傳感器在農業節水灌溉中的應用
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摘 要：隨著我國農業經濟的高速發展，農業灌溉對水資源的使用需求越來越高。為了提高水資源利用率和控制灌溉成本，節水灌溉技術在現代農業中得到了廣泛的應用。傳感器是農業節水灌溉技術的關鍵組成部分。本文圍繞農業節水灌溉的要求，結合傳感器的功能特點，討論傳感器在農業節水灌溉中的應用。
關鍵詞：農業;節水灌溉;傳感器
隨著社會經濟的不斷發展，近年來科學技術在農業中的應用得到了較快發展。例如，傳感器和農業節水灌溉的有機結合，不僅可以有效地解決水資源短缺和水資源利用率低的問題，而且可以提高農業灌溉效率和大幅度地降低灌溉成本，對推進農業現代化進程具有非常重要的意義。
一、傳感器的特點和應用
信息技術的快速發展，促進了信息傳遞方式的不斷變化，獲得準確、可靠的信息是信息使用的關鍵環節。傳感器不僅可以幫助檢測和監視信息，使機器設備保持正常的工作狀態，而且可以傳遞和控制生產過程中的信息，及時調整使設備處于最佳的使用狀態。傳感器在科技發展和社會生活中的應用領域日益擴大，特別是隨著互聯網技術的逐漸普及，進一步地擴大了傳感器在現代科技和工農業領域的應用。
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傳感器主要由6個部分組成，分別是電源、傳感芯片、嵌入式處理器、信息存儲器、信息傳遞部件和系統軟件[1]。其中，電源是傳感器工作能源的提供者，用來維持傳感器的正常工作，并具有過載保護的功能;傳感芯片的作用是獲取信息和轉化信息，將輸入信息轉化成傳感器能識別的數字信號;嵌入式處理器主要是對傳感芯片的信號進行保存和處理，組織所有部件保持良好的工作秩序;信息存儲器是傳感器信號儲存的載體[2];信息傳遞部件是傳感器信號的輸出部件，在不同傳感器之間或傳感器和操作者之間建立聯系;系統軟件用于支持傳感芯片和處理器的工作，以及傳感器輸入輸出信號的處理。
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互聯網技術的快速發展，對信息和信號的傳輸提出了更高的要求。在信息和信號的傳輸過程中，保持信息和信號傳輸的可靠性和準確性是最為關鍵的環節。傳感器不僅可以檢測和監視信息，而且能控制和傳遞信息。比如，在工業生產中，傳感器可以用來檢測和監視機器設備在工作過程中的各項指標和參數，及時調整和控制機器設備的運行狀態，保持機器設備維持最佳的工作狀態，從而提升生產效率和保證產品質量。特別是在精密加工領域，傳感器的應用為精密加工的實現提供了堅實的基礎。
傳感器在現代生產和生活中的應用越來越廣泛，主要得益于靈敏的感知性能、可靠的測量性能和快速的響應性能。靈敏的感知性能是指傳感器能通過多樣化的方式和途徑捕捉各種輸入信號的微弱變化，并對輸入信號進行對比處理;可靠的測量性能是指傳感器在處理錯綜復雜的輸入信號和輸入數據時不僅信號轉換精度高，而且不易受到外界因素的干擾;快速的響應性能是指傳感器能及時地對大量的輸入數據快速進行處理和傳輸。
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在社會和經濟的發展過程中，傳感器的應用日趨廣泛，應用領域主要涉及以下2個方面。一方面是傳統的工業領域，傳感器的應用為機器設備和操作者之間建立了智能化的交互關系，機器設備通過傳感器傳遞工作狀態和產品質量的監測信號，操作者根據接收到的監測信號分析機器設備的狀態和產品的質量，及時地給予必要的干預。由此，不僅可以極大地提高產品質量和生產效率，而且可以提升工作效率和能源利用率。另一方面是新興的生活領域，如傳感器在醫療領域的應用，不僅可以對人體健康狀態做出實時的監測，而且可以提供更加科學的檢測手段，并且對疑難病癥的治療也有非常積極的意義。此外，傳感器在智能設備上也得到了非常廣泛的應用，極大地便利了人們的生活。
二、傳感器在農業節水灌溉中的應用
農業是社會經濟發展的基礎保障，對社會穩定和國家發展都具有非常重要的意義。水資源在農業生產中具有非常重要的作用，是農業經濟可持續穩定發展的基礎。傳統的農業灌溉技術對水資源的利用效率比較低，在農業灌溉過程中存在水資源浪費和灌溉成本高的雙重問題。因此，有必要在農業灌溉中引入節水灌溉技術，既可以有效地提升水資源的利用效率，又能保護環境和節約水資源。
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節水灌溉技術是充分利用水資源的一種技術，主要涉及2個因素：第一，總的水資源使用量，節水灌溉技術可以在得到相同收益時使用的水資源總量最少;第二，單位水資源使用量，節水灌溉技術可以使用最少的水資源獲取最大的效益。應用節水灌溉技術的目的在于：一方面，利用最合理的灌溉方式和手段達到既定的灌溉目的;另一方面，使用有限的水資源使灌溉效率和效果最優化，同時可以取得最大化的經濟收益。
目前，常見的節水灌溉設備主要有節水噴灌設備、專用水泵設備和管道設備等。其中，節水噴灌設備包含的種類最豐富，也是使用方式最靈活的節水灌溉設備。通常，專用水泵設備需要與輕小型噴灌設備組合使用，是噴灌水泵的衍生品。管道設備分為隱藏式和露天式，其中隱藏式最為常見，管道材質多以鑄鐵管道和混凝土管道為主，管道設備價格比較昂貴，基礎鋪設成本費用也比較高。
（二）農業節水灌溉的意義
據有關調查統計顯示，農業灌溉的水資源使用量遠超過其他水資源使用量的總和。因此，在農業生產中引入節水灌溉技術具有非常重要的意義。農業節水灌溉不僅能全面地提高水資源的利用效率，使單位水資源的收益最大化，而且可以降低農業灌溉的水資源使用總量[3]，從根本上幫助緩解水資源緊缺的問題。與此同時，也有利促進環境保護和節約用水，對優化農業發展方式和促進農業經濟可持續發展都具有非常重要的作用。
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與傳統的農業灌溉技術相比，農業節水灌溉技術更強調灌溉設備和水資源的合理配置。首先，需要引入節水灌溉設備的科學管理制度，充分利用先進的互聯網或物聯網信息技術，對節水灌溉的設備資源做到合理分配和科學使用，使節水灌溉設備資源的作用最優化和最大化;其次，需要采用水資源的自動管理系統，在農業節水灌溉的過程中實時地對水資源的配置進行動態監測和調整，建立水資源使用的科學管理體系;最后，需要優化農作物的種植技術和農作物的種植品種，提升農作物對水資源的吸收利用效率，充分發揮單位水資源的作用。此外，在農業節水灌溉的過程中，需要不斷地優化節水灌溉技術，時刻保持節水灌溉技術的先進性和科學性，從而真正地達到節水灌溉的目的。
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傳感器在農業節水灌溉中得到了廣泛的應用，主要涉及以下2個方面。第一，節水灌溉管理設備。傳感器為農業節水灌溉區域的集中化管理提供了強有力的技術支持，如中央控制器和灌溉監測器組成的節水灌溉系統，不僅能做到對多個灌溉區域的集中管理，降低農業灌溉的人力成本，而且可以擴大農業節水灌溉的覆蓋范圍。與此同時，傳感器讓節水灌溉方式的多樣化具有了可行性，如無人值守的節水灌溉管理系統，不僅可以讓水資源的調度智能化和自動化，而且對水資源的控制也更加精準。第二，農作物生長監測。農業節水灌溉系統中的傳感器不僅能時刻監測農作物對水分的吸收利用狀態和對水資源的需求情況，并且可以實時地返回農作物在各個生長階段的生長參數，由此，不僅為農業節水灌溉提供了科學依據，而且有利于促進農作物種植的多樣化，進一步地豐富農業生產體系。
三、結語
傳感器在農業節水灌溉的應用，是科學技術指導農業生產的具體實踐。在農業灌溉中使用傳感器技術不僅能在灌溉過程中合理地配置水資源，從而提高水資源的利用效率，而且可以幫助優化農業生產的作業方式和農作物種植品種。與此同時，傳感器在農業節水灌溉中的應用對推動農業現代化進程具有非常重要的意義。
參考文獻：
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