基于物聯網技術的水肥一體化服務云平臺

李雙冰 李惠鈞 趙文帝

（寧波市富金園藝灌溉設備有限公司，浙江 寧波 315400）

隨著社會科學技術與信息技術的不斷發展，農業種植澆灌施肥方式，逐漸朝著自動化、標準化與集成化方向發展。傳統農業灌溉施肥方式，已經無法滿足現代農業的發展需求。在此背景下，要將物聯網技術優勢發揮出來，創建水肥一體化服務云平臺，這樣可以實現農田區域環境數據信息的有效采集，為相關工作的開展打下良好基礎，從而推動我國農業種植業的可持續發展。針對水肥一體化服務云平臺的建設，需要有關部門以及相關工作人員能夠給予更多重視，使得服務云平臺的科學性與合理性可以得到保障。

1 水肥一體化分析

作物成長發育的基礎是可以從土壤中吸收養分，如果土壤中的含量沒有達到作物正常所需標準，那么可以通過灌溉的方式提升土壤水分含量。水肥一體化技術的應用，可以隨時隨地對農田進行灌溉，確保土壤水分達標，為作業生長發育打下良好基礎。水肥一體化技術實際上屬于綜合農業技術，主要是將農田水灌溉與施肥之間進行有機結合，根據作物實際需求情況，將水作為運送載體的水養分，并合理利用灌溉管網系統，將水分直接輸送到作物周邊土壤當中。從水肥一體化機的設計中不難看出，主要目的是利用系統實現對水肥一體化機的有效控制。在農田中需要做好控制設備、傳感器設備部署工作，這樣可以形成控制命令感知接收模塊、數據傳輸模塊。我國一直以來都是農業大國，作業種植面積較大，而且對于作業產量也有著很高要求。為促使現代農業需求可以得到滿足，提升農業種植效率，以及種植者的工作效率，在物聯網技術上，進行水肥一體化服務云平臺設計，同時在云平臺中創建灌溉系統的控制系統。水肥一體化技術在應用過程中，能夠實現與灌溉施肥技術之間的有機結合，根據作物在不同時期的生長規律，完成控水控肥。對于水肥一體化優勢，本文主要從以下幾點進行闡述與分析：

（1）水肥一體化技術的應用，可以實現水肥資源的直達，也就是說，可以及時為作物提供有效的水分與養分，不僅工作效率較高，而且肥效相對較快，能夠在很大程度上避免水分浪費以及肥料過剩情況出現，實現對生態環境的保護[1]。對于不同農田，水肥一體化都具備較強適應能力。水肥一體化一般情況下是通過人為的方式，對水肥進行定量與調控，促使作物不同時期的水肥需求都可以得到滿足，提升作物產量與質量。

（2）水肥一體化在應用過程中，可以實現對水分的及時補充，相較于其他灌溉方式，比如，漫灌方式、溝灌方式而言，該種灌溉方式可以實現對水資源的節約，節水量能夠達到50%左右。

（3）在農作物灌溉中，溝灌方式以及漫灌方式，很容易引發土壤板結問題，空氣濕度也會增加?；诖?，通過對水肥一體化技術的合理應用，能夠降低農田中的相對濕度，水資源也可以在土壤中得到全面滲透，減少因濕度較高造成的作物病害問題，使得農產品質量可以得到提升。

（4）水肥一體化的灌溉方式與施肥方式，一般是利用網路管道進行輸送，輸送設備結構較為簡單，而且鋪設工作較為簡單，可以節約更多成本。

在農業種植過程中，需要對水肥比進行精準控制，這樣可以將以往農作物種植中出現的增肥不增產問題得到更好解決[2]。種植者要對水肥一體化技術的重要作用有正確認識，結合實際情況，對水肥一體化技術進行合理應用。

2 水肥一體化服務云平臺分析

為促使現代農業發展中，作物大面積種植，以及產量逐漸增長需求滿足、提升農業灌溉效率，針對水肥一體化服務云平臺設計工作需要相關工作人員能夠給予更多重視。服務云平臺要實現對水肥一體機的遠程控制，針對不同區域多種環境數據采集工作、數據傳輸工作以及數據存儲工作等進行有效處理。區域環境數據監測采集器，要對環境數據進行監測采集，比如，光照度數據、光強度數據、土壤數據、空氣濕度數據等。水肥一體化設備可以將灌溉施肥進行有機結合，這樣可以結合作業實際需求、生長規律，進行精準、高效、自動控水控肥，避免水資源浪費、肥料浪費情況出現[3]。不僅可以全面提升作物產量與作物質量，將澆灌成本控制在有效范圍內，實現對生態環境的保護。在水肥一體機的設計與應用中，工作人員可以加強對平臺農田區域環境數據實時可視化顯示進行合理應用，這樣可以對作物需水量具體情況作出準確判斷，并下發灌溉指令，實現對灌溉的有效控制。

3 基于物聯網技術的水肥一體化服務云平臺建設

3.1 加強平臺架構設計

基于物聯網技術的水肥一體化服務云平臺建設工作的開展，需要工作人員能夠對農業水肥一體化的具體應用要求進行充分考慮與分析，結合物聯網三層架構設計，做好水肥一體化服務云平臺設計工作，三層架構設計包括感知層、傳感層與應用層。感知層屬于水肥一體化設備監測基本層，通常會將其應用在農田區域環境數據監測采集設備設計，以及控制水肥一體機設備設計中，在其中包含很多不同內容，比如，開關狀態量傳感器、終端設備等。區域環境數據監測采集設備，通過對不同類型傳感器的應用，比如，應用二氧化碳類型傳感器、光照強度傳感器、空氣溫濕度傳感器等，實現對農田自然環境數據采集工作。通過對無線傳輸技術的應用，實現對不同數據信息的上傳。傳感層的主要工作是進行數據傳輸，通無線傳輸技術，將區域環境數據監測采集設備采集到的數據信息及時上傳到網關中，屬于傳感你曾信息與上層控制命令傳遞的樞紐[4]。區域環境數據監測采集設備，在完成數據信息采集工作后，會使用LoRa無線傳輸模塊，將數據信息及時傳輸到服務器中。服務器可以實現對數據信息的有效處理與存儲，為應用層提供有效數據信息。

3.2 加強平臺整體設計

在水肥一體化服務云平臺建設工作開展中，針對平臺整體設計工作，也需要相關工作人員能夠給予更多重視。在具體平臺整體設計中，要從以下幾點展開：

（1）加強平臺硬件設計。在感知層中硬件是其中的重要組成部分，水肥一體化服務云平臺硬件設計，通常情況下包括水肥一體化設備設計、區域環境數據監測采集設備設計。水肥一體化對設備往往是由兩部分構成，分別是主要控制部分與灌溉部分，而區域環境數據傳感器自動采集設備是由不同模塊組成，比如，傳感器模塊、無線傳輸模塊等。在農田中需要進行傳感器部署，這樣傳感器可以實現對農田環境數據信息的有效采集，在經過出阿里器通關網關無線后，傳輸到服務器中[5]。水肥一體化服務云平臺能夠進行控制指令的下方，同樣利用無線傳輸，經過網關將控制指令發送到處理器中。處理器在接收到控制指令后，將控制指令發送給水肥一體機，這樣水肥一體機可以進行控水控肥。一般情況下，本地硬件設施想要作出調整，可以直接在系統中進行增加與刪減，這樣不會影響農田數據采集監控系統的正常運行，為硬件設施更新以及修改等工作提供更多便利。

（2）加強平臺軟件設計。在實際作物種植過程中，農田生態環境每天都會產生大量數據信息，針對此類數據信息的收集、處理與應用，水肥一體化服務云平臺需要實現信息技術與自動控制技術之間的相互結合，這樣才能更好完成數據信息采集工作、處理工作以及存儲工作等。水肥一體化服務云平臺采取的是Java語言開發方式，以及B/S架構體系，為促使不同環境數據存儲需求與管理需求可以在最大程度上得到滿足，在區域環境數據可視化中，會加強對ECharts可視化工具的應用，這樣平臺操作會更加簡單，實現對數據的快速訪問。平臺軟件端結構可以將其分為三層，分別是數據層、業務層與可視化層，在具體設計中，要注意以下幾點問題：①數據層是結構設計基礎，屬于平臺數據依據的重點，在其中包含檢測2采集到的用戶數據信息、農田數據信息等，可以為其他兩層工作提供數據信息支持；②業務邏輯層的主要工作就是信息有效傳遞，用戶在平臺中可以進行指令下方，或者請求下方。清秀會達到業務落實分析層中進行分析處理，接著對操作指令進行控制，實現對水肥一體機以及訪問數據庫的有效控制。因為該層具有雙向傳遞特點，具體結果可以經過業務邏輯層傳回到展示層中；③可視化層可以為信息之間的交互提供有效平臺，將采集到的農田環境數據信息展示出來。輸入水肥配比量，同時用戶在水肥一體化服務云平臺中可以進行相關操作。

（3）加強平臺功能模塊設計。在物聯網技術發展背景下，水肥一體化服務云平臺建設的主要目的是，監測并管理作物生長環境與農田環境。因此，在具體平臺設計中需要做好平臺功能模塊設計工作[6]。比如，水肥一體機智能遠程自動控制，通常情況下需要在澆灌控制模塊中實現。在水肥一體機自動灌溉觸發策略制動過程中，工作人員要將水肥需求最佳值設置在單片機中，農田中的環境如果低于預先設定的值，那么單片機會自動對灌溉水、肥料等進行控制。在這一過程中，水肥利用率可以得到提升。

4 結語

綜上所述，水肥一體化服務云平臺建設工作，可以實現我國農業事業的可持續發展。在具體建設工作落實中，需要工作人員做好平臺功能模塊設計、平臺軟件設計等，實現對農田環境信息的收集，了解作物不同時期生長規律，并進行控水控肥，使得作物生長營養需求可以得到保障。