基于物联网技术的水肥一体化服务云平台

2022-03-16李双冰李惠钧赵文帝

农村实用技术 2022年3期

李双冰李惠钧赵文帝

（宁波市富金园艺灌溉设备有限公司，浙江宁波 315400）

随着社会科学技术与信息技术的不断发展，农业种植浇灌施肥方式，逐渐朝着自动化、标准化与集成化方向发展。传统农业灌溉施肥方式，已经无法满足现代农业的发展需求。在此背景下，要将物联网技术优势发挥出来，创建水肥一体化服务云平台，这样可以实现农田区域环境数据信息的有效采集，为相关工作的开展打下良好基础，从而推动我国农业种植业的可持续发展。针对水肥一体化服务云平台的建设，需要有关部门以及相关工作人员能够给予更多重视，使得服务云平台的科学性与合理性可以得到保障。

1 水肥一体化分析

作物成长发育的基础是可以从土壤中吸收养分，如果土壤中的含量没有达到作物正常所需标准，那么可以通过灌溉的方式提升土壤水分含量。水肥一体化技术的应用，可以随时随地对农田进行灌溉，确保土壤水分达标，为作业生长发育打下良好基础。水肥一体化技术实际上属于综合农业技术，主要是将农田水灌溉与施肥之间进行有机结合，根据作物实际需求情况，将水作为运送载体的水养分，并合理利用灌溉管网系统，将水分直接输送到作物周边土壤当中。从水肥一体化机的设计中不难看出，主要目的是利用系统实现对水肥一体化机的有效控制。在农田中需要做好控制设备、传感器设备部署工作，这样可以形成控制命令感知接收模块、数据传输模块。我国一直以来都是农业大国，作业种植面积较大，而且对于作业产量也有着很高要求。为促使现代农业需求可以得到满足，提升农业种植效率，以及种植者的工作效率，在物联网技术上，进行水肥一体化服务云平台设计，同时在云平台中创建灌溉系统的控制系统。水肥一体化技术在应用过程中，能够实现与灌溉施肥技术之间的有机结合，根据作物在不同时期的生长规律，完成控水控肥。对于水肥一体化优势，本文主要从以下几点进行阐述与分析：

（1）水肥一体化技术的应用，可以实现水肥资源的直达，也就是说，可以及时为作物提供有效的水分与养分，不仅工作效率较高，而且肥效相对较快，能够在很大程度上避免水分浪费以及肥料过剩情况出现，实现对生态环境的保护[1]。对于不同农田，水肥一体化都具备较强适应能力。水肥一体化一般情况下是通过人为的方式，对水肥进行定量与调控，促使作物不同时期的水肥需求都可以得到满足，提升作物产量与质量。

（2）水肥一体化在应用过程中，可以实现对水分的及时补充，相较于其他灌溉方式，比如，漫灌方式、沟灌方式而言，该种灌溉方式可以实现对水资源的节约，节水量能够达到50%左右。

（3）在农作物灌溉中，沟灌方式以及漫灌方式，很容易引发土壤板结问题，空气湿度也会增加。基于此，通过对水肥一体化技术的合理应用，能够降低农田中的相对湿度，水资源也可以在土壤中得到全面渗透，减少因湿度较高造成的作物病害问题，使得农产品质量可以得到提升。

（4）水肥一体化的灌溉方式与施肥方式，一般是利用网路管道进行输送，输送设备结构较为简单，而且铺设工作较为简单，可以节约更多成本。

在农业种植过程中，需要对水肥比进行精准控制，这样可以将以往农作物种植中出现的增肥不增产问题得到更好解决[2]。种植者要对水肥一体化技术的重要作用有正确认识，结合实际情况，对水肥一体化技术进行合理应用。

2 水肥一体化服务云平台分析

为促使现代农业发展中，作物大面积种植，以及产量逐渐增长需求满足、提升农业灌溉效率，针对水肥一体化服务云平台设计工作需要相关工作人员能够给予更多重视。服务云平台要实现对水肥一体机的远程控制，针对不同区域多种环境数据采集工作、数据传输工作以及数据存储工作等进行有效处理。区域环境数据监测采集器，要对环境数据进行监测采集，比如，光照度数据、光强度数据、土壤数据、空气湿度数据等。水肥一体化设备可以将灌溉施肥进行有机结合，这样可以结合作业实际需求、生长规律，进行精准、高效、自动控水控肥，避免水资源浪费、肥料浪费情况出现[3]。不仅可以全面提升作物产量与作物质量，将浇灌成本控制在有效范围内，实现对生态环境的保护。在水肥一体机的设计与应用中，工作人员可以加强对平台农田区域环境数据实时可视化显示进行合理应用，这样可以对作物需水量具体情况作出准确判断，并下发灌溉指令，实现对灌溉的有效控制。

3 基于物联网技术的水肥一体化服务云平台建设

3.1 加强平台架构设计

基于物联网技术的水肥一体化服务云平台建设工作的开展，需要工作人员能够对农业水肥一体化的具体应用要求进行充分考虑与分析，结合物联网三层架构设计，做好水肥一体化服务云平台设计工作，三层架构设计包括感知层、传感层与应用层。感知层属于水肥一体化设备监测基本层，通常会将其应用在农田区域环境数据监测采集设备设计，以及控制水肥一体机设备设计中，在其中包含很多不同内容，比如，开关状态量传感器、终端设备等。区域环境数据监测采集设备，通过对不同类型传感器的应用，比如，应用二氧化碳类型传感器、光照强度传感器、空气温湿度传感器等，实现对农田自然环境数据采集工作。通过对无线传输技术的应用，实现对不同数据信息的上传。传感层的主要工作是进行数据传输，通无线传输技术，将区域环境数据监测采集设备采集到的数据信息及时上传到网关中，属于传感你曾信息与上层控制命令传递的枢纽[4]。区域环境数据监测采集设备，在完成数据信息采集工作后，会使用LoRa无线传输模块，将数据信息及时传输到服务器中。服务器可以实现对数据信息的有效处理与存储，为应用层提供有效数据信息。

3.2 加强平台整体设计

在水肥一体化服务云平台建设工作开展中，针对平台整体设计工作，也需要相关工作人员能够给予更多重视。在具体平台整体设计中，要从以下几点展开：

（1）加强平台硬件设计。在感知层中硬件是其中的重要组成部分，水肥一体化服务云平台硬件设计，通常情况下包括水肥一体化设备设计、区域环境数据监测采集设备设计。水肥一体化对设备往往是由两部分构成，分别是主要控制部分与灌溉部分，而区域环境数据传感器自动采集设备是由不同模块组成，比如，传感器模块、无线传输模块等。在农田中需要进行传感器部署，这样传感器可以实现对农田环境数据信息的有效采集，在经过出阿里器通关网关无线后，传输到服务器中[5]。水肥一体化服务云平台能够进行控制指令的下方，同样利用无线传输，经过网关将控制指令发送到处理器中。处理器在接收到控制指令后，将控制指令发送给水肥一体机，这样水肥一体机可以进行控水控肥。一般情况下，本地硬件设施想要作出调整，可以直接在系统中进行增加与删减，这样不会影响农田数据采集监控系统的正常运行，为硬件设施更新以及修改等工作提供更多便利。

（2）加强平台软件设计。在实际作物种植过程中，农田生态环境每天都会产生大量数据信息，针对此类数据信息的收集、处理与应用，水肥一体化服务云平台需要实现信息技术与自动控制技术之间的相互结合，这样才能更好完成数据信息采集工作、处理工作以及存储工作等。水肥一体化服务云平台采取的是Java语言开发方式，以及B/S架构体系，为促使不同环境数据存储需求与管理需求可以在最大程度上得到满足，在区域环境数据可视化中，会加强对ECharts可视化工具的应用，这样平台操作会更加简单，实现对数据的快速访问。平台软件端结构可以将其分为三层，分别是数据层、业务层与可视化层，在具体设计中，要注意以下几点问题：①数据层是结构设计基础，属于平台数据依据的重点，在其中包含检测2采集到的用户数据信息、农田数据信息等，可以为其他两层工作提供数据信息支持；②业务逻辑层的主要工作就是信息有效传递，用户在平台中可以进行指令下方，或者请求下方。清秀会达到业务落实分析层中进行分析处理，接着对操作指令进行控制，实现对水肥一体机以及访问数据库的有效控制。因为该层具有双向传递特点，具体结果可以经过业务逻辑层传回到展示层中；③可视化层可以为信息之间的交互提供有效平台，将采集到的农田环境数据信息展示出来。输入水肥配比量，同时用户在水肥一体化服务云平台中可以进行相关操作。

（3）加强平台功能模块设计。在物联网技术发展背景下，水肥一体化服务云平台建设的主要目的是，监测并管理作物生长环境与农田环境。因此，在具体平台设计中需要做好平台功能模块设计工作[6]。比如，水肥一体机智能远程自动控制，通常情况下需要在浇灌控制模块中实现。在水肥一体机自动灌溉触发策略制动过程中，工作人员要将水肥需求最佳值设置在单片机中，农田中的环境如果低于预先设定的值，那么单片机会自动对灌溉水、肥料等进行控制。在这一过程中，水肥利用率可以得到提升。