎(chǔ)上,利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者的產(chǎn)品認(rèn)證環(huán)節(jié),應(yīng)能很好地實(shí)現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品的智慧銷售。
4.4 利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的智慧管理
智慧管理包括智慧預(yù)警、智慧調(diào)度、智慧指揮、智慧控制等。湖南土地資源復(fù)雜、山地、河湖水面較多,利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的GIS,可以建立土地及水資源管理、土壤數(shù)據(jù)、自然條件、生產(chǎn)條件、作物苗情、病蟲草害發(fā)生發(fā)展趨勢(shì)的空間信息數(shù)據(jù)庫和進(jìn)行空間信息的地理統(tǒng)計(jì)處理,實(shí)現(xiàn)智慧預(yù)警。利用專家系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱ES),依靠農(nóng)業(yè)專家多年積累的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn),對(duì)需要解決的農(nóng)業(yè)問題進(jìn)行解答、解釋或判斷,提出決策建議,實(shí)現(xiàn)智慧指揮。利用農(nóng)業(yè)決策支持系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱DSS)可以實(shí)現(xiàn)我省在水稻栽培、飼料配方優(yōu)化設(shè)計(jì)、大型養(yǎng)殖廠的管理、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉優(yōu)化等方面的智慧調(diào)度。智能控制技術(shù)(稱ICT) ,包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及綜合智能控制技術(shù),主要用來解決那些用傳統(tǒng)方法難以解決的復(fù)雜系統(tǒng)的控制問題。通過這些技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)我省在規(guī)?;幕胤N植、設(shè)施園藝、畜禽養(yǎng)殖以及水產(chǎn)養(yǎng)殖中的智慧控制。
5 結(jié)束語
物聯(lián)網(wǎng)在智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用很多,面對(duì)新時(shí)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展、轉(zhuǎn)型,湖南應(yīng)不失時(shí)機(jī)地大力發(fā)展智慧農(nóng)業(yè),加快物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在湖南智慧農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用力度,使之成為我省農(nóng)業(yè)普及現(xiàn)代信息技術(shù)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的突破口。長(zhǎng)期以來的實(shí)踐證實(shí),現(xiàn)代農(nóng)業(yè)離不開現(xiàn)代信息技術(shù),在農(nóng)業(yè)發(fā)展中引入新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),可以極大地提升生產(chǎn)效率,創(chuàng)造新的生產(chǎn)模式。
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21世紀(jì)是信息化科技飛速發(fā)展時(shí)期,我國(guó)農(nóng)業(yè)正處于這個(gè)關(guān)鍵的時(shí)期,農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展為推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造升級(jí)提供了巨大的動(dòng)力,隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟和普及,要想使“電腦上種地”的愿望可以實(shí)現(xiàn),就必須加快網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)發(fā)展的步伐,為現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展提供必要的基礎(chǔ)。
1.1傳感器種類繁多,功能相近,將向細(xì)化
其發(fā)功能的方向發(fā)展目前,應(yīng)用的傳感器產(chǎn)品都能夠達(dá)到對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的目的,并能夠形成簡(jiǎn)單的系統(tǒng),但是功能不完整,擴(kuò)展性和升級(jí)能力相對(duì)較差,性價(jià)比不高,沒有取得較好的推廣效果。無線傳感器技術(shù)的發(fā)展使農(nóng)業(yè)傳感器將朝著微型化、低功耗、高可靠性的方向發(fā)展,能否降低構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)的成本,降低傳感器的功耗,延長(zhǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期是傳感器網(wǎng)絡(luò)能否在農(nóng)業(yè)中得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵。同時(shí),發(fā)展可靠性高的更為先進(jìn)的身份識(shí)別技術(shù)以及設(shè)施與機(jī)械化技術(shù)的功能定位,引進(jìn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)、智能化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等高新技術(shù),提高設(shè)施農(nóng)業(yè)機(jī)械化、自動(dòng)化、信息化水平。
1.2網(wǎng)絡(luò)傳輸管理系統(tǒng)建設(shè)滯后,無線通信
技術(shù)將獲廣泛應(yīng)用設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要一個(gè)穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性和通用性上均衡發(fā)展的管理系統(tǒng)或管理平臺(tái),設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合管理系統(tǒng)大多還處于試驗(yàn)研究階段,價(jià)格昂貴,真正能夠大面積推廣的產(chǎn)品還很少。此外,如何提高傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性也將是研究的重心?,F(xiàn)有無線傳感器網(wǎng)絡(luò)空間范圍查詢處理算法能量消耗較大,且當(dāng)節(jié)點(diǎn)失效時(shí)查詢處理過程易被中斷,無法返回查詢結(jié)果。wifi技術(shù)因其組網(wǎng)靈活、易維護(hù)、易拓展和豐富的配套設(shè)備等優(yōu)勢(shì)將在設(shè)施農(nóng)業(yè)中得到更廣泛的應(yīng)用;同時(shí),通過對(duì)農(nóng)作物溫室內(nèi)的溫度、濕度信號(hào)以及光照、土壤溫度、土壤含水量、二氧化碳濃度、葉面濕度、露點(diǎn)溫度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,自動(dòng)控制指定設(shè)備。同時(shí)在設(shè)施現(xiàn)場(chǎng)布置攝像頭等監(jiān)控設(shè)備,用戶通過電腦或G4手機(jī)實(shí)時(shí)采集視頻信號(hào),收集設(shè)施內(nèi)生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,從而達(dá)到遠(yuǎn)程控制智能調(diào)節(jié)指定設(shè)備,為作物生長(zhǎng)信息實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。
1.3人才匱乏,技術(shù)不完善,應(yīng)用推廣范圍較小
農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)需要國(guó)家鼓勵(lì)和加大對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的物資投資和人才投資,給予資金技術(shù)支持;需要國(guó)家加強(qiáng)農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)專門人才的培養(yǎng),提高他們的創(chuàng)新能力以及應(yīng)用能力;需要專業(yè)的設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)服務(wù)。各物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開發(fā)企業(yè),圍繞這個(gè)平臺(tái)和標(biāo)準(zhǔn),開發(fā)相應(yīng)的配套產(chǎn)品設(shè)備,不再投入大量精力開發(fā)基礎(chǔ)的軟硬件,可以節(jié)省人力、物力,增加設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的產(chǎn)品種類,加快設(shè)施農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)綜合技術(shù)的推廣應(yīng)用。
2結(jié)語
1 物聯(lián)網(wǎng)灌溉基本情況
隨著我國(guó)水資源的日漸緊缺,我國(guó)的水資源供需矛盾也逐漸表現(xiàn)出來,而農(nóng)業(yè)作為用水大戶,其發(fā)展節(jié)水型農(nóng)業(yè)已經(jīng)成了農(nóng)業(yè)未來發(fā)展勢(shì)在必行的方向[2]。目前節(jié)水農(nóng)業(yè)主要采取了滴灌、噴灌、微灌等節(jié)水灌溉措施,雖然相對(duì)于大水漫灌而言,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了較高的用水效率,但綜合分析,其精準(zhǔn)度依舊不夠,無法根據(jù)農(nóng)作物的具體需水要求進(jìn)行灌溉。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合農(nóng)業(yè)的發(fā)展誕生了物聯(lián)網(wǎng)智能灌溉系統(tǒng),不僅提高了灌溉精準(zhǔn)度,同時(shí)也減輕了人力勞動(dòng),實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制,全面提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率。物聯(lián)網(wǎng)智能化農(nóng)業(yè)灌溉是指不需要人進(jìn)行其實(shí)控制,系統(tǒng)能夠自動(dòng)的感知對(duì)農(nóng)作物何時(shí)進(jìn)行灌溉,以及為農(nóng)作物灌溉多少的問題。物聯(lián)網(wǎng)智能化灌溉可以根據(jù)農(nóng)作物的數(shù)據(jù)采集結(jié)果自動(dòng)開啟灌溉系統(tǒng)。物聯(lián)網(wǎng)灌溉技術(shù)是目前我國(guó)從傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要技術(shù)支撐,也幫助農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了向遠(yuǎn)程化、精細(xì)化、自動(dòng)化、虛擬化的轉(zhuǎn)型[3]。物聯(lián)網(wǎng)智能灌溉系統(tǒng)提高了灌溉的綜合管理水平,將原本最需要人的經(jīng)驗(yàn)才可以進(jìn)行生產(chǎn)的農(nóng)業(yè),轉(zhuǎn)變成了科技化生產(chǎn)模式,不僅杜絕了人為操作的盲目性與隨意性,同時(shí)提高了全面管理水平,實(shí)現(xiàn)了一個(gè)人對(duì)上萬畝地的管理。由此可見,推廣物聯(lián)網(wǎng)智能化節(jié)水灌溉,不僅可以有效地緩解我國(guó)的水資源短缺危機(jī)提高我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的水平,改變?cè)却址攀降墓嗨J?,同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)管理水平的提升,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,減少人力勞動(dòng),全面優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。所以基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù),必然成為今后農(nóng)業(yè)灌溉的發(fā)展趨勢(shì)。
2 基于物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)水灌溉體系
為了全面實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)高效灌溉系統(tǒng)的建設(shè),必須要大力推廣基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的農(nóng)業(yè)灌溉應(yīng)用,這就需要建立基于物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)水灌溉體系[4]。利用物聯(lián)網(wǎng)的節(jié)水灌溉體系首先應(yīng)該利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過傳感器采集土壤的溫度、濕度、墑情、光照強(qiáng)度、二氧化碳濃度等基本信息,然后通過適合的無線傳感設(shè)備,將采集的基本信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào),并通過無線通訊方式將這些信息的數(shù)字信號(hào)傳遞給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析處理,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)將采集的信息進(jìn)行智能化判斷,根據(jù)需要及時(shí)的控制相關(guān)的智能灌溉設(shè)備的驅(qū)動(dòng),對(duì),農(nóng)作物進(jìn)行智能化、精細(xì)化的灌溉。從而做到灌溉水量、灌溉時(shí)間和灌溉周期的三準(zhǔn)確,提高水資源的利用率,達(dá)到灌溉用水的智能化控制。且由于物聯(lián)網(wǎng)傳感器的網(wǎng)絡(luò)具有信息互遞、自主組建網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)通訊時(shí)間同步等特點(diǎn),因此可以對(duì)整個(gè)灌溉區(qū)域與灌溉節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合對(duì)比分析,即便個(gè)別數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題,也可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更正[5]。同時(shí)采集的數(shù)據(jù)也可以直接上傳到網(wǎng)絡(luò),經(jīng)過相關(guān)技術(shù)人員的分析,可以根據(jù)分析結(jié)果對(duì)灌溉數(shù)據(jù)進(jìn)行更正,從而確保灌溉的準(zhǔn)確性與高效性,如果發(fā)現(xiàn)農(nóng)作物發(fā)生病蟲害,也可以通過灌溉系統(tǒng)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行除病害作業(yè)。同時(shí)隨著農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的建設(shè),也可以將這些數(shù)據(jù)上傳到平臺(tái)進(jìn)行管理,對(duì)于構(gòu)建一個(gè)高效、低耗、低投入、多功能的農(nóng)業(yè)灌溉節(jié)水平臺(tái)就這十分重要的意義,然后也對(duì)平臺(tái)采集的信息進(jìn)行分析,并根據(jù)分析的結(jié)果進(jìn)行灌溉,甚至可以對(duì)預(yù)期將會(huì)發(fā)生的天?獗浠?進(jìn)行預(yù)防性灌溉,提高農(nóng)作物對(duì)災(zāi)害的抵抗能力,這也是未來物聯(lián)網(wǎng)智能化灌溉發(fā)展的必然要求。
【關(guān)鍵詞】ZigBee;智能;農(nóng)業(yè)大棚;物聯(lián)網(wǎng)
一、概述
“物聯(lián)網(wǎng)”被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后,世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為,物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益,大大節(jié)約成本;另一方面可以為全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇提供技術(shù)動(dòng)力。
智能控制是為了達(dá)到節(jié)能、舒適、便利的目的,要求對(duì)市政、家庭、農(nóng)業(yè)等的智能控制和監(jiān)視制定細(xì)致的策略和方案。但是,傳統(tǒng)的智能控制系統(tǒng)由于很多因素的制約,很難達(dá)到要求。為了解決這些問題,業(yè)界嘗試了很多辦法,但基本上都屬于封閉式的,多采用私有協(xié)議,彼此間難以互通,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不透明,靈活性、擴(kuò)充性不佳。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,智能控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是走向開放,尤其是智能控制與互聯(lián)網(wǎng)的融合是其中一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。
二、智能農(nóng)業(yè)大棚的應(yīng)用分析
通過對(duì)農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的溫濕度信號(hào)、光照度以及土壤的水分等參數(shù)的采集,能夠根據(jù)用戶設(shè)定的參數(shù),自動(dòng)開啟或關(guān)閉設(shè)備,來達(dá)到大棚內(nèi)的參數(shù)平衡。這樣,可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生態(tài)信息的自動(dòng)監(jiān)測(cè),對(duì)大棚內(nèi)設(shè)施進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理。
大棚監(jiān)控及智能控制解決方案是通過光照、溫度、濕度等無線傳感器,對(duì)農(nóng)作物溫室內(nèi)的溫度,濕度信號(hào)以及光照、土壤溫度、土壤含水量、CO濃度等環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集,自動(dòng)開啟或者關(guān)閉指定設(shè)備(如遠(yuǎn)程控制澆灌、開關(guān)卷簾等)。在每個(gè)智能農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)部署空氣溫濕度傳感器2只,用來監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)空氣溫度、空氣濕度參數(shù);每個(gè)農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)部署土壤溫度傳感器2只、土壤濕度傳感器2只、光照度傳感器2只,用來監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)土壤溫度、土壤水分、光照度等參數(shù)。所有傳感器一律采用直流24V電源供電,大棚內(nèi)僅需提供交流220V市電即可。 每個(gè)農(nóng)業(yè)大棚園區(qū)部署1套采集傳輸設(shè)備(包含中心節(jié)點(diǎn)、無線3G路由器、無線3G網(wǎng)卡等),用來傳輸各農(nóng)業(yè)大棚的傳感器數(shù)據(jù)、設(shè)備控制指令數(shù)據(jù)等到internet上與平臺(tái)服務(wù)器交互。 在每個(gè)需要智能控制功能的大棚內(nèi)安裝智能控制設(shè)備1套(包含一體化控制器、擴(kuò)展控制配電箱、電磁閥、電源轉(zhuǎn)換適配設(shè)備等),用來傳遞控制指令、響應(yīng)控制執(zhí)行設(shè)備。實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)的電動(dòng)卷簾、智能噴水、智能通風(fēng)等行為的實(shí)現(xiàn)。
三、系統(tǒng)架構(gòu)研究
1、總體架構(gòu)
系統(tǒng)的總體架構(gòu)分為傳感信息采集、視頻監(jiān)控、智能分析和遠(yuǎn)程控制四部分。
2、傳感信息采集分析:
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),主要負(fù)責(zé)溫室內(nèi)部光照、溫度、濕度和土壤含水量以及視頻等數(shù)據(jù)的采集和控制。數(shù)據(jù)傳感器的上傳采用ZigBee無線傳感模式。 傳感器的數(shù)據(jù)上具有Zigbee模式和RS485模式兩種,RS485模式中數(shù)據(jù)信號(hào)通過有線的方式傳送,涉及大量的通訊布線。而在Zigbee傳輸模式中,傳感器數(shù)據(jù)通過Zigbee發(fā)送模塊傳送到Zigbee中心節(jié)點(diǎn)上,用戶終端和一體化控制器間傳送的控制指令也通過Zigbee發(fā)送模塊傳送到中心節(jié)點(diǎn)上,省去了通訊線纜的部署工作。中心節(jié)點(diǎn)再經(jīng)過邊緣網(wǎng)關(guān)將傳感器數(shù)據(jù)、控制指令發(fā)送到上位機(jī)的業(yè)務(wù)平臺(tái)。用戶可以通過有線網(wǎng)絡(luò)/無線網(wǎng)絡(luò)訪問上位機(jī)系統(tǒng)業(yè)務(wù)平臺(tái),實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚現(xiàn)場(chǎng)的傳感器參數(shù),控制大棚現(xiàn)場(chǎng)的相關(guān)設(shè)備。Zigbee模式具有部署靈活、擴(kuò)展方便等優(yōu)點(diǎn)。所以,在這里我們采用的是Zigbee模式。
3、控制系統(tǒng)分析:
控制系統(tǒng)主要由一體化控制器、執(zhí)行設(shè)備和相關(guān)線路組成,通過一體化控制器可以自由控制各種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行設(shè)備,包括噴水系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)等,噴水系統(tǒng)可支持噴淋、滴灌等多種設(shè)備,空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)可支持卷簾、風(fēng)機(jī)等設(shè)備。 采集傳輸部分主要將設(shè)備采集到的數(shù)值傳送到服務(wù)器上,現(xiàn)有大棚設(shè)備支持3G、有線等多種數(shù)據(jù)傳輸方式,在傳輸協(xié)議上支持IPv4現(xiàn)網(wǎng)協(xié)議及下一代互聯(lián)網(wǎng)IPv6協(xié)議。 業(yè)務(wù)平臺(tái)負(fù)責(zé)對(duì)用戶提供智能大棚的所有功能展示,主要功能包括環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)空間/時(shí)間分布、歷史數(shù)據(jù)、超閾值告警和遠(yuǎn)程控制五個(gè)方面。用戶還可以根據(jù)需要添加視頻設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控功能。數(shù)據(jù)空間/時(shí)間分布將系統(tǒng)采集到的數(shù)值通過直觀的形式向用戶展示時(shí)間分布狀況(折線圖)和空間分布狀況(場(chǎng)圖)、歷史數(shù)據(jù)可以向用戶提供歷史一段時(shí)間的數(shù)值展示;超閾值告警則允許用戶制定自定義的數(shù)據(jù)范圍,并將超出范圍的情況反映給用戶。
四、智能農(nóng)業(yè)大棚主要功能
1、數(shù)據(jù)采集
能夠?qū)χ悄苻r(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行無線采集,可以采集內(nèi)部的溫濕度、光照、以及土壤的水分等參數(shù)。
2、視頻監(jiān)控
用戶能夠?qū)崟r(shí)地通過電腦或手機(jī)進(jìn)行監(jiān)控,觀察大棚內(nèi)作物生長(zhǎng)狀況。
3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
系統(tǒng)能夠?qū)v史數(shù)據(jù)進(jìn)行保存,以便日后對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,方便日后查詢。
4、數(shù)據(jù)分析
系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線圖或柱狀圖分析,生成報(bào)表,根據(jù)分析后的數(shù)據(jù),可以由此判斷出在什么條件下更適宜農(nóng)作物的生長(zhǎng),為以后種植的提供依據(jù)。
5、遠(yuǎn)程控制
只要能夠聯(lián)網(wǎng),在任何時(shí)刻都可以對(duì)大棚內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制,以調(diào)節(jié)內(nèi)部的參數(shù)。
6、超限報(bào)警
用戶可以自行設(shè)置超限值,當(dāng)參數(shù)越過超限值時(shí),可以通過監(jiān)控器或手機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警,以便及時(shí)提醒用戶。
五、結(jié)束語
隨著物聯(lián)網(wǎng)的普及,智能農(nóng)業(yè)大棚將會(huì)在以后扮演越來越重要的角色。對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)起著非常重要的作用,同時(shí)也會(huì)推動(dòng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及農(nóng)業(yè)信息化的發(fā)展。
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179.3953
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數(shù)據(jù)來源:國(guó)家統(tǒng)計(jì)局網(wǎng)站
二是受社會(huì)價(jià)值多元化的影響。當(dāng)今社會(huì),由于市場(chǎng)主體 -US j ? e ' ?_T ??U :9.0pt;font-family:方正書宋簡(jiǎn)體;mso-bidi-font-family:宋體; color:black'>
最后,希望在本文的幫助下,新手設(shè)計(jì)師可以在Solidworks 2013軟件平臺(tái)下逐漸進(jìn)入角色,越來越順利。
[關(guān)鍵詞] 節(jié)水灌溉 技術(shù) 對(duì)策
[中圖分類號(hào)] S275 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1003-1650(2017)03-0288-02
引言
我國(guó)人口和耕地、氣候、水資源等自然條件,決定了農(nóng)業(yè)必須走節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè)的發(fā)展道路。節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展不僅是保護(hù)和科學(xué)利用水資源的需要,也是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、保障糧食安全的需要。為此,本文以蕭山區(qū)為例,就節(jié)水灌溉技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)作一探討。
1 節(jié)水灌溉技術(shù)含義及體系
節(jié)水灌溉技術(shù)是比傳統(tǒng)的灌溉技術(shù)明顯節(jié)約用水和高效用水的灌水方法,措施和制度等的總稱[1]。節(jié)水灌溉系統(tǒng)由水源、首部樞紐、輸配水管網(wǎng)和灌水器以及流量、壓力控制部件和量測(cè)儀表等組成,包括水資源調(diào)配、輸配水、田間灌水和作物吸收等四個(gè)環(huán)節(jié)。在各個(gè)環(huán)節(jié)采取相應(yīng)的節(jié)水措施,組成一個(gè)完整的節(jié)水灌溉技術(shù)體系,包括水Y源優(yōu)化調(diào)配技術(shù)、節(jié)水灌溉工程技術(shù)、農(nóng)藝及生物節(jié)水技術(shù)和節(jié)水管理技術(shù)[2]。節(jié)水灌溉技術(shù)體系主要包括以下幾個(gè)方面:
1.1 灌溉水資源優(yōu)化調(diào)配技術(shù)
通過科學(xué)、合理利用各種水源,來達(dá)到節(jié)約用水目的。如地表水與地下水聯(lián)合調(diào)度技術(shù),灌溉回歸水循環(huán)利用技術(shù),雨水收集利用技術(shù),多水源綜合利用技術(shù)等。
1.2 節(jié)水灌溉工程技術(shù)
通過提升水資源輸配送技術(shù)來達(dá)到節(jié)約用水目的,主要包括渠道防滲、管道輸水、噴微灌技術(shù)等。通過采取工程技術(shù)措施,減少輸配水過程和田間灌水過程的滲漏損失,提高灌溉效率[1]。
1.3 農(nóng)藝及生物節(jié)水技術(shù)
通過改進(jìn)和融合農(nóng)作物農(nóng)藝與生物技術(shù)來達(dá)到節(jié)約用水目的,包括耕作、覆蓋保墑技術(shù),土壤保水劑,優(yōu)選抗旱品種以及作物蒸騰調(diào)控技術(shù)[3]。
1.4 節(jié)水灌溉管理技術(shù)
通過采取各種管理措施來達(dá)到節(jié)約用水目的,包括節(jié)水灌溉管理制度、灌溉用水管理自動(dòng)信息系統(tǒng)、輸配水自動(dòng)量測(cè)及監(jiān)控技術(shù),土壤含水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)等,通過利用農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與智能化監(jiān)測(cè)控制技術(shù),加強(qiáng)對(duì)灌溉過程中各個(gè)環(huán)節(jié)的智能控制。
2 節(jié)水灌溉新技術(shù)
目前,比較有發(fā)展?jié)摿Φ墓?jié)水灌溉新技術(shù)是:
2.1 與生物技術(shù)相結(jié)合的作物調(diào)控灌溉技術(shù)
就是從農(nóng)作物生理角度出發(fā),通過虧水方式來改善農(nóng)作物品質(zhì),控制上部旺長(zhǎng),實(shí)現(xiàn)矮化密植,到達(dá)節(jié)水增產(chǎn)的目的。重點(diǎn)是掌握農(nóng)作物虧水時(shí)段、虧水量,將灌溉技術(shù)與農(nóng)藝技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來,通過灌溉技術(shù)促進(jìn)農(nóng)作物生產(chǎn),通過發(fā)揮農(nóng)作物自身特點(diǎn)來減少對(duì)水的需求,使兩者得到科學(xué)的融合。
2.2 智能化節(jié)水灌溉裝備技術(shù)
通過農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及相關(guān)信息采集設(shè)備,對(duì)農(nóng)業(yè)園區(qū)中各個(gè)區(qū)域的土壤、植物及環(huán)境的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)、精準(zhǔn)、快速采集,農(nóng)戶依據(jù)采集到的信息用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字化分析和處理,診斷植物的長(zhǎng)勢(shì)和產(chǎn)量在空間上差異的原因,并按每一個(gè)小區(qū)針對(duì)不同的對(duì)象進(jìn)行科學(xué)地決策,在每一個(gè)小區(qū)上進(jìn)行精準(zhǔn)的灌溉、施肥、噴藥,以達(dá)到最大限度地提高水、肥和農(nóng)藥的利用效率,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)性、主動(dòng)性,合理利用和節(jié)約資源,減輕盲目投入造成的資源浪費(fèi)和對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染[4]。是農(nóng)田灌溉學(xué)科發(fā)展的熱點(diǎn)和農(nóng)業(yè)新技術(shù)革命的重要內(nèi)容。
3 節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
我國(guó)的節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)以下趨勢(shì):
3.1 噴灌技術(shù)仍為大田農(nóng)作物機(jī)械化節(jié)水灌溉的主要技術(shù)
噴灌技術(shù)研究方向是進(jìn)一步節(jié)能及綜合利用。噴灌與地面灌溉相比,具有省工省力、節(jié)約用地和保持水土的優(yōu)勢(shì),但也具有一些局限性,如投資相對(duì)較大,成本回收期較長(zhǎng),對(duì)水質(zhì)要求比較嚴(yán)格,受風(fēng)力影響較大等等。
3.2 地下灌溉已被世人公認(rèn)是一種最有發(fā)展前景的高效節(jié)水灌溉技術(shù)
地下灌溉優(yōu)點(diǎn)是灌水質(zhì)量好,蒸發(fā)損失小,少占耕地。但也存在一些問題,如建設(shè)成本高、維修困難,地下管道造價(jià)高,管理檢修較困難, 應(yīng)用推廣速度較慢,仍限于小面積使用,但隨著關(guān)鍵技術(shù)的解決,今后將會(huì)得到一定的發(fā)展。
3.3 地面灌溉仍是當(dāng)今世界占主導(dǎo)地位的灌水技術(shù)
地面灌溉存在利用率低、地下水位上升以及土壤漬害和鹽堿化等問題。在地面灌溉方面,也研發(fā)了許多節(jié)水技術(shù),如地面浸潤(rùn)灌溉、膜上灌溉、波涌灌溉等。隨著高效節(jié)水田間灌水技術(shù)的成熟,輸配水有低壓管道化方向發(fā)展的趨勢(shì)[5]。
3.4 節(jié)水綜合技術(shù)的開發(fā)利用
通過結(jié)合氣候、土壤、農(nóng)作物與灌區(qū)實(shí)際情況,綜合開發(fā)利用節(jié)水灌溉新技術(shù)、節(jié)水農(nóng)業(yè)與低產(chǎn)田治理、灌區(qū)節(jié)水管理技術(shù)、農(nóng)藝節(jié)水增產(chǎn)新技術(shù)等,提高水分利用率和水分利用效率的重要途徑,也是今后節(jié)水灌溉發(fā)展的方向。
4 杭州市蕭山區(qū)節(jié)水灌溉技術(shù)的應(yīng)用
蕭山區(qū)隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)已逐步走向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)。在蔬菜、水果、花卉等作物栽培中,蕭山區(qū)通過購機(jī)補(bǔ)貼、項(xiàng)目補(bǔ)貼等措施,推廣普及了噴微灌技術(shù)。據(jù)2016年蕭山區(qū)農(nóng)機(jī)化管理統(tǒng)計(jì)年報(bào)統(tǒng)計(jì),節(jié)水灌溉面積達(dá)15.43萬畝。噴微灌的優(yōu)點(diǎn)是能最大程度地減少灌溉水的無效損失,以求用最少量的水生產(chǎn)出最多的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品,噴微灌灌溉比漫灌方法提高水利用率達(dá)40%以上。
蕭山區(qū)基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能化微灌技術(shù)應(yīng)用,在全省處于領(lǐng)先地位。蕭山區(qū)通過應(yīng)用微灌技術(shù)、信息技術(shù)、傳感技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù),將多項(xiàng)現(xiàn)代技術(shù)和裝備有機(jī)地結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)快速地檢測(cè)土壤和環(huán)境的主要信息,并按照農(nóng)作物對(duì)水分需求,自動(dòng)啟閉水泵和電磁感應(yīng)閥,實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物的按需精準(zhǔn)灌水。同時(shí),能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)查詢和控制,在任何聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)均能實(shí)時(shí)察看每個(gè)測(cè)試區(qū)域的土壤、環(huán)境和光照等數(shù)據(jù),實(shí)施遠(yuǎn)程控制。
自2009年以來,智能化微灌技術(shù)已在杭州美人紫農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司(葡萄園)、杭州蕭山蔬蘭農(nóng)業(yè)有限公司(蔬菜設(shè)施栽培)、杭州艾維園藝有限公司(花卉設(shè)施栽培)、浙江民望農(nóng)業(yè)科技有限公司(藍(lán)梅基地)與73021部隊(duì)農(nóng)副業(yè)基地(葡萄、瓜果、蔬菜)等基地使用,到2016年底,蕭山區(qū)應(yīng)用面積已達(dá)0.5萬余畝?;谵r(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的智能化微灌技術(shù)應(yīng)用,比普通微灌節(jié)水10%以上、省工節(jié)本6%以上,節(jié)水、節(jié)本、增效更為明顯[6]。
5 發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)的政策建議
傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)采用漫灌供水方式,不僅對(duì)水資源造成大肆浪費(fèi),而且使r田殘留的農(nóng)藥、化肥流入江河,對(duì)水體生態(tài)帶來嚴(yán)重的危害。因此,需大力推進(jìn)節(jié)水灌溉技術(shù)推廣應(yīng)用。
5.1 提高發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)的認(rèn)識(shí)
我國(guó)是一個(gè)水資源短缺的國(guó)家,要保障糧食安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,只能走節(jié)水型的發(fā)展道路。因此,我們應(yīng)加大對(duì)發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)宣傳教育力度,要通過世界水日、中國(guó)水周活動(dòng),通過媒體引導(dǎo)、政府培訓(xùn)、社會(huì)關(guān)注等措施,形成一個(gè)良好的節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展氛圍。
5.2 構(gòu)建發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)價(jià)格機(jī)制
目前,農(nóng)業(yè)灌溉用水價(jià)格較低,而且很多地方采取免費(fèi)向農(nóng)戶提供,因此很難培養(yǎng)農(nóng)民節(jié)水意識(shí),沒有從體制機(jī)制上建立杜絕無效益浪費(fèi)型的用水需求。為此,可進(jìn)一步發(fā)揮價(jià)格機(jī)制作用,通過合理的收費(fèi)制約機(jī)制,促進(jìn)節(jié)約農(nóng)業(yè)用水,從而推進(jìn)節(jié)約灌溉技術(shù)發(fā)展。
5.3 節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展要符合農(nóng)民需求
節(jié)水灌溉技術(shù)只有與農(nóng)民實(shí)際經(jīng)營(yíng)效益相結(jié)合,才能得到持續(xù)快速發(fā)展。如應(yīng)用節(jié)水灌溉技術(shù),可以提高產(chǎn)量,減少用水成本支出,這樣才有內(nèi)在的發(fā)展動(dòng)力。特別是與農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的節(jié)水灌溉技術(shù),技術(shù)要盡量適合農(nóng)村應(yīng)用特點(diǎn),如簡(jiǎn)單、可靠、實(shí)用,這樣才有廣闊的市場(chǎng)前景[1,8]。
5.4 促進(jìn)節(jié)水灌溉設(shè)施制造業(yè)發(fā)展
要通過市場(chǎng)引導(dǎo)、科技創(chuàng)新,政策扶持,推進(jìn)節(jié)水灌溉設(shè)施制造業(yè)發(fā)展,向農(nóng)村市場(chǎng)提供質(zhì)量可靠、價(jià)格合理的節(jié)水灌溉機(jī)械與裝備。同時(shí),要進(jìn)一步通過購機(jī)補(bǔ)貼政策、節(jié)水灌溉項(xiàng)目,引導(dǎo)農(nóng)民推廣應(yīng)用節(jié)水設(shè)備,從而促進(jìn)節(jié)水灌溉事業(yè)快速、可持續(xù)發(fā)展。
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