基于物联网的“智慧农业”构建探究——以茶园灌溉系统为例

徐晓雨

（牡丹江师范学院物理与电子工程学院，黑龙江牡丹江 157000）

“智慧农业”即现代智慧经济在农业中的应用和体现，主要包括智能技术、物联网技术、计算机技术等现代高科技智慧技术在农业种植、采摘、物流运输及售卖等各个环节中的应用。其中，物联网技术是智慧农业中最常见的应用技术，其包含了人工智能技术、通讯技术、激光扫描技术等，具有追踪、识别、管理及监测效用。

1 物联网技术下的“智慧农业”概述

1.1 智慧农业发展趋势

智慧农业的出现是现代化发展的必然趋势，在我国农产品产业链升级及用户对农产品质量安全的需求下，为促进农业高质量的可持续发展，必须以现代高科技技术引入农田，在提高农业生产效率的同时，弥补农民劳动力不足的困境。我国《关于印发全国农业现代化规划（2016—2020年）的通知》指出，必须加快信息化农业的融合程度，加强物联网技术、智能装备在农村的应用，并定下2020年物联网信息技术在农业中应用需占比17%的目标。黑龙江省教育厅也在国家政策的引导下，开展关于智慧农业灌溉系统的应用研究，为推进智慧农业的构建提供理论支撑。

1.2 智慧农业社会价值

首先，智慧农业的推动能够在解放生产力的同时、提升农业耕种效率。随着我国义务教育的普及及城市化的发展，农村滞留劳动人口不足，耕种效率低下。智能技术及无人管控手段在农村的普及，能够解放农村的生产力到城市去，并替代农民进行田地的耕种管理，推动我国农业生产链的高效循环发展。其次，我国作为农业大国，却并非是“农业强国”，对于传统生产模式中的经验主义灌溉、烧桔梗施肥等方式，不利于土地的循环利用，不符合我国生态主义经济建设的发展目标。因此，以高科技、系统化、科学性的智能系统进行灌溉，具有环保价值，对我国生态的发展具有重要意义。最后，现代信息技术在农田设施中的融入，能够调整传统农业结构。在实时联网获取农田有效信息的同时，为农业专家提供有机栽培、嫁接技术等农业技术的发展思路，促进我国农业科学化的有序进行。

1.3 智慧农业应用领域

智慧农业的应用领域维度较广，从横向来说，其应用几乎包含了农业从选地、耕种到运输及售卖的全过程；从纵向来说，智慧农业的系统管理技术，能够应用在农户的人员组织管理、食品安全加工监测、农产品工厂人员管控方面。智慧农业在农田、园林、绿化、温室等各类区域都有所涉及。单就农田来说，农田土壤元素的勘测、农田灌溉水量的设定、农田周围环境的预测及农田内生物生长周期的控制，都能够在智能环境监控下实现。由此，智慧农业的应用领域较广，应用方式多样，且都在可视化的情况下进行，具有安全性和权威性。茶叶作为近年来热门的农产品，用户购买量较大，对茶叶的品质要求较高。因此，以茶园灌溉系统为例，探究智慧农业的构建现状具有可行性。

2 以茶园灌溉系统为例探究智慧农业的构建现状

2.1 农户适应程度探究

我国茶乡区域性和民族性较强，分布地区较为分散，各个省市皆有地域性的茶种，且部分以云贵为主的偏远民族地区，茶叶生产量较大，但此地区农户对于互联网的熟悉度不足，对智能设备的使用及操控具有排斥性。因此，智慧农业在此地区进行智能灌溉系统的构建，难度较大。在地方性农户现代适应性弱的情况下，必须进行适度的信息化普及，在有一定智能群众基础的情况下，智慧农业的构建才得以开展。由此，我国试行《关于开展信息进村入户试点工作的通知》及《关于开展农民手机应用技能培训提升信息化能力的通知》等政策，开始初步在农村进行信息网构建，为智慧农业的深度构建打下良好的群众基础。

2.2 环境风险预测探究

茶园灌溉系统，除负责对土壤及土壤内茶叶生长进行勘测后，自身产生的灌溉水量比例外；还需结合外在环境，对外在的环境进行风险预判，以提前调整灌溉水量的大小，并且做好茶田防护措施。尤其是对于茶叶土壤沙化、碱化等自然变化可以进行检测和有效控制。现阶段农田中的环境风险预测系统，仅能够勘测出基本风速和降雨量，对于突然性的暴雨、干燥、暴风等恶劣天气，无法做出准确预判。除此之外，普通智能设备对于土壤的锁水度、土壤病虫卵含量及病虫害的预测，并不具有时效性的准确度，只能通过基础数据整理及人工复检进行预测。

2.3 茶田监测反馈探究

物联网技术对茶田灌溉后的含水量及灌溉系统自身的设备检修，具有跟踪、监测功能，是智慧农业构建中保障食品质量安全及设备安全的重要因素。物联网技术下的红外射感功能，在监测后的反馈结果可知，目前，部分智能农田虽然通过智能设备进行省水灌溉，但传统地面灌溉的形式下，茶田并无可循环的储水功能，茶田的水源没有做到最大化利用。且对于茶田的监测，因地域通讯系统的信号问题，多会出现问题反馈滞后、监测画面及数据不同步的现象。

3 智慧农业构建的优化路径——以茶园灌溉系统为例

3.1 基层组别管理人员体系

基于现阶段部分茶田农户对智能灌溉系统的熟知度较低，为提高茶园灌溉系统的使用率和普及率，可在农村设置基层管理人员，对农户分组进行信息化教学渗透。结合我国农业部《关于推进农业农村大数据发展的实施意见》，将各茶乡农村的历史资料进行数据采集、智能整理，在熟知农户的背景下，分类管理基层农村劳动力，从而实现智慧灌溉系统的大范围普及。

3.2 实时通讯信号处理系统

针对茶田周边环境的风险预测精确度不足等问题，在各区域茶田旁边设置通讯基站，以高强度信号覆盖茶田灌溉区域，保障智慧农田建设中通讯信号的稳定度避免监测延时等问题，还可以在茶叶罐盖区建造储水池，并对储水池进行远程操作，雨季储水、旱季灌溉。物联网技术作为融合性的交叉技术，以智能灌溉系统与全国气候监测平台进行实时联结。对以地震、暴风、冰雹等难以提前预测的风险性气候，进行人工智能思维下的危机预判，并在危机预判后快速形成保护茶田的预警体系。在实时通讯信号处理系统的保障下，茶田灌溉系统中的追踪、监测及灌溉行为都在可视化的情况下进行，其与外界的联络也得以安全、稳定进行，全国智慧农业的构建由点及面，皆可在互联网上进行跟踪展示及宏观调控。

3.3 智能管控精确灌溉水量

一方面，更换茶田现阶段的智能感应地面灌溉设备，转而应用智能感应类滴灌、喷灌等设备，在能够充分灌溉茶田的情况下，对水源进行最大限度的节约使用功能。并根据上文环境监测系统，设置雨水收集、过滤及土壤水循环系统，在节水的同时充分利用自然降水，节约人工降水发电下的电力资源浪费。另一方面，将智能传感器规律摆放在各土壤层，实时智能管控土壤吸水量及含水量，并植入人工思维，对土壤水量及补给进行时时计算、精确补给，保障土壤质量的最优状态，推进智慧农田的有序建设。

4 结束语

茶田灌溉系统的建设，是物联网技术下智慧农业构建的重要环节。灌溉系统的优化及发展，能够促进我国各省市大面积复杂的农田，在智慧农业的政策引领下进行有序构建。通过智能设备、通讯信号的升级，以及针对农村信息化下基层人员的素质保障，智慧农业建设的群众基础、技术基础已经初步完成，物联网技术在智慧农业的构建中将会继续深入发展，持续推进现代农业的转型。