新型节水灌溉自动化控制系统应用

祖锡华

(江苏经贸职业技术学院，江苏 南京 211168)

1 应用

1.1 现状

新型节能灌溉系统主要是在新疆地区进行实验，实验站在位于河水的中心位置进行建设的，建设实验站主要是进行实验灌溉技术的推广。实验区位于新疆的天山上，那里的山势较低，但较为炎热的，通常春夏秋冬的温差较大，风沙大，气候干燥少雨。在新疆地区进行实验是因为实验区是典型的水少干燥的农业区域，那里的农作物种植水平是很低的，自动化灌溉系统的出现大大减少了水资源的浪费。

1.2 在灌溉中遇到的问题

新疆是种植棉花地区的农业基地，棉花的生长周期和灌溉，在一般的情况下需要灌溉10次以上，对于棉花大灌溉势必较长的，之前都是通过水井进行浇灌，可是水井中的含沙量达到0.4/1kg左右的含沙量，在对棉花地浇灌一段时间后，沙子就会随着水泵流到棉花地中。出现这种情况的时候，需要对沙子进行清理，还要对水泵进行清理，不然就会把水泵堵塞损坏不能使用，会影响灌溉的进度。在炎热的天气农民进行工作会中暑，严重的情况下会被热死。如图1。

图1 水井式灌溉

2 系统设计

2.1 数据采集

数据的采集部分主要是对土壤环境进行采集，数据的采集主要是要达到人机的部分，通过数据采集将数据传到光感器上，通过光改气对数据进行传输、收集。该部分的收集是为土地进行环境测试。比如，pH酸碱度、光度照射、温度、湿度的要求，通过收集传到芯片中。

2.2 控制部分

控制部分是电器的外在设备，是将收集到的绑在外在设备上，通过光感设备对工作进行预定工作。

2.3 人机

人机是关键的部分，它决定着信息的输出工作，是将所有的信息进行打包处理，是通过相应的格式对于电流数据进行上传下达，就是数据通过数据芯片到达客户的端点。客户端是可以通过对数据的检测对土壤环境进行检测，通过检测看环境、温度以及湿度是否达标。对数据起到支撑作用，就是你在家都能控制灌溉水资源的流水速度，现在5G的到来就能更好地实现网络与灌溉自动化系统的结合使用，这样能保证通信设备的稳定，还能利用摄像头对植物进行观察，这样即使没有农民在，植物也能健康地生长。

3 水泵设计

3.1 流程图

在图2中可以看到整个水泵的流程，(1)数据：将土壤作为数据的参数。(2)业务：将整个系统结构进行组成，主要是为了实现农作物的环境指数，是为了最终检测感应器上的数据，也是客户端上的数据按照相应的指令进行传输实施。(3)服务：通过不同的层次对数据进行相应的传输工作。(4)客户端：通过遥控器或者手机进行应用程序的控制，更好地实现人机一体化的实施。

图2 水泵设计图

3.2 对于硬件的设计

对于硬件的运作主要是将工作场景对感应器进行连接，通过光感器将电源各个模块进行供电，最后将所有的节点传到光感器上，通过光感器将所有数据通过5G传回到客户端。

3.3 设备测试

在所有的工作都进行完成后，对设备进行测试，将设备运用到现在生活中，通过设备在工作的情况下将数据进行收集，看看测试后的数据和上水的速度，进行测试时为了让设备更好地使用，通过设备就能知道在运用中出现的问题，就可以及时对设备进行改良。

4 运用

4.1 田间运用

新型灌溉自动灌溉控制器在田间使用，在使用当中打破了灌溉，在灌溉中通过对自动灌溉系统的控制，在田间加入阀门这样既可以远程进行控制，又能解决因为含沙量比较大而影响正常灌溉，用了电阀门这样也可以将沙子进行排除，不会因为含沙量过多把阀门堵住。在传统的灌溉中还是需要手动进行清理，不然容易堵塞，影响灌溉的速度。在试验田中实验的这两年里灌溉速度是控制在36下/m2进行灌溉，总体灌溉23余轮73个田。在使用中没有出现因为水中含沙较多出现故障，新型灌溉自动化既节能又解决了水资源浪费。

4.2 故障自动监测

新型灌溉设备是自带故障自动监测功能的，可以将出现的故障问题及时传递给工作人员，在使用中出现故障后通过客户端将出现的问题传输到设备上。例如，在2018年实验中出现问题后，通过光感器将出现问题推送到使用的客户端上。出现问题后电机上阀门是自动关闭状态，工作人员可以通过传递的消息对水泵进行维修，这样方便了人民、节省了时间。2018年底试验田终于完成了所有的灌溉，灌溉完成后阀门是自动进行关闭的，在关闭的时候工作人员的手机上也收到信息。

现在不管是在什么时候，只要是通过光感器进行传递信息，就可以很好地知道设备出现的问题。随着5G技术的出现，现在可以利用网络云平台将遇到的问题通过数字进行文字传输。新型节能灌溉自动化设备能够通过传输知道问题故障，还可以通过远程控制知道水流的流速，新型灌溉设备对于农业可持续发展提供了更大的技术保障。

5 运用现在农业中

5.1 水资源浪费

随着实验点的结束，逐渐运用到生活中[1]，例如：2019年新型灌溉自动化进入到人们的农田中。在当今社会中水资源是非常珍贵的，利用新型灌溉可以充分利用水资源，在更大使用中提升水的使用率，新型技术灌溉可以更好地控制水流的速度，可以进行均匀地灌溉，较少一些水分蒸发，可以减少50%的水资源浪费[2]。

5.2 较少化肥使用

在灌溉的时候化肥与灌溉是同时进行的，这样是为了能够让农作物进行吸收。化肥逐渐渗透到农作物的根部，提升了吸收的效率，更加减少了化肥对土壤的影响，在这种灌溉下，既节省了对农药的使用，还有利于作物的生长。

5.3 节省劳动力

在传统的灌溉中，工作人员用水泵进行浇灌既不能控制水流的速度，也不能保证土壤的形状，水流太大会让土地上长很多的杂草，在进行灌溉中防止因流水速度太快、流不出去，还要对土体进行挖掘。新型灌溉自动化系统的应用既保护土地结构，还保护作物生长周期，大面积进行灌溉降低了人员使用量，减少劳动力的使用。

5.4 加大宣传力度

相关人员要加强对新型灌溉设备的宣传，转变人民的思想观念，让种植人员有好的灌溉意识。因为很多人对新设备比较陌生，认知度不够，知识量淡薄，要积极对新的设备进行宣传，让人们知道它的好处，让它投入到实际应用中。

5.5 收益

新型灌溉系统化技术逐步广泛运用到人们的日常灌溉中，在使用中既节省水资源浪费、又减少对土地的破坏和化肥农药使用量，更可观的是让人们的收益增加，合理地对作物进行培养。

6 结语

随着信息时代的不断发展，现在可以通过互联网实现新的灌溉系统的灌溉，新技术不断在农业领域中运用。随着在农业中的广泛运用，改变了农业的现状，给新的农业拓展了新的空间，现在新型灌溉系统的灌溉不仅仅推动了农业的发展，更加有效地解决了农民的技术问题。农民不再使用传统的浇灌模式进行浇灌，这样既节省了水资源的浪费，也大大提高了农业的生产水平。