农业节水自动灌溉系统的应用

刘万臣

摘 要：我国水资源的占有量在世界上占有一席之地，但是作为一个人口大国，人均占有量却不能赶上世界的平均水平。并且随着经济的发展水资源也变得越来越紧张，面对这样的情况，节约用水成了各个国家关注的重点。众所周知，我国的水资源一半以上用于农业灌溉，所以在本研究中笔者将探讨农业灌溉的节水。

关键词：农业节水；自动灌溉系统；应用

前言

随着科技的不断发展，各种自动化不断进入人们的生活，所以农业灌溉的自动化也越来越普遍。目前我国在农业的自动化灌溉方面存在的比较严重的问题便是水资源的利用率低。所以对于农业节水自动灌溉系统的应用研究便具有现实意义。

1 关于农业节水自动灌溉系统的的简介

1.1 关于农业节水自动灌溉系统的原理

自动灌溉系统由中央控制计算机、传感器、数据采集系统、电磁阀及软件系统组成，自动灌溉系统的整体操作的过程为，首先需要人工的制定一套最适合的灌溉的数据。例如植物需要的最佳的含水量，需要的雨水量，以及最适合植物生长的温度等。这些数据会作为一个标准值。然后通过传感器，会感知在土地里的实际的各种数值。然后传感器将这些数据传给自动灌溉系统的中央处理系统。中央处理系统将实际测得的各种数据与本来设定的数据相比对，然后就可以得出是否需要灌溉。当实际的数值低于标准的数值时，便会灌溉。当时实际的数值高于标准的数值时，相应的灌溉系统的开关变会关闭。这便是农业节水自动灌溉系统的原理。

1.2 关于农业节水自动灌溉系统的特点

农业节水自动化灌溉系统的应用范围主要是农业。他的使用者的知识水平可能并不是很高。所以这就要求农业节水自动化灌溉的整个系统组成不能过于复杂。一般而言，农业工作者为了保持灌溉系统的清洁需要不断的清理，但是清洗次数少反而是农业节水自动化灌溉系统的一个比较显著的优点，并且在次数较少的清洗过程中便可以达到要求的洁净度。在灌溉的过程中，灌溉水中可能掺上各样的化学药品，对于农业节水自动灌溉系统造成各种侵蚀，这也要求我们的农业节水自动灌溉系统具有高度的抗腐蚀能力。自动灌溉系统在进行灌溉时可以将水肥按照最佳的比例混合，然后在灌溉的过程中，施肥均匀，并且可以根据植物不同生长时期对于肥的不同要求而进行调节。当然农业节水自动灌溉系统不仅仅可以完全自动化，也可以将其调节成半自动化，也可以完全手工。目前我国的水的利用率低下的主要原因是因为我们在灌溉的时候灌溉的精度无法控制，农业节水自动灌溉系统便解决了这个问题，他在灌溉的时候可以将灌溉的精度控制在一定的范围之内，杜绝水资源的浪费。

2 目前国内外农业节水自动灌溉系统发展的现状

农业节水自动灌溉系统的初步发展是1929第一次世界大战期间。最先发明的国家是法国，法国在二十世纪三十年代便研发出一套比较完善的农业节水自动灌溉系统，并且在二十世纪五六十年代随着电子技术与科学技术不断的发展而发展，农业节水自动灌溉系统不断的得到完善，并且在美国日本等国家也得到了比较长足的发展。，控制模式也由早期的当地控制发展到可以实现遥测、遥控的集中控制模式。目前，国外的农业节水自动灌溉系统发展的时间快要接近一个世纪。经过长时间的发展国外的农业节水自动灌溉系统已经发展的十分完善并且控制的精度也十分的准确。我国的农业节水自动灌溉系统的发展时间比较短，所以还存在比较多的问题，目前我国的农业节水自动灌溉系统整体系统的配合性还比较差，并且自动化的程度也不尽人意，虽然农业节水自动灌溉系统是自动化的系统，但是目前我国也没有完全的实现自动化，大部分还停留在半自动化与人工的程度上。我国大部分的农业节水自动灌溉系统都处于研究使用阶段，缺乏比较完善的我国自制的农业节水自动灌溉系统。总而言之，目前我国的农业节水自动灌溉系统大部分是采用外国的先进措施。但是因为国外的这些农业节水自动灌溉系统是根据欧美国家的气候温度定制的。所以我国在应用的时候难免存在不合适的地方，并且引进国外的农业节水自动灌溉系统需要花费大量的金钱，这也就需要我们努力自主研发属于自己的农业节水自动灌溉系统。

3 对于我国的农业节水自动灌溉系统提出的改进方案

目前我国因为农业节水自动灌溉系统发展的时间不长，所以存在比较多的问题，需要进一步完善。以下针对于我国农业节水自动灌溉系统提出几点粗浅的看法。

3.1 对于农业节水自动灌溉系统设置硬件标准

要提高我国的农业节水自动灌溉系统便需要提高相应硬件设施的标准，实现标准化与数字化。对于农业节水自动灌溉系统设置硬件标准化与数字化体现在以下几个方面：控制器的标准化、数字化。控制器是节水灌溉控制系统中的核心部件，完成控制器的标准化、数字化，才能信息实时采集、分时存储、准确地对环境因子参数进调控；传感器的标准化、数字化。传感器在整个农业节水自动灌溉系统中发挥的作用便是测量土地的相应的数据，并且将其传输给中央处理系统。传感器的标准化，数字化表现在使测量的数据精度控制在一定的范围之内。因此，必须从精度、可靠性方面综合考虑，制定统一的标准，选择合理的数字化的智能传感器；执行机构的标准化、数字化。执行机构主要是农田或设施内温度、湿度及土壤水分等因子进行调控的控制电路和设备，如电磁阀的开关等。以前我国应用的一般是开关，开关的应用会降低灌溉用水的精度，因此，开发标准化、数字化的执行装置也是提高控制质量的重要因素；控制装置的网络化。对各个控制装置开发标准的网络通信接口及相应的节点，实现各节点相互通信，实现信息的共享对于农业节水自动灌溉系统的发展将起到很大的促进作用。并且实现各个控制装置的标准化也可以实现远距离控制。

3.2 进一步提高对于植物生长需要信息的提取能力

要想做到科学的节水，便需要我们进一步的探测植物生长所需要的信息，通过科学精确探测的植物生长所需要的信息，可以制定更为精确的节水方案。如基于视觉技术探测生物信息，用红外技术探测作物叶面温度满足植物生长的需求；将植物电信号作为生理反馈信息，建立植物电位与环境因子的定量关系；利用多光谱反射原理探测植物生长状况，如植物的水需求状况；植物的营养需求状况；植物的病虫害状况；植物的生长状况等。

4 结束语

在本研究中，笔者研究的重点是农业节水自动灌溉系统的应用。首先介绍了农业节水自动灌溉系统的原理以及农业节水自动灌溉系统的特点。使得读者对于农业节水自动灌溉系统有一个大概的了解。然后介绍了国内外农业节水自动灌溉系统的现状，目前国外的农业节水自动灌溉系统的发展已经比较完善，而相对的，我们国家因为发展的时间不长，农业节水自动灌溉系统还存在比较多的不足，这就导致我国的农业节水自动灌溉系统一般是采用国外的技术，但是因为国外的各项指标与我国存在一定的差异，需要我国自主研发属于自己的农业节水自动灌溉系统。最后提出了几点改进的措施，面对我国这样的现状，需要相关的工作人员继续努力，努力完善我国的农业节水自动灌溉系统。

参考文献

[1]徐忠辉，潘卫国，石红梅.自动灌溉控制系统的应用[J].北京水务，2010（5）.

[2]樊宜，孙灵志，杨楠.江西省高效农业用水自控系统的设计[J].江西水利科技，2008（3）.

[3]张杰，黎耀贵，杨冬升.现代农业节水灌溉自动控制系统设计方案分析与选择[J].中国水运，2008（3）.