自动化灌溉控制系统在攀枝花市高效节水灌溉中的应用探讨

虎海波，范洪梅

（攀枝花市农林科学研究院，四川攀枝花 617061）

自动化灌溉控制系统在攀枝花市高效节水灌溉中的应用探讨

虎海波，范洪梅

（攀枝花市农林科学研究院，四川攀枝花 617061）

四川省攀枝花市米易县、盐边县和仁和区中央小型农田水利重点县建设高效节水灌溉试点县项目中，对已建成的自动化灌溉控制系统使用中存在的问题进行了分析，并提出了相应的建议。

自动化灌溉 高效节水 四川攀枝花

自动化灌溉控制系统是将计算机技术、传感与检测技术以及通讯技术结合起来，能够检测土壤墒情、环境特征，并依据检测结果来决定灌水量与灌溉时间。其摆脱了传统的全凭经验灌溉的灌溉模式，并且将灌溉节水技术、农作物栽培技术及节水灌溉工程的运行管理技术有机结合，通过计算机通用化和模块化的设计程序，构筑供水流量、压力、土壤水分、作物生长信息、气象资料的自动监测控制系统，能够进行水、土环境因子的模拟优化，实现灌溉节水、作物生理、土壤湿度等技术控制指标的逼近控制，从而将农业高效节水的理论研究提高到新的现实应用水平。

自动化灌溉控制系统的应用实现了对作物的科学灌溉，与原有的节水灌溉系统相比提高了灌水量的精准性，提高了作物产量，致使灌溉的合理性得到进一步的提高。作为现代化农业发展的方向与趋势，2011年以来，攀枝花市已实施1.666 7万hm2高效节水灌溉面积，并分别在盐边县、米易县和仁和区建设了自动化灌溉项目区，自动化灌溉控制系统的推广与应用将极大地提高攀枝花市现有节水灌溉农业的技术与管理水平，对展示高新技术，引领节水产业发展，促进攀枝花市现代农业发展意义重大。为了解项目的运行和使用情况，攀枝花市农林科学研究院水利与农机所的技术人员对3个区县自动化灌溉项目区进行了实地走访和调研，现就存在的一些问题探讨如下。

1 项目建设现状

攀枝花市3个区县（盐边县、米易县和仁和区）通过高效节水灌溉试点县项目建设，共实施高效节水自动化灌溉面积268.67 hm2，涉及作物主要是蔬菜与芒果。其中芒果面积184.67 hm2，蔬菜面积84 hm2。3个区县自动化灌溉控制系统建设情况，详见表1。

盐边县、米易县和仁和区的自动化灌溉控制系统都是由以色列进口的梦幻控制系统和田间灌溉系统组成。其中梦幻控制系统由梦幻控制器和田间控制终端（RTU）组成。梦幻控制器和RTU通过2芯电缆线进行通讯，RTU控制田间电磁阀实现梦幻控制器的指令。整个系统中梦幻控制器是中枢系统，发出灌溉指令和收集田间的灌溉等信息；RTU为控制系统的终端，接收梦幻控制器的指令并传递给电磁阀，完成整个灌溉系统的指令传送。

项目建成后，通过近年来的使用，效果较好，与原有的灌溉方式相比实现了精准灌溉，一般可以节水40%以上，省工90% 以上，而且作物增产明显，品质得到有效改善。

2 存在的问题

2.1 山地自动化灌溉系统投入成本较高

从表1中可看出，在攀枝花市中山区实施自动化灌溉控制系统的667 m2均成本差不多是河谷平地的1倍。如果与常规节水灌溉相比，其667 m2均成本更是其3倍左右。究其原因，主要是由于：一是为确保灌溉系统运行安全、可靠，在山地实施灌溉自动化控制系统时需要安装大量的电磁减压阀。攀枝花市的特色水果如芒果、枇杷、石榴等一般均种植在中山区，该区域地形高差较大，实施自动化灌溉控制系统时，在大部分灌溉线路中均须安装减压阀，以避免地势较低区域压力过大对管道造成的损坏，同时有效保证各个区域的灌溉量和灌水均匀度；二是山区地形复杂，地块不规则，果树种植不规范，导致灌溉系统控制分区较多，相应的管材、配件与电磁阀用量增加较多；三是水源工程造价偏高。为减少能耗，山地实施自动化灌溉系统一般均采用自压方式，这样蓄水池需建在系统的最高位置，建设施工时材料须二次搬运，大量使用人工，导致蓄水池的造价较高。

2.2 系统未实现水肥一体化功能

表1 盐边县、米易县、仁和区高效节水灌溉项目建设自动化灌溉控制系统

攀枝花市由于独特的地理气候条件，农产品亩均经济效益较高，使得土地利用集约化、规模化程度不高，多是单家独户分散经营，因此，实施自动化灌溉控制系统的村社，一个灌溉系统涉及众多农户。因农户的种植管理技术、经济、文化水平均存在着一定的差异，在施肥上无法做到统一，因此，现有的自动化灌溉控制系统只实现了水的自动化灌溉，原灌溉系统中设计的施肥系统未能发挥作用。

2.3 系统中部分控制枢纽的信号传输较弱，不灵敏

目前，已建的3个自动化灌溉控制系统中，在信号传输上均是采用无线传输方式。无线传输方式不需要埋设电线，施工安装方便，也不影响农户田间耕作。但是盐边与仁和区的项目区均位于中山区，地形较复杂，因山势的影响，部分控制枢纽存在着信号传输较弱，不灵敏的现象，有时需人工开启电磁阀。

2.4 建后的用水机制不健全

高效节水灌溉工程是三分建，七分管，建是基础，管是关键。它改变的不仅是灌溉模式，更是对农业用水管理模式的一次革新，因此，建立与健全高效节水使用维护机制是确保项目良性与长久发挥效益的根本。

精装修的施工周期管理、质量要求等作为精细化管理的重要组成部分，与精装修的施工工序顺利开展存在较大关系。部分管理人员由于没有意识到精细化管理的重要性，导致其没有将质量要求与相关规范作为基础对施工质量进行控制，也没有进行有效的成本控制，使精装修工程施工质量无法获得保障，还会浪费施工成本。

为确保已建的高效节水设施系统能正常运行与使用，当地村社组建了用水者协会，并安排专人负责。但是由于对本地作物灌溉制度的研究、栽培技术的研究等相关配套技术没有跟上，导致用水者协会建立的用水机制不健全，用户使用时主要是根据经验编制灌溉计划，设定灌溉时间和灌溉量。同时，用水者协会在制定的管护机制中，对如何合理确定水价，水费的收缴，水费开支、使用的监管，水费中除管理费用外维护费用的收取等都还不健全，可操作性不强，导致实际使用中水费收缴困难，用水机制还有待进一步探索与完善。

2.5 管护人员的管理水平有待提高

高效节水技术是实现农业现代化不可缺少的重要内容，与常规的沟灌和漫灌相比，它要求农民有较高的文化知识水平，特别是高效节水灌溉中的自动控制灌溉系统，它对农民的文化素质要求更高。而盐边县、米易县与仁和区这3个自动化灌溉系统的管护人员都是施工方在工程建设完后培养的本地村民。由于文化水平有限，只能通过梦幻控制系统进行简单、固定的灌水操作，无法根据控制系统当中采集到的温度、土壤湿度等传感器参数编制灌溉计划，适时进行灌溉。系统功能利用程度较低，“高效”还没有得到充分体现。

2.6 出现故障时，维护困难

3个区县自动化灌溉系统的施工方都是外地的，在该市无销售人员与门市，而攀枝花市也没有此类的专业技术人员。当自动灌溉控制系统出现故障时，只有打电话询问施工方。在保修期内，施工方还可及时派人来维修，而在保修期过后，这个问题就显得更加突出。并且，因攀枝花市没有相应的电子产品与配件销售，技术人员找到问题后，配件还需从外地运输或邮寄过来，致使维修时间较长。2015年，仁和区的自动灌溉控制系统因雷击出现故障后，一个电容配件，修理花了近一个半月的时间。同时，山区自动灌溉控制系统在出现问题时，须爬坡上坎去处理，与平坦地势相比，维护与管理都较困难。

3 建议

3.1 加大对管护人员的高效节水技术培训工作

攀枝花市实施高效节水灌溉的每个村都成立了用水者协会，并选出了相应的管护人员。盐边县、米易县与仁和区3个区县的高效节水办公室每年可聘请市农林科学研究院的技术人员，组织1～2次针对管护人员高效节水技术知识的培训，以提高管护人员对高效节水技术知识的掌握，使其在管理与使用中能及时发现问题，并解决问题，确保系统良性、长久运行。

自动灌溉控制系统的信号传输方式分为有线和无线。传输方式的选择要根据项目区的地形条件来进行，如是在地势较平坦的地区，可选择无线方式；但是在山区，因地形条件较复杂，如果面积较大，最好采用有线方式，或是增设信号传输的中转站。电磁阀最好采用手自一体式的，以利于后期的长久使用，降低产品更换周期。同时为降低工程造价和后期的维护成本，最好用浮球阀式减压罐替代电磁调压阀。

3.3 因地制宜，积极探索管护措施

3个区县的用水者协会要根据项目建设地点的实际情况，积极探索与完善符合自身的先进的用水管理模式和管护机制，要逐步改变农民的用水模式和习惯，实现从无偿用水到有偿用水，从无组织用水到科学管理用水。以推进水利工程良性运行和可持续发展。

3.4 通过渠道建立直接维护关系

目前，国内销售的自动化控制产品与软件主要是以色列耐特菲姆公司、普拉斯托公司和美国雨鸟公司的产品，这些产品在国内都有代理商。由于这些自动化控制产品是组装、配套的，因此国外产品的价格较高，而国内企业大多只做整个控制产品中的部分，单个产品的价格较便宜。由于攀枝花市的市场较小，要相应公司在攀枝花市设立门面较困难。为确保系统的良性长久运行，在保修过后，系统出现故障时，用水者协会只有多渠道的建立各种维护关系，除与施工方保持联系外，还可直接与国外产品的代理商以及成都、昆明可以安装自动控制系统的节水灌溉公司联系，请求技术支持。最好是提前与相应公司取得联系，避免用水高峰期出现故障时，迟迟无法解决问题，影响作物的正常灌溉。

3.5 以点带面，建高标准自动控制灌溉示范点

节水灌溉在攀枝花市已经大面积得到了推广，应用及管理技术也逐渐成熟。在此基础上发展自动化灌溉技术是精准农业发展的必然趋势。但由于土地集约化规模化程度不高、工程造价较高等原因，致使该项技术在大面积推广上较困难。针对攀枝花市农业现状，在节水工程大面积实施的前提下，为了达到该类工程可持续利用的目的，可适当考虑在种植水平较高，经济实力雄厚的种植大户、龙头企业、专业合作社等中实施一定面积的自动化灌溉，建高标准自动化灌溉控制示范点，展示目前国内与世界上最新的灌溉技术。同时通过高标准自动化灌溉示范点的带动与辐射作用，促进精准农业在攀枝花市的进一步推广，逐步让农民接受该项技术。

4 结论

自动化灌溉控制系统代表了高效节水的发展方向，但是因为工程造价高、农民管理水平较低、使用维护存在问题等原因，目前攀枝花市还不能大面积的推广应用该项技术，只可做小、做精，起展示、带动和引领作用。