現代化技術在農業種植中的應用

惠艷

（山東省聊城市陽谷縣農業農村局，山東 聊城 252300）

農作物的種植面積較大，每年的產量需求較高，加上大量的農村勞動力向城市轉移，因此傳統農業生產使用到的施肥和澆灌等生產方式已經難以滿足現代農業種植發展需求。運用物聯網技術和自動控制技術可以實現農業種植水肥一體化的目的，利用自動化和智能化技術精準地控制農業種植的水肥混合量和澆灌施肥量，不僅可以節約水資源，還能夠減少土壤酸化、板結等一系列問題的發生。

1 水肥一體機在農業種植中的應用

1.1 水肥一體化技術的運用優勢分析

農作物要生長發育就必須要從土壤中吸取養分，因此如果土壤中原本的水分含量無法滿足農作物的生長發育需求時，能夠快速讓土壤含水量升高的最有效方式就是灌溉。水肥一體化技術就是基于此提出的，利用該項技術可以有效對土壤進行水分澆灌。水肥一體化技術是一項綜合農業技術，其不僅可以完成土壤的水分澆灌，還可以將水分澆灌和施肥結合在一起，并根據當前農作物對水肥的需求科學地運送水、養分載體，并將水和養分都輸送到農作物根部的土壤周圍[1]。將該項技術運用到農業種植過程中主要具備如下幾點優勢：

首先，可以將水肥直接送達至農作物吸收養分的根部土壤，有利于提高澆灌水、施肥的效率，還可以避免對水資源和肥料造成浪費。由此可減輕整個農業種植所在生態環境的負擔，提高農田的適應能力。其次，相較于傳統灌溉施肥方式來說，使用水肥一體化技術可以將灌溉用水量降低到原有的50%左右，且水肥一體化技術是通過網路管道進行輸送的，其設備結構設置簡單，成本低廉，能夠有效地節省人力物力[2]。

1.2 水肥一體機結構設計

水肥一體機主要是由主控部分和灌溉設備兩大部分所組成，主控部分主要是實現對其他設備的管理，而灌溉設備主要是運行在農田間，在接受到主控設備傳遞的信號后進行運作。主控部分的組成主要是由單機片等操控軟件組成，灌溉設備主要需要安裝電源、混合桶、噴頭等。兩個結構部分的具體設備如表1所示。

表1 水肥一體機結構一覽

工作人員需要根據當前農作物的需求來設置整個水肥一體機的參數，然后命令其在預定時間自動對農田進行澆灌，另外也可以根據環境變化情況在灌溉過程中來手動調整灌溉參數，以此滿足農作物的生長需求。系統收到工作人員發出的指令后，就會將指令通過無線傳輸模塊傳遞到單片機中。單片機接到指令后就會啟動電磁閥門以及水流檢測采集器，從而實現對農田的自動化灌溉。需要注意的是，在設置水肥一體機自動灌溉觸發條件時，需要根據農作物水肥需求量在單片機中設置一個水肥需求最佳值，這樣后續即便無人看守農田，在農田農作物環境低于預設的最佳值時，單片機就會控制水肥一體機自動運行，從而實現全自動灌溉目的[3]。另外工作人員還可以參考我國灌溉工程技術規范指南，根據當前農作物土壤溫度、濕度對處于不同生產時期的作物需肥量進行全面評估，判斷當前時期農作物是否有受旱等情況，并以此得出最佳灌溉時間，在水肥一體機中設置好水肥量和澆灌時間，到了時間水肥一體機就會自動將肥料罐閥門和水桶閥門打開，并將水和肥料融合在一起后輸送到田間，實現對農作物澆水施肥。

2 物聯網技術在農業種植過程中的應用分析

2.1 農田環境監測參數類型選擇

傳統農田在采集數據的時候使用的模式非常單一，且操作起來復雜，還帶有操作人員的主觀性。而智能監測數據采集不僅效率高，還能夠滿足現階段農業環境發展需求，其中數據監測采集技術作用最為突出。因為農業種植環境中存在很多生態環境因子和土壤墑情因子，這些因子不僅可以為農作物提供生長所需的能量，還會影響作物的生長發育、病蟲害、產量等[4]。另外空氣中二氧化碳的含量、溫度、濕度、光照強度以及土壤的溫度、濕度都會對農作物生長產生較大影響，因此非常有必要對這些影響農作物生長的區域數據和環境數據進行監測、采集。

2.2 區域環境數據監測采集設備結構設計

大部分農作物的生長環境都是露天的戶外，這些露天戶外環境具有非常復雜多變的地理生態環境，而且經常會受到惡劣天氣影響，因此監測數據采集設備的工作環境非常復雜且惡劣，這就需要在設置區域環境數據監測采集設備的時候，一定要保證所選擇的設備可以在戶外環境中長時間穩定地工作，并且可以精準地收集當地的環境數據[5]。而區域環境數據監測采集設備由環境數據監測系統、采集系統以及數據傳輸系統組成，這些系統中還需要包括電源、天線等設備。表2為區域環境數據監測采集設備的組成結構。

表2 區域環境數據監測采集設備組成結構一覽

當然選擇這些設備硬件的時候一定要充分考慮農業種植的特點——種植范圍廣。大部分區域環境數據監測采集都需要在較大范圍的田間進行，因此需要在田間部署傳感功能較強的傳感設備。另外還需要考慮到惡劣自然天氣和地理環境因素的影響，選擇那些具有抗干擾、抗腐蝕、成本低、穩定性高的傳感器作為設備的選擇。傳感器將采集到的環境數據統一上傳到平臺上，平臺再對這些數據進行利用和分析。需要注意的是，數據傳輸距離一般較長，如果使用有線傳輸設備的話將會提高傳輸數據的成本，因此需要選擇功率低、成本低的遠程無線傳輸設備，保證環境數據采集設備可以低功率運行。

2.3 設置農業種植服務云平臺

農業種植服務云平臺其實就是將上述的水肥一體化設備和區域環境數據監測采集設備整合在一起，利用現代物聯網技術和自動控制技術對農業種植生產進行服務。這個服務云平臺的主界面需要包括農田環境數據、個人中心等模塊，具體如表3所示。

表3 農業種植服務云平臺主界面分布

要實現將自動控制技術和物聯網技術聯合對農業種植生產進行管理，就必須要重點對水肥一體機進行控制。以澆灌控制界面設置為例，用戶可以通過登錄云服務平臺進入澆灌控制界面，然后根據農田區域情況下達指令，水肥一體機受到指令后就會對農田實施自動化澆灌控制。同時用戶也可以在云服務平臺中將農作物需要的水量和肥量進行設定，然后通過水肥一體控制界面將水肥混合在一起向農作物進行灌溉施肥。農田信息查詢模塊主要是從農田監測角度出發，分析當前農田的環境數據信息，結合歷史數據信息分析出現階段農田的養分狀況，由此方便工作人員可以及時對農田環境作出調整，為農作物創造良好的生長環境。最后需要注意：要實現云服務平臺的智慧化水平，必須還要建設一個數據存續平臺。因為云服務平臺中涵蓋了大量的農田區域環境數據信息，需要將所采集的數據存入數據庫中方便后續工作人員可以隨時進行讀取，保證數據的完整性。而現代化LoRa技術就能夠實現對數據庫的設計和傳輸，利用LoRa技術，工作人員可以將歷史采集到的農田區域環境數據存儲到數據庫中，然后根據業務需求將每個數據相互關聯，利用物聯網技術創建水肥一體化云服務平臺。

3 結語

物聯網技術和自動控制技術是當前比較新型的現代化技術，將其運用到農業種植過程中，可以有效實現自動化澆灌施肥，不僅可以避免出現浪費水資源、浪費肥料的情況，還可以防止農田土壤受到污染，因此值得推廣。