文档介绍：基于无线传感器网络的精准农业灌溉技术
一、研究背景及意义
1、精准农业概述
精准农业(Precision Agriculture)是当今世界农业发展的新潮流,是由信息技术支持的根据空间变异,定位、定时、定量地实施一整套现代化农事操作技术与管理的系统。其根据作物生长的土壤性状,调节对作物的投入,调动土壤生产力,以最少的或最节省的投入达到同等收入或更高的收入,并改善环境,高效地利用各类农业资源,取得经济效益和环境效益。精准农业并不过分强调高产,而主要强调效益,它将农业带入数字和信息时代,是 21 世纪农业的重要发展方向。
精准农业技术系统以大田耕作为基础,定位到每一寸土地,它从耕地,播种,灌溉,施肥,中耕,田间管理,植物保护,产量预测到收获、存储、管理的全过程实现数字化,网络化和智能化。应用遥感,遥测,遥控等先进技术,以实现农业生产的信息驱动,科学经营,知识管理,合理作业,使每一寸土地都得到最优化使用,形成一个包括对农作物,土地和土壤从宏观到微观的监测预测,农作物生产发育状况以及环境要素的现状和动态分析在内的信息农业技术系统。精准农业在美国等发达国家已经形成一种高新技术与农业生产相结合的产业,已被广泛承认是可持续发展农业的重要途径,并无疑是 21 世纪领先的农业生产技术。
美国八十年代初提出精准农业的概念和设想,九十年代初进入生产实际应用,目前还处在研究发展阶段,部分技术和设备已经成熟和成型,但还没有形成系统。美国实施精准农业是根据需要、经济、实用的原则来进行的,很少把所有的技术都全套应用上。以色列是目前世界上采用节水灌溉技术最广泛的国家。缺水是制约以色列农业发展最主要的因素,因此,在以色列的大地上节水灌溉无所不在。经过半个多世纪的发展,目前,以色列已形成了完整的节水农业体系,凡有人居住的地方就有绿色存在,有绿色的地方就有滴灌。除此之外,在英国、德国、荷兰、法国、加拿大、澳大利亚、巴西等国家都有开展精准农业研究和应用的报道。日本、韩国等国家近年来已加快开展精准农业的研究工作,并得到政府部门和相关企业的大力支持。
2、推行精准灌溉的意义
实施精准灌溉是推行精准农业的重要环节。从控制工程的角度来讲,精准灌溉表示在土壤、气候、作物、水源和灌溉设施等约束条件下,通过对灌溉方式、时机、速度、水量等实施精准控制,使农田水势保持在适宜作物生长的最佳状态,即农田水势的最优化控制。
我国农业用水量约占总用水量的 80%左右,但水的利用系数即利用率却普遍低下。就全均为 。换句话说,我国农业用水的 55%浪费掉了,水资源严重短缺以及水资源利用率偏低严重制约着我国经济的可持续发展。加上全国 90%的废、污水未经处理或处理未达标就直接排放的水污染,11%的河流水质低于农田供水标准。水是农业的命脉,是生态环境的控制性要素,同时又是战略性的经济资源,因此实现水资源合理利用,发展节水供水,改善生态环境,是我国目前发展精确农业的关键。国家发改委、科技部、建设部、农业部和水利部联合发布的《中国节水技术政策大纲》明确指出:发展高效节水型农业是国家的基本战略,改进田间灌水技术是农业节水的重点;鼓励应用精准控制灌溉技术;提倡适时适量灌溉;加强农作物水分生理特性和需水规律研究;积极研究作物生长与土壤水分、土壤养分、空气湿度、大气温度等环境因