農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用分析

竇世娟

【摘要】：灌溉在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用十分關(guān)鍵，如何能夠?qū)⒆詣?dòng)化技術(shù)應(yīng)用于節(jié)水灌溉中是當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的巨大問題。本文針對我國目前使用的灌溉設(shè)備做出了詳細(xì)介紹，并說明了自動(dòng)化灌溉的重要意義，最后用當(dāng)前的一個(gè)典型自動(dòng)化設(shè)計(jì)案例說明自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行。希望讀者能夠通過本文對此方面的知識多一些了解。

【關(guān)鍵詞】：農(nóng)業(yè)；灌溉；自動(dòng)化；滴灌；

1、將農(nóng)業(yè)灌溉實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的原理和意義

1.1 自動(dòng)化灌溉的基本原理

所謂自動(dòng)化就是一套能夠自動(dòng)完成農(nóng)業(yè)灌溉的科技工作程序。具體的操作是對土地，氣候及作物等利用檢測設(shè)備進(jìn)行檢測后得出數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過分析后輸入至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。系統(tǒng)內(nèi)部已經(jīng)通過數(shù)據(jù)比較得到適合作物生長的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)輸入程序中就可以自動(dòng)控制水量。例如在灌溉時(shí)，泥土中含水量過高則自動(dòng)排水，含水量低則自動(dòng)灌溉。但就目前我國現(xiàn)在的狀況而言，我國的自動(dòng)化技術(shù)與國外還存在著一定的距離。

1.2 實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化灌溉的現(xiàn)實(shí)意義

現(xiàn)在我國常用的灌溉方式為滴灌，既灌溉作物的水呈現(xiàn)滴狀的灌溉作物。這樣的灌溉方式能夠使作物吸收水的量比較均勻，不會(huì)使局部過旱或者過澇，對作物的生長有益，而且滴狀灌溉時(shí)水的流量比較緩和，能夠緩慢的滲入土地中，滋潤土地的效果比較明顯，且節(jié)約了用水的量。但是我國目前滴灌操作多為人工控制，可變量極強(qiáng)，不能完全將滴灌的好處發(fā)揮出來，更沒有環(huán)境等周圍的數(shù)據(jù)做比較，灌溉的時(shí)間及水量不夠合理。因此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的滴灌是我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中急需完成的課題，這一課題的完成能夠?qū)⑽覈r(nóng)業(yè)的產(chǎn)量提升至一個(gè)新的高度。

2、噴灌設(shè)備及可再生能源灌溉

2.1 噴灌設(shè)備

我國目前采用的噴灌設(shè)備一般以大中型為主，小型為輔。大中型主要應(yīng)用于大田作物，小型的則適合固定或者半固定的灌溉小塊田地。大型噴灌設(shè)備。目前國外的噴灑方式比較靈活多變，能夠調(diào)節(jié)多個(gè)噴頭向附近多方位變量的噴灑水分，灌溉的周期也可以隨意的更改設(shè)定，初步實(shí)現(xiàn)了變量灌溉。而且一切程序由計(jì)算機(jī)控制，減少了人為因素帶來的不方便。國內(nèi)近些年從事噴灌設(shè)備的廠家也很多，有幾家代表性很強(qiáng)，也初步打開了國內(nèi)市場。但目前還是存在一定的問題需要改進(jìn)。中性噴灌設(shè)備。我國自二十世紀(jì)及時(shí)年代將中型設(shè)備的生產(chǎn)引入國內(nèi)后，效果一直不理想。國外現(xiàn)在的設(shè)備使用年限在十五年以上，而我國自主生產(chǎn)的一般平均不會(huì)超過十年，整機(jī)的能量消耗卻高于國外設(shè)備。主要的問題集中在噴灑質(zhì)量和智能化上面。輕小型設(shè)備。輕小型噴灌設(shè)備多以柴油、汽油或電為動(dòng)力，有手提、手抬、手推車等形式的機(jī)型。這種設(shè)備是我國為適應(yīng)本田經(jīng)濟(jì)及地理特色自行研發(fā)的獨(dú)特噴灌設(shè)備。

2.2 可再生能源灌溉

在節(jié)約用水的前題下，開發(fā)再生資源灌溉是當(dāng)前的一條途徑?，F(xiàn)階段我國可利用的資源有太陽能，風(fēng)能及生物資源。太陽能灌溉主要應(yīng)用的是光伏水泵技術(shù)，具有節(jié)能，方便的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前比較受歡迎的一項(xiàng)研究，風(fēng)能和沼氣在農(nóng)村已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。但是目前這些技術(shù)的應(yīng)用尚且不夠成熟，存在一定的缺點(diǎn)，在今后的研究中可嘗試將太陽能與風(fēng)能互補(bǔ)使用，降低二者不穩(wěn)定因素所帶來的影響。農(nóng)村也可以加大在生物能源灌溉中的研究，我國節(jié)能灌溉還有很多開發(fā)空間。

3、滴灌工程中自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 滴灌設(shè)備

目前我國采用的滴灌設(shè)備主要是微灌灌水器。市場上灌水器的類型很多，但主要試驗(yàn)的一般為內(nèi)鑲迷宮式和單翼迷宮式兩種滴灌帶。此設(shè)備還有過濾及施肥的功效，面前試驗(yàn)的效果很好。但是低端產(chǎn)品較多，自發(fā)研制產(chǎn)品尚且不能滿足國內(nèi)的需要，還需進(jìn)口。

3.2 滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)

若想完成滴灌的自動(dòng)化，就應(yīng)該有自動(dòng)化的灌水控制器，此裝置的重要組成部分包括控制器以及電磁閥等，這可以保證作物得到適量的水份，進(jìn)而使作物在不缺水的前提下節(jié)省水資源。滴灌自動(dòng)化控制系統(tǒng)不僅可以完成對過程的監(jiān)控，還可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行收集以及處理工作，除此之外還能管理數(shù)據(jù)并對過程進(jìn)行控制和預(yù)警，最終實(shí)現(xiàn)對整個(gè)滴灌過程的自動(dòng)控制，完成自動(dòng)控制的目的。

3.3 滴灌自動(dòng)控制系統(tǒng)控制計(jì)劃

制定出合理的滴灌控制計(jì)劃能夠合理的規(guī)劃作物的灌溉時(shí)間以及灌溉數(shù)量，此計(jì)劃的有效實(shí)施可以預(yù)防或者消除一些農(nóng)業(yè)災(zāi)害。利用先進(jìn)的土壤水分測定技術(shù)，通過軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而得到每一個(gè)層次土壤的水份特征，可以對土壤有更深入的了解，有利于完成更精細(xì)的灌溉計(jì)劃以及管理決策的制定，以此來保證土壤水分一直處于農(nóng)作物所需要的最佳水分含量。如果測試出土壤水分以及農(nóng)作物所需水分的量，那么就能利用軟件來分析每一次滴灌應(yīng)間隔的時(shí)間以及每次滴灌的具體用量，而且還能充分考量每一天水分利用的情況還有天氣變化情況進(jìn)而促進(jìn)更為合理的灌水計(jì)劃的制定。通過精確的預(yù)測和計(jì)算完成滴灌系統(tǒng)計(jì)劃的設(shè)定。

4、典型的自動(dòng)化系應(yīng)用統(tǒng)案例

4.1 試驗(yàn)田選擇

選擇十二塊棉花條田，滿足滴灌要求設(shè)計(jì)田地形式。為與自動(dòng)化滴灌結(jié)合，設(shè)置支管及電磁閥等設(shè)計(jì)。

4.2 設(shè)置中央控制器及田間工作站

十二塊條田應(yīng)設(shè)置四個(gè)田間工作站，工作站的位置應(yīng)選擇在距中央控制不超過五百米且保持良好信號的位置。

4.3 控制器和電磁閥

此試驗(yàn)田共設(shè)置了六十各電磁閥和十五個(gè)控制器。

4.4 傳感器和信息采集站

為簡化試驗(yàn)，該地塊的選擇類型比較單一，所以傳感器的鋪設(shè)不需要太過密集，共設(shè)置十二個(gè)傳感器和六個(gè)采集站。

此案例的設(shè)計(jì)滿足一般滴灌設(shè)計(jì)的要求，在試驗(yàn)中我們最終可以清晰的發(fā)現(xiàn)自動(dòng)灌溉帶來的優(yōu)點(diǎn)。我國部分地區(qū)已經(jīng)開始推廣節(jié)水灌溉技術(shù)，此技術(shù)對于干旱比較嚴(yán)重的地區(qū)有深遠(yuǎn)的意義。

結(jié)語

中國自古以來就是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)關(guān)系著國家的命脈。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的時(shí)代里農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也應(yīng)該改變靠天吃飯的局面，將先進(jìn)的技術(shù)融入到灌溉當(dāng)中，使我國的農(nóng)作物產(chǎn)品產(chǎn)量大幅提高。不僅如此，我國更應(yīng)該將自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉中去，實(shí)現(xiàn)我國向世界農(nóng)業(yè)強(qiáng)國邁進(jìn)的目標(biāo)。對于目前我國的形式和存在的不足之處，我們應(yīng)客觀對待，不斷改進(jìn)，最大程度的趕超先進(jìn)技術(shù)。

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