一．引文

智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展依托于精細(xì)化的環(huán)境與資源監(jiān)測(cè)體系，氣象、土壤、流量三類核心監(jiān)測(cè)設(shè)備構(gòu)成了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)，技術(shù)人員通過這類設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全場(chǎng)景的環(huán)境因子、土壤狀況與水資源利用的實(shí)時(shí)感知，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策從經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，同時(shí)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的智能化、精準(zhǔn)化發(fā)展提供了核心技術(shù)支撐。

二．氣象監(jiān)測(cè)

氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備以傳感器技術(shù)為核心原理，各類環(huán)境傳感器將溫度、濕度、光照強(qiáng)度、風(fēng)速風(fēng)向、降雨量、大氣壓力等氣象要素的物理信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)信號(hào)調(diào)理模塊完成放大、濾波與模數(shù)轉(zhuǎn)換后，由核心控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)，設(shè)備搭載的無線通信模塊會(huì)將處理后的氣象數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程接收與分析。

該類設(shè)備的核心參數(shù)需匹配農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的監(jiān)測(cè)需求，環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)范圍覆蓋-40℃~85℃，精度控制在±0.3℃以內(nèi)，相對(duì)濕度監(jiān)測(cè)范圍為0~100%RH，精度可達(dá)±3%RH，風(fēng)速監(jiān)測(cè)量程0~60m/s，降雨量分辨率有0.1mm，0.2mm，0.5mm可選，設(shè)備采樣頻率可在5~60分鐘內(nèi)靈活設(shè)置，無線通信距離在空曠環(huán)境下不低于5km，供電模式支持太陽能與鋰電池組合，續(xù)航能力滿足30天以上無光照正常工作。

這類設(shè)備的核心優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在監(jiān)測(cè)維度的全面性與數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，研究人員通過設(shè)備可獲取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域的微氣象數(shù)據(jù)，打破傳統(tǒng)氣象監(jiān)測(cè)的空間局限性，同時(shí)設(shè)備的低功耗設(shè)計(jì)與抗惡劣環(huán)境結(jié)構(gòu)，使其能夠適應(yīng)露天農(nóng)田、溫室大棚等多種農(nóng)業(yè)場(chǎng)景的長(zhǎng)期戶外工作，設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)也讓后期的維護(hù)與傳感器升級(jí)更為便捷。

三．土壤監(jiān)測(cè)

土壤監(jiān)測(cè)設(shè)備基于傳感器感應(yīng)與數(shù)據(jù)解析技術(shù)實(shí)現(xiàn)工作，各類土壤傳感器直接與土壤接觸，通過感應(yīng)土壤中的水分、鹽分、酸堿度、有機(jī)質(zhì)含量、溫度等指標(biāo)的變化，將土壤物理與化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為可識(shí)別的電信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理單元完成校準(zhǔn)與解析后，將土壤數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)測(cè)平臺(tái)，部分設(shè)備搭載的定位模塊可實(shí)現(xiàn)土壤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)空間化呈現(xiàn)。

土壤溫度測(cè)量范圍-40℃～80℃，測(cè)量精度±0.5℃，溫度分辨率0.1℃；土濕0～100%，土濕分辨率：0.1%，土濕準(zhǔn)確度：±3%；土壤水分（體積含水量）測(cè)量范圍干土～水分飽和土，實(shí)驗(yàn)室測(cè)量精度：±3%，野外測(cè)量精度：±5%，濕度分辨率：0.1%。

土壤監(jiān)測(cè)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性與原位性，農(nóng)業(yè)技術(shù)人員指出，設(shè)備可直接在土壤原位完成各項(xiàng)指標(biāo)監(jiān)測(cè)，避免土壤樣品采集與運(yùn)輸過程中的數(shù)據(jù)偏差，同時(shí)設(shè)備的連續(xù)監(jiān)測(cè)能力可捕捉土壤狀況的動(dòng)態(tài)變化，為土壤改良與精準(zhǔn)施肥提供連續(xù)的數(shù)據(jù)支撐，設(shè)備的小型化設(shè)計(jì)使其可實(shí)現(xiàn)農(nóng)田土壤的網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)，精準(zhǔn)掌握不同區(qū)域的土壤差異。

在應(yīng)用場(chǎng)景方面，土壤監(jiān)測(cè)設(shè)備廣泛應(yīng)用于農(nóng)田土壤改良、精準(zhǔn)施肥、節(jié)水灌溉等工作，在高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)中，設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤質(zhì)量的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，為土壤培肥、輪作休耕提供數(shù)據(jù)依據(jù)；在果園、茶園等經(jīng)濟(jì)作物種植中，設(shè)備可監(jiān)測(cè)土壤的水肥條件，為精準(zhǔn)灌溉、科學(xué)施肥提供支撐，同時(shí)也能為土壤污染的監(jiān)測(cè)與治理提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參考。

四．流量監(jiān)測(cè)

流量監(jiān)測(cè)設(shè)備以流體力學(xué)原理為基礎(chǔ)，結(jié)合傳感技術(shù)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)水資源的流量計(jì)量，設(shè)備根據(jù)農(nóng)業(yè)輸水場(chǎng)景的不同，采用多普勒超聲波流量計(jì)、雷達(dá)流量計(jì)等傳感方式，通過感應(yīng)水流的速度、水位數(shù)據(jù)、截面積等參數(shù)，由核心算法計(jì)算出實(shí)際流量，同時(shí)將流量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)輸水過程的動(dòng)態(tài)計(jì)量與監(jiān)控。

該類設(shè)備的核心參數(shù)適配農(nóng)業(yè)輸水的特點(diǎn)，多普勒超聲波流量計(jì)監(jiān)測(cè)量程覆蓋0.001-999999999m3/h，精度±2%-±3%FS，工作溫度為-20~65℃，可適應(yīng)農(nóng)業(yè)輸水的水溫變化，滿足農(nóng)田灌渠、輸水管道、水肥一體化設(shè)備等不同輸水場(chǎng)景的安裝需求，設(shè)備的防護(hù)等級(jí)不低于IP68，具備良好的防水、防塵性能，同時(shí)支持與農(nóng)業(yè)灌溉控制系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)流量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

流量監(jiān)測(cè)設(shè)備的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在計(jì)量的精準(zhǔn)性與運(yùn)行的穩(wěn)定性，水利工程人員認(rèn)為，設(shè)備可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)輸水過程的非接觸式或接觸式精準(zhǔn)計(jì)量，有效解決傳統(tǒng)流量計(jì)量方式誤差大、操作復(fù)雜的問題，同時(shí)設(shè)備的抗干擾能力強(qiáng)，可在農(nóng)田灌渠、露天管道等復(fù)雜環(huán)境下穩(wěn)定工作，設(shè)備的數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)能力可實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)水資源利用的精細(xì)化管理，提升水資源利用效率。

在應(yīng)用場(chǎng)景上，流量監(jiān)測(cè)設(shè)備是農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉體系的核心組成部分，在農(nóng)田灌溉中，設(shè)備可安裝在灌渠、輸水管道上，精準(zhǔn)計(jì)量灌溉用水量，為農(nóng)業(yè)用水定額管理、節(jié)水灌溉考核提供數(shù)據(jù)支撐；在農(nóng)村飲水安全與農(nóng)業(yè)排水工程中，設(shè)備可實(shí)現(xiàn)對(duì)輸水、排水流量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為水資源的合理調(diào)配與排水防澇提供數(shù)據(jù)依據(jù)，同時(shí)也能為農(nóng)業(yè)水資源的高效利用與節(jié)水型農(nóng)業(yè)建設(shè)提供核心技術(shù)支撐。

五．總結(jié)

氣象、土壤、流量監(jiān)測(cè)設(shè)備的協(xié)同應(yīng)用，構(gòu)建了智慧農(nóng)業(yè)的全維度數(shù)據(jù)采集體系，各類設(shè)備的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)融合分析，使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的環(huán)境監(jiān)測(cè)、資源利用、田間管理形成閉環(huán)，不僅顯著提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)化水平，也為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展、提質(zhì)增效提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)保障。