传感器在农业节水灌溉中的应用

作者:未知

  摘 要:随着我国农业经济的高速发展,农业灌溉对水资源的使用需求越来越高。为了提高水资源利用率和控制灌溉成本,节水灌溉技术在现代农业中得到了广泛的应用。传感器是农业节水灌溉技术的关键组成部分。本文围绕农业节水灌溉的要求,结合传感器的功能特点,讨论传感器在农业节水灌溉中的应用。
  关键词:农业;节水灌溉;传感器
  随着社会经济的不断发展,近年来科学技术在农业中的应用得到了较快发展。例如,传感器和农业节水灌溉的有机结合,不仅可以有效地解决水资源短缺和水资源利用率低的问题,而且可以提高农业灌溉效率和大幅度地降低灌溉成本,对推进农业现代化进程具有非常重要的意义。
  一、传感器的特点和应用
  信息技术的快速发展,促进了信息传递方式的不断变化,获得准确、可靠的信息是信息使用的关键环节。传感器不仅可以帮助检测和监视信息,使机器设备保持正常的工作状态,而且可以传递和控制生产过程中的信息,及时调整使设备处于最佳的使用状态。传感器在科技发展和社会生活中的应用领域日益扩大,特别是随着互联网技术的逐渐普及,进一步地扩大了传感器在现代科技和工农业领域的应用。
  (一)传感器的组成部分
  传感器主要由6个部分组成,分别是电源、传感芯片、嵌入式处理器、信息存储器、信息传递部件和系统软件[1]。其中,电源是传感器工作能源的提供者,用来维持传感器的正常工作,并具有过载保护的功能;传感芯片的作用是获取信息和转化信息,将输入信息转化成传感器能识别的数字信号;嵌入式处理器主要是对传感芯片的信号进行保存和处理,组织所有部件保持良好的工作秩序;信息存储器是传感器信号储存的载体[2];信息传递部件是传感器信号的输出部件,在不同传感器之间或传感器和操作者之间建立联系;系统软件用于支持传感芯片和处理器的工作,以及传感器输入输出信号的处理。
  (二)传感器的作用和特点
  互联网技术的快速发展,对信息和信号的传输提出了更高的要求。在信息和信号的传输过程中,保持信息和信号传输的可靠性和准确性是最为关键的环节。传感器不仅可以检测和监视信息,而且能控制和传递信息。比如,在工业生产中,传感器可以用来检测和监视机器设备在工作过程中的各项指标和参数,及时调整和控制机器设备的运行状态,保持机器设备维持最佳的工作状态,从而提升生产效率和保证产品质量。特别是在精密加工领域,传感器的应用为精密加工的实现提供了坚实的基础。
  传感器在现代生产和生活中的应用越来越广泛,主要得益于灵敏的感知性能、可靠的测量性能和快速的响应性能。灵敏的感知性能是指传感器能通过多样化的方式和途径捕捉各种输入信号的微弱变化,并对输入信号进行对比处理;可靠的测量性能是指传感器在处理错综复杂的输入信号和输入数据时不仅信号转换精度高,而且不易受到外界因素的干扰;快速的响应性能是指传感器能及时地对大量的输入数据快速进行处理和传输。
  (三)传感器的应用领域
  在社会和经济的发展过程中,传感器的应用日趋广泛,应用领域主要涉及以下2个方面。一方面是传统的工业领域,传感器的应用为机器设备和操作者之间建立了智能化的交互关系,机器设备通过传感器传递工作状态和产品质量的监测信号,操作者根据接收到的监测信号分析机器设备的状态和产品的质量,及时地给予必要的干预。由此,不仅可以极大地提高产品质量和生产效率,而且可以提升工作效率和能源利用率。另一方面是新兴的生活领域,如传感器在医疗领域的应用,不仅可以对人体健康状态做出实时的监测,而且可以提供更加科学的检测手段,并且对疑难病症的治疗也有非常积极的意义。此外,传感器在智能设备上也得到了非常广泛的应用,极大地便利了人们的生活。
  二、传感器在农业节水灌溉中的应用
  农业是社会经济发展的基础保障,对社会稳定和国家发展都具有非常重要的意义。水资源在农业生产中具有非常重要的作用,是农业经济可持续稳定发展的基础。传统的农业灌溉技术对水资源的利用效率比较低,在农业灌溉过程中存在水资源浪费和灌溉成本高的双重问题。因此,有必要在农业灌溉中引入节水灌溉技术,既可以有效地提升水资源的利用效率,又能保护环境和节约水资源。
  (一)节水灌溉技术
  节水灌溉技术是充分利用水资源的一种技术,主要涉及2个因素:第一,总的水资源使用量,节水灌溉技术可以在得到相同收益时使用的水资源总量最少;第二,单位水资源使用量,节水灌溉技术可以使用最少的水资源获取最大的效益。应用节水灌溉技术的目的在于:一方面,利用最合理的灌溉方式和手段达到既定的灌溉目的;另一方面,使用有限的水资源使灌溉效率和效果最优化,同时可以取得最大化的经济收益。
  目前,常见的节水灌溉设备主要有节水喷灌设备、专用水泵设备和管道设备等。其中,节水喷灌设备包含的种类最丰富,也是使用方式最灵活的节水灌溉设备。通常,专用水泵设备需要与轻小型喷灌设备组合使用,是喷灌水泵的衍生品。管道设备分为隐藏式和露天式,其中隐藏式最为常见,管道材质多以铸铁管道和混凝土管道为主,管道设备价格比较昂贵,基础铺设成本费用也比较高。
  (二)农业节水灌溉的意义
  据有关调查统计显示,农业灌溉的水资源使用量远超过其他水资源使用量的总和。因此,在农业生产中引入节水灌溉技术具有非常重要的意义。农业节水灌溉不仅能全面地提高水资源的利用效率,使单位水资源的收益最大化,而且可以降低农业灌溉的水资源使用总量[3],从根本上帮助缓解水资源紧缺的问题。与此同时,也有利促进环境保护和节约用水,对优化农业发展方式和促进农业经济可持续发展都具有非常重要的作用。
  (三)农业节水灌溉的要求
  与传统的农业灌溉技术相比,农业节水灌溉技术更强调灌溉设备和水资源的合理配置。首先,需要引入节水灌溉设备的科学管理制度,充分利用先进的互联网或物联网信息技术,对节水灌溉的设备资源做到合理分配和科学使用,使节水灌溉设备资源的作用最优化和最大化;其次,需要采用水资源的自动管理系统,在农业节水灌溉的过程中实时地对水资源的配置进行动态监测和调整,建立水资源使用的科学管理体系;最后,需要优化农作物的种植技术和农作物的种植品种,提升农作物对水资源的吸收利用效率,充分发挥单位水资源的作用。此外,在农业节水灌溉的过程中,需要不断地优化节水灌溉技术,时刻保持节水灌溉技术的先进性和科学性,从而真正地达到节水灌溉的目的。
  (四)传感器在农业节水灌溉中的应用
  传感器在农业节水灌溉中得到了广泛的应用,主要涉及以下2个方面。第一,节水灌溉管理设备。传感器为农业节水灌溉区域的集中化管理提供了强有力的技术支持,如中央控制器和灌溉监测器组成的节水灌溉系统,不仅能做到对多个灌溉区域的集中管理,降低农业灌溉的人力成本,而且可以扩大农业节水灌溉的覆盖范围。与此同时,传感器让节水灌溉方式的多样化具有了可行性,如无人值守的节水灌溉管理系统,不仅可以让水资源的调度智能化和自动化,而且对水资源的控制也更加精準。第二,农作物生长监测。农业节水灌溉系统中的传感器不仅能时刻监测农作物对水分的吸收利用状态和对水资源的需求情况,并且可以实时地返回农作物在各个生长阶段的生长参数,由此,不仅为农业节水灌溉提供了科学依据,而且有利于促进农作物种植的多样化,进一步地丰富农业生产体系。
  三、结语
  传感器在农业节水灌溉的应用,是科学技术指导农业生产的具体实践。在农业灌溉中使用传感器技术不仅能在灌溉过程中合理地配置水资源,从而提高水资源的利用效率,而且可以帮助优化农业生产的作业方式和农作物种植品种。与此同时,传感器在农业节水灌溉中的应用对推动农业现代化进程具有非常重要的意义。
  参考文献:
  [1]孟田甜.基于WSN网络节点的TinyOS移植及融合多链路层协议组网[J].现代电信科技,2008(4):67-69.
  [2]郑霁,祝培军.无线传感器网络的能量有效性研究[J].浙江冶金,2010(3):30-34.
  [3]许海波.节水灌溉技术在农田水利工程中的应用[J].科学技术创新,2019(1):116-117.
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