本文收录于《农业工程技术-农业信息化》2024年第5期，目次17
摘要：该文对农田信息采集技术和精准灌溉技术进行了研究，并探讨了其在精准灌溉中的应用。介绍了农田信息采集的方法，包括传感器技术、全球定位系统（GPS）、遥感（RS）技术等。阐述了精准灌溉的原理和技术，以及精准灌溉系统的组成和优点。分析了农田土壤水分信息采集、农作物生长信息采集、气象信息采集等农田信息采集技术在精准灌溉中的应用，并建立了精准灌溉决策支持系统。
关键词：农田信息采集技术；精准灌溉；传感器技术
随着科技的不断进步，农田信息采集技术和精准灌溉技术得到了飞速发展。这些技术的应用有助于提高农业生产效率，节约水资源，降低生产成本。本文旨在研究农田信息采集技术和精准灌溉技术在精准灌溉中的应用，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
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农田信息采集技术
1.1 农田信息采集方法
农田信息采集方法包括实地调查、遥感监测、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS）等技术。实地调查通过实地测量、采样和分析，获取土壤、气候、农作物生长等数据；遥感监测利用卫星或航空影像，对农田进行动态、实时监测；GIS则通过对空间数据的分析、处理，提供农田空间分布和特征的信息；GPS技术则可以提供农田的精确位置信息。
1.2 传感器技术
传感器技术是农田信息采集的关键技术之一，包括温度传感器、湿度传感器、土壤养分传感器、图像传感器等。这些传感器可以实时监测农田环境中的温度、湿度、土壤养分等参数，为农业生产提供关键数据支持。
1.3 全球定位系统（GPS）
GPS是全球卫星定位系统的缩写，由美国研制并于1994年全面建成。GPS可以提供实时、准确的三维位置、速度和时间信息，因此广泛应用于农田信息采集中。通过GPS技术，可以实现农田的定位、导航、监测等功能，为农业生产提供精确的空间信息。
1.4 遥感（RS）技术
遥感技术是利用卫星、航空器等对地球表面进行观测的技术，可以获取农田的地形、地貌、土壤、植被等特征信息。遥感技术具有视野广、动态监测、信息量大等优点，是农田信息采集的重要手段。
1.5 其他相关信息采集技术
除了上述方法，还有无线传感器网络技术、无人机技术、物联网技术等。这些技术可以实时监测农田环境，采集农作物生长数据，并可以将这些数据无线传输到数据处理中心，为农业生产提供实时、准确的数据支持。
精准灌溉技术
2.1 灌溉原理与技术
精准灌溉技术是通过精确控制灌溉水量和水质，使农作物获得恰到好处的水分供应，从而达到提高水资源利用率、降低生产成本和保护生态环境的目的。这项技术的核心包括三个关键部分：土壤水分监测、灌溉决策支持系统和灌溉设备[1]。
2.2 精准灌溉系统的组成
一个精准的灌溉系统是由多个关键部分组成的，它们共同协作，以确保农田的灌溉效率和作物的健康生长。以下是这些部分的详细描述：（1）气象监测站：气象监测站是精准灌溉系统的重要组成部分，负责实时监测农田周围的气象条件，如气温、湿度、风速、降雨量等。这些数据对于准确评估农田水分需求至关重要，可以帮助系统做出更精确的灌溉决策。（2）土壤水分传感器：土壤水分传感器负责监测农田土壤中的水分含量，从而判断作物在不同生长阶段的水分需求。这些信息可以帮助系统更准确地确定灌溉时间和灌溉量，以保证作物生长所需的水分。（3）数据传输系统：数据传输系统是将气象监测站和土壤水分传感器所收集的数据传输到中央控制系统的关键组成部分。这些数据传输系统可以采用有线或无线通信技术，如GPRS、4G/5G、Zigbee等，以确保数据的实时传输。（4）中央控制系统：中央控制系统是精准灌溉系统的“大脑”，负责分析和处理从气象监测站和土壤水分传感器传输过来的数据。根据这些数据，中央控制系统会生成灌溉决策，并控制灌溉设备的运行。（5）灌溉设备：灌溉设备是精准灌溉系统的执行部分，包括滴灌、喷灌、微喷等不同类型的设备。这些设备根据中央控制系统的指令，按照设定的灌溉时间和灌溉量进行灌溉作业，以保证农田作物的水分需求[2]。
2.3 精准灌溉技术的优点
第一，它能够提高水资源的利用率，降低农业生产成本；第二，精准灌溉能够减少肥料和农药的施用，降低对环境的污染；第三，精准灌溉还可以提高农作物的产量和品质，带来更好的经济效益。总之，精准灌溉技术是一种高效、环保、可持续的现代农业生产方式，对于保障全球粮食安全和缓解水资源紧张具有重要意义。
农田信息采集技术在精准灌溉中的应用
3.1 农田土壤水分信息采集
在现代农业生产中，精确灌溉系统的应用对于提高农业生产效率和节约水资源具有重要意义。土壤水分信息采集是精准灌溉系统的关键组成部分，它可以为灌溉决策提供关键数据支持。在农田中设置传感器可以实时监测土壤湿度，从而判断农田是否需要灌溉，以及确定灌溉水量和灌溉时间等。这些信息有助于农民更好地了解农田的水分状况，从而优化灌溉方案，提高水资源的利用率。此外，通过对土壤水分的实时监测，还可以帮助农民更好地了解农田的水分状况，从而实现更加精准和高效的灌溉管理。这可以显着提高农业生产效率，降低生产成本，同时减少水资源的浪费，有利于实现可持续发展[3]。
3.2 农作物生长信息采集
农作物生长信息对于了解作物健康状况、优化灌溉方案和提高产量至关重要。通过遥感技术、无人机监测和现场测量等手段，可以收集到关于农作物生长状况的各种数据，如植株高度、叶面积指数、生物量等。一方面，获取这些生长信息有助于评估作物的水分需求。农民可以根据这些信息制定灌溉计划，确保作物在水分充足的环境中生长，从而降低干旱风险和提高灌溉效率。另一方面，通过监测农作物的生长状况，农民可以及时了解作物的生长需求，采取相应的措施，如施肥、灌溉等，以促进作物的生长，提高作物的产量。
3.3 气象信息采集
气象信息在农田灌溉中扮演着重要的角色。通过对气象数据的采集和分析，农民可以更好地了解农田的水分状况，从而做出更加明智的灌溉决策。气象数据的来源包括气象站、遥感数据等，这些来源可以提供诸如气温、降雨量、风速、湿度等关键的气象信息。通过对气象数据的分析，可以预测农田未来的水分平衡，从而为灌溉决策提供依据。例如，在干旱时期，农民可以及早采取灌溉措施，以确保作物的水分需求。同样，在多雨时期，农民可以推迟灌溉，以减少灌溉水量的浪费。
3.4 精准灌溉决策支持系统的建立
综合以上农田土壤水分、农作物生长和气象等信息，可以建立起一个精准的灌溉决策支持系统。该系统能够根据实时数据和历史数据，利用人工智能和机器学习技术，进行灌溉决策，从而实现精准灌溉，提高水资源利用率，降低生产成本，提高作物产量。
结语
农田信息采集技术和精准灌溉技术的应用对于提高农业生产效率具有重要意义。通过研究这两种技术在精准灌溉中的应用，相关人员可以更好地了解如何利用这些信息技术提高农业生产的智能化和精准化水平。在未来的研究中，还可以考虑将更多的信息采集技术和灌溉技术应用于农业生产中，以实现更高的生产效率和可持续发展。
参考文献：
[1]范昊,王明宇. 基于作物介电特性在其精准灌溉中应用的研究进展[J]. 农村实用技术,2021(10):53-54.
[2]张元. 空间信息采集技术在绿色宜居村镇评价体系中的应用[D].中国矿业大学,2021.
[3]吉喆. 基于环境能量采集的传感器自供电技术研究[D].南昌大学,2021.
作者单位：民勤县中渠灌区水利站
http://www.nygcjs.cn/cn/article/doi/10.16815/j.cnki.11-5446/s.2024.14.017
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