智能化农业灌溉模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇智能化农业灌溉，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

我国是农业大国，农业的是我国经济发展的基础，但是受水资源不足、人多地少、环境污染严重以及技术落后等原因的影响，我国农业用水的浪费率高，这对于发展现代农业是严峻的挑战，也是现代农业必须解决的重要问题。本文通过分析国外经验，研究分析适合我国的智能化设备农业节水灌溉控制系统。

1节水灌溉技术及国内外发展

（1）节水灌溉技术。

节水灌溉技术主要包含两个方面：工程节水技术；灌溉控制技术。①工程节水技术：工程节水技术主要指的是利用原有的灌溉设施并对其进行现代化技术改造，或者重新建设先进的灌溉设备其目的是通过设备改造和创新减少水资源的损失，节水利用原则一是减少输水损失、二是减少无效灌溉；具体技术有管道输水，滴灌等等。②灌溉控制技术：灌溉控制技术主要指的是利用自动化控制技术，根据自然环境、农作物用水需求以及可用水量等因素，综合协调保障供水，其供水原则更加精细化和可控化。相比较传统的人工控制灌溉，灌溉控制技术不再依靠人的经验进行控制灌溉，而是利用对地理环境以及作物生长的特性，大大提高了水资源的利用率，从而满足用水需求的同时，做到不浪费水。

（2）国外农业节水灌溉控制技术应用。

国外在农业节水灌溉控制技术上有发展时间长，智能化水平高，其自动控制系统更加完善和先进。主要是利用计算机控制灌溉系统，检测和掌握土壤环境，从而有效控制和掌握实际需水量，使用滴灌和喷灌，并且实现了自动化管理，只需要在控制室就能够完成整个操作过程，在自动灌溉配套设施中，流量控制阀、减压阀等，能够大大提高整个设备的运行效率，促使作物获得最佳的生长环境。

（3）国内农业节水灌溉控制技术发展。

国内节水灌溉技术开始于20世纪50年代，但是由于在管理和推广方面的问题，开展的效果并不理想。进入新时期以来，我国在灌溉技术上取得了较快发展，但是先进的设备住哟还是依靠从外国进口，并且未能形成完备的控制体系，相比较国外地区，我国在农业生产中，有其特殊性，土地相对分散，并且地形较为复杂，一些国外的灌溉控制系统在适应性上存在不小的问题，并且这些设备价格昂贵，在我国推广的难度大，我国在发展灌溉控制系统时需要加强自主创新，提高对控制系统的整合和升级，开发适用性强、成本低、效率高的智能化灌溉控制系统。

2节水灌溉控制系统

（1）节水灌溉控制系统工作原理。

节水灌溉控制系统是利用土壤测量仪器探测田间土壤各种信息，并对于收集到的信息进行转化成数字量，并在控制器上予以显示。同时这些信息及时传输和推送到PC上位机的人机界面上，实现对信息的掌握和控制。从接收的信息上结合预设的农作物需水量和以及整个灌溉系统的灌溉用水量、水速进行有效控制。一旦需要灌溉就可以启动相关按钮进行灌溉操作，整个过程中的信息都能够在人机界面中得到显示，主要包括灌溉时间、灌溉量以及剩余时间和水量等信息，如果不需要进行灌溉，就可以发出控制指令，机器就会停止操作。

（2）灌溉实现与控制。

在灌溉系统中，最核心的是采用电机驱动离心泵的方式将水注入管道，从而实现灌溉的目的。而这个过程中，执行灌溉任务的是电磁阀，电磁阀在这个系统中充当管理者角色，它能够控制区域灌溉与否，并且连接着灌溉干支流的各个管道，在整个系统中形成若干个连接点。灌溉支管上安置了若干个喷头，根据区域需水量进行灌溉或对区域实行轮流灌溉。对于分片区域，安放一定量的土壤水分传感器，土壤水分传感器的主要作用是监控所在地点的土壤水分，并将检测到的数据和结果通过通讯设备传输到单片机中，单片机再根据预先的参考数据进行对比分析，根据对比分析结果实施灌溉。

（3）节水灌溉控制系统总体结构。

根据具体的原理和实际的需求，对于灌溉控制系统的总体结构进行了分析，其工作采用的是某型单片机，并采用控制电磁阀对于田间进行灌溉操作，其系统主要是利用传感器测量电路、模数转换电路、控制电路等等，结合上述的功能及总体结构。在研究智能化设施农业节水灌溉控制系统时，将灌溉控制系统划分成两个部分，一个是硬件电路，另一个是软件程序。硬件电路主要是负责对数据的处理和执行，并且硬件设备能够根据其实际情况进行调整和完善，软件部分主要负责协调各个部分之间的关系，控制硬件的执行，属于整个系统的核心部分，而整个系统的完成质量主要是硬件设备和软件服务相互协调的结果，只有二者相互协调才能发挥节水灌溉系统的最大功效。

3节水灌溉控制系统的设计及建议

（1）系统设计主要内容。

智能化设施的农业节水灌溉控制系统设计可以分为硬件设计和软件设计两个部分。硬件设计主要集中在四个方面：①单片机主机；②模数转换电路；③LED数据现实电路；④超限报警电路。软件主要从五个方面进行设计：①灌溉系统主系统设计；②采样子程序设计；③数据处理程序设计；④尺度变换程序设计；⑤转码程序设计。

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随着我国水资源的日渐紧缺，我国的水资源供需矛盾也逐渐表现出来，而农业作为用水大户，其发展节水型农业已经成了农业未来发展势在必行的方向[2]。目前节水农业主要采取了滴灌、喷灌、微灌等节水灌溉措施，虽然相对于大水漫灌而言，已经实现了较高的用水效率，但综合分析，其精准度依旧不够，无法根据农作物的具体需水要求进行灌溉。物联网技术结合农业的发展诞生了物联网智能灌溉系统，不仅提高了灌溉精准度，同时也减轻了人力劳动，实现了远程控制，全面提高了农业生产的生产效率。物联网智能化农业灌溉是指不需要人进行其实控制，系统能够自动的感知对农作物何时进行灌溉，以及为农作物灌溉多少的问题。物联网智能化灌溉可以根据农作物的数据采集结果自动开启灌溉系统。物联网灌溉技术是目前我国从传统农业向现代化农业转型的重要技术支撑，也帮助农业生产实现了向远程化、精细化、自动化、虚拟化的转型[3]。物联网智能灌溉系统提高了灌溉的综合管理水平，将原本最需要人的经验才可以进行生产的农业，转变成了科技化生产模式，不仅杜绝了人为操作的盲目性与随意性，同时提高了全面管理水平，实现了一个人对上万亩地的管理。由此可见，推广物联网智能化节水灌溉，不仅可以有效地缓解我国的水资源短缺危机提高我国农业现代化的水平，改变原先粗放式的灌水模式，同时也可以实现农业管理水平的提升，提高农业生产效率，减少人力劳动，全面优化农业生产方式。所以基于物联网的农业节水灌溉技术，必然成为今后农业灌溉的发展趋势。

2 基于物联网的节水灌溉体系

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正文：

1.械智能化的含义及意义

1.1农业机械智能化的含义

首先智能化作为现代科技的主流趋势，将其应用于农业领域。精确来说，是指在动态环境下，将农业技术与先进的电子信息技术相结合，利用计算机系统将传感器接收到的信息进行逻辑运算、然后发出指令来控制农机精确完成各种动作，从而实现农业生产和管理的智能化。

1.2农业机械智能化的意义

装备微型计算机的农业机械有比普通农机更强大的功能，属于高科技产品。优点如下：第一，极大的提高了劳动生产率和农业资源的利用率，降低了生产成本，减少了化肥，农药和石油的投入;第二，功能强大，不仅可代替传统农机进行实际作业，还能根据产量信息，气候信息等对下一季度的生产进行预测，对农业生产具有指导作用;第三，智能型农机具有通用性，即多功能性，一台智能型农机可同时具备普通农机所具有的功能，可以在各种环境下进行作业;第四，安全性好，可靠性高。由于智能型农机拥有中央处理器(CPU)及多种传感器，可以随时监测环境信息，因此只需人为地对这些数据进行分析处理，避免了实际操作农机而伴随的危险性;第五，环境保护，随着农业化学药品所带来的危害性日益增加，智能型农机的使用可以有效解决这一问题。

2.国外发达国家智能型农机发展状况

简单、传统的农业机械存在着能源浪费、功能单一等问题。因此，节能型农机的开发和使用显得十分必要。目前，国外发达国家农业已基本实现机械化覆盖。截至当前，美国农业已达到高度发达的农业机械化、智能化水平，整体呈现规模化、集成化、专业化发展。平均每家农场拥有机械总值高达10万美元，折合约70万人民币。澳大利亚以其传统的畜牧业为主，现已完成对畜牧生产全过程的机械化，农业机械呈现高智能化，节能化，高效化，覆盖从草场的种植、收割、翻种，到奶牛的养殖、挤奶，全部由智能型农机及农业机器人完成。德国的农业现代化水平很高，结合其发达的自动化技术，将所有的播种机、除草机、喷水机、收割机等由一台电脑全程操纵。不仅提高了作物产量，而且大大压缩了生产劳动环节，现在从事农业生产的人员都需具备极高的科学素养和过硬的机械操作水准。

3.智能型农机的应用实例

3.1耕作机械智能化

美国Trimble公司所研发的TrimbleHV401激光平地机，应用农业激光平地系统对土地进行平整操作。与传统的平地机相比，利用激光技术翻整过的农田翻整精度高达数倍。通过激光发射机发射光信号覆盖农田，以覆盖过的田面为平面基准(可倾斜)，当接收器收到光信号后，会向位于刮土铲上的控制箱传输信息，并由控制箱发送指令控制液压系统，完成对土地的高精度翻整。

3.2收获农机智能化

与传统的自走半喂入式联合收割机不同，现代谷物联合收割机采用圆弧状豪华驾驶室，鹰眼型水晶真空灯，加宽底盘，使清选面积更大，收割、脱粒效率更高。美国农场设备制造商卫西.弗格森将计算机系统应用与联合收割机上，更是开创了收获型农机的新领域。利用中央处理单元(CPU)，在收割的同时记录田地间各区域的产量，由此来制定不同季度的种植计划以及原料、肥料投入比率，使生产效率大大提高。

3.3灌溉机械智能化

位于中东地区的以色列不仅长年战乱且气候干旱，水资源严重缺乏，但依靠领先于世界的灌溉技术，因此保证了农业的良好发展。由于用水困难，节水农业是以色列发展农业的唯一路径。十几年前，以色列首次将自动化技术应用于灌溉技术中，由最初的一个简单的单片机发展到现在可同时进行灌溉、施肥、监测、报警的多功能自动灌溉系统。目前，由Eldar-Shany公司生产的智能灌溉控制系统(ElgalAgro)是世界上最先进的农机控制系统，可以应用于大型农场、果园、田园的灌溉，且灌溉精确，效率极高，并同时拥有施肥及过滤器反冲洗等工作。另外，澳大利亚HardieIrrigation公司的一系列自动灌溉系统也十分具有代表性。

3.4农业机器人的广泛使用

农业机械化是衡量一个国家农业现代化水平的重要标志，而农业机器人技术则更能反映一个国家的农业科技创新水平。发达国家对农业机器人的研发起步较早，投资较大，因此，水平也居于世界前列，如澳大利亚的剪羊毛机器人，荷兰的挤奶机器人，法国的耕地和分拣机器人，西班牙的采柑橘机器人等。但目前，农业机器人还面临智能化水平不够完善，不能满足生产需要，开发难度大等问题。

4.我国的农机发展前景

科学技术部《“智能农机装备”重点专项2017年度项目申报指南》中指出，农业是国民经济的基础，其根本出路在于机械化，农业机械化是农业现代化的重要标志。智能农机装备代表中国农业先进生产力。当前，我国农业现代化发展迅速，农机装备供应与需求矛盾更加明显。因此，加速农业技术创新，转变发展方式，优化产业升级成为当前中国农业发展的迫切需求。

参考文献

[1]《“十三五”国家科技创新规划》

[2]《国外智能化农机装备简介》，郑文钟，2016年

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中图分类号：TP391.44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）36-0605-01

当今智能化物联网技术正在蓬勃发展，我国农业也正处在传统农业向精准化、智能化、数字化现代农业发展的关键时期。智能化物联网技术在当今的现代农业生产中的运用，对于建立集约、高效的现代农业生产、经营方式，提高农业生产能力，保障食品安全等具有重要意义，也是我国新型现代农业发展的方向。

一、物联网概念

1、定义

物联网，是将所有物品通过各种信息传感设备，如射频识别（RFID）、红外感应器、3S技术、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网的核心和基础是互联网，不过用户端不仅局限于个人电脑，而是延伸到任何需要实时管理的物品和物品之间。其最关键的技术就是“物”里内嵌微型感应芯片，把它变得智能化，让它可以“开口说话”。再借助无线网络技术，人就可以和物体“对话”了，物联网就是传达“声音”的媒介。

2、 体系结构

物联网具备3个基本特征：一是全面感知，即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是智能处理，利用云计算、模糊识别等各种智能计算机技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。

物联网有3个层次：（1）感知层，即以二维码、RFID、传感器为主，实现“物”的识别；（2）网络层，即使通过现有的互联网、广电网络、通信网络等实现数据的传输与计算；（3）应用层，即输入输出控制终端，可基于现有的手机、个人电脑等终端进行。

二、智能化物联网技术在现代农业发展中的用途

当前，随着智能农业、精准农业的发展，智能感知芯片、移动嵌入式系统等智能化物联网技术在现代农业中的应用逐步拓宽。智能化物联网技术将大量的传感器节点构成监控网络，通过各种传感器采集信息，以帮助农民及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。

1、智能化培育控制

现代化农业的一个突出表现是智能化培育控制。在农业生产区安装生态信息无线传感器和其他智能控制系统，可对整个生产地区的生态环境进行检测，从而及时掌握影响生产地区环境的一些参数，并根据参数变化适时调控如灌溉系统、保温系统等，确保农作物有最好的生长环境，以提高产量、保证质量。在保温系统中，通过采集、分析和控制土壤湿度、土壤成分、pH值、降水量、温度、空气湿度和气压、光照强度、CO2浓度等来获得作物生长的最佳条件，将生物信息获取方法应用于无线传感器节点，为温室精准调控提供科学依据。在灌溉系统中，通过感应土壤的水分，并在设定条件下与接收器通信，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，达到自动节水灌溉的目的。

2、农产品质量安全监管与追溯

我国食品安全方面事故频发，一个重要的原因是从生产到销售缺乏完善的监管。加大对农副产品从生产到流通整个流程的监管，可将食品安全隐患降至最低，以智能化物联网技术为基础，建立“食品安全追溯系统”。以猪肉安全为例：进入农贸市场的猪肉安装上电子芯片，以跟踪猪肉产品的生产、加工、批发，以及零售等各个环节。消费者在购买猪肉时可索取含有食品安全追溯码的收银条，凭借收银条上的追溯码查询生猪来源、屠宰场、质量检疫等多方面的信息。

3、农业信息监测、

农业信息除在精准农业中监测农作物的害虫、土壤的酸碱度和施肥状况等外，还包括从种子选择到病虫害防治，从幼苗培育到收割入库等方面。信息监测范围涵盖各个方面，包括畜牧业、农副产品加工业及渔业等。在现代农业中，天气预报是重要和首要的农业信息之一，但现代农业的发展需要更多支持因素。应为农民打造更宽广的农业信息渠道，所包含的信息内容也应从天气预报到施肥选择，从种子遴选到病虫害防治，从幼苗培育到收割入库等方面。例如，我国部分地区已实现把测土配方施肥数据传输到农户手机上的业务功能。这种农业信息的传送大大提高了现代农业的生产效率。

三、现代农业智能化物联网技术应用情况

进入新世纪以来，我国和欧美等一些国家相继开展了农业领域的智能化物联网技术应用示范研究，在农业资源利用、农业生态环境监测、农业生产、农产品安全监管等领域取得了一定的成果，同时推动了相关新兴产业及其标准化的发展。

智能化物联网技术在国、内外现代农业信息化领域已经有了初步应用，如：传感技术在精准农业的应用、智能化专家管理系统、远程监测和遥感系统、生物信息和诊断系统、食物安全追溯系统等。 目前，国内外关于农业智能化物联网技术应用很多。比如：土壤养分、墒情监测，为作物选择和耕种方式提供指导；粮情信息监测，为监管部门科学决策保护粮食安全提供有效数据；农业大棚温室监控、田间自动化管理，通过连续监测土壤湿度数据，实现多点同时滴灌补水；二维码动物溯源，通过食品追溯标签使消费者全面了解产品信息，确保食品安全。

四、智能化物联网技术条件下现代农业发展的重点

随着科技的迅速发展，智能化物联网技术在农业上的应用越来越广泛，一批关键农业信息感知技术和新兴产业培育问题也期待科技突破。智能化物联网技术在农业上的应用正朝着微小型、可靠性、节能型、环境适应性、低成本、智能化方向发展。

1、应用物联网技术，实现设施农业的自动化管理。

采用智能化物联网技术，在温室生产中大量采用温室内布置光照、温度、湿度等无线传感器、摄像头和控制器，无线传感器管理、调控温度、湿度、光照、通风、二氧化碳补给，营养液供给及PH值、EC值等，使栽培条件达到最适宜水平， 以合理利用资源，提高产品的产量和质量。管理者可以随时通过3G手机或电脑，进行远程监测、远程控制浇灌和开关卷帘等设备，并可实时查看到农业大棚内的温度、湿度等信息。实现对农业大棚的自动化管理，提高工作效率。

2、完善农产品物流、安全管理与溯源机制

在生鲜农产品流通方面，能很好地借助智能化物联网技术的帮助。

智能化物联网技术技术可以实现畜禽产品从养殖、屠宰刀运输销售的全过程质量控制，并实现质量溯源，可实现畜禽生产档案管理（畜禽信息、饲料信息、疾病防疫等），实现FID标签和条码间信心的转换，条码标签的打印，基于网站、电话和手机短信的畜禽产品质量安全细细的溯源查询功能。

五、 结束语

智能化物联网技术作为当代信息技术的新发展方向，很多国家都在投入巨资进行研究，我国也正高度关注对此的研究。在当今现代农业发展的利好形势下，我国尝试在各个行业进行应用智能化物联网技术示范工作，在农业上的应用也取得一些成效。农业智能化物联网技术把感应器嵌入农业机械、土地、灌溉系统等各种物体中，然后将“物”与互联网整合起来，通过智能分析，实施实时的管理和控制。这样人类可以以更加惊喜和动态的方式管理农业生产，提高资源利用率和生产力水平，促进可持续发展。智能化物联网技术的发展必将深刻影响现代农业的未来。

参考文献

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目前，农业智能节水灌溉系统主要是把AT89C52单片机作为主控芯片，而又是有多个传感器以及电路共同组成，主要包括：湿度传感器、超限警报电路、数据处理电路和LED动态显示电路等。该智能节水灌溉系统主要是通过由湿度传感器监测土壤的湿度，然后将湿度值报告给单片机，单片机再根据预先设定的湿度值控制其它系统对土壤输送水分，待达到规定的湿度值后，系统则自动停止补充水分，让土壤始终保持最合适的湿度，进而促进农作物的快速生长。

1 智能节水灌溉系统的整体设计

智能节水灌溉系统是把型号为AT89C52的单片机作为系统的主控芯片，在土壤中安装多个湿度传感器，由它来监测土壤中水分含量。当土壤中含量低于标准值时，湿度传感器则将这个信息转化成电流信号，再通过信号处理电路进行一系列的处理后就变成了可用的电压模拟性信号，然后通过A/D转换器将它转化为数字信号，直接传输到主控芯片单片机中，单片机就对整个系统进行合理地调控，在数码管上会显示出湿度值。一旦湿度值发生了变化，该智能节水灌溉系统就会自动控制水泵开关。农业智能节水灌溉系统结构框图如图1所示：

图1 智能节水灌溉系统结构图

2 单片机的最小系统

AT89C52单片机具有功耗低、性能高的优点，在农业智能节水灌溉系统中得到较为普遍的应用。该单片机在工作时的额定电压为5V，在单片机的内部存在一个256B的RAM和一个8kB的PEROM，这就保证单片机能够与标准MCS-51指令系统共同控制运作，这主要是运用了由ATMEL公司研制出的高密度生产技术和非易失性存储技术，在单片机内部还分布着Flash存储单元和8位CPU，芯片为40个引脚，这就包括了32个外部双向I/O口、2个全双工串行通信口、2个外部中端口、2个16为可编程定时计数器。该芯片不仅能够实现常规编程，还能够实现在线编程，依靠可反复擦写的Flash存储器与MCU将其有机结合，这就直接使得芯片的灵活性得到大幅度提升，还减少了系统的制造成本。

3 时钟电路

单片机的内部结构从根本上分析也即是同步时序逻辑电路，其核心就是时钟电路，主要依赖于时钟信号对时序逻辑系统进行有效控制，并且CPU具备的不同种指令功能即是在由时序单路生成的时钟信号控制下逐一实现的。其中，MCS-51型号的单片机中所含有的时钟信号可以分为两种方式：通过外部电路生成；通过单片机内部的振荡电路生成。

4 复位电路

为了确保CPU与其它相关的功能部件均可以从某个确定的状态开始工作，因此，单片机在每一个开机时都必须重新复位，此时，复位电路就起到了关键作用。复位电路一般分为按键复位和上电复位等形式。在对MCS-51型号的单片机进行复位时，主要是由外部复位电路来完成，其工作原理为：当按下按钮之后，就使得RC电路进行充电，且RESET端发生高电平，此时只要将高电平始终维持在10ms以上，即可完成单片机的复位工作。

5 数据采集处理电路

由传感器监测到的模拟信号是非常微弱的，并且此时存在很多干扰信号，所以信号在传输到主控芯片之间就必须通过滤波、信号放大以及模数转换等步骤。该智能节水灌溉系统通过运算放大器U2、U3把信号进一步放大，进而能适应之后A/D转换器的工作要求。

ADC0809主要包括一个A/D转换器、一个8通道模拟开关、一个三态输出锁存器和一个地址译码锁存器等，该数据采集处理系统可以同时允许8个模拟信号传输，并实现A/D转换器的转换共享。

6 LED显示系统电路

在采用单片机的系统中，一般所采用到的显示器件包括数码管和显示器。这两种器件具备的优势十分明显，包括价格便宜、配置容易、与主控芯片接口简便等。可以在农业智能节水灌溉系统中采用共阴极数码管，实现动态显示。把数码管的LED的引出端与单片机I/O口的8位线进行连接，调节共阴极数码管的高电平使之有效，再选择8位并行输出端，则就可以在LED显示器上实时显示不同的数值。

7 超限警报电路

如果该智能节水灌溉系统的运行环境超出预置的范围，就需要设置一个超限警报电路来提醒使用者，以便及时采取有效措施加以解决，现今普遍采用的报警电路主要包括：蜂鸣报警、闪光报警及语音报警等。例如，采用语音报警装置，则一般选择采用1SD1420型号的语音报警芯片，由A/D转换器传出的数字信号经过主控芯片的P0接口输送到主控芯片内，然后由主控芯片对信号进行智能化处理并与配置值作对比。如果比预置值要小，那么P2.1口将会输出低电平，单片机就会控制语音芯片发出报警信号；反之，那么P2.1口将会输出高电平，系统不会出现语音报警信号，则系统运行正常。

8 结束语

本文简要介绍了农业智能节水灌溉系统设计组成，这体现了自动化技术在我国农业灌溉中的有效应用，同时也体现了我国农业科技水平的显著提高。而目前，我国农业灌溉的智能化水平在整体上看来偏低，这需要国家农业部门进一步加大农业智能化研发力度，在农田灌溉方面设计出高度智能化、自动化的供水系统，既能节约大量的水资源，还能促进农作物快速成长。

参考文献

[1]张水利.集散型智能节水灌溉控制系统的设计与实现[D].中国海洋大学，2008.

[2]王秀霞.智能节水灌溉系统的设计[J].电子技术，2013，09：62-64+61.

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天赐良源 风清水绿稻花香

水稻品质的优劣不但取决于水稻的品种，更重要的是它的生长环境。

通河县地处第三积温带，属温带大陆性季风气候，年均气温2.4℃，年均降水量610毫米，全年日照时数2487小时，无霜期年均120天。

通河土质肥沃，黑土层厚，是富饶的农业区。通河境内河流纵横，泡泽星罗棋布，松花江流经通河县域123公里，县境内有大小河27条，年均径流量15.2亿立方米。全县有大小沼泽275个，小型Ⅰ水库8座，小型Ⅱ水库4座，塘坝820个，加上可开采量1.1亿立方米的地下水，全县水资源总量达16.3亿立方米。

大自然的慷慨赐予，奠定了通河水稻产业发展基础，水稻种植面积不断扩大，稻米品质不断改良。2013年，通河水稻种植面积已经发展到135万亩，平均单产为每亩550公斤，总产量达到14亿斤。其中，有机水稻种植取得认证面积2万亩，绿色水稻达90万亩。

水利命脉 蓄提并重做保障

自打2005年当地修建了依山灌区乌鸦泡提水站后，乌鸦泡镇依山村农民李义就再不愁水稻卖不出好价钱了――他家的几十亩水田用上了松花江水，不但自家稻田用水有了保障，还比原来井水灌溉提高了稻米质量。当地的依山村、五四村、岔林河农场等6万亩水田都用上了松花江水。

为进一步扩大水稻种植面积，提升稻米品质，近年来，通河县在农田水利建设上加大了控制性水利工程建设力度，依托松花江及大型水库，建提水泵站，修渡槽沟渠，引江河湖泊自然水资源灌溉水田，取得了良好效果。

据了解，为充分利用松花江水，该县拟沿江建设6个提水泵站。目前，该县境内松花江沿岸已建成太阳谷、依山两处大型提水泵站。洪太、中兴、东部灌区的沿江提水泵站建设已纳入“十二五”水利发展规划。总投资1.6亿元的太阳沟现代农业示范园区内的浓河镇提水泵站及灌区配套工程已经完工。负责此项工程的县水务局副局长孙为民介绍，太阳沟现代农业示范区工程采用现代化的控制管理设备，实现灌区科学配水调度，设计灌溉面积为5.12万亩，可改善现有2.1万亩水田灌溉条件，增加水田面积3.02万亩，示范区年可增加粮食产量940万公斤，增加效益2500万元。

围绕种植业结构调整，扩大水稻种植面积，提升稻米品质，通河县着力加大了控制性水利工程建设，松花江沿岸太阳谷、依山两处大型提水泵站设计灌溉能力达15万亩，二甲沟水库中型水库已完成前期工作。另外，洪太、中兴、东部灌区的沿江提水泵站建设已纳入“十二五”水利发展规划，这些条件均为稻米产业发展提供了水利保障，规划到2016年全县水稻种植将达到160万亩，比目前扩大25万亩。

智能工厂 浸种催芽育壮苗

望着稻田内齐刷刷的秧苗，三站乡一村残疾农民高东华心里乐开了花，水稻工厂刚育完秧苗，县残联包村干部付国辉、吴小燕就来到他家，帮着插了3天秧苗，让他家的20亩水稻没误了节气。

水稻智能化育苗园区建设是实现水稻增产的重要举措。为加快发展水稻生产，2010年以来，该县相继在通河镇、祥顺镇、富林乡、三站乡建成了4处高标准智能化水稻育苗园区。

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1.采用多种传感器技术，应用化学与生物等学科知识，实现因地制宜、科学种田。现如今，农民关于种植何种农作物的问题，大多是“以前种什么，现在也种什么”或者“别人种什么，我也种什么”。另外，在施肥时也存在类似问题，施何种肥以及肥量的多少等也均不能很好的抉择，甚至在少数人心中还存在一个误区，施肥量越多，产量越大。熟不知，这些都应因地而异，因农作物而异。这就迫切需要我们研制出一款集多种传感器于一体，同时兼有生物与化学的知识库，能够指导农民更好地选择作物，更好地施肥、灌溉与打农药，尽可能地科学利用资源，使每一种资源均适得其所。

2.采用智能机器人技术，同时结合传感器技术与多学科知识，使其多功能化，能够自动完成拔草、施肥与灌溉，同时也能自动盛装粮食并将粮食储存到某一位置。这样将大大降低农民的劳动强度，同时，也将有可能解放部分劳动农民的双手。所以，在发展农业机械的同时，我们也要大力发展机器人技术。机器人技术的革新将很可能会带来农业机械新的生机。最重要的是机器人技术将使农业机械更加简便化与智能化。

二 农业机械使用者大多是文化水平不高的农民，他们知识浅薄，接受和操作新东西的能力远低于高知识分子。所以，受使用群体的限制，农业机械必定走向简便化、智能化与一体化。

1农业机械将会走向简便化，这是必然趋势。简便化是指操作简单，装置简单，但功能齐全。即无论其内部结构何许复杂，原理何许深奥，最终的操作命令一定尽可能地简单，能够被大多数使用者很容易地上手。让农民为了复杂的机械设备，去学习深奥的理论的知识是不现实的。所以，这就需要我们联系实际，从实际出发，将绝大多数农业机械均转化为易操作与易控制的装置，尽可能的将其复杂原理与结构封闭在一个盒子里，使用者只管操作部分，其他均可不管就能轻松操作使用其各个功能。同时，农业机械也必定越来越轻型化，大而笨重的设备使用起来太过费力，并且若想移动它也很困难。为了更大程度上的方便使用者以及获得更多使用者的青睐，农业机械必定走向简便化。

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中图分类号：TD823.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）10-0256-01

由于历史、观念和技术等方面的原因， 我国传统农业机械与发达国家相比有很大差距， 已远远不能适应农业的科技进步。近些年来， 自动化的研究逐渐被人们所认识， 自动控制在农业上的应用越来越受到重视。例如，把计算机技术、微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术结合起来， 应用于传统农业机械， 极大地促进了产品性能的提高。我国农业部门总结了一些地区的农业自动化先进经验（如台湾地区的农业生产自动化、渔业生产自动化、畜牧业生产自动化及农产品贸易自动化）的开发与应用情况， 同时也汲取了国外一些国家的先进经验、技术， 如日本的四行半喂人联合收割机是计算机控制的自动化装置在半喂人联合收割机中的应用，英国通过对施肥机散播肥料的动力测量来控制肥料的精确使用量。这些技术和方法是我国农业机械的自动化装置得到了补充和新的发展， 从而形成了一系列适合我国农业特点的自动化控制技术。

一、已有的农业机械及装置的部分自动化控制

自动化技术提高了已有农业机械及装置的作业性能和操作性能。浙江省把自动化技术应用于茶叶机械上， 成功研制出6CRK-55型可编程控制加压茶叶揉捻机， 它利用计算机控制电功加压机构， 能根据茶叶的具体情况编制最佳揉捻程序实现揉捻过程的自动控制， 是机电一体化技术在茶叶机械上的首次成功应用。

1.应用于拖拉机

在农用拖拉机上已广泛使用了机械油压式三点联结的位调节和力调节系统装置， 现又在开发和采用性能更完善的电子油压式三点联结装置。

2.应用于施肥播种机

根据行驶速度和检测种子粒数来确定播种量是否符合要求的装置， 以及将马铃薯种子割成瓣后播种的装置等。

3.应用于谷物干燥机

不受外界条件干扰， 能自动维持热风温度的装置停电或干燥机过热引起火灾时， 自动掐断燃料供给的装置。

二、微灌自动控制技术

我国从20世纪年50代就开始进行节水灌溉的研究与推广据统计。到1992年， 全国共有节水灌溉工程面积0.133亿m2， 其中喷灌面积80万m2， 农业节水工程取得了巨大的进展。灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段， 高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用。采用遥感遥测等新技术监测土壤墒性和作物生长情况， 对灌溉用水进行动态监测预报， 实现灌溉用水管理的自动化和动态管理。在微灌技术领域， 我国先后研制和改进了等流量滴灌设备、微喷灌设备、微灌带、孔口滴头、压力补偿式滴头、折射式和旋转式微喷头、过滤器和进排气阀等设备， 总结出了一套基本适合我国国情的微灌设计参数和计算方法， 建立了一批新的试验示范基地。在一些地区实现了自动化灌溉系统， 可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。这种系统中应用了灌水器、土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器、电线等。

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中图分类号：TU984文献标识码： A

在人类的发展中，城市所发挥的作用越来越重要，同时，城市的未来发展也面临着诸多挑战，如拥堵的交通、低效的城市管理、完善性欠缺的环境监测体系、实效性低下的城市应急系统等。 在这些实质性挑战下，就要求积极引入科学技术，来获得跨越式发展。 其中，基于物联网技术的智慧城市为未来城市的发展提供了一个全新的思路和模式， 对城市的未来发展影响重大。 因此，对基于物联网技术的智慧城市建设进行探讨分析， 来寻求智慧城市的合理、 科学建设对策就显得十分必要，对于我国智慧城市的建设与发展具有积极地现实意义。

1基于物联网技术的智慧城市的内涵

基于物联网技术的智慧城市是人类城市建设的延续，是继工业城市、信息城市、数字城市后的更高阶段发展。 智慧城市的基础是高速无线信息化基础设施、物联网和传感器技术，其传感经络是以互联网、无线通信网、广电网、传感器网络等多网融合；其传输神经中枢包含智能技术、云计算、数据挖掘、模糊识别等，内容主要涉及智慧生活、智慧医疗、智慧校园、智慧服务、智慧经济、智慧管理、智慧技术、智慧产业等，是城市发展的新形态和新模式。 总而来讲，基于物联网技术的智慧城市是城市化进程中，实现人与城市、环境、自然间有机融合、协同发展的更高层次。物联网技术应用实质上就是在我国的各个经济体系中应用了信息化技术，互联网技术和传感器技术的融合，然后在实际的生产、加工等多种行业中得到了交汇。 在这种新型融合模式下使产业结构、社会形态等发生巨大的改变，他所涉及到的领域非常的宽广，从政治到文学、从工业到社会等，具体包含以下四层含义：①在战略上的相互融合；在信息化的发展战略上与工业化的发展战略上保持高度的统一， 在发展模式上进行完善匹配。 ②在能源上的融合；信息能源与工业资源有着相互的融通，通过二者之间资源的互用，能够在很大程度上节约能源的使用程度，同时保护了不可再生资源。 ③在经济上的融合；在虚拟经济与工业实体经济进行有效的融合，能够促进知识产业化的快速发展，同时加快信息化的发展速度。 ④在技术上的交汇；信息的 IT 技术和工业上的生产技术融合起来能够产生新的科研成果，对企业的快速发展有着极大的推动作用。

2 物联网在构建智慧城市中的意义分析

2.1 促进城市产业的发展

物联网对于促进城市产业的发展有积极的意义，涉及城市周边的工业以及城市中央区的商业发展以及其他行业。从大的方面来讲，物联网技术的实现对于城市各产业结构的重新调整都有重要的意义，这就体现了智慧城市中资源的集中利用以及结构的最优化等特点；从小的方面来说，则是进一步拉动城市经济的发展，新技术的出现为新行业的诞生以及新的营业模式等等都产生了重大的影响。物联网的发展代表着城市科技水平的发展，将物联网运用于智慧城市的设计当中，能够极大地促进城市各产业之间的相互协调发展。

2.2 降低城市信息管理成本

物联网技术的实现直接取得的效果就是降低了城市信息管理的成本，由于物联网是建立在网络的基础上，就具备了处理大量信息并能够快速存储和传递的功能。这在很大程度上是提高了信息处理的效率，在城市的日常运转中，不仅仅电子商业等行业需要处理大量的信息，而且传统行业如农业、工业也逐步走向信息化。所以在城市的日常管理中，做好信息的管理和降低管理成本是重要的方面之一，可见物联网技术的实现无疑是便利了城市的信息管理等过程。另外，在降低信息管理成本的同时，物联网技术的实现却不会增加数据管理的风险。相反，物联网采用非对称式加密技术以及网络通用的协议，可以极大地提高信息管理的安全性。

2.3 有利于城市的整体发展

物联网技术的实现有利于提高城市发展的整体实力，物理网技术作为一门新兴的技术种类，不仅为城市经济发展带来了新的契机和活力，同时也促进了新的生产方式和管理方式的形成。在城市发展的方向选择上，应该更加与新兴技术和未来信息时代走向相协调。物联网技术正式当前信息化时代下的产物，而且物理网的实现将会有助于城市的整体发展，尤其是在城市的智能化上，这同时也是智慧城市建设的基本方向。

3 物联网技术在构建智慧城市中的重要性

3.1 公共服务智能化的实现

物联网技术在建设智慧型城市中的主要运用涉及多个方面，其中一个主要的方面就是公共服务智能化的实现。公共服务是市政管理的主要日常工作，只有基础服务做得好，才能得到广大城市居民的认可。首先，借助物联网技术可以实现宏观上对公共领域建设情况进行监督和管理。基于物联网的公共服务体系能够为市政府管理提供双向的管理手段，在应对城市安全问题、食品管理问题、环境监测管理等多方面都具有积极的意义，能够为市政府管理提供有效的管理手段。

3.2 农业和商业发展智能化的实现

农业和商业都是城市经济体的重要组成部分，物联网技术的实现能够实现农业管理的智能化以及商业管理的自动化。如，基于物联网技术的农业灌溉系统就能极大地提高农业灌溉的效率，同时也能降低成本。物联网将外界环境变化与灌溉设备之间建立起联系，一旦外界环境条件发生改变并达到了预设值，就将自动化带动设备的运转，实现自动化灌溉等需求。另一方面，也能随着条件的改善而控制灌溉水量和周期等等，总而言之，物联网技术的实现极大地提高了农业等产业的智能化程度。

3.3 居民生活智能化的实现

物联网技术也促进了城市居民生活智能化，从理论上来看，物联网的最初理念就是为实现远距离控制设备的功能而设计的，所以物联网技术能够使居民的生活更加便利。简单举例来说明，即使居民距离自己的房屋有较远的距离，但只要设备与控制设备通过物联网连接在一起，就能够实现远距离控制家中电器。在居民生活管理中，智能化地管理如水电、煤气等，将会给居民生活带来极大的便利。物联网技术作为一门新兴技术，不仅利用了网络为基础平台，而且也具有较好的人机互动性，方便居民的操作，具有较强的实用性。

3.4 交通管理智能化的实现

交通管理作为城市管理中较为关键，也是较为棘手的管理环节。交通管理的智能化的实现能够提高城市运转的效率，而且也是城市综合实力的重要体现。物联网技术能够实现交通管理设备的自动化，一方面，能够为日常的交通疏导和管理提供新的技术手段，能够为交通事故的处理、交通疏通等提供技术支持；另一方面，也有助于交通路线的最初设计，有利于更加合理地设计交通线路。交通的便利性也能够促进城市旅游业的发展，可见交通管理智能化的实现既有助于城市居民生活的便利，也有助于城市第三产业的发展。

4 结束语

智慧型城市的构建既是城市发展的新概念，同时也是现代信息化社会发展的必然要求。物联网这一技术在智慧城市的构建中具有突出的作用，能够极大地促进城市信息的交流和管理的便利性。借助于物联网等新兴网络技术，将更加容易地实现智慧城市的建设，有利于城市商业、工业等产业的发展，也利于旅游和交通的管理。因此，智慧城市的实现将会极大地提高城市的综合发展实力。

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物联网在现代农业领域的应用包括，如监视农作物灌溉情况，监测土壤空气变更、畜禽的环境状况以及大面积的地表检测，收集温度、湿度、风力、大气、降雨量等数据信息，测量有关土地的湿度、氮浓缩量和土壤pH值等，从而进行科学预测，帮助农民抗灾、减灾，科学种植，提高农业综合效益。特别是最近几年在设施农业中的运用卓有成效，目前位于加州Oxnard的草莓培育商Norcal Harvesting目前安装一套物联网系统，实时追踪植物的状况。系统还可以根据空气和土壤的状况，自动触发相关行为，如浇水或调节温度。这套系统由ClimateMinder开发，目的是帮助培育商更好地管理植物的生长情况，这套系统自公司2007年以来已被土耳其200多家温室和苗圃所采用。此外，系统还在土耳其鸡场、烟草存储厂和冷藏仓库使用。

尽管设施农业在我国已经取得成绩，但是相比发达国家仍存在很大差距，平均单位产量低于国外的30％，但单位产量成本大干国外的50％，由于不合理的使用农药，产品质量远低于国外发达国家水平。其落后的主要原因是资金缺乏、设施农业技术装备落后；没有获取专家指导的途径，大多沿袭传统的种植方法，生产管理粗放；设施的智能化水平低。

由物联网结合设施农业发展的需要，可以在两个层次上进行深入研究。