據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球33％的人口遭受著水資源短缺的困擾。到2030年，這個(gè)數(shù)字很可能上升到50％，這顯然突顯了缺水形勢的日趨嚴(yán)峻。而這這其中，有約70％的取水量用于灌溉，傳統(tǒng)的方式使大約60％用于灌溉的水資源過度流失?？梢?，智能灌溉迫在眉睫。

一.認(rèn)識(shí)自動(dòng)灌溉的重要性

智能灌溉是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的重要組成部分。我們一般會(huì)從以下三個(gè)方面著重發(fā)力：在正確的時(shí)間灌溉；較大限度地減少徑流和其他浪費(fèi)；確定土壤水分含量。

精準(zhǔn)理解灌溉需求，幫助農(nóng)民避免水資源浪費(fèi)，提高田間作物生長質(zhì)量。用自動(dòng)閥和系統(tǒng)代替手動(dòng)灌溉來消除人為誤差因素，相對(duì)其他物聯(lián)網(wǎng)實(shí)施項(xiàng)目而，智能灌溉系統(tǒng)的安裝和配置沒有那么復(fù)雜。

二、基于物聯(lián)網(wǎng)的灌溉架構(gòu)系統(tǒng)

智能微控制器是自動(dòng)化灌溉較為核心的基礎(chǔ)設(shè)施。布控在田間的土壤濕度傳感器和溫度傳感器將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送到微控制器。我們需要確定“濕度和溫度范圍的需求范圍”，一旦實(shí)際值超出此范圍，微控制器就會(huì)自動(dòng)打開水泵。微控制器需要配備伺服電機(jī)，以確保管道能夠均勻地澆灌，以免某些區(qū)域堵塞或者過于干燥。用戶可以通過客制化的移動(dòng)應(yīng)用程序?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)進(jìn)行管理，從而進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和灌溉。

三、互聯(lián)網(wǎng)

進(jìn)出集中式網(wǎng)關(guān)的信息流需要穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)支持。無線低功率網(wǎng)絡(luò)比如LoRaWAN，Sigfox等，可以方便地用于為傳感器供電。這些傳感器將字段信息發(fā)送到用戶的本地計(jì)算機(jī)或云網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)可以將信息與第三方服務(wù)比如地區(qū)氣象預(yù)報(bào)平臺(tái)的其他輸入信息結(jié)合起來，以實(shí)現(xiàn)“智能灌溉決策”。例如，如果預(yù)報(bào)中有雨，則不會(huì)釋放水 ，哪怕實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表明該田地需要灌溉。

你也許不會(huì)相信，智能灌溉系統(tǒng)可以在旱季節(jié)省高達(dá)45％的水，在雨季節(jié)約將近80％的水。厲害！

四、成本優(yōu)勢

通過全自動(dòng)操作的灌溉系統(tǒng)來取代傳統(tǒng)的灌溉系統(tǒng)，由于不當(dāng)澆水造成的作物枯萎的可能性很小，所以用戶不必?fù)?dān)心頻繁更換作物。此外，由于智能農(nóng)業(yè)和智能灌溉都有助于作物更快，更健康地生長，從而縮短生長周期。這將有助于年產(chǎn)量的增加。當(dāng)然，物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)力灌溉工具也可用于其他相近領(lǐng)域，比如園林業(yè)。

五、選擇傳感器類型

頭一個(gè)單元是土壤濕度傳感器（SMS），它用來檢查土壤表面的介電常數(shù)，以估算表面的體積水含量。該濕度水平與介電常數(shù)讀數(shù)成正比。SMS控制器可以是“按需”或“旁路”（具有允許灌溉會(huì)話在預(yù)先確定的閾值水平內(nèi)的能力）。其次是溫度傳感器，它通常使用先進(jìn)的電阻溫度檢測器組件來準(zhǔn)確跟蹤土壤溫度水平。

六、氣候參數(shù)的結(jié)合

雖然智能土壤濕度傳感器有許多優(yōu)點(diǎn)，但它們并沒有以任何方式考慮與天氣有關(guān)的因素，這是一個(gè)局限性。由于蒸發(fā)蒸騰而損失了大量的水分。因此，客戶有必要考慮使用“更智能”的蒸發(fā)蒸騰控制器或基于天氣的灌溉控制器（WBIC）。這些工作使用高質(zhì)量的氣象傳感器，可以接收實(shí)時(shí)天氣更新，并使用相同的方法來定制灌溉事件。

WBIC還可以處理歷史天氣信息和/或從衛(wèi)星接收的數(shù)據(jù)，比如特定農(nóng)田的其他特征，從植物類型和土壤性質(zhì)，到地面坡度和可用的陽光量。實(shí)現(xiàn)真正的“因地制宜”。

七、LED燈的使用

當(dāng)現(xiàn)場傳感器報(bào)告濕度水平低于推薦/閾值水平時(shí)，燈發(fā)光，表明必須啟動(dòng)灌溉事件。LED燈也是“油箱溢流控制模型”的重要組成部分，它與強(qiáng)大的超聲波傳感器配合使用。只要泵電機(jī)正在運(yùn)行且水箱中的水位低于閾值水平，燈就會(huì)發(fā)光。LED燈可作為便攜式工具隨時(shí)指示泵和灑水噴頭的狀態(tài)。SMS-es或超聲波水箱傳感器的讀數(shù)可以在移動(dòng)應(yīng)用程序上顯示，以方便用戶。

八、傳感器的放置

合理地布置傳感器直接關(guān)系到智能灌溉網(wǎng)絡(luò)所做“決定”的正確性。項(xiàng)目實(shí)施過程中，我們需要確保傳感器始終與土壤表面保持接觸，避免“氣隙”。為獲得好的效果，應(yīng)將傳感器放置在接收較大陽光的區(qū)域內(nèi)以及植物的根區(qū)域內(nèi)。土壤濕度傳感器必須用土壤覆蓋，但周圍的壓力也不能太高。

九、智能灑水器

切換到智能灌溉制度的主要優(yōu)勢之一是節(jié)約了大量的水資源。通過放棄過時(shí)的噴水系統(tǒng)并使用可以在多個(gè)軌道中噴射旋轉(zhuǎn)水流的噴嘴，可以節(jié)約20％。這些旋轉(zhuǎn)頭灑水噴頭釋放的水大部分被土壤所浸泡，從而較大限度地減少了徑流和其他形式的浪費(fèi)。

十、故障檢測

傳統(tǒng)灌溉系統(tǒng)（如水箱，水庫等）的泄漏和裂縫可能導(dǎo)致大量的水損失，而且，人工排查這些問題的根源很繁瑣。通過物聯(lián)網(wǎng)支持，這些控制器可以實(shí)時(shí)檢測任何灌溉單元中存在的問題，從而使用戶可以輕松地開展必要的維修。支持互聯(lián)網(wǎng)的灌溉系統(tǒng)可以“監(jiān)督”水箱，水泵和其他設(shè)備的狀況。

十一、成本

雖然需要一些投資來在實(shí)施智能灌溉解決方案，但傳感器成本遠(yuǎn)沒高到令人望而卻步。平旋轉(zhuǎn)噴頭是灌溉斜坡的理想選擇。鑒于升級(jí)到智能工廠澆水系統(tǒng)的潛在好處，成本也算相對(duì)合理。SoCal WaterSmart是灌溉控制器系統(tǒng)的世界范圍內(nèi)領(lǐng)先的制造商之一。對(duì)于具有較低技術(shù)專長的客戶而言，像CropX這樣的物聯(lián)網(wǎng)灌溉設(shè)備可以減少水的浪費(fèi)并有助于提高產(chǎn)量，屬于非常理想的選擇。

十二、挑戰(zhàn)

“智能灌溉”仍然是一個(gè)相對(duì)較新的概念。大多數(shù)現(xiàn)有的智能灌溉控制器具有許多復(fù)雜的特征和功能。物聯(lián)網(wǎng)顯然是這一領(lǐng)域的理想的解決方案。其中，用戶輸入（例如，作物類型，土壤，表面坡度等）對(duì)這些系統(tǒng)的性能表現(xiàn)至關(guān)重要 。此外，必須記住，“智能系統(tǒng)”中的錯(cuò)誤容忍性遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)方式，因此我們必須嚴(yán)控項(xiàng)目交付質(zhì)量，以避免機(jī)械和網(wǎng)絡(luò)故障的發(fā)生，將客戶利益始終至于首位。