物联网灌溉管理平台开发与应用

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进入二十一世纪以来,随着移动网络的兴起与工业控制设备的低成本化、微型化、智能化,物联网技术在农业领域得到了广泛的应用。其作为现代工业最前沿领域之一,是我国实现农业可持续发展与发展农业信息化的关键手段和技术。农业物联网技术的发展应用符合我国现代农业发展与灌区现代化建设的迫切内在需求。随着灌区信息化建设硬件设施的完善与自动控制在农业生产中的普及,对灌溉管理方法、用水调度决策等软件的建设也尤为重要。以往研究表明,根据公共天气预报实时调整灌溉策略是多雨气候区实现高效节水与增产效果的有效方法。由于其策略的多变性与实时性,在灌区基层农田管理中未普及此种人力要求较多,操作较为复杂的灌溉管理方式。因此本文通过与同类系统相比较,进行了分析与创新,提出物联网灌溉平台的理念;并对其进行了开发与实现,将智能设备的管控技术与高效节水灌溉技术结合,解决了基层农业管理现有的粗放、自动化程度较低等问题。本研究分析了开发物联网灌溉管理平台的必要性与可行性,通过深入学习国内外类似研究与商业平台的设计模式,提出“物联网灌溉管理平台”的概念,并完成了管理平台的整体架构设计与功能开发;针对灌溉中遇到的实际问题,开发与上线了一系列相关功能,实现了土壤水分信息、气象预报与实测数据的收集、灌溉的自动控制,并提出了智慧灌溉模式并进行了实现,有效提升了稻田、园林等灌溉系统的管理效率;基于管理平台的集中管理特性,在全国各个省,不同的气候区部署了多个系统,在全国范围进行了推广应用。为了检验智慧灌溉决策的应用效果,文章将常规灌溉模式与结合天气预报的智慧灌溉决策的灌溉模式进行对比,对生育期内的稻田水层变化、逐日降水、灌排水量、灌溉制度等进行分析,证明了管理平台在应用智慧灌溉决策的方案实现了灌溉管理自动化、无人化,同时达到节水与增产效果。通过实验结果,表明了物联网灌溉平台及智慧灌溉决策具有节水效益与推广应用价值,以及在大尺度范围水资源调配方面的应用潜力。上述研究成果为智能化灌溉管理先进成果在全国乃至全世界范围推广应用,其高效节水策略在水稻为主要作物种植的灌区的实际应用打下了基础,具有广阔的应用前景。
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