物联网是世界信息产业继计算机、互联网之后的第3次浪潮。近年来，随着智能传感器、移动嵌入式系统、智能精准农业的发展，物联网技术在现代农业中的应用正在逐步拓宽，可以实现科学监测、科学种植，促进现代农业发展方式的转变。
据统计，全球33%的人口遭受着水资源短缺的困扰。到2030年，这个数字很可能上升到50%，这显然突显了缺水形势的日趋严峻。而这其中，有约70%的取水量用于灌溉，传统的方式使大约60%用于灌溉的水资源过度流失。可见，智能灌溉迫在眉睫。
“智能灌溉”仍然是一个相对较新的概念。大多数现有的智能灌溉控制器具有许多复杂的特征和功能。物联网显然是这一领域的最理想的解决方案。物联网技术和智能灌溉系统的结合，使得农业生产更为智能化。
通过安装在农田中的传感器，可以实时监测土壤的湿度、温度等数据，这些数据再通过无线网络发送到中心处理系统进行分析。然后，根据土壤的湿度和作物的需求，智能灌溉系统可以自动调整灌溉的时间和量，以达到最优的灌溉效果。
智能灌溉系统的基础架构
智能灌溉系统是一种利用各种传感器(如湿度传感器、温度传感器、土壤含水量传感器等)和自动控制设备，通过计算机或者移动设备实现远程控制的灌溉系统。这些系统的主要目标是提高灌溉的效率，减少水资源的浪费，同时也能保证农作物的健康成长。
智能灌溉系统是灌溉节水技术、农作物栽培技术和节水灌溉工程运行管理技术的有机结合。智能灌溉系统具有较强的实用性，精准把握灌溉时机和数量，适用范围广，功能强大，操作简单。可广泛应用于果蔬花药等作物种植的大田、温室、农场、园林等场景。一般由传感器网络、无线通信网络、控制器、灌溉设备、云端服务器与用户界面等几部分组成。
传感器网络
这部分包括各种环境传感器，例如土壤湿度传感器，温度传感器，光照强度传感器，土壤pH值传感器等。这些传感器可以提供实时的环境数据，帮助决定何时以及多少水进行灌溉。
无线通信网络
这个部分负责将传感器收集的数据发送到控制器或者云端服务器。常见的无线通信技术包括Wi-Fi，ZigBee，LoRa，NB-IoT等。
控制器
控制器接收传感器网络发送的数据，然后根据预设的规则或者算法决定灌溉系统的运行状态。在一些高级的系统中，控制器可能会运行机器学习或者人工智能算法，以实现更为精准的控制。
灌溉设备
无线采集终端检测并将土壤温湿度数据传送给控制器，进入控制终端，处理无线采集终端(如转换、滤波、放大)发出的信号，然后进行转换。当测得的湿度小于预设值时，打开无线阀门控制器，开始灌溉。
同样，当湿度达到设定值时，阀门控制器自动关闭灌溉。通过对智能灌溉系统的协调，可实现灌溉智能控制，有效提高自动化生产效率，降低人力和管理成本，显著提高效率。这个部分包括水泵，喷头，阀门等硬件设备，用于执行灌溉任务。
云端服务器与用户界面
云端服务器与用户界面：云端服务器通常用于存储和分析传感器数据，以及管理控制器的运行状态。用户界面则可以让用户查看系统状态，修改控制参数，以及查看历史灌溉数据等。
智能灌溉系统的工作原理
智能灌溉系统的工作原理基于各种环境传感器的输入数据和预设的算法，以最有效和高效地满足农作物的水分需求。
数据收集
智能灌溉系统会通过各种环境传感器(例如土壤湿度传感器、温度传感器、光照强度传感器、风速传感器、降雨传感器等)收集关于当前环境条件的数据。
数据传输
收集到的数据将通过无线通信网络(如LoRa、Wi-Fi、ZigBee、NB-IoT等)发送到控制器或云端服务器。
数据分析和决策
控制器或云端服务器会根据预设的规则、模型或算法对接收到的数据进行分析，并做出灌溉决策。这个决策过程可能考虑到了多种因素，包括当前的土壤湿度、预测的天气条件、植物的生长阶段等。在一些更高级的系统中，可能会使用机器学习或者人工智能算法来做出更为精确的决策。
执行灌溉
一旦决策完成，控制器会通过无线通信网络发送命令给灌溉设备(如水泵、阀门、喷头等)，执行灌溉任务。
用户交互
用户可以通过用户界面(通常是一个移动应用或者网页)查看系统状态、更改控制参数、查看历史灌溉数据等。
通过以上步骤，智能灌溉系统可以实现自动化和智能化的灌溉，从而提高水资源的使用效率，减少水资源的浪费，同时也能保证农作物的健康成长。
智能灌溉系统的优势
智能灌溉市场以15.3%的复合年增长率保持增长，预计到2025年将达到21亿美元，因为农业综合企业和种植者积极采用智能灌溉技术来改善他们的日常运营。
智能灌溉的优势是深远的。通过监测土壤水分墒情，智能灌溉系统使种植者能够使灌溉过程自动化并减少用水。除了更有效地消耗资源外，其他好处还包括：
1.尽量减少水浪费，节约成本人力投入减少
2.土壤特性的保持统一，包括水分和养分含量
3.异常情况下的智能通知
4.维持长期的生态环境稳定
5.智能灌溉的物联网系统生态
为了实现这些优势，智能灌溉系统广泛使用物联网传感器。这些传感器放置在现场，向中央网关发送实时数据，然后每当湿度或温度值超出预定范围时，中央网关就会自动打开水泵。
结论
物联网是一个全球性的网络，通过将数以十亿计的物理设备接入互联网，使得它们能进行数据收集与共享。物联网的终极目标，就是让万物都成为网络的一部分。目前，我国农业正处于传统农业向现代农业的转型时期，全面实践这一新技术体系的转变，为现代农业发展提供了前所未有的机遇。智能灌溉系统不仅提高资源利用率，还让农户收益增加，与政府“科技兴农”的利好政策融合，让亿万农民快速走上致富道路。
来源：耕云智造
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