温室灌溉自动系统研发现状

李中彦

摘要：灌溉技術及系统在温室生产中具有不可或缺的作用。根据温室的发展方向和趋势，总结温室灌溉的主要特点及类型，概述近年来关于温室灌溉自动系统的研究和设计进展，为推动温室灌溉体系的发展提供理论参考。

关键词：灌溉系统;温室;自动;综述;类型

中图分类号：TV131.1    文献标识码：A    文章编号：1674-1161（2019）06-0061-03

灌溉技术及系统在温室生产中具有不可或缺的作用。随着温室栽培面积的不断扩大，温室生产中涌现出很多设备和灌溉方法，灌溉技术逐渐向标准灌溉、精准灌溉、立体灌溉、连续化灌溉方向发展，以实现高产、高质、高效的目的。目前，结合我国国情开发成套、适用、可靠、先进的温室灌溉系统，是今后节水灌溉设备发展的主要方向。

1 温室灌溉的特点及类型

1.1 特点

当前，温室逐步由小型向大型连体发展，由季节性向长年性发展，由人工管理向自动化管理发展，由平面灌溉向立体灌溉种植模式发展。温室灌溉具有以下特点：一是作物需水全部由灌溉供给，水分循环独立，无降雨和地下补给，隔绝自然环境。二是空间小，栽培形式多样。三是灌溉环境可人工控制，水、温、土、肥、气控制混在一起，灌溉系统相对复杂。

1.2 类型

温室灌溉的主要类型见图1。

温室中以土壤为基质的灌溉形式基本属平面灌溉，灌溉器工作压力基本相同，管网呈平面布置，在同一地块灌溉类型一致。立体灌溉是指灌溉器分布在不同平面、曲面、圆周上多维分布，充分利用平面空间、立面空间的时间、光热气资源，使空、时、光、热、气、土等发挥最大效益。灌溉器呈多维分布，工作压力不等，位置不断变换，多为多种灌溉方式相结合。大型温室水利用系统见图2。

2 温室灌溉自动系统研发进展

当前，国外温室栽培的智能化普及率高，能完成嫁接、育苗移栽、耕耘施肥、葡萄收获等作业的机器人逐渐被投入温室生产。我国水资源总量不足、时空分布不均，干旱缺水严重制约着农业发展。在温室生产中，水是调控温肥的重要手段，因此温室灌溉成为诸多科研者的关注课题。为实现节水增效，水肥一体化等现代节水技术不断涌现，能够实现温室自动灌溉的系统也不断被研发设计。

杜佳豪等设计一种温室大棚自动控制灌溉系统，采用先进的无线自动化控制技术实施精准灌溉，有效提高灌溉准确度和水利用率。其硬件模块结构如图3所示。系统的稳定性很好，系统运行56min 即能将温室内土壤湿度由30%提高到设定的56%，系统超调量≤8%。

王慧等基于嵌入式Linux内核移植设备，设计一种微喷自动装置温室微喷自动装置。主要包括流量、压力、温度检测、湿度检测等电路的设计，控制系统通过嵌入式控制系统采集微喷装置的水力特性参数，驱动电磁阀网络调节水压、水量。系统包括试验平台、数据采集处理控制系统、电磁阀网络、传感器网络等，自动装置运行框架如图4所示。硬件设计过程中，针对空间电磁辐射和过程信道等干扰，采用减少引线长度、电磁场屏蔽，铝箔或铜箔隔离等方式，确保处理器正常工作。

为提高草莓的水肥利用率及其产量，福建省农业科学院数字农业研究所以自主研发的水肥机AB920为控制核心，以维控LEVIStudio组态软件为工具，以类BASIC编程开发，设计一套水肥一体草莓立体栽培灌溉控制系统。该系统具备状态查看、水肥配制、轮灌控制、组件手动等功能，通过有序控制循环灌溉泵、搅拌泵、灌区电磁阀，实现草莓立体栽培的自动化灌溉。具有辅助配肥、分区轮灌、定时轮灌等功能，可结合种植作物的实际需水量制定灌溉计划，实现无人值守自动灌溉;为方便组件检修和实现应急灌溉，设计手动操作系统，实现单个组件功能检测;实时监控系统运行状态，便于及时发现灌溉系统的异常情况和排除故障，保障系统高效运行。栽培灌溉效率高，社会效益和经济效益良好，应大面积推广应用。

3 结语

进入21世纪后，温室环境控制系统迅猛发展，由自动化向大工厂化、标准化、信息化、智能化方向发展。近年来，随着温室灌溉技术的发展，许多新技术、新方法广泛应用在温室系统中，为生产者带来显著的经济效益和社会效益。我国的温室类型较多，日光温室的比例不大，塑料棚尤其是中小棚的数量较多。因此，在研究温室灌溉方法和设备时，应针对不同类型的温室设计适宜的灌溉方法，实现多功能一体化自动作业，推进温室种植数字化生产管理进程。

参考文献

[1] 南纪琴，宋毅夫，肖俊夫，刘战东.温室灌溉技术的发展[J].节水灌溉，2013（9）：85-89.

[2] 王慧，张璐.基于嵌入式Linux内核移植设备驱动的微喷自动装置[J].农机化研究，2017，39（7）：196-200.

[3] 刘现，李传辉，雷锦桂，等.草莓水肥一体化立体栽培灌溉控制系统设计[J].福建农业科技，2017（9）：39-42.

[4] 杜佳豪，王筱雨，高原，等.温室大棚的无线自动控制灌溉系统设计与实现[J].电子技术与软件工程，2017（12）：142.

Research and Development Progress on Irrigation

Automatic System in Greenhouse

LI Zhongyan

（Heishan County Government Affires Service Center， Jinzhou Liaoning 121400， China）

Abstract： Irrigation technology and system play an indispensable role in greenhouse production. According to the development direction and trend of greenhouse， this paper summarizes the main characteristics and types of greenhouse irrigation， summarizes the research and design progress of greenhouse irrigation automatic system in recent years， in order to provide theoretical reference for promoting the development of greenhouse irrigation system.

Key words： irrigation system; greenhouse; automatic; summarize; type