寒地水稻生育调控智能化节水灌溉系统的研究

任志鹏(黑龙江省农垦科学院电子技术开发研究所)

一、研究的必要性

1.符合黑龙江垦区数字农业发展方向。美国、日本、德国、以色列、丹麦等国家大力发展数字农业和智慧农业，催生出了农业新技术、新模式、新业态。2019年中央一号文件强调，我国发展智慧农业，加快突破农业关键核心技术。2019年北大荒集团进入了数字农业发展阶段，寒地水稻生育调控智能化节水灌溉技术的推广是黑龙江垦区实践数字农业和落实国家发展智慧农业策略的表现，符合黑龙江垦区数字农业的发展方向和农业农村部关于《数字农业农村发展规划（2019—2025年）》的指导精神。

2.寒地水稻生育调控智能化节水灌溉系统是发展农业生产力的必然需要。寒地水稻节水灌溉是根据水稻不同生长阶段的耗水规律和适宜水分指标，充分利用天然降水和土壤的调蓄能力，来调节水稻生长期稻田土壤水分的多样化，在保证水稻正常生长的前提下，确保水稻关键需水期的水分供应，减少灌水次数，抑制田间水分的无效消耗，使有限的水资源实现更高利用率，从而提高水资源的生产效率。其实质是在适应和调节水稻生理需水的同时，合理发挥水稻生态耗水功能，不仅要满足稻体水分代谢需要，还应利用灌溉水的多方面作用来影响水稻群体，使其协调生长，实现节水高产，因此寒地水稻生育调控智能化节水灌溉技术是提高黑龙江垦区农业生产力水平的必然选择。

3.自动化管理是水利发展的必然趋势。原有的水稻灌溉节水控制自动化程度较低，很多设备需要人员在现场监视和操作，对闸门控制的安全性、可靠性不高，效率较低不能满足生产需求。随着经济发展，对自动化的需求日益增加，原有控制系统越发不能满足实际生产需求，对其改造势在必行。寒地水稻生育调控智能化节水灌溉技术可根据水稻生育期智能化远程管理节水设备，促进农田水利事业发展。

二、系统架构

寒地水稻生育调控智能化节水灌溉系统主要分为5个层次，即接入层、应用系统层、公共应用支撑层、数据管理层、基础网络层。系统架构如图1所示。

图1 系统架构图

三、系统结构

寒地水稻生育调控智能化节水灌溉系统由管理信息中心和现场闸控站组成。管理信息中心主要是实现各闸控站的远程数据采集、监测和控制入口，实时收集所有闸控站的数据，包括闸门状态、水位等信息，结合水稻不同生育期的用水知识，通过电脑、手机等工具实现自动化远程管理。现场闸控站则是系统的具体实施部分，由控制系统、机电驱动系统、无线通讯系统等组成。系统结构如图2所示。

图2 系统结构图

四、系统功能

系统主要功能包括设备管理、设置自动控制参数、用水模型管理、水闸控制四大功能模块。系统总体功能结构如图3所示。

图3 系统功能结构图

五、系统创新点

黑龙江垦区寒地水稻节水智能化管控的创新是以农业技术为基础，利用物联网等信息技术，来驱动节水调水设备，是多项技术深度融合应用的创新。

六、结束语

寒地水稻生育调控智能化节水灌溉系统符合未来农业信息化的发展趋势，符合数字农业的应用前景，是创新节水灌溉管理工作的体现。通过智能化节水灌溉系统的研究，可根据水稻生育期智能化远程管理节水设备，对有效实现节水高产、提高农业生产管理水平、降低管理费用起到了技术保障作用。本系统是黑龙江垦区实践数字农业和落实国家发展智慧农业策略的具体表现，也是农田灌区修复农业生态系统、保障国家粮食安全、增加农工收入等建设意义的体现，更是黑龙江垦区绿色农业可持续发展的保证。