自動(dòng)控制技術(shù)在節(jié)水灌溉中的應(yīng)用

孔德磊

摘要：近年來(lái)，節(jié)水灌溉越來(lái)越受到社會(huì)各方面的廣泛關(guān)注，圍繞如何更好的進(jìn)行節(jié)水灌溉的討論不斷展開(kāi)，其中，自動(dòng)控制技術(shù)在節(jié)水灌溉中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)眾多，備受大家的關(guān)注。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)控制技術(shù)；節(jié)水灌溉；應(yīng)用

傳統(tǒng)的灌溉系統(tǒng)主要是采用大水漫灌以及人工灑水的方式，造成了水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，并且灌溉均勻度很差，對(duì)植物的生長(zhǎng)很不利?，F(xiàn)代應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)的灌溉方式能夠彌補(bǔ)這些缺陷，實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉。本文以節(jié)水灌溉為研究對(duì)象，對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)在其中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析和研究。

一、自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用類(lèi)型

（一）按物理控制量劃分

（1）壓力型。

壓力型是通過(guò)控制灌溉管道的壓力，來(lái)達(dá)到提高灌溉的均勻性目的，通常是需要與變頻控制器一起使用的，只要根據(jù)相同的壓力灌溉系統(tǒng)，設(shè)置壓力傳感器，就可以實(shí)現(xiàn)控制目的。但是，壓力型自動(dòng)控制應(yīng)用成本較高，操作也比較復(fù)雜，不是任何類(lèi)型的灌溉都適用，它只適合對(duì)灌溉水均勻性要求高的一些場(chǎng)所。

（2）土壤濕度型。

土壤濕度型是通過(guò)控制土壤濕度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤含水量控制的目的，通常是與滲灌和滴灌一起搭配使用。根據(jù)土壤的不同濕度，系統(tǒng)會(huì)設(shè)置最大值以及最小值，之后通過(guò)傳感器對(duì)土壤濕度進(jìn)行探測(cè)，一旦土壤濕度達(dá)到設(shè)置的最小值，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟進(jìn)行灌溉，反之當(dāng)土壤濕度達(dá)到設(shè)置的最大值，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。土壤濕度型自動(dòng)控制系統(tǒng)使用起來(lái)很方便，但是它的應(yīng)用成本也比較高，并不適用于所有類(lèi)型的灌溉，一般是多應(yīng)用于溫室大棚和田地等范圍比較大的灌溉。

（3）空氣濕度型。

空氣濕度型是通過(guò)對(duì)空氣溫度施加控制，來(lái)確保環(huán)境能夠適宜作物生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉的目的，一般是與微噴灌一起應(yīng)用。它的工作流程和土壤濕度幾乎相同，根據(jù)空氣的不同濕度，系統(tǒng)會(huì)設(shè)置最大值以及最小值，之后通過(guò)傳感器對(duì)空氣濕度進(jìn)行探測(cè)，一旦空氣濕度達(dá)到設(shè)置的最小值，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟進(jìn)行灌溉，反之當(dāng)空氣濕度達(dá)到設(shè)置的最大值，系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。這種空氣濕度型自動(dòng)控制系統(tǒng)使用起來(lái)方便簡(jiǎn)單，但實(shí)際應(yīng)用比較少，多用于大棚和溫室中，特別是對(duì)育苗進(jìn)行灌溉，控制相對(duì)比較準(zhǔn)確。

（4）時(shí)間型。

時(shí)間性是通過(guò)控制灌水時(shí)間，來(lái)達(dá)到節(jié)水灌溉的目的。時(shí)間型自動(dòng)系統(tǒng)能夠事先設(shè)定好灌溉開(kāi)啟和關(guān)閉的時(shí)間，比如，可以設(shè)定每天的中午11：00到下午3：00點(diǎn)以及晚上5：30到7：00進(jìn)行灌溉，其余時(shí)間保持關(guān)閉。此外，時(shí)間型還可以對(duì)開(kāi)啟及關(guān)閉時(shí)間的間隔進(jìn)行設(shè)點(diǎn)，比如育苗微噴灌為保證濕度，設(shè)定開(kāi)起為15秒關(guān)閉8分鐘連續(xù)運(yùn)行。時(shí)間性自動(dòng)控制系統(tǒng)的制造簡(jiǎn)單，技術(shù)成本也相對(duì)便宜很多，使用也簡(jiǎn)單不需要太多的技術(shù)含量，因此應(yīng)用范圍十分廣。

（5）雨量型。

雨量型是根據(jù)降雨量的多少，來(lái)達(dá)到控制灌水量的目的，一般情況下是與微噴灌和噴灌一起結(jié)合應(yīng)用的。雨量型自動(dòng)控制系統(tǒng)的工作是通過(guò)傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉降雨量進(jìn)行采集，當(dāng)達(dá)到設(shè)定值以后，就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)。

（6）綜合型。

綜合性是通過(guò)綜合控制灌溉管理壓力、土壤濕度、灌水時(shí)間、降雨量、空氣濕度中的幾種，例如，控制灌水時(shí)間加降雨量，土壤濕度加空氣濕度加壓力，降雨量加灌水時(shí)間等，根據(jù)系統(tǒng)開(kāi)啟和關(guān)閉設(shè)定條件，物理量滿(mǎn)足條件就可以執(zhí)行動(dòng)作。

（二）按控制系統(tǒng)復(fù)雜程度劃分

（1）簡(jiǎn)易型。

簡(jiǎn)易型通常是對(duì)一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行控制，像水泵、電磁閥等，它比較適用于小面積的灌溉，土壤濕度型1路進(jìn)行信號(hào)的采集，1路或2路對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制；時(shí)間型1路進(jìn)行輸出。

（2）多路控制型。

多路控制型主要包括兩方面內(nèi)容，一是輸出信號(hào)，二是多路輸入，它可以對(duì)多臺(tái)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行控制，比較適合大面積灌溉。多路控制型系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是可以滿(mǎn)足用戶(hù)的基本需求，并且價(jià)格低廉，應(yīng)用前景廣闊，缺點(diǎn)是操作較為復(fù)雜，并且不夠直觀。

（3）中央計(jì)算機(jī)控制型。

這是一種主機(jī)由中央計(jì)算機(jī)軟件控制為輔助控制，操作更直觀，系統(tǒng)控制多通道，可根據(jù)需要無(wú)限延長(zhǎng)，適合廣泛的灌溉。用于數(shù)據(jù)輸入的微機(jī)軟件，顯示每個(gè)設(shè)備的數(shù)據(jù)和狀態(tài)，并保存數(shù)據(jù)，幫助做出決策。輻射，相對(duì)濕度和溫度等氣象參數(shù)從電子氣象臺(tái)傳輸?shù)街醒胗?jì)算機(jī)，自動(dòng)決定通知執(zhí)行裝置關(guān)閉或打開(kāi)子系統(tǒng)。此外，它可以控制各個(gè)組件。使用中央電腦控制系統(tǒng)時(shí)，需要注意一些問(wèn)題。由于微型噴淋頭和滴管灌溉裝置的水通道尺寸小，水中的雜質(zhì)過(guò)多，容易堵塞。同時(shí)由進(jìn)出口壓力引起的過(guò)濾器堵塞，當(dāng)壓力差過(guò)大時(shí)，水不符合灌溉要求，甚至造成過(guò)濾器爆裂，應(yīng)始終清潔過(guò)濾器，或與自動(dòng)清洗過(guò)濾器功能。

二、自動(dòng)控制技術(shù)在節(jié)水灌溉中的應(yīng)用

（1）在發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)用現(xiàn)狀。

發(fā)達(dá)國(guó)家由于科技水高、電子技術(shù)發(fā)展快，加上節(jié)水灌溉的發(fā)展起步早、時(shí)間長(zhǎng)，因此在節(jié)水灌溉中應(yīng)用自動(dòng)控制技術(shù)更加先進(jìn)也更加完善。有的國(guó)家使用地下濕度傳感器來(lái)探測(cè)土壤濕度，通過(guò)智能系統(tǒng)來(lái)測(cè)得植物果、莖等直徑變化，進(jìn)而分析作物灌溉量及灌溉計(jì)劃。小型控制器大多使用在設(shè)施較多的場(chǎng)所，通常能夠?qū)茁返绞畮茁返碾姶砰y進(jìn)行同時(shí)控制，具有多套管理程序，可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定開(kāi)啟、間隔和關(guān)閉時(shí)間，智能化及自動(dòng)化控效果更加可靠、精密，操作也很方便簡(jiǎn)單。

（2）在我國(guó)的應(yīng)用及發(fā)展。

我國(guó)自從引進(jìn)節(jié)水灌溉以后，大多是作為示范性應(yīng)用，還沒(méi)有進(jìn)行大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，我國(guó)的自動(dòng)控制技術(shù)在節(jié)水灌溉上還缺乏使用。近幾年來(lái)，我國(guó)對(duì)節(jié)水灌溉大力提倡，對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)在節(jié)水灌溉上的應(yīng)用也非常重視，現(xiàn)在根據(jù)我國(guó)部分地區(qū)的實(shí)際情況，已經(jīng)自行研制出了一些自動(dòng)控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng)，并且在實(shí)際應(yīng)用中取得了不錯(cuò)的效果。不管是簡(jiǎn)易型的、多路型的、還是中央計(jì)算機(jī)控制型的系統(tǒng)，在我國(guó)都有實(shí)際應(yīng)用，相信在不久的將來(lái)自動(dòng)控制技術(shù)在我國(guó)節(jié)水灌溉中會(huì)有更多的應(yīng)用，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看將會(huì)節(jié)約大量的人力、物力和財(cái)力，有助于我國(guó)實(shí)現(xiàn)科學(xué)灌溉，最終達(dá)到節(jié)約水資源的目的。

三、結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上面分析可以看出，自動(dòng)控制技術(shù)在節(jié)水灌溉上應(yīng)用廣泛，幫助灌溉節(jié)省了大量的人力，并且達(dá)到了節(jié)約水資源的目的?，F(xiàn)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家的自動(dòng)控制節(jié)水灌溉系統(tǒng)發(fā)展速度快，自動(dòng)化、智能化水平高，我國(guó)的自動(dòng)控制節(jié)水灌溉也在不斷發(fā)展，相信在各國(guó)的不斷努力下，未來(lái)全球節(jié)水灌溉將會(huì)取得突破性進(jìn)展。

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