智能灌溉在園林方面的應(yīng)用

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市發(fā)展對(duì)園林建設(shè)提出了更高要求，本文主要總結(jié)了國(guó)內(nèi)外智能灌溉的發(fā)展情況，介紹了幾種智能灌溉方式，并提出智能灌溉在園林方面應(yīng)用的重要意義。

關(guān)鍵詞：智能灌溉；園林；應(yīng)用

中圖分類號(hào)： S688；S275 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A DOI編號(hào)： 10.14025/j.cnki.jlny.2017.08.048

經(jīng)濟(jì)發(fā)展給人們帶來便利的生活同時(shí)，也帶來了能源危機(jī)。若要避免能源危機(jī)對(duì)國(guó)家的不利影響，就要研究新能源，并加快新能源在日常中的應(yīng)用。目前，水資源短缺已成為困擾經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，特別是人們生活用水與園林灌溉之間的矛盾。因此，研究智能灌溉技術(shù)，并將此技術(shù)應(yīng)用于園林灌溉中，對(duì)節(jié)約水資源意義重大。

1智能灌溉發(fā)展概況

1.1國(guó)外發(fā)展概況

智能灌溉技術(shù)在國(guó)外已有50多年的發(fā)展歷史，技術(shù)已基本成熟。在發(fā)達(dá)國(guó)家，特別是機(jī)械化種植區(qū)域或缺水地區(qū)，自動(dòng)灌溉技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用。國(guó)外專業(yè)的園林灌溉系統(tǒng)非常先進(jìn)，可以自動(dòng)采集土壤濕度、測(cè)量風(fēng)速、雨量等數(shù)據(jù)，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)自動(dòng)編程設(shè)計(jì)當(dāng)天灌溉標(biāo)準(zhǔn)；自動(dòng)監(jiān)測(cè)電磁閥和管道泄漏情況并報(bào)警；自動(dòng)記錄各地區(qū)灌溉運(yùn)行時(shí)間。按照智能灌溉方式，分為滴灌、涌泉灌和地下滲灌等。一些先進(jìn)國(guó)家采用節(jié)水灌溉技術(shù)，從傳統(tǒng)灌溉向現(xiàn)代非充分灌溉改革，從半自動(dòng)灌溉向全自動(dòng)灌溉改革。

1.2國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)的智能灌溉從90年代才開始研究，到現(xiàn)在為止還沒有形成專業(yè)化和系統(tǒng)化的軟件和硬件系統(tǒng)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，存在相當(dāng)大差距，而且產(chǎn)品單一，沒有成熟的質(zhì)量檢測(cè)和控制體系。目前我國(guó)的智能灌溉系統(tǒng)基本以進(jìn)口為主，國(guó)內(nèi)園林智能灌溉企業(yè)在學(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，也在研發(fā)自主產(chǎn)品。

2幾種智能灌溉系統(tǒng)介紹

2.1太陽(yáng)能灌溉系統(tǒng)

太陽(yáng)能灌溉系統(tǒng)主要是依靠太陽(yáng)啟動(dòng)地下水來進(jìn)行灌溉的系統(tǒng)。太陽(yáng)能板可以提供電泵的動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)其抽取附近的溪水等存到水缸中，之后再將溪水泵到灑水器里，最后進(jìn)行植物灌溉。雨水探測(cè)器會(huì)在雨天時(shí)自動(dòng)關(guān)閉灌溉系統(tǒng)，太陽(yáng)能灌溉系統(tǒng)比較適合沒有自來水供應(yīng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)使用。

2.2總線路控制灌溉系統(tǒng)

總線路灌溉系統(tǒng)主要是通過總線的方式把所有測(cè)控終端接入。每一個(gè)自動(dòng)終端可以自己進(jìn)行簡(jiǎn)單的灌溉和判斷，之后把數(shù)據(jù)匯總到中央計(jì)算機(jī)，由中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)存取、調(diào)度等。專家可以根據(jù)匯總數(shù)據(jù)對(duì)灌溉進(jìn)行指導(dǎo)，這種灌溉方式成本低，充分利用了現(xiàn)場(chǎng)總結(jié)技術(shù)，在無線網(wǎng)絡(luò)達(dá)不到的地方比較適用。

2.3無線遙控灌溉系統(tǒng)

無線遙控灌溉系統(tǒng)是用遠(yuǎn)程終端來采集各地區(qū)水和肥的情況，然后通過全球移動(dòng)系統(tǒng)將數(shù)據(jù)傳給中央控制器。這種灌溉系統(tǒng)充分利用了GMS網(wǎng)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，不用布置很多線，投資小，效果顯著。

3園林智能灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1一體化灌溉系統(tǒng)

為了美觀，園林綠色植物的品種比較多，每種植物都有自身的生長(zhǎng)特點(diǎn)，生長(zhǎng)規(guī)律也存在一定差異。采用一體化智能灌溉系統(tǒng)可以根據(jù)植物本身對(duì)水的需求情況進(jìn)行準(zhǔn)確有針對(duì)性地灌溉，可以把滴灌、噴灌技術(shù)融合為一體，進(jìn)行園林綠色植物多元化和個(gè)性化灌溉。園林土壤儲(chǔ)水情況和植被的根系吸水情況有所不同，應(yīng)用智能灌溉，可以將地表灌溉、地上灌溉和地下灌溉有效結(jié)合，合理調(diào)配地下水和自然雨水，實(shí)現(xiàn)園林綠色灌溉。

3.2自動(dòng)化灌溉

自動(dòng)化灌溉主要是利用信息化智能系統(tǒng)對(duì)風(fēng)速和土壤含水量的采集，收集植物生存的環(huán)境信息及降水量等相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)在分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行的灌溉。通過對(duì)風(fēng)速、土壤含水量、雨水信息、環(huán)境因素的分析，編制程序，啟動(dòng)自動(dòng)灌溉或非自動(dòng)灌溉設(shè)備進(jìn)行園林灌溉，以解決園林植被對(duì)水的需求。對(duì)需水量大的闊葉型樹木可以采用噴灌溉、集中雨水進(jìn)行灌溉等形式，灌溉頻率不宜過高，這樣既能節(jié)約水資源，又能提高灌溉效率，自動(dòng)灌溉結(jié)束后系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)存儲(chǔ)灌溉時(shí)間和灌溉水用量等。在特殊情況下，管理人員可以進(jìn)行人工數(shù)據(jù)采集，并通過手動(dòng)啟動(dòng)灌溉系統(tǒng)進(jìn)行灌溉。

3.3節(jié)能化灌溉

節(jié)能化灌溉系統(tǒng)是由水泵、電磁閥和水源等組成，通過計(jì)算機(jī)對(duì)灌溉進(jìn)行系統(tǒng)分析的精準(zhǔn)控制。這種灌溉系統(tǒng)能在第一時(shí)間知道植被是否缺水，并通過計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析來確定灌溉時(shí)間、灌溉方式和灌溉水用量。節(jié)能灌溉系統(tǒng)可以根據(jù)之前的灌溉歷史記錄來選擇灌溉類型、灌溉時(shí)間和灌溉水用量，自動(dòng)灌溉系統(tǒng)在工作時(shí)也可自主監(jiān)測(cè)設(shè)施運(yùn)行狀態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)水資源的充分利用，降低了灌溉過量或不足的情況。

4智能灌溉系統(tǒng)在園林應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)

隨著園林建設(shè)的快速發(fā)展，園林建設(shè)中的問題也日益顯露出來。傳統(tǒng)的園林綠化是由水車?yán)浆F(xiàn)場(chǎng)然后實(shí)行灌溉，這種方式除了水在運(yùn)輸過程中容易灑掉，還有多數(shù)水沒有及時(shí)深層滲透而蒸發(fā)損失掉。這種灌溉方式對(duì)水的利用率比較低，甚至不到40%。導(dǎo)致大量的水被浪費(fèi)，而且也浪費(fèi)人工，成本較高。近年來技術(shù)發(fā)展，管網(wǎng)供水廣泛應(yīng)用，但是管網(wǎng)供水的缺點(diǎn)是手動(dòng)供水，隨意性比較大，存在需要水時(shí)沒有人開閥門，開了閥門又沒有供水，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)，馬路也變成水灘。

園林綠化要求綠地上同時(shí)有喬木、灌木和草等復(fù)合搭配，這涉及不同物種對(duì)水的需要量和時(shí)間的問題。傳統(tǒng)灌溉不能滿足這種現(xiàn)代化灌溉需求，使水的灌溉量不能滿足所有植物的生長(zhǎng)需求，園林建設(shè)效果達(dá)不到最優(yōu)化。計(jì)算機(jī)控制的智能灌溉可以實(shí)現(xiàn)灌溉的精準(zhǔn)化，在節(jié)省水量的同時(shí)也節(jié)省人工。雖然智能灌溉系統(tǒng)已經(jīng)引進(jìn)國(guó)內(nèi)許多年，但是應(yīng)用仍不普遍。智能灌溉可以根據(jù)設(shè)定進(jìn)行灌溉，比人工灌溉節(jié)省水，智能灌溉可以針對(duì)不同氣候設(shè)置不同程序，避免了灌溉的隨意性。但是這種灌溉程序的設(shè)定需要人控制，所以管理人員要有豐富的經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)灌溉的精確和節(jié)約用水量。

智能灌溉系統(tǒng)可以根據(jù)土壤濕度、雨量等因素自動(dòng)編制當(dāng)天的灌溉程序，同時(shí)可以監(jiān)控電磁閥、管道泄漏等故障并及時(shí)報(bào)警。智能灌溉系統(tǒng)可以手動(dòng)控制，也可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)和關(guān)閉，單獨(dú)的電磁閥為管理提供了極大便利。計(jì)算機(jī)來進(jìn)行控制水源、水泵到電磁閥、滴頭這樣一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，可以最大限度地節(jié)約用水量和保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行，避免灌溉不足或過量。

為了精確對(duì)園林各種植物進(jìn)行灌溉，以滿足綠化多元化要求，可以將滴灌、涌泉灌、樹根根部灌溉納入到同一個(gè)系統(tǒng)中?？梢詫?duì)喬木和灌木進(jìn)行滴灌，對(duì)草坪進(jìn)行噴灌，將不同根系不同吸水范圍的植物進(jìn)行地面灌溉、地下灌溉、深層和淺層灌溉結(jié)合起來。同時(shí)將降水、地下水灌溉統(tǒng)一進(jìn)行調(diào)配，以形成綜合的灌溉體系。

5智能灌溉系統(tǒng)用于園林的價(jià)值

現(xiàn)如今，智能灌溉應(yīng)用于我國(guó)園林灌溉的價(jià)值已顯現(xiàn)出來。智能灌溉可以使灌水更均勻、土壤不容易結(jié)板、對(duì)保土保肥、調(diào)節(jié)地塊氣候和溫度都有很大作用。據(jù)美國(guó)微軟公司利用智能灌溉系統(tǒng)進(jìn)行灌溉后的數(shù)據(jù)顯示，水的用量比之前少了34%，水費(fèi)也降低了大概40%。我國(guó)的智能灌溉也越來越多地應(yīng)用到園林灌溉中。如2002年頤和園綠化建設(shè)中，結(jié)合萬壽山引水上山工程，建立了覆蓋全園的智能灌溉系統(tǒng)，在一些不適宜單層喬木生長(zhǎng)的區(qū)域和野生不適宜植被生長(zhǎng)的地段都通過利用資源，調(diào)整空間密度等措施，建立了穩(wěn)定性強(qiáng)、外觀優(yōu)美的喬木、灌木和草等多種植物群落，以達(dá)到最大限度發(fā)揮植被的生態(tài)效益。上海和深圳也都采用自動(dòng)灌溉系統(tǒng)在夜間進(jìn)行園林灌溉，既可以避開市區(qū)用水高峰期，同時(shí)可以減少水量蒸發(fā)，使園林灌溉效果良好。北京天安門草坪、植物園、工人體育場(chǎng)等多個(gè)地點(diǎn)都采用了智能灌溉系統(tǒng)，智能灌溉系統(tǒng)的使用，促進(jìn)了我國(guó)園林綠化的建設(shè)進(jìn)程，在節(jié)水節(jié)能方面都有比較大的作用。

園林綠化水量節(jié)約已成為我們關(guān)注的一個(gè)重要話題，利用智能灌溉系統(tǒng)進(jìn)行灌溉，可以促進(jìn)灌溉效果的同時(shí)節(jié)省大量水資源。園林綠化灌溉節(jié)水應(yīng)該成為水資源管理的先鋒，要在研究國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)實(shí)際培育和建立一支專業(yè)化的綠地管理隊(duì)伍，同時(shí)將市場(chǎng)機(jī)制引導(dǎo)到綠地灌溉管理中。在加強(qiáng)園林綠地灌溉的研究上，加強(qiáng)園林綠地灌溉用水的法規(guī)建設(shè)，為園林綠地灌溉用水的管理打基礎(chǔ)，逐漸發(fā)揮智能灌溉在園林綠化中的作用，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

6智能園林灌溉發(fā)展趨勢(shì)

隨著氣候環(huán)境的變化和人口增長(zhǎng)，能源和水資源危機(jī)越來越嚴(yán)重，智能灌溉在園林綠化中的作用會(huì)越來越重要，因?yàn)樵诠?jié)省水量的同時(shí)降低了成本，改善了園林灌溉效果。國(guó)際上專業(yè)灌溉研發(fā)公司已經(jīng)在原有灌溉產(chǎn)品改善的同時(shí)利用高科技研發(fā)新的產(chǎn)品，使智能灌溉系統(tǒng)的硬件和軟件更完善、更環(huán)保，使灌溉更精準(zhǔn)，對(duì)水資源的利用更合理。隨著塑料模具加工精準(zhǔn)度的提高，智能灌溉系統(tǒng)的加工成本也在降低，可以促進(jìn)智能灌溉系統(tǒng)中零件的更換與應(yīng)用。隨著科技發(fā)展，園林智能灌溉設(shè)備正在向環(huán)保方向邁進(jìn)，今后，智能灌溉設(shè)備將會(huì)越來越多的應(yīng)用于園林建設(shè)和園林灌溉當(dāng)中。

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作者簡(jiǎn)介：李瑩，本科學(xué)歷，園林工程師，研究方向：園林綠化養(yǎng)護(hù)管理。