16、基于WSN、APSim和通信模型的园艺作物实时灌溉优化

基于WSN、APSim和通信模型的园艺作物实时灌溉优化

1. 背景与现状

在全球农业领域，约70%的淡水用于景观灌溉。水在农作物生产的各个方面都起着至关重要的作用，即使使用了优质种子和充足的肥料，如果灌溉不当，作物也难以发挥其全部潜力。随着降雨量的减少，水资源日益短缺，而庞大人口对粮食的需求却不断增加。因此，提高单位土地的产出效益成为当务之急。

传统的农业灌溉方式，如滴灌、合理施肥和作物布局等，已经不能满足现代农业的需求。无线传感器网络（WSN）、APSim等先进技术的出现，为农业灌溉带来了新的方向，催生了精准农业和处方农业的发展。

处方农业是精准农业的进一步发展，它通过观察、测量和响应农田的内部和外部差异，为农民提供详细的、特定地点的建议，以优化投入并提高作物产量。

2. 相关研究进展

为了分析当前园艺作物灌溉系统的改进情况，以下是一些利用先进技术进行灌溉优化的相关研究：
- Balakrishna K（2020） ：对秋葵、番茄、甜椒、黄瓜和卷心菜等园艺作物的灌溉进行优化。通过编程WSN设备，在50天内每6小时收集一次农场的温度和相对湿度数据，使用APSim模型考虑土壤的内部和外部变异性，优化灌溉方案。数学模拟模型显示，与滴灌相比，可节省约80 - 90%的水。
- H. G. C. R. Laksiri等人（2019） ：在斯里兰卡的农田中开发了一种基于物联网的高效灌溉系统。该系统首先根据土壤湿度传感器条件构建滴灌系统的水优化模型，然后集成物联网通信，实现远程用户的智能水优化和手动控制。同时，执行气候预测算法，根据当前气候条件灵活控制供