试论计算机技术在农业节水灌溉中的应用

蔡 旋

（荆楚理工学院 湖北荆门 448000）

农业节水灌溉主要是出于节约灌溉用水的目标，选择相应的方法和技术，通常主要是工程技术，目标是提升水资源利用率，提升农作物的种植品质和产量。随着信息技术发展，计算机技术逐渐应用到农业领域当中，进一步提升了农业生产品质。

1 国外农业节水灌溉技术发展现状

美国的加州区域通常是结合先进的传感控制装备、无线通信和计算机网络相结合的方法实施自动灌溉工作的，同时还会结合内置软件模块，包括防虫、预测以及气象跟踪等，实现涵养水源和节约用水的目标，提高环境保护质量。美国的计算机控制灌溉系统主要由天气预测系统、传感装置和基站设备等环节构成，在选择自动化计算机技术后，可以结合实际测得的作物生长状态、气象条件和土壤水分含量等信息控制农田灌溉中的滴灌、喷灌速率和水量，保证作物根部的通气状况和湿度，满足最佳标准，降低灌溉水量，实现精准灌溉目标。美国所有灌溉区域基本上都融入了计算机管理，计算机会将命令传送至传感装置，采集数据信息，比如灌溉区内不同位置不同时间的土壤蒸发量、降雨量、作物蒸腾量、管道水流量以及土壤的湿度等内容，随后再通过数据信息把信息储存至计算机内，由计算机针对相关数据实施综合性分析，制定农田灌溉的最佳水量。在国际上以色列也是农业科技最高的典型代表，其在计算机农业节水灌溉上十分成熟。计算机能够促进环境、农作成长环境、农田灌溉系统以及管理调度中心之间顺畅交换数据信息，结合管理系统、专家知识库、信息处理等功能，可以形成最佳灌溉计划，实现精确控制。

2 国内农业节水灌溉技术发展现状

我国农业节水灌溉中的计算机应用依然处于起步阶段，其中大部分依然是以人工计算分析以及实际生产经验为主，自动化程度不足，计算机尚未大范围推广开来，基础设备设施比较落后，相关数据采集装置以及测试传感装置设备不够先进，没有以专家系统为基础形成有效的信息决策、分析和处理机制。同时大部分测试依然停留在人工记录、人工作业等领域当中，不但耗时耗力，还降低了工作效率，无法保障资料信息的准确性，不符合现代农业发展需求。因为在农业灌溉区缺少自动数据传输系统和数据采集系统，导致测试的相关数据信息参差不齐，系统性不足，存在较大疏漏。因为计算机的自动化处理水平相对较差，无法针对相关材料信息实施系统分析，对农田灌溉精确度产生直接影响。为此需要积极引进国际上的各种先进技术设备，形成科学完善的计算机网络灌溉系统，为农业种植领域中的优化管理和科学决策提供可靠的数据支持，如此才会在优质高产的基础上实现节约用水目标，促进节水和优质高产目标的有机统一，提升水资源利用率[1]。

3 农业节水灌溉的软硬件条件

3.1 硬件条件

计算机农业节水灌溉系统中的核心内容是地理信息系统，而全球定位系统以及遥感监测系统则为地理信息系统提供辅助作用，为相关地理信息提供高效、快捷的数据资源，为此三者之间的联系十分密切，如此才能充分体现出系统的先进性，顺利完成数据处理和空间分析任务。在此实践操作中，RS、GIS 以及GPS 等技术都是以集成应用为主，对于硬件设备和软件设备拥有极高要求，其具体包含下面几种硬件设施，分别是中央处理装置、磁盘驱动装置、绘图仪、显示器、磁盘机以及数字化设备。而磁盘驱动装置以及中央处理器能够提供数据和程序的储存空间，数字化设备可以将遥感图像以及地图所展示出来的内容转化为数字形式从而全面表达出来，随后再将相关数据信息储存到计算机设备当中，绘图仪则是用来显示最终结果，磁盘机功能是储存程序数据，和其他系统之间实施顺畅通讯，而用户则是利用终端和显示器控制外围设备以及计算机。

3.2 软件条件

从软件层面分析，具体包含三种内容，分别是GIS 软件、操作系统以及相关软件设备。从操作系统角度看，当今较为普遍的是WINDOWS 系统，而在农业节水灌溉领域中，经常使用UNIX 系统，从整体发展趋势分析，两者逐渐形成一种融合局面。数据库管理软件，在农业灌溉区域相对较大的条件下，通常会选择ORACLE 和SYBASE 软件，上述两种软件主要是为了构建数据库，方便后期进行应用。GIS 分析软件方面，系统基础软件包含管理软件、编辑软件、录入软件，其对于农业领域中的节水灌溉具有重要影响，结合国内外实际发展状况，通常应用软件包含MAP/GIS、MAPINFO、MGE 等软件，具有良好的辅助作用[2]。

4 农业节水灌溉中计算机技术的应用

精确灌溉主要是计算机结合作业过程中采集的相关信息和系统内储存信息实施比较分析，从而确定相应的形式方法，为此计算机在大量储存各种原始数据信息的基础上，还应该及时处理、接收大量采集到的数据信息，相关数据信息主要包含农作物的生长信息、地理信息以及位置信息。

4.1 位置信息

采集作物位置信息通常是利用GPS 方式实现，通常包括空间部分应用者、地面监控和地面控制站等几部分构成。通过卫星能够采集世界范围内各个场区域位置信息。当下应用较为频繁的是DGPS，这款软件可以将卫星采集到的位置信息和真实信息之间实施比较分析，随后对位置信息实施计算分析。该种技术在我国农业节水灌溉中的应用主要是对不同灌溉区域发展状况进行分析，随后制定合理的灌溉方案，控制灌溉水量。

4.2 地理信息

地理信息主要包括对农作物相关种植区域的病虫害危险、土壤自然条件、农作物的成长状况、地理位置等信息实施系统分析，在采集完相关地理数据信息后，需要对相关数据信息实施系统分析，并形成科学、完善的灌溉方案。此外还可以充分结合农作物产量在空间内的分布状况和分布差异，深入挖掘农作物分布差异性的原因，并形成科学的处理措施，结合相关软件支持，还可以自动生成农田灌溉水的处方图，帮助进行合理的分区灌溉。

计算机应用于农业节水灌溉过程中，还离不开辅助设计，即农作物生产中的微灌技术可以充分联系农作物生产中对于水量的现实需求，利用管道末端设置的灌输器装置以及低压管道系统，以最低水量为标准将农作物成长中需要的养分和水分传输至植物根部当中，促进植物成长。

4.3 生长信息

传统灌溉方式下，农民尚未构建农作物生长和灌溉水量之间的良好关系，从而影响了农作物的成长状况，阻碍了植物的成长。但在融入计算机技术后，能够利用相应的技术全面采集两种数据信息，挖掘其中的内在联系，明确农田灌溉水量，该种方法不但可以推动农作物的快速增长，同时还可以有效控制水资源浪费问题。

在农作物分布信息基础上，需要率先采集农作物区域的产量数据信息，随后结合相关数据信息形成产量空间分布状态图，农田生物环境系统中的相关信息主要包含农作物杂草、害虫；农田作物种植结构以及农作物的生理功能等信息，只有充分处理好相关信息，才可以科学评判农田生物环境系统的结构状态、功能状态以及环境质量。

4.4 自动化控制

农业节水灌溉中的自动控制主要可以从智能化农机当中体现出来，随着精确农业的推广应用，我国农业领域中的播种、施肥、喷药和灌溉等环节也产生了极大的效益，通过编制相应的程序，能够实现远距离操作目标，提高水资源节约效率[3]。

随着计算机在农业领域中的投入应用，当下逐渐出现大量商品化变量处方应用到农业生产种植当中，特别是在喷药、施肥以及灌溉等方面收获了巨大的成果，能够和农业生产领域中的播种设备、喷药设备、施肥设备以及喷水设备等进行有机结合。充分结合不同地域农作物的发展需求，通过对相关喷灌设备的工作压力、喷嘴型号大小、喷灌设备型号等内容进行调整，有序实施灌溉工作，其属于自动化管理系统，需要先把相关土壤信息、农作物生长周期等信息储存到计算机内，随后相关灌溉设备便会按照既定程序自动按照指定的用量和时间，调整农作物灌溉水量。在该系统中设置遥控装置，从而储存各种类型的数据信息，并利用通讯网络以及个人计算机实施灌溉管理控制，如果想要促进灌溉水量实现变量，可以将地理信息系统中的各种储存信息数据应用到平移式大型灌溉装置当中，从而顺利控制灌溉水量变化。

系统仿真技术的应用也能够进一步提升农作物生长质量，其对于计划和决策的制定拥有极大的影响，可以进一步扩大植物生长效率。结合系统仿真技术能够针对农作物的生长环境和土壤质量实施信息仿真，深入了解植物成长中水量需求，促进植物茁壮成长。

5 小结

我国是一个十分缺乏淡水资源的人口大国，粮食安全与水资源问题十分紧张，进一步提升农业灌溉水利用效率，提高生产效率逐渐成为我国保障粮食安全基础战略要求。而结合计算机技术对农业灌溉进行精确控制逐渐成为落实相关策略的重要举措，计算机技术的应用和发展对于农业节水、实现可持续发展具有深远影响。