计算机技术在农业节水灌溉系统中的应用探讨

吴莲香

（潍坊科技学院，山东寿光 262700）

我国是一个农业大国，更是人口大国，对农业粮食的生产需求量非常大。近年来，我国农业发展非常迅速，但农作物生产用水利用率的问题也随之而来。我国水资源相对匮乏，据调查，我国农作物灌溉用水的利用率还不足35%，因此提高农业灌溉用水的利用率势在必行。随着计算机技术的发展，可以通过计算机技术来提高农业灌溉的利用率，从而实现农业的节水灌溉。

1 节水灌溉系统中计算机的软、硬件设施

1.1 软件设施

农业节水灌溉过程对计算机技术的软件有一定要求，一般会用到数据库的软件、地理信息的软件及软件的操作系统。就计算机而言，通常使用的是Windows 系统，但在农业节水灌溉的系统中UNIX操作系统要比Windows 系统更适用。近几年来，Windows 系统和UNIX 系统已经开始融合，后期数据库建设主要应用的软件为Sybase 和Oracle 软件。节水灌溉的过程中，在计算机系统准备完毕后，还要对农田的地理信息进行分析，因此GIS 软件（地理信息分析软件）是不可或缺的。由于不同的农作物对土壤和水分的需求有区别，因此在农业灌溉系统中要有完善的软件设施对所种植地区的土壤等地理信息进行分析和计算，才能精准判断该地区的灌溉水量。

1.2 硬件设施

在使用计算机技术时，硬件方面的选择同样重要，一个良好的硬件设施对农业节水灌溉技术的实现起着非常重要的作用。遥感（RS）和和全球定位系统（GPS）可以为地理信息软件（GIS）提供数据资源，3 者之间可以有效结合，发挥各自优势，有利于对数据的处理和分析。但是实现3 者之间的结合对计算机的要求非常高，不仅需要贮存庞大的信息，而且计算机的中央数据处理器和驱动器需要具备高效率的处理功能。计算机属于核心硬件，在节水灌溉的过程中需要对灌溉软件进行操作，可见硬件的要求相对更高［1］。

2 基于计算机技术的农业节水灌溉系统管理

2.1 系统的管理

在登录农业节水灌溉系统后，要随时诊断设备工作的状况，在设备发生紧急情况时要能自动报警，并且计算机要精准定位到故障点，全面实时监控计算机的运行情况。在提高设备利用率的同时，控制维护的成本，这些都可以通过将无线基站作为核心实现。可以使整个计算机系统的运行变得更灵活，根据实际情况进行升级及系统维护。

2.2 地块信息及自动灌溉

关于地块信息，要了解农作物土壤中具体的营养成分含量，利用计算机系统计算农作物所需的灌溉水量，从而得出精准的灌溉水量，对该地区农作物进行自动化节水灌溉。在自动化灌溉的同时，也要提高灌溉的效率，避免水资源的浪费，就需要在系统中设置循环灌溉信息，确保农作物在得到充分灌溉的同时实现节水。

2.3 数据的采集

要实现整个计算机系统的正常运行，首先要充分了解所需灌溉地区的土壤水分含量和湿度情况，通过这些数据的采集进一步精准确认灌溉水量，从而提高农业节水灌溉的效率。数据的采集主要包括雨量传感器和湿度传感器2 个方面。1）雨量传感器的数据采集主要是通过其各个重要的零部件完成，在实际工作的运行中，承雨口会收集雨水，再用漏斗将雨水运输到上翻斗中，雨水量达到之前设置好的雨水量数值后上漏斗就会立即侧翻，并且通过截流管等部件将雨水运输到计量翻斗中去。最后通过系统统计降水量，根据实际统计出来的结果最终判断该地区的农作物是否需要灌溉。2）湿度传感器是整个系统中十分重要的设备，土壤中的水分含量对农作物的生长起着决定性作用，如果农作物的土壤水分极其缺乏，农作物将会出现营养不良的情况，甚至会直接被旱死，所以土壤的湿度监测十分重要。其数据的采集主要是通过监测土壤湿度，掌握农作物的土壤水分含量，根据实际所需水量随时灌溉，确保农作物的健康生长。

3 农业节水灌溉系统中计算机技术的应用现状

3.1 农业节水灌溉系统概述

近年来，我国通过计算机技术对农作物进行节水灌溉的方式越来越常见，尤其在机械化程度相对较高的地区。农业灌溉的自动化不仅能在很大程度上实现节水，还能解放大量的劳动力。自动化的智能灌溉系统可以计算不同农作物在生长过程中所需要的水分，从而基本确定每个阶段的灌溉时间和所需的灌溉用水量，再将这些精准的结果指令下发到农业灌溉设备，从而保证农作物的正常生长。

3.2 农业节水灌溉系统的核心技术

农业节水灌溉系统中计算机技术的应用主要是将传感器分别安装在农田特定位置进行数据采集，所采集的数据主要包括农田的温湿度、气温、土壤的含水量等，数据采集后会自动传输到计算机的控制中心。控制中心会根据所接收的数据与农作物生长过程中所需要灌溉的水量进行对比计算，再控制农作物的灌溉水量，从而实现节水灌溉［2］。

3.3 计算机技术在农业节水灌溉中的优势

计算机控制技术通过数据的采集分析实现对农作物的智能灌溉，从很大程度上节省了大量的劳动力，提高了农户的工作效率。不仅如此，计算机系统还能通过各类的监控设备实时监控灌溉过程，如果在灌溉的过程中出现灌溉设备的喷头、管线等破损的情况，计算机系统会及时发出警报，农户可以第一时间得知消息并维修更换，避免水资源的浪费。除此之外，计算机技术为大面积连续作业的区域灌溉提供了有利条件。

4 计算机技术在节水灌溉数据处理中的应用

4.1 农作物灌溉数据库的建立及其应用

农作物在生长过程中会受到很多因素的影响，如气候环境因素、土壤的性质、农户耕作的水平及农作物品种等，这些客观因素对农作物的生长都会产生影响。农作物存在品种上的差异，不同品种的农作物在各生长阶段中的用水量不同。根据这些实际情况，明确各农作物在不同生长阶段本身的蓄水量和所需要的灌溉水量及最佳的灌溉部位等，为农业节水灌溉提供数据基础。根据相应的数据信息，利用计算机技术进行灌溉用水量的相关计算，确保在农作物正常健康生长的情况下提高农作物的节水灌溉效率［3］。

4.2 对环境信息的综合处理

农作物在生长过程中不是一成不变的，不同的生长时期会受很多因素的影响，如气候的变化等，因此对于同种农作物而言，还需要根据气候的变化调整节水灌溉的水量。要保证农业节水灌溉效率，就要求计算机系统具备对环境变化的处理能力，能根据不同的气温环境自动调节和控制农作物的灌溉水量。例如，在夏季的高温天气，就要相应提高农作物的灌溉用水量；如果计算机系统得知接下来是雷雨天气，那么就需要减少对农作物的灌溉水量，从而避免水资源的浪费，提升农业节水灌溉效率［4］。

5 农业节水灌溉中计算机技术的具体应用

5.1 农业节水灌溉

在农业节水灌溉过程中，要合理运用自动化控制技术，通过计算机模块化控制程序监测土壤温湿度、农作物生长信息、气象环境等，在管道系统中安装灌水器，根据农作物生长所需的土壤湿度进行精准、均匀灌溉。这种智能化的方式提升了农业灌溉效率，有利于农业的发展。

5.2 收集管理农作物生长信息

随着信息技术的快速发展，传统农业逐渐向“精准农业”转变。为了给农作物提供更好的生长环境，需要采用计算机技术、通信技术等收集农作物的生长环境信息，通过对所收集信息与农作物所需生长环境参数的对比，及时补充农作物所需的水分及养分，提升农产品的产量及品质［5］。

5.3 确定农作物的位置信息

不同种类的农作物对土壤和水分的要求存在差异，因此需要利用全球定位系统（GPS）对所要种植的各个区域进行监控，最终确认农作物的位置信息，再根据农作物的具体情况，判断农作物是否需要灌溉并确定不同农作物所适合的灌溉方式，进行及时合理的灌溉。

5.4 测定土壤的水分

对农作物进行灌溉的主要目的是确保土壤中的水分含量充足，保证农作物正常生长。对于土壤的含水量检测可以通过计算机技术完成，计算机可以采用直接或间接的方式检测土壤中的水分，农户可以通过分析检测结果对农作物进行合理灌溉。计算机技术对土壤的水分检测是利用陶制探头进行的，在使用过程中陶瓷探头易破损，通常在探头外加上不锈钢的外套，对陶瓷探头起加固和保护作用，并且也会相应提高探头的探测效率［6］。

5.5 测定大气环境指标

影响农作物生长的因素很多，除了土壤水分外，大气环境也是很重要的因素之一，大气环境主要包括大气的温度和湿度。大气的温度会影响农作物的光合作用，而大气的湿度则会通过影响气孔的开闭而影响蒸腾作用，这些变化都需要有相关仪器进行检测，从而通过计算机技术对检测到的数据进行分析，确保农业节水灌溉的合理化。

5.6 辅助环节的设计

采用计算机软件对农业节水灌溉进行辅助控制，其操作更为直观，可以通过多通道对系统进行控制，根据农作物所需水量，将数据输入到控制软件，系统会对相关数据进行详细分析，最终对灌溉量、灌溉时间等做出决策。通过计算机软件技术控制智能灌溉时，需合理选择喷淋头及水通道的尺寸，避免水中杂质过多造成堵塞，并要合理控制进出口压力差，防止压力过大导致过滤器爆裂［7］。

6 结语

近几年来，随着社会的不断发展，计算机技术已经在各个领域被普遍应用，在农业节水灌溉系统中，计算机技术的应用也起着非常重要的作用。计算机技术可以通过对大气环境、土壤水分、农田内的温湿度的数据进行计算分析，建立一个较为完善的数据储存库，从而实现自动化、智能化的农业节水灌溉。计算机在农业节水灌溉中的应用不仅能提高节水灌溉率，在灌溉的过程中也节省了大量的劳动力，有助于农作物的健康生长，提高了农作物的产量，推动了我国农业的发展。