Page 43 - 现代农业技术的应用与推广

第二章 新科技在现代农业中的应用

三、智能灌溉技术实施效果的评估——以甘肃张掖智能灌溉管理系
统为例

（一）智能灌溉技术的系统架构与技术原理

甘肃张掖市的智能灌溉管理系统是一个高度集成化、智能化的农业灌溉解决
方案，其核心架构包括感知层、传输层、数据处理层和应用层，各层之间相互协
作，共同实现精准灌溉的目标。

1. 感知层
感知层由分布在农田各处的各类传感器构成，是系统获取数据的“触角”。
土壤湿度传感器采用高精度的时域反射法（TDR）或频域反射法（FDR）技术，
能够精确测量土壤不同深度的含水量，测量精度可达 ±2%~±5%，为判断作物
根系区域的水分状况提供了关键数据。气象站配备了先进的温度、湿度、风速、

风向、太阳辐射、降水量等传感器，采用数字化测量和无线传输技术，实时采集
气象数据，其温度测量精度可达 ±0.5℃，湿度精度可达 ±3% RH，这些气象数
据对于预测蒸散量、制定灌溉计划至关重要。水位传感器利用压力式或超声波原

理，对灌溉水源（如水库、机井等）的水位进行实时监测，水位测量精度可达
±1cm，确保灌溉水源的稳定供应信息准确无误，为合理安排灌溉区域和时间提
供依据。
2. 传输层
传输层主要依赖无线通信技术搭建数据传输的“桥梁”。采用 4G、5G 或物

联网专用网络，将感知层采集到的海量数据快速、稳定地传输到数据处理层。这
些无线通信技术具有高速率、低延迟、高可靠性的特点，能够满足农田复杂环境
下的数据传输需求，确保数据的及时性和完整性，为后续的数据分析和决策提供

有力支持。
3. 数据处理层
作为系统的“智慧大脑”，数据处理层配备了强大的服务器和先进的大数据
分析软件、智能决策算法。服务器对接收的数据进行实时存储、清洗和分析处理，
运用机器学习、深度学习等人工智能技术，结合预设的作物需水模型、土壤水分

平衡模型和灌溉策略，根据土壤墒情、气象条件和水源状况等信息，精确计算出
每个灌溉区域的最佳灌溉时间、灌溉水量和灌溉频率，生成科学合理的灌溉决策

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