农业节水灌溉中自动化技术的应用分析

窦世娟

【摘要】：灌溉在农业生产中的作用十分关键，如何能够将自动化技术应用于节水灌溉中是当前农业生产面临的巨大问题。本文针对我国目前使用的灌溉设备做出了详细介绍，并说明了自动化灌溉的重要意义，最后用当前的一个典型自动化设计案例说明自动化系统的运行。希望读者能够通过本文对此方面的知识多一些了解。

【关键词】：农业；灌溉；自动化；滴灌；

1、将农业灌溉实现自动化的原理和意义

1.1 自动化灌溉的基本原理

所谓自动化就是一套能够自动完成农业灌溉的科技工作程序。具体的操作是对土地，气候及作物等利用检测设备进行检测后得出数据，将采集到的数据经过分析后输入至计算机系统中。系统内部已经通过数据比较得到适合作物生长的数据，将数据输入程序中就可以自动控制水量。例如在灌溉时，泥土中含水量过高则自动排水，含水量低则自动灌溉。但就目前我国现在的状况而言，我国的自动化技术与国外还存在着一定的距离。

1.2 实现农业自动化灌溉的现实意义

现在我国常用的灌溉方式为滴灌，既灌溉作物的水呈现滴状的灌溉作物。这样的灌溉方式能够使作物吸收水的量比较均匀，不会使局部过旱或者过涝，对作物的生长有益，而且滴状灌溉时水的流量比較缓和，能够缓慢的渗入土地中，滋润土地的效果比较明显，且节约了用水的量。但是我国目前滴灌操作多为人工控制，可变量极强，不能完全将滴灌的好处发挥出来，更没有环境等周围的数据做比较，灌溉的时间及水量不够合理。因此实现自动化的滴灌是我国农业生产中急需完成的课题，这一课题的完成能够将我国农业的产量提升至一个新的高度。

2、喷灌设备及可再生能源灌溉

2.1 喷灌设备

我国目前采用的喷灌设备一般以大中型为主，小型为辅。大中型主要应用于大田作物，小型的则适合固定或者半固定的灌溉小块田地。大型喷灌设备。目前国外的喷洒方式比较灵活多变，能够调节多个喷头向附近多方位变量的喷洒水分，灌溉的周期也可以随意的更改设定，初步实现了变量灌溉。而且一切程序由计算机控制，减少了人为因素带来的不方便。国内近些年从事喷灌设备的厂家也很多，有几家代表性很强，也初步打开了国内市场。但目前还是存在一定的问题需要改进。中性喷灌设备。我国自二十世纪及时年代将中型设备的生产引入国内后，效果一直不理想。国外现在的设备使用年限在十五年以上，而我国自主生产的一般平均不会超过十年，整机的能量消耗却高于国外设备。主要的问题集中在喷洒质量和智能化上面。轻小型设备。轻小型喷灌设备多以柴油、汽油或电为动力，有手提、手抬、手推车等形式的机型。这种设备是我国为适应本田经济及地理特色自行研发的独特喷灌设备。

2.2 可再生能源灌溉

在节约用水的前题下，开发再生资源灌溉是当前的一条途径。现阶段我国可利用的资源有太阳能，风能及生物资源。太阳能灌溉主要应用的是光伏水泵技术，具有节能，方便的优点，是当前比较受欢迎的一项研究，风能和沼气在农村已经得到了广泛的应用。但是目前这些技术的应用尚且不够成熟，存在一定的缺点，在今后的研究中可尝试将太阳能与风能互补使用，降低二者不稳定因素所带来的影响。农村也可以加大在生物能源灌溉中的研究，我国节能灌溉还有很多开发空间。

3、滴灌工程中自动化技术的应用

3.1 滴灌设备

目前我国采用的滴灌设备主要是微灌灌水器。市场上灌水器的类型很多，但主要试验的一般为内镶迷宫式和单翼迷宫式两种滴灌带。此设备还有过滤及施肥的功效，面前试验的效果很好。但是低端产品较多，自发研制产品尚且不能满足国内的需要，还需进口。

3.2 滴灌自动控制系统

若想完成滴灌的自动化，就应该有自动化的灌水控制器，此装置的重要组成部分包括控制器以及电磁阀等，这可以保证作物得到适量的水份，进而使作物在不缺水的前提下节省水资源。滴灌自动化控制系统不仅可以完成对过程的监控，还可以对数据进行收集以及处理工作，除此之外还能管理数据并对过程进行控制和预警，最终实现对整个滴灌过程的自动控制，完成自动控制的目的。

3.3 滴灌自动控制系统控制计划

制定出合理的滴灌控制计划能够合理的规划作物的灌溉时间以及灌溉数量，此计划的有效实施可以预防或者消除一些农业灾害。利用先进的土壤水分测定技术，通过软件对数据进行处理，进而得到每一个层次土壤的水份特征，可以对土壤有更深入的了解，有利于完成更精细的灌溉计划以及管理决策的制定，以此来保证土壤水分一直处于农作物所需要的最佳水分含量。如果测试出土壤水分以及农作物所需水分的量，那么就能利用软件来分析每一次滴灌应间隔的时间以及每次滴灌的具体用量，而且还能充分考量每一天水分利用的情况还有天气变化情况进而促进更为合理的灌水计划的制定。通过精确的预测和计算完成滴灌系统计划的设定。

4、典型的自动化系应用统案例

4.1 试验田选择

选择十二块棉花条田，满足滴灌要求设计田地形式。为与自动化滴灌结合，设置支管及电磁阀等设计。

4.2 设置中央控制器及田间工作站

十二块条田应设置四个田间工作站，工作站的位置应选择在距中央控制不超过五百米且保持良好信号的位置。

4.3 控制器和电磁阀

此试验田共设置了六十各电磁阀和十五个控制器。

4.4 传感器和信息采集站

为简化试验，该地块的选择类型比较单一，所以传感器的铺设不需要太过密集，共设置十二个传感器和六个采集站。

此案例的设计满足一般滴灌设计的要求，在试验中我们最终可以清晰的发现自动灌溉带来的优点。我国部分地区已经开始推广节水灌溉技术，此技术对于干旱比较严重的地区有深远的意义。

结语

中国自古以来就是农业大国，农业生产关系着国家的命脉。在科学技术飞速发展的时代里农业生产也应该改变靠天吃饭的局面，将先进的技术融入到灌溉当中，使我国的农作物产品产量大幅提高。不仅如此，我国更应该将自动化技术应用于农业灌溉中去，实现我国向世界农业强国迈进的目标。对于目前我国的形式和存在的不足之处，我们应客观对待，不断改进，最大程度的赶超先进技术。

参考文献：

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