什么是精准灌溉？
精准灌溉 (Precision Irrigation) 是一种现代农业方法，通过实时数据确定植物的需水量，从而确保在正确的时间、以正确的量、在正确的地点进行灌溉。该技术结合了土壤湿度传感器、气象站、卫星图像和人工智能算法，使灌溉决策基于科学数据。
在传统灌溉方式中，农民通常根据日历或视觉观察做出决定。如“每周一浇水”或“土壤看起来干了就浇水”等方法，远不能满足植物的实际需水量。这种情况往往导致过度灌溉，有时又会导致灌溉不足。过度灌溉会导致根部腐烂、养分流失和水资源浪费；而灌溉不足则会导致减产和植物压力。
精准灌溉系统消除了这种不确定性。土壤湿度传感器测量土壤不同深度的真实湿度水平。气象站收集蒸散量计算所需的数据。所有这些数据都在云平台上进行分析，以确定最佳灌溉时间和灌溉量。结果：在产量相同的情况下，用水量减少 30-50%。
在水资源短缺日益严重、能源成本上升以及可持续农业压力巨大的今天，这项技术至关重要。精准灌溉不仅是环境的必然要求，也是经济上的必需。节水节电将直接体现在企业的盈利能力上。
40% 节水
防止不必要的灌溉
产量提升 25%
最佳生长条件
节能 30%
减少水泵运行时间
环保型
保护水资源
灌溉决策的关键数据
精准灌溉通过整合多个数据源来做出智能灌溉决策。通过土壤、大气和植物数据的集成，灌溉不再依靠猜测，而是依靠科学。
土壤湿度数据
土壤湿度是灌溉决策最基础的输入数据。Esular 土壤湿度传感器实时测量土壤不同深度的容积含水量 (%VWC)。这些数据反映了植物根区的真实水分状况，消除了凭猜测灌溉的情况。
- 表层湿度 (0-30 cm) - 对发芽和幼苗生长至关重要
- 根区湿度 (30-60 cm) - 活跃吸水区
- 深层土壤湿度 (60-90 cm) - 水分储备与排水监测
- 土壤温度 - 根系活性与疾病风险
- 电导率 (EC) - 盐分和肥料浓度
气候数据
大气条件直接影响植物的水分流失。在炎热、干燥和多风的天气，蒸散量会增加；在凉爽潮湿的天气，蒸散量会减少。农业气象站收集 ET 计算和疾病预测模型所需的所有数据。
- 气温和相对湿度 - ET 计算的基础输入
- 风速和风向 - 蒸发和喷雾漂移影响
- 太阳辐射 - 光合作用和蒸腾作用的动力
- 降雨量 - 天然水分输入测量
- 大气压力 - 天气变化指标
植物数据
每种植物的需水量不同，即使是同一种植物，在不同的生长阶段耗水量也不同。作物系数 (Kc) 和物候阶段对于准确计算灌溉量至关重要。
- 植物种类和品种 - 特定物种的需水量
- 生长阶段 (Kc 系数) - 初始期、营养生长期、花期、成熟期
- 叶面积指数 (LAI) - 影响蒸腾作用的表面积
- 根系深度 - 决定需灌溉的土壤体积
- 压力阈值 - 减产开始前的干预点
Esular 精准灌溉产品
经现场验证的工业级传感器和控制设备
无线土壤水分传感器
测量土壤不同深度的湿度和温度值，通过 LoRaWAN 提供远程通信的无线传感器。电池寿命超过 5 年，无需维护。
农业气象站
配备齐全的气象站，可测量气温、湿度、风速、降雨量、太阳辐射等。提供 ET 计算和疾病预测模型所需的所有数据。
无线阀门控制器
可远程开关灌溉阀门的可编程无线控制器。支持根据传感器数据进行自动灌溉或手动控制。支持水力阀和电磁阀。
LoRaWAN 网关
收集现场所有传感器和控制设备的数据并将其传输到云端的中央通信设备。通过一个网关即可管理半径 10 公里内的数百台设备。
精准灌溉流程
从数据到行动：智能灌溉的 4 个步骤
数据采集
土壤湿度传感器和气象站持续采集现场数据并上传至云端。
分析
人工智能算法分析数据，计算植物需水量并生成灌溉建议。
决策
系统自动做出灌溉决策，或通过移动应用程序向用户发送通知。
应用
阀门控制器启动灌溉。系统优化灌溉时间和灌溉量。
传统灌溉 vs 精准灌溉
看见差异，衡量效益
| 特性 | 传统灌溉 | 精准灌溉 |
|---|---|---|
| 灌溉决策 | 基于日历或基于猜测 | 基于实时传感器数据 |
| 用水情况 | 通常超过需求 | 按需灌溉，节水 40% |
| 能耗 | 高水泵运行时间 | 已优化，节水 30% |
| 产量 | 易变，受过度/灌溉不足影响 | 优化，增产高达 25% |
| 监测 | 需要人工观察 | 7/24 远程监控和报警 |
| 天气适应性 | 自动调整 | |
| 报告 | 详细分析和历史数据 |
预测性灌溉：预见未来的智能系统
预测性灌溉 (Predictive Irrigation) 与传统的反应式灌溉方法有根本不同。传统方法是在土壤变干或植物开始萎蔫时进行灌溉，而预测性系统则防止这种情况发生。它结合气象数据、土壤湿度测量和植物生理模型，提前计算未来几天的需水量。
蒸散量 (ET) 是指植物叶片和土壤表面流失到大气中的水分量。Esular 系统使用粮农组织 (FAO) 推荐的 Penman-Monteith 公式自动计算每日 ET 值。该计算使用了太阳辐射、气温、相对湿度、风速和植物特定系数 (Kc)。因此，每天植物从土壤中吸收的水量都得到了科学的确定。
天气预报是预测性灌溉最关键的组成部分之一。我们的系统持续分析 5-7 天的天气预报。如果预计明天或未来几天有雨，今天的灌溉将自动推迟或减少。这种简单而有效的方法可使年用水量额外减少 15-20%。此外，还能防止雨后过度灌溉导致的养分流失和根部腐烂等问题。
土壤水分平衡模型将土壤视为一个蓄水池。持续监测进入的水分（降雨、灌溉、地下水上升）和流出的水分（蒸散、地表径流、深层渗漏）。该模型考虑土壤当前湿度状况、田间持水量和萎蔫点，以确定最佳灌溉时间和灌溉量。通过这种方式，植物根系始终保持在理想的湿度条件下。
预测性灌溉系统还会分析长期气候趋势。在季节开始时，会考虑季节性降雨模式、温度变化和干旱周期来规划灌溉策略。例如，如果预测夏季干旱，则会增加储水能力或实施更具韧性的灌溉计划。这种前瞻性的方法可以防止危机时刻出现水资源短缺。
蒸散量 (ET) 计算
使用 FAO Penman-Monteith 公式自动计算每日参考 ET 和植物耗水量 (ETc)。使用了太阳辐射、温度、湿度、风速和 Kc 系数。
智能降雨预报集成
分析 5-7 天的天气预报。预知即将到来的降雨，自动调整灌溉计划。防止不必要的灌溉，额外节水 15-20%。
动态水分平衡模型
持续监测土壤水分的进出。计算田间持水量、萎蔫点和可用水量。使根区始终保持最佳湿度。
利用机器学习进行优化
系统通过分析过去的灌溉数据及其结果，随着时间的推移做出更准确的预测。每个季度都会制定出更高效、更节水的灌溉策略。
