2023年4月下南方论坛13SouthForum基于全方位旋转喷灌喷头的智能喷灌管理系统研究*刘丁铭1，余建国1，2，陈安安1，王雯1，王瑞红3（1.郑州航空工业管理学院智能工程学院，河南郑州450000；2.裕华生态环境股份有限公司，河南郑州450000；3.黄河交通学院汽车工程学院，河南焦作454150）摘要：【目的】传统农业喷灌方式需要人工巡检，存在水资源利用率低、人力资源浪费、经济效益低、人为管理不精确等问题。【方法】课题组设计了一套基于全方位360°旋转喷灌喷头的智能喷灌管理系统，运用Douglas-Peucker算法对传统喷灌喷头进行了智能化改造，结合MQTT通信和树莓派、Arduino、传感器进行了云平台设计。【结果】该系统可以提供智能喷灌服务，以“X形”沿边界喷洒，可以有效避免水资源的浪费，实现全覆盖喷洒作业，并可以对特定地点进行实时监控与操作。【结论】通过系统化智慧农业服务，降低了农民劳动强度，有效解决了城市绿化的相关问题，最大程度减少了土壤污染，促进了物联网与农业的深度结合，推动了农业灌溉系统的机械化、自动化、智能化发展。关键词：全方位喷头；MQTT；智能喷灌；Douglas-Peucker算法；云平台中图分类号：TP273；S274文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.1672-3872.2023.08.0040前言近年来，农林喷灌系统多为单喷头单喷管，导致喷洒作业耗时长、单位喷洒面积小。在喷灌期间，由于喷灌不能提供精确定向的水射流，且喷射的远近也无法控制，导致喷灌范围不集中[1]，喷头喷水可能喷到街道路面，对路过的行人造成一定的干扰。同时，也时常出现在土壤水量充沛的时间段仍喷水，造成大量水资源浪费的情况。此外，大部分喷头喷灌时的打击力度较大，会对土壤和作物造成较大的冲击，从而对其有所损害。目前，仍有部分地区的树木喷灌还没有普及智能喷灌设备，只是通过人工的方式来喷洒，在夏季等较干旱的季节，每天都需要进行重复喷灌的操作，造成了大量人力资源的浪费。在炎热天气下作业，不仅不利于植物吸收充足水分[2]，而且会对工作人员的身体安全造成一定风险，同时，城乡绿化喷灌喷洒还容易造成药液的浪费，导致当地环境的污染。随着现代农林业以及科技的发展，课题组针对以上问题，自主设计了全方位旋转喷灌喷头，通过结合MQTT进行喷灌系统与远程设备的实时信息传输和大数据比对与分析，从而进行智能化喷灌。自主研发的多功能喷头不仅可以极大地增加喷灌面积，还可以提高水资源利用率。该系统通过小气象站采集土壤湿度、光照、温度等信...
