浅析节水灌溉自动化的应用

蒋雷

摘 要：随着信息通信技术、传感技术等在农业生产领域中的广泛应用，为农业灌溉由传统充分灌溉向局部针对灌溉发展创造了有利条件。利用自动化数据监测技术， 我们可以通过传感器，实现对农业灌溉区用水量的实时监测和统计分析， 进而实现对整个农业灌溉过程的动态控制管理。

关键词：节水灌溉；自动化技术；计算机技术；传感器技术；

中图分类号： TV131 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-01-00-01

随着信息通信技术、传感技术等在农业生产领域中的广泛应用，为农业灌溉由传统充分灌溉向局部针对灌溉发展创造了有利条件。利用自动化数据监测技术， 我们可以通过传感器，实现对农业灌溉区用水量的实时监测和统计分析， 进而实现对整个农业灌溉过程的动态控制管理。

一、节水灌溉自动化技术的应用现状

农业生产灌溉不是一个简单的过程而是一个纷繁复杂过程，在这个过程中涉及到很多的的技术内容， 要真正实现农业生产过程中的灌溉水资源的高效利用， 仅凭借节水设备运用或节水技术发展，根本不可能。因此，只有将灌溉水源开发、灌水技术装备和灌区降雨、蒸发、土壤墒情等相关因素进行有机结合， 统筹考虑，做到灌区降雨、灌溉水、土壤水以及地下水等水资源的动态使用，实现按需、按时、按量等自动供、配、用水。

（一） 节水灌溉自动化技术国外应用现状

早在上世纪90 年代美国就研发出第一套农田灌溉控制器，这套系统把土壤中水分作为自己控制对象， 以此判断灌水管道上开关的闭合状态。1990 年， Fangmeier 等人把红外线热电偶应用到到自动化灌溉控制领域， 通过红外线热电偶测量灌溉区的土壤温度，并与其他的传感器相互配合， 形成了一整套完善的自动化灌溉控制系统 。目前日本基本上实现了灌区动态管理， 整个节水灌溉系统采用分层式结构，利用无线通讯功能对灌区的各个区域进行遥测、遥控，进而实现对灌区水资源的控制调度， 有效提高了灌水的利用效率。以色列在微灌技术方面领先于世界，在以色列农业工作者可以通过家里的电脑实现对农场的全程监督管理，不仅可以实现对灌溉间隔时间、灌溉水量等的远程调控， 同时系统可以对灌溉数据进行有效分析， 为农户提供最佳的灌溉方案。

（二）节水灌溉自动化技术我国应用现状

我国在节水灌溉自动化方面的研究起步晚，主要是因为受传统的农业用水观念等因素的影响，目前水灌溉自动化方面的研究还处在初级阶段，灌溉基础设备短缺，灌溉自动化管理水平不高等。目前我国所拥有的节水灌溉自动化系统基本都是在引进和吸收国外技术的基础上形成的。北京奥特斯达科技有限公司研发的 WT-02 型微喷灌定时自动控制系统是我国应用广泛的节水灌溉系统之一，它是一种满足农业、园林、温室大棚等灌溉领域的综合电子灌溉自动化控制系统，但该系统设计没有考虑没灌区的实际时变因素，不能按需对水分进行动态水量调节和分配。就目前我国所拥有的节水灌溉控制系统设备而言，大多存在控制规模小，控制对象单一，设备成本高的缺点，大面积推广存在问题。

二、节水灌溉自动化技术发展前景

就目前而言农业节水灌溉发展的主要方向是通过有线电话线或无线信息通讯通道构建分层分布式的自动化管理系统。

（一） 基于电话网络的有线拨号节水灌溉自动化系统

我们可以通过远程监测控制系统来实现用户对任何灌溉区域的动态监测和实时控制。亨特公司研制的 IMMS 中央灌溉控制系统结构就是基于有线电话网络的现代农业节水灌溉自动化系统， 同时也是农业灌溉自动化技术重要的发展趋势。IMMS中央灌溉自动化控制管理系统一个重要的特点就是把当前已经很成熟的有线电话网络作为自身系统的主要数据通道， 然后通过这个数据通道传输到灌区中央控制中心，从而实现对灌溉水资源的动态调度和分配。IMMS 中央灌溉自动化控制管理系统，可以实现对灌区子系统的同步数据监测和控制， 并通过控制中心计算机完成灌水时间、灌水顺序、灌水量等数据的编制。同时IMMS 中央灌溉自动化控制管理系统开发了纠错报警功能，这一功能可以有效的防范由于人为原因造成的操作失误，，有效的避免水资源的浪费。

（二）基于无线传感器技术的农业节水灌溉自动化系统

无线传感器网络技术是电子技术、自动化技术、无线信息通讯技术充分发展后的产物。如何让更好的实现信息信号实时同步一直是农业节水灌溉自动化研究者十分关心的问题，随着无线传感器网络技术的出现，人们很容易实现灌区不同控制系统信号的动态采集、数据传输以及信息数据的动态处理分析，这也为农业节水灌溉自动化研究者提供了一个新的研究方向。

（三）基于3G 技术的节水灌溉自动化系统

随着 GIS、 全球定位系统（ GPS） 、 无线通信（ GPRS） 、 微波通讯、 卫星遥感等先进技术在农业生产节水控制领域不断应用，使我们的灌溉用水决策支持系统功能变得越来越丰富、越来越强大， 同时还推动了节水灌溉自动化管理的现代化、高效化以及数据化，有利于构建出一个节水、节能、省钱的现代化的灌区综合自动化控制管理系统。

三、结束语

随着计算机技术、卫星遥感技术 、微波通讯技术、电力电子技术、 自动化技术等的迅猛发展， 各种节水灌溉设备价格的降低， 可靠性的提高， 用先进的电子信息技术构建功能强大的节水灌溉监测控制管理系统是我国农业灌溉水资源优化分配和调度的必然发展趋势，同时也是我国农业乃至国民经济可持续发展重要的基础保障。

参考文献：

[1]国家发改委，科技部，建设部，农业部，水利部[M].国节水技术政策大纲. 2005.

[2]杨一天. 节水灌溉技术手册[M]. 北京： 中国大地出版社，2005.

[3]吴普特，牛文全. 节水灌溉与自动控制技术[M]. 北京： 化学工业出版社， 2001.

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