基于物联网的智慧灌溉信息管理系统设计

李兰 刘燕 张晨露

摘要：淡水资源短缺一直是世界范围内面临的严峻问题之一，农业灌溉是淡水资源消耗的主要原因，占据着用水量的80%。我国是农业大国，农业灌溉长期采用粗放式灌溉，造成了大量的水资源浪费。因此，采用合理有效的节水灌溉措施，制定科学智慧的灌溉方法，实现淡水资源的充分合理利用是解决淡水资源短缺、浪费的关键和必经之路。本文对基于物联网的智慧灌溉信息管理系统设计进行分析，以供参考。

关键词：物联网;智慧灌溉;信息管理系统

引言

随着科学技术的发展，传统农业逐渐向智能化、精准化和科学化管理的现代农业转变，要实现农业的智能化和精准化发展，即必须对农田环境进行实时感知和控制，因而农田环境监测具有监测范围广、监测时间长、影响因素多且复杂多变等特点，传统的农业监测设备难以满足上述要求，且普遍存在稳定性差、实时性不高等问题，因而有必要开展农田智慧灌溉控制等相关研究。

1物联网技术

物联网技术可以提高农业监测的实时性，但无法对未来一段时间内的灌溉需水量进行准确预测，因此，需要借助一定的技术手段，对监测获得的农田环境基本参数进行处理和分析，从而实现灌溉的科学化管理。物联网技术指的是按照约定的协议，利用计算机技术、互联网技术及信息传感设备等将不同的物质与网络相连接，从而使不同的物体通过信息传播媒介进行信息通信和交换，以实现智能化识别、跟踪、定位、监管等功能的现代技术。在具体使用过程中，物联网结构体系可细分为三个层次，第一层为感知层，主要通过扫描识别相关物体，获取物体相关的数据信息，然后将数据信息传输至系统处理设备中;第二层为网络层，主要是对处理后的数据信息进行再传递;第三层为应用层，该层主要是借助于用户端接口和網络层对用户的需求进行全面把握，并根据用户需求对相应的数据信息进行处理和分析，从而使物联网技术产生的数据信息和实现的功能满足用户需求。

2物联网技术在智慧农业中应用的重要意义

从上述概念可以看出，物联网技术仅是智慧农业中应用的现代化信息技术之一，但是，该项技术在智慧农业中的应用对促进我国农业发展却具有重大的意义，主要表现在以下两个方面：1）提高了农业生产管理水平，在农业生产过程中，利用无线智能传感器实时采集农业生产现场环境参数，然后，利用物联网技术中的智能物联网监控系统实时传送和处理所采集数据信息，不仅能帮助用户们制定科学的农业生产管理决策，还能为农作物生产和温室控制提供可靠的依据，从而能有效提高农业生产管理水平。2）推动农业走向信息化，将物联网技术应用于智慧农业中，在农业种植现场使用各种无线传感器、传输设备及无线基站等，不仅能促进农业管理人员采用自动化监测系统轻松、快速获取种植现场的各种信息，同时还能利用软硬件系统和手机客户端对农业种植现场可能出现的各种自然灾害进行监测及预警，从而能精准地进行现场管理，物联网技术的这种高度信息共享性、自动化特性，有效推动了农业走向信息化和智能化。

3技术控制

3.1数据的传输层研究

（1）农产品的监控信息传输。在农产品的生产过程中，对农产品的生产过程进行监督，如果出现问题能够及时补救。农产品的监督过程就是信息传输的过程，对于反应机制的传输也是信息传输的过程。（2）数据传输的不同方式。传输方式主要包括移动数据传输、蓝牙传输以及无线网络传输。不同的传输方式需要不同的技术手段进行维护，但基本原则相同。对不同的技术手段进行分析，例如三项手段进行传输都能够实现打包传输信息的目的，还能够对技术进行加密，传输过程快速且高效率。但不同的技术手段又具备不同的优势与缺点，例如移动数据的使用相较于无线网络传输，稳定性比较差，如果不具备移动数据的传输基础，就无法实现对产品的生产监控。在无线网络传输的技术支持下，能够满足不同地区的传输需求，是否有移动网络数据覆盖，都能够实现对生长的监控与信息的传输。

3.2数据的终端处理

对于数据终端处理而言，在实践的过程中主要是对获得的数据进行处理，将数据处理的结果传输到监控平台，此时用户可以按照传输的数据制定有效的节水灌溉方案，设计灌溉设备开启的时间以及灌溉时长。通过终端数据处理还能对农作物土壤的参数进行全面的析，将数据保存在数据库，方便后续工作开展的应用。

4系统实现

4.1系统设计架构及组成

在农业种植园区进行物联网技术应用的过程中，采用水肥一体化智能灌溉系统的设计需要考虑8个方面，包括智慧平台（信息中心）、田间灌溉控制系统、智能施肥系统、农田气象环境监测系统、远程土壤墒情测报系统、远程管道压力和流量监测系统、远程作物长势视频监测系统、能效监测系统。在实践阶段中，对于农田气象环境的检测系统以及远程作物的生长形式，可以采用监测系统对田间的雨量、湿度、温度以及相关农作物的生长参数进行采集。通过解码器对远程管道的压力与流量进行控制，保证智能施肥系统和能效监测系统在控制范围内容达到高效调节的状态。在水肥一体化智能灌溉系统设计的过程中，还需要采用客户端远程智慧平台对相关的参数进行控制调试，使其达到实际运行的要求，提升农作物的高产性能。

4.2数据库设计

本系统数据库设计采用MySQL数据库。主要分为实时采集数据库、业务数据库和系统管理数据库。①实时采集数据库根据《基础水文数据库表结构及标识符标准》和《实时雨水情数据库表结构与标识符标准》两个国家标准进行表结构设计，如设备传感器信息表、降雨量数据表、墒情数据表、流量数据表等;②业务数据库表结构则根据需要建设相关表，如火龙果长势及干旱多媒体数据表、火龙果产销量数据表、智慧灌溉分析数据表等;③系统管理数据库主要包括用户信息表、角色信息表和权限信息表等。

4.3业务分析展示系统设计

①实时信息模块用于展示各个监测站点雨量、墒情、流量的最新数据等，展示各测站的位置及基本信息等，同时可根据设置的阈值，对所接收到的实时数据发出警告;②测点管理可以查看测点的站点信息、遥测终端机的运行状态、蓄电池电压以及无线通信信号强度等;③监测数据报表功能可以统计导出雨量、墒情、流量等监测数据信息的Excel文件报表;④监测数据图模块是利用柱形图或折线图查询展示雨量、墒情、流量等数据信息;⑤智慧灌溉分析模块为利用园区感知设备采集到的雨量、墒情、流量等数据进行分析后进行自动灌溉决策，制定灌溉方案，通过下发指令给流量监测遥测站，控制管道电磁阀开启或关闭，从而达到提高灌溉水利用率的目的;⑥系统管理功能包括用户登录验证、菜单管理、角色设置、日志查看等。

结束语

我国是农业大国，但是，在既往的农业生产和管理过程中，我国采用的多为传统人工生产和管理模式，这种模式并不利于解放农业生产力，且难以提升农业生产和管理效率。

参考文献

[1]吕庆军，钟闻宇，由浩良.物联网技术在智慧农业节水灌溉中的应用[J].时代农机，2019，46（11）：20-21+23.

[2]徐晓雨.基于物联网的“智慧农业”构建探究——以茶园灌溉系统为例[J].福建茶叶，2019，41（04）：17-18.

[3]刘慧，陈龙.物联网技术在智慧农业节水灌溉中的应用[J].中国科技信息，2018（12）：61+63.

[4]陈一飞，吕辛未，罗玉峰.“互联网+”智慧灌溉平台开发与应用[J].中国水利，2017（02）：46-48.