无线物联助力农业灌溉系统智能化

我国人均淡水资源为2300立方米，仅为世界平均水平的1/4，而农业灌溉消耗了其中的62.3%。充分利用好有限的水资源，关系到国家的粮食安全和农业从业者的效益，也关系到全民的生活品质。在保收增收的前提下实现科学灌溉、合理利用水资源成为当前我国农业发展的重要挑战。

智能灌溉系统是为保证农作物需水量的前提下，实现节约用水而提出的一种新型灌溉技术，它通过各种物联网技术的部署，实现农田和作物状况的自动化数据采集、分析决策和集约化控制。它可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨后监控土壤的湿度。和传统灌溉系统相比，智慧灌溉系统在成本相当的情况下可以节约用水16%~30%，同时还能保证作物的成长因素更加优化，实现节水增收的效果。

从传统灌溉系统到智慧灌溉系统

传统灌溉系统主要由管路和机电控制的阀门系统组成，通常缺乏传感器部署，即便有传感器存在，也不能和灌溉系统联通，形成只能由人解读的信息孤岛。现场人员凭经验或者操作规程进行操作，很难根据现场的实际墒情、气候情况和作物实际状况部署最优灌溉策略。 因此，其效率和效益两方面都存在较大的改进空间。通常智慧灌溉系统，主要由无线自动控制器、物联网无线节点和电磁阀、传感器等组成。

灌溉控制器为创新的物联网无线智慧灌溉控制器，在控制器方圆约五平方公里范围内可以通过物联网无线节点接入不同规格的电磁阀、水泵、水压计、传感器等，所有传感器和电磁阀不需要使用外部电源。灌溉控制器也可以用于霜冻监测、预警和灌排实时控制。

无线物联网技术充分赋能灌溉系统升级

农户以其灌溉面积和成本策略不同，采用不同的无线物联网技术。这一领域较为常有的技术有低功耗蓝牙、LoRa、NB-IoT等。低功耗蓝牙、LoRa和NB-IoT这三种技术都是有源技术，都需要电池供电，均能主动传输数据。以上三种技术中，低功耗蓝牙属于短距离技术，在无视距障碍的情况下通常可以以最远距离250米来规划部署节点，有视距障碍的情况下，可以酌减为50-150米之间。NB-IoT和LoRa 这两种技术都是低功耗的广域物联网技术，视距传输距离可以长达15~20千米，方便于大规模远程场景。NB-IoT服务由电信运营商提供，电信运营商的NB-IOT服务基站覆盖的地区均可以使用。但反过来讲，如果电信运营商的信号没有覆盖或覆盖不完备，除了等电信运营商部署，就只能考虑做自组网了。LoRa技术的优势就是方便客户搭建自组网的。它的好处是，自建网络，想覆盖到什么范围就可以覆盖到什么范围。劣势就是自建网络需要自己进行运维。

工作原理

系统通过分析自动监测系统的前端采集的土壤、气候、植物相关数据，处理数据结果并作出灌排决策，由灌溉控制器发射无线控制信号控制电磁阀的开关和持续时间，并实时监测管道压力及流量等信息，对农田作物进行精准水肥灌溉。

传统水肥灌溉设备在田间不同区域分别灌溉控制时,需要将每个电磁阀以有线方式分别连接到控制器上，这种布线方式受田间日常耕作影响大，一旦线缆破损则影响整套灌溉系统工作且检查维修比较麻烦，大田布线施工及材料成本也较高。最新研发的自动灌溉控制系统将改变这一传统方式，实现灌溉控制器和电磁阀之间的无线连接。这一创新能够解决传统灌溉系统有线控制的弊端，为农业灌溉提供更加经济、实用和高效的自动灌溉控制系统，给农业精细化灌溉提供完整解决方案。

土壤墒情监测
 

土壤水分是土壤肥力的重要组成部分，是植物生长发育的重要影响因素，土壤水分也是研究农业干旱及作物干旱的重要参数，是节水农业中的重要指标。传感器采集土壤温湿度情况，对土壤温度、湿度、PH值、水温电导率、墒情监测、并可对各农田不同区域的土壤的状态，趋势变化等信息进行监测。为优化土壤结构，监测优化效果提供决策依据，确保农田增产增收。

用水量监测

针对各灌溉、监测区域安装水表，自动抄表，显示用水量，可根据不同作物，不同区域，不同时间对灌溉的水量进行记录和统计。系统根据监测数据自动判定是否开始灌溉。系统判定土壤温湿度达到阈值，电子阀自动打开，开始自动灌溉，当温湿度达到标准值电磁阀自动关闭，灌溉停止。

 

无线智能灌溉系统优势

1.传输信号稳定，实时监测，远程控制失误率低，准确率高

2.防水，耐热，耐寒，可长期稳定运行，安全节能

3.根据农业种植现场情况，可灵活设置灌溉电磁阀，合理用水

4.多点数据组网传输，移动网络耗用少，智能浇灌

5.气象站配备传感器，可根据实际需求自由组合

创新驱动形势下趋势分析与展望
 

在互联网＋时代，无线智能灌溉成为未来智能农业节水灌溉系统的核心，农民可以不用完全掌握有关农业灌溉的技术，而通过信息的推送和专业的服务直接获得决策信息，实现真正的硬件操作“傻瓜化”向软件决策服务“傻瓜化”过渡。 在政府对农业物联网技术的大力支持下，无线智能灌溉技术已是大势所趋。由于无线智能灌溉技术尚未在农业领域中得到广泛的应用，所以，对于出现的问题要积极解决，促进其在农业领域应用，使其达到产业化、标准化、规模化，使农业物联网的重要作用得到充分发挥。

总结

基于无线传感技术的无线节水灌溉自动化技术，逐步实现以数据为驱动的智慧灌溉，全面推进灌区灌溉管理的现代化、智能化、自动化，为智慧农业发展带来更多的效益。

作为国内知名的无线物联网技术方案商，深圳信驰达科技以其先进的射频和数据应用技术，其蓝牙、LoRa、NB-IoT产品为多家海内外客户打造智慧灌溉农业解决方案提供了赋能，为农业可持续发展这一目标的实现奠定基础。

审核编辑 黄宇