物聯網是世界信息產業繼計算機、互聯網之后的第3次浪潮。近年來，隨著智能傳感器、移動嵌入式系統、智能精準農業的發展，物聯網技術在現代農業中的應用正在逐步拓寬，可以實現科學監測、科學種植，促進現代農業發展方式的轉變。

據統計，全球33%的人口遭受著水資源短缺的困擾。到2030年，這個數字很可能上升到50%，這顯然突顯了缺水形勢的日趨嚴峻。而這其中，有約70%的取水量用于灌溉，傳統的方式使大約60%用于灌溉的水資源過度流失。可見，智能灌溉迫在眉睫。

“智能灌溉”仍然是一個相對較新的概念。大多數現有的智能灌溉控制器具有許多復雜的特征和功能。物聯網顯然是這一領域的最理想的解決方案。物聯網技術和智能灌溉系統的結合，使得農業生產更為智能化。

通過安裝在農田中的傳感器，可以實時監測土壤的濕度、溫度等數據，這些數據再通過無線網絡發送到中心處理系統進行分析。然后，根據土壤的濕度和作物的需求，智能灌溉系統可以自動調整灌溉的時間和量，以達到最優的灌溉效果。

智能灌溉系統的基礎架構

智能灌溉系統是一種利用各種傳感器(如濕度傳感器、溫度傳感器、土壤含水量傳感器等)和自動控制設備，通過計算機或者移動設備實現遠程控制的灌溉系統。這些系統的主要目標是提高灌溉的效率，減少水資源的浪費，同時也能保證農作物的健康成長。

智能灌溉系統是灌溉節水技術、農作物栽培技術和節水灌溉工程運行管理技術的有機結合。智能灌溉系統具有較強的實用性，精準把握灌溉時機和數量，適用范圍廣，功能強大，操作簡單。可廣泛應用于果蔬花藥等作物種植的大田、溫室、農場、園林等場景。一般由傳感器網絡、無線通信網絡、控制器、灌溉設備、云端服務器與用戶界面等幾部分組成。

傳感器網絡

這部分包括各種環境傳感器，例如土壤濕度傳感器，溫度傳感器，光照強度傳感器，土壤pH值傳感器等。這些傳感器可以提供實時的環境數據，幫助決定何時以及多少水進行灌溉。

無線通信網絡

這個部分負責將傳感器收集的數據發送到控制器或者云端服務器。常見的無線通信技術包括Wi-Fi，ZigBee，LoRa，NB-IoT等。

控制器

控制器接收傳感器網絡發送的數據，然后根據預設的規則或者算法決定灌溉系統的運行狀態。在一些高級的系統中，控制器可能會運行機器學習或者人工智能算法，以實現更為精準的控制。

灌溉設備

無線采集終端檢測并將土壤溫濕度數據傳送給控制器，進入控制終端，處理無線采集終端(如轉換、濾波、放大)發出的信號，然后進行轉換。當測得的濕度小于預設值時，打開無線閥門控制器，開始灌溉。

同樣，當濕度達到設定值時，閥門控制器自動關閉灌溉。通過對智能灌溉系統的協調，可實現灌溉智能控制，有效提高自動化生產效率，降低人力和管理成本，顯著提高效率。這個部分包括水泵，噴頭，閥門等硬件設備，用于執行灌溉任務。

云端服務器與用戶界面

云端服務器與用戶界面：云端服務器通常用于存儲和分析傳感器數據，以及管理控制器的運行狀態。用戶界面則可以讓用戶查看系統狀態，修改控制參數，以及查看歷史灌溉數據等。

智能灌溉系統的工作原理

智能灌溉系統的工作原理基于各種環境傳感器的輸入數據和預設的算法，以最有效和高效地滿足農作物的水分需求。

數據收集

智能灌溉系統會通過各種環境傳感器(例如土壤濕度傳感器、溫度傳感器、光照強度傳感器、風速傳感器、降雨傳感器等)收集關于當前環境條件的數據。

數據傳輸

收集到的數據將通過無線通信網絡(如LoRa、Wi-Fi、ZigBee、NB-IoT等)發送到控制器或云端服務器。

數據分析和決策

控制器或云端服務器會根據預設的規則、模型或算法對接收到的數據進行分析，并做出灌溉決策。這個決策過程可能考慮到了多種因素，包括當前的土壤濕度、預測的天氣條件、植物的生長階段等。在一些更高級的系統中，可能會使用機器學習或者人工智能算法來做出更為精確的決策。

執行灌溉

一旦決策完成，控制器會通過無線通信網絡發送命令給灌溉設備(如水泵、閥門、噴頭等)，執行灌溉任務。

用戶交互

用戶可以通過用戶界面(通常是一個移動應用或者網頁)查看系統狀態、更改控制參數、查看歷史灌溉數據等。

通過以上步驟，智能灌溉系統可以實現自動化和智能化的灌溉，從而提高水資源的使用效率，減少水資源的浪費，同時也能保證農作物的健康成長。

智能灌溉系統的優勢

智能灌溉市場以15.3%的復合年增長率保持增長，預計到2025年將達到21億美元，因為農業綜合企業和種植者積極采用智能灌溉技術來改善他們的日常運營。

智能灌溉的優勢是深遠的。通過監測土壤水分墑情，智能灌溉系統使種植者能夠使灌溉過程自動化并減少用水。除了更有效地消耗資源外，其他好處還包括：

1.盡量減少水浪費，節約成本人力投入減少

2.土壤特性的保持統一，包括水分和養分含量

3.異常情況下的智能通知

4.維持長期的生態環境穩定

5.智能灌溉的物聯網系統生態

為了實現這些優勢，智能灌溉系統廣泛使用物聯網傳感器。這些傳感器放置在現場，向中央網關發送實時數據，然后每當濕度或溫度值超出預定范圍時，中央網關就會自動打開水泵。

結論

物聯網是一個全球性的網絡，通過將數以十億計的物理設備接入互聯網，使得它們能進行數據收集與共享。物聯網的終極目標，就是讓萬物都成為網絡的一部分。目前，我國農業正處于傳統農業向現代農業的轉型時期，全面實踐這一新技術體系的轉變，為現代農業發展提供了前所未有的機遇。智能灌溉系統不僅提高資源利用率，還讓農戶收益增加，與政府“科技興農”的利好政策融合，讓億萬農民快速走上致富道路。

來源：耕云智造