計(jì)算機(jī)技術(shù)在溫室作物灌溉中的應(yīng)用

程江珂　王勝男

摘要 一直以來，我國人均水資源量不足，傳統(tǒng)漫灌式的農(nóng)業(yè)用水方式造成了我國水資源的極大浪費(fèi)。因此，迫切需要解決這一問題，大力發(fā)展高效、節(jié)水農(nóng)業(yè)。隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，對節(jié)約水源、省工等發(fā)揮了重大的作用。本文通過將以色列與我國的節(jié)水灌溉中計(jì)算機(jī)技術(shù)的使用情況進(jìn)行比較，分析了計(jì)算機(jī)自動控制灌溉技術(shù)及溫室灌溉中計(jì)算機(jī)的輔助軟件應(yīng)用等技術(shù)，為溫室作物灌溉中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用提供一定的參考。

關(guān)鍵詞 溫室；作物；灌溉；計(jì)算機(jī)技術(shù)

中圖分類號 S625.5+8 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）03-0153-01

自20世紀(jì)90年代以來，計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展，不斷被應(yīng)用到傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中。作為一項(xiàng)重要的高新技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在我國農(nóng)業(yè)領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用，包括作物的管理、科研、信息服務(wù)等方面，但目前應(yīng)用到農(nóng)業(yè)灌溉中的研究不多[1-2]。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們追求更高的生活水平，對市場上一些反季節(jié)蔬菜、水果等的需求大幅度增加。在此背景下，溫室大棚數(shù)量迅速增加，溫室栽培面積迅速增大，但由于多種原因的影響，溫室大棚內(nèi)的灌溉效果一直不理想，大部分還是采取原來的人工方式進(jìn)行粗放式灌溉，不僅浪費(fèi)水資源及勞動力資源，也不利于作物生長。而利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，科學(xué)地對灌溉系統(tǒng)做好規(guī)劃，適時(shí)進(jìn)行灌溉，可以實(shí)現(xiàn)提高作物的產(chǎn)量及品質(zhì)、節(jié)約水資源的目標(biāo)。因此，結(jié)合溫室作物的需求按時(shí)、按量地科學(xué)灌溉成為未來高效節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向[3]。為了節(jié)約水源、增加溫室作物的經(jīng)濟(jì)效益，在溫室大棚作物灌溉中采取先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)成為以后高效節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

1 計(jì)算機(jī)技術(shù)在節(jié)水灌溉中的應(yīng)用概述

1.1 以色列

以色列的農(nóng)業(yè)很發(fā)達(dá)，灌溉中計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用較為廣泛和成熟。當(dāng)?shù)厝丝跀?shù)量多、耕地資源缺乏，年降水量不足，大部分在500 mm以下，在這樣的自然條件下，以色列的糧食可以實(shí)現(xiàn)自給自足，從根源上分析，就在于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用了科學(xué)技術(shù)，尤其是推廣了節(jié)水灌溉技術(shù)。目前，以色列的農(nóng)業(yè)灌溉中已經(jīng)廣泛地使用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及作物的生長需求，制定出科學(xué)合理的灌溉技術(shù)，適時(shí)、適量、精準(zhǔn)地為作物提供水源及所需求的養(yǎng)分，最終使水分及肥料利用率大幅度提高[4]。

1.2 中國

相較于以色列，我國在農(nóng)業(yè)灌溉中采用計(jì)算機(jī)技術(shù)較晚，發(fā)展還不成熟，自動化水平不高，大多數(shù)還是根據(jù)農(nóng)戶自身的經(jīng)驗(yàn)確定作物的灌溉量，具有很強(qiáng)的隨意性。有些雖然應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)，但存在設(shè)備落后、測試傳感器及數(shù)據(jù)采集等配套設(shè)施不足，大部分測試工作還是由人工完成，不僅工作量大，而且也不能保證記錄資料的精準(zhǔn)度，與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展不相適應(yīng)。由于缺乏相關(guān)的自動收集系統(tǒng)及傳送系統(tǒng)，造成數(shù)據(jù)不足、系統(tǒng)性不強(qiáng)、統(tǒng)一分析難度較大，不利于有效開展田間管理。因此，有必要結(jié)合國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，建立符合我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的計(jì)算機(jī)自動灌溉系統(tǒng)，提高水分利用率，促進(jìn)農(nóng)業(yè)的高效、優(yōu)質(zhì)化發(fā)展。

2 自動灌溉控制技術(shù)

計(jì)算機(jī)自動控制灌溉技術(shù)最早期時(shí)采取的是機(jī)械定時(shí)系統(tǒng)，目前使用的分布式控制系統(tǒng)，更為便捷，其在溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的使用越來越廣泛，發(fā)揮著更大的作用。以前的溫室計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制管理的模式主要為主機(jī)—終端，現(xiàn)在采用的模式為服務(wù)器—客戶，前者以一個(gè)主機(jī)控制管理著其他的子系統(tǒng)，而子系統(tǒng)獨(dú)立性不強(qiáng)，不方便使用；后者是在溫室中安置很多控制器，每個(gè)控制器均與主處理器相連，由子處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、控制管理，傳送給主處理器儲存、顯示，由主處理器發(fā)送控制參數(shù)到各個(gè)子處理器，各個(gè)子處理器彼此有很強(qiáng)的獨(dú)立性，可獨(dú)立工作。目前，分布式控制系統(tǒng)在一些規(guī)模較大的農(nóng)場中使用，取得的效益較為明顯，可以使作物的生長環(huán)境得以改善，增加產(chǎn)量，提高品質(zhì)。目前，農(nóng)業(yè)自動化灌溉技術(shù)正逐漸實(shí)現(xiàn)智能化，基于計(jì)算機(jī)知識程序設(shè)計(jì)方法建立起來的專家系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)灌溉上的應(yīng)用越來越廣泛，其將一個(gè)領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗(yàn)集成起來綜合利用。隨著網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，溫室灌溉中使用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以使農(nóng)場主較為便利地控制溫室中作物的灌溉，甚至在距離較遠(yuǎn)的地方也能夠操作。

3 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)

目前，在溫室中已廣泛使用節(jié)水效果較好的微灌技術(shù)。通過計(jì)算機(jī)，能在很短時(shí)間制定完善的微灌系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員先要對溫室中的土壤情況、種植的作物特征、種植面積等進(jìn)行掌握，結(jié)合實(shí)際需要，通過軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括滴頭、閥門、管網(wǎng)等，并可將設(shè)計(jì)結(jié)果模擬出來。通過軟件，可以實(shí)現(xiàn)噴頭、閥門、滴頭等參數(shù)的查詢等功能，并將其噴灑性能通過圖表顯示出來。目前，這樣的軟件國外較多，應(yīng)用起來也很方便，但由于其顯示的界面都是英文，國內(nèi)普通用戶不便于使用，因而有必要結(jié)合我國實(shí)際開發(fā)出適合的設(shè)計(jì)軟件。

4 參考文獻(xiàn)

[1] 曹立新.計(jì)算機(jī)技術(shù)在溫室作物灌溉中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)與農(nóng)業(yè)，2001（2）：13-15.

[2] 張爭剛，熊剛.單片機(jī)技術(shù)在溫室灌溉系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].自動化與儀器儀表，2016（7）：33-35.

[3] 洪家詳，嚴(yán)毅梅.計(jì)算機(jī)技術(shù)在節(jié)水灌溉中的應(yīng)用[J].北京農(nóng)業(yè)：實(shí)用技術(shù)，2008（8）：55.

[4] 丁立.計(jì)算機(jī)在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（22）：46-47.