物联网和云平台在现代化灌区建设中的运用研究

物联网和云平台在现代化灌区建设中的运用研究

杨鑫

玉门市白杨河系管理所 735207

摘 要：灌区是由水库、渠道、田地、作物组成的一个综合体，是人类经济活动的产物，是具有很强的社会性质的开放式生态系统，其随社会经济的发展而发展。基于城市现代化建设不断深入，现代化灌区建设开始被提上章程，尤其是在水资源匮乏地区，以物联网和云平台先进技术为支撑的现代化灌区建设尤为重要，是促进当地农林牧渔产业可持续发展的关键保障，基于此，本文以甘肃地区为例，探讨玉门市现代化灌区建设中物联网和云平台先进技术的运用，以期为相关学者研究提供参考。

关键词：物联网技术；云平台；现代化灌区建设

玉门是由甘肃省酒泉市管辖的一个县级市，位于东经96°15'－98°30'，北纬39°40'－41°00'之间，属大陆性中温带干旱气候，降水量为36.3mm严重低于我国最低降水量标准值，且该地区蒸发大蒸发量可高达2952mm。与此同时，虽然该地区境内拥有多条河系与塘坝水库，但因气候等因素影响，其保有水量较为匮乏，甚至多条河流与水库存在干涸情况，由此可见，在水源拮据现状下，玉门市第一产业发展阻碍较大，第一产业经济发展滞缓，只有借助物联网和云平台先进技术构建现代化灌区，才能有效缓解农林牧渔产业发展中的水资源紧张问题，从而在先进技术支撑上，促进当地经济发展。

1. 物联网和云平台技术

二十世纪九十年代末期物联网一词首次出现在国际上，并在今后几年发展中，物联网一词出现的频率越来越高，逐渐成为国际热门话题。最终在零五年的“国际电信联盟年度报告上”，将物联网一词规范化，使其拥有了明确的定义解读，即“物联网技术（英文：Internet of Things，缩写：IoT）是指通过信息传感设备，将物体与网络相连接，并将物体状态实现各传感设备共享、分析、处理后在通过信息传播媒介，将处理后的物体状态信息传送回终端的技术^[1]。”而农业物联网技术可以对灌区农作物进行实时监控、跟踪，对灌区作物成长过程中所有信息进行采集，云平台则可以将采集的数据进行汇总，并依据数据信息制定灌溉计划，实现远程灌溉控制，最后实现灌区智能化管理。由此可知，物联网和云平台是一种现代农业监管技术^[2]。

2. 物联网和云平台技术在现代化灌区建设中的运用

基于现代化灌区建设系统表明，灌区环境监测系统、传感器、移动基站、计算机、客户端、云平台等系统是现代化灌区建设中的必备系统模板。本文将主要列举部分系统进行分析。

1. 灌区环境监测系统

灌区环境监测系统的主要工作内容为对传感器传送回来的各种环境因素进行监控，主要监控内容为灌区作物生长环境中的温度、湿度与氧气浓度等。

同时，在灌区环境监测系统运行时，需要提前制定相关环境标准参数，从而可以根据传感器传送回来的信息对灌区作物生长条件进行调控。以大棚式作物灌区为例：温度误差需在±0.5℃之间，一旦超过临界值将影响作物生长速度、湿度误差需控制在±2%RH之间，一旦超过临界值将会加大作物病虫害发生概率、氧气浓度误差需在30ppm之间，一旦超过临界值将会影响作物光合作用。

通过灌区环境监测系统建设，不仅可以及时掌握灌区环境的温度、湿度与氧气浓度等，还能够针对作物的缺水状况开展有针对性的灌溉，从而在为作物提供充足水源的同时，还能够通过精准的灌溉措施，实现节水目标，避免水资源浪费^[3]。

2. 远程智能采集终端

该终端的主要功能是对传感器采集到的数据信息进行汇总，然后通过移动基站将所有信息统一传送到云平台上，从而方便使用者调取与使用管理。

通过远程智能采集终端建设，可以进一步提高灌区所有数据信息的使用效率，从而便于灌区现代化经营发展。

3. 远程智能操控终端

该终端同时与实时监测灌区作物生长条件的传感器相连接，对各种参数进行实时动态监测，一旦发现参数值发生偏差，则可以及时通过该远程终端对发生误差的设备进行调控。该终端可调控排风机、通风扇、遮阳布等设备。

4. 自动灌溉系统

传统农业灌溉方式皆采取人工形式灌溉，种植者利用水管对农作物进行大水量浇灌，虽然该浇灌方式可以解决农作物干旱问题，但也具有一定隐患，如因水量过大，导致农作物过涝死，或忘记灌溉，导致农作物旱死等，同时，传统灌溉方式还在一定程度上造成了水资源浪费，总体而言，传统的人工灌溉方式不利于玉门市灌区发展。

而基于农业物联网和云平台技术的自动灌溉系统，则可以规避上述传统灌溉方式带来的弊端，该系统可以通过传感器掌握不同作物对湿度的需求，从而有针对性地进行浇灌，同时还能控制浇灌水量，进而在保证作物获得浇灌的同时，还能确保水资源不会浪费，是玉门市现代化灌区建设中的关键技术^[4]。

5. 自动报警系统

由于农作物对湿度要求较为苛刻，因此，种植者需要为其制定特定的灌溉参数，但由于灌溉时各作物土壤湿度在外界因素影响下，存在一定差异，因此，为避免灌溉参数出现误差影响农作物产量和质量，基于农业物联网与云平台技术的现代化灌区建设应设计自动报警系统，即一旦监测到灌区某一农作物土壤湿度已超出临界值，就会响起警报声。此外，如若警报声在长达五分钟内没有操作人员进行关闭则会自动关闭，从而转换警报形式，将有声警报转变为信号警报，即向终端发送预警，直到相关工作人员对参数进行调整。同时，在相应参数调整时，可依赖农业物联网与云平台技术进行远程调控

^[5]。

三、物联网和云平台技术在甘肃地区高效节水灌溉工程中的应用思考

基于我国农田种植规模不断扩大与水资源问题愈发突出等诸多因素影响，为节省农田水资源利用率，推动我国低碳农业高效发展，应在水资源匮乏地区实施基于物联网和云平台技术下的农田水利高效节水灌溉工程，从而缓解农田种植与水资源匮乏之间的矛盾，而甘肃地区作为我国重要产粮基地之一，其农业种植规模随着市场需求增加而在不断扩大，这就导致其农业种植活动中所需要的水资源需求日益递增，但在厄尔尼诺现象影响下，甘肃省多个地区降水量严重不足，致使该地地表水与地下水资源存量不足，并在大规模农田用水下快速下降，在此现状影响下，将会由于水资源短缺导致农业发展滞缓，降低我国农作物总产值。基于此，为切实解决农业发展中的水资源匮乏问题，应基于物联网和云平台技术在农田水利工程中实施高效节水灌溉技术，从而借助先进技术整合水资源保证水资源合理利用，进而通过提高水资源利用率推动甘肃省农业健康可持续发展。

结束语：

综上所述，基于玉门市灌区发展现状，农业物联网与云平台技术下的现代化灌区建设可以有效改善与优化灌区作物成长中存在的水资源匮乏问题，帮助水资源匮乏地区通过建造现代化灌区，利用节水灌溉技术在提高水资源利用率，从而满足农业灌溉需求的同时，节约水资源，进而增加当地水资源保有量，避免因水资源匮乏问题导致农业发展滞缓，影响农作物产量与质量。

参考文献：

[1]周华忠.现代化灌区建设的思考[J].河南水利与南水北调,2018,47(08):71-72.

[2]张波,陈武奋,江显群.智慧灌区建设中的关键技术应用[J].水利建设与管理,2020,40(09):72-76.

[3]李君,魏帮成,魏凯.物联网和云平台在现代化灌区建设中的应用[J].陕西水利,2020(08):173-175.

[4]梁清爽. 灌区精准调水智能控制系统开发[D].北方工业大学,2020.

[5]李浩. 基于物联网云平台的便携式明渠流量自动监测系统[D].太原理工大学,2018.