滴灌自动化的应用探讨

穆燕

【摘 要】文章介绍了滴灌自动化控制系统特点，针对自动化控制技术在滴灌工程中的应用及推广滴灌自动化的建议进行了探讨。

【关键词】滴灌自动化；应用；推广

滴灌自动化控制作为一项全新的高新技术，尤其是在棉花等经济作物的应用上具有巨大的经济效益和社会效益。与此同时在新技术推广初期也存在一些问题。要将此项技术全面推广应用，使农户获得更多的收益，必须采取切实可行办法，建立相应的保障措施。

1.滴灌自动化控制系统特点

系统的田间阀门开启或关闭均由自控软件来实现，施肥灌溉在井房控制室轻点鼠标就可完成。大幅减轻了劳动强度，实现了农业灌溉由铁锹到鼠标的革命，并且可以实现2-3天灌溉一次，作物不受淹又不受旱。这种勤灌少灌的灌溉模式，比常规滴灌增产10%-15%，使作物增产效益进一步提高。地下水和地表水互相补充，提高了灌溉保证率。地表水为主要水源，地表水不够时才用地下水补充，减少地下水的开采量，改善了生态环境。

2.自动化控制技术在滴灌工程中的应用概述

2.1工作原理

自动化控制技术在滴灌工程中的应用，其工作原理是利用布设于田间的设备进行土壤、田间、作物生长信息的监测与采集工作，将采集数据反馈到控制中心，经过系统软件的分析，再将决策传到终端由终端执行灌溉管理指令。例如对含水量信息进行监测，比较灌溉补偿点及饱和点，由中央控制系统的相关软件分析并决定是否灌溉，将开启阀门或者是关闭的信号传输到终端（阀门）控制系统，从而通过阀门的开关实现自动化灌溉。与国际上先进的自动化控制技术相比，目前我国的农业传感器水平仍然比较落后，但土壤水分传感器已经达到同类水平的标准。

2.2系统组成

自动化控制技术在滴灌工程中的应用，其系统组成有起分析决策作用的中央控制器和起信息采集、监测作用的相关设备以及电磁阀、田间工作站、阀门控制器或是远程网络终端单位。

中央控制器是整个系统的主站，由微机、系统软件等相关设备、软件构成。微机由计算机、激发打印机、电源控制箱、中央控制器等组成；系统软件有信息采集与处理、显示、记录与报警、阀门状态监控等模块组成，除预测预报之外，系统软件还具备过程监视、报警、过程控制和数据的全过程管理功能，能够实现完全自动控制。

田间信息采集、监测设备是整个系统的根本，依靠传感设备将被测量物的相关信息依据一定规律以信号的方式进行反馈。传感器包括土壤传感器、作物类传感器、气象类传感器和系统类传感器，分别负责土壤类的温度、水分以及养分，作物类的长势、水分以及养分，气象类的雨量、光照、风速以及蒸发，系统类的水质、水压、流量以及阀门状态等数据资料的采集与监测。

电磁阀根据田间灌溉设计来确定按照个数以及具体位置、间隔，进行田间灌溉的具体控制。田间工作站需要根据实际需要确定布设数量和位置，如果地形平坦、信号效果好，田间工作站的数量就可以相对少些，覆盖范围可以适当增加；如果地面遮挡物较多，信号效果不好，则应适当加密田间工作站的布设密度。田间工作站是整个系统的中转站，起着连接中央控制器与终端设备的作用。

阀门控制器或是远程网络终端单位是接收并执行田间工作站传递的指令的下端。其与电磁阀直接相连，可以控制不止一个电磁阀，接收指令后控制电磁阀，并采集田间信息传输到田间工作站。

2.3子系统配置

自动化控制技术在滴灌工程中的应用，需要根据实际需要配置灌溉自动控制、农田信息监测、作物生长图形采集、水肥智能决策等子系统和网络化管理平台，为用户提供不同层次的管理选择方式。用户可以根据工程条件、项目投资以及管理水平等各方面因素，确定自动化控制系统各层次子系统的配置。

2.4灌溉方式

自动化控制技术在滴灌工程中的应用主要有三类灌溉方式，分别是自动化控制、人工参与控制和手动控制灌溉方式。第一种方式受田间信息采集、分析水平的制约，目前还是按照节水工程设计中关于耗水定额、作物需肥、灌溉时间等规定进行自动化控制，通常有根据时间设定轮灌、根据监测结果设定轮灌、根据实际情况进行随机设定轮灌三种。第二种方式根据土壤湿度、气象信息等参数进行人工参与控制灌溉，用户可以根据监测结果用手机等设备实施智能化控制灌溉。第三种方式主要用于系统出现意外时，通过人工手动的方式控制电磁阀开闭，以确保不耽误灌溉、节水节能。

2.5控制方法

自动化控制技术应用于滴灌工程中的主要有三种基本控制方法，分别根据时间、水量和反馈进行控制。时间控制是按照设定好的时间进行关放水，水量控制是按照设定好的配水量进行关放水，反馈控制是根据湿度感受器反馈的信号进行关放水。

2.6制定灌溉计划

首先，需要制定管理计划来提高农作物产量和质量，降低用水量，提高用水效益。管理计划的制定需要为用户提供完善的作物生产管理系统，保证用户能够了解农田土壤水分状况，从而确定日水分利用量，做出科学的灌溉管理决策，根据农田灌水量需求安排灌溉次序、调整灌溉计划；其次，详细制定灌溉计划，确定灌溉的时机和灌水量，使用土壤水分测定等技术和相关处理软件使灌溉计划更加科学化、合理化、精细化，确保土壤水分保持在农作物生长需要的最佳状态。

2.7软件系统

通常，软件系统采用便于数据查询、存储、使用的树状结构，管理人员能够借助农田中的各个监测点实时收集相关数据，并通过计算机和相关软件进行处理、显示，为用户提供农作物种植所需的准确、详细资料。另外，还需要显示任何一个监测点某一年份的情况，明确灌溉饱和与需要灌溉的点位以及土壤水分平衡、土壤水分含量、日水分使用、日用水量等情况，预测出再次灌溉的时间、用水量，以保障日常管理工作的准确、高效，为未来制定灌溉计划提供科学、完善、合理的评价标准。

在数据输入方面，读数记录屏可以显示土壤水分张力计监测到的数据、作物籽粒大小等田间数据，以准确计算作物生长所需的水量和灌溉时机。气象数据可以通过人工输入或是气象站自动载入的方式进行数据输入，掌握气象数据能够计算出水分蒸发总量，从而更为合理的制定作物灌溉计划。

软件系统能够准确计算土壤水分达到饱和点需要的时间和水分，计算出作物播种直到成熟收获各个阶段的天数，与往年的作物生长数据进行同步分析，确定作物水分的使用效益和作物总产量。对于玉米、棉花等作物，借助作物―水分方程和气象资料能够较为精准的计算出作物产量，借助速率方程能够计算作物该阶段以及整个生命周期的生长速率，借助土壤水分测定仪器能够指导用户有效利用水资源，最大限度的提高农业效益。

3.推广自动化滴灌的几点建议

3.1规范设计，建立标准

目前国家对滴灌自动化设计无统一、明确标准，设计单位在规划设计时往往根据自己的经验或者参考国外相关资料，导致滴灌设计标准不一，采用产品种类型号各异；其次，对当前的滴灌工程的规划、设计应坚持高起点、高要求的标准，避免以后自动化改造配套出现问题。

3.2开发性能可靠、经济适用的滴灌自动化控制系统

目前膜下滴灌已形成的广大市场就是自动化控制的潜力市场，自动化控制系统的相关生产厂家应抓住这个良好机遇，加大研发技术和攻关力度，多开发无线控制、电磁阀等系列化产品，降低农户生产成本。

3.3加大滴灌自动化控制技术与相关技术集成的研究与推广

科研院所及相关专家应加大测土配方施肥、科学化控、滴灌自动化、病虫害综合防治治理等技术的组装与集成， 为今后该项技术大面积的推广应用奠定基础，保证农作物稳产高产。

3.4加强对农户的宣传和培训工作

要推广、使用好这项技术，农户对这项技术的理解和掌握是关键。因此，各级部门要加大对农户的宣传、培训和示范工作，让农户掌握使用好这项技术以及简单的维护常识， 使其切实感受到新技术带来的效益。

4.结束语

滴灌是一种高效节能省水增产的微灌灌溉技术，它具有很多优点，具有很强的推广优势，滴灌将成为二十一世纪发展我国节水灌溉的重点，是加速我国农业实现节水灌溉、精准农业和设施农业的有效途径，将更好的促进我国农业的现代化。