溫室灌溉自動系統(tǒng)研發(fā)現(xiàn)狀

李中彥

摘要：灌溉技術(shù)及系統(tǒng)在溫室生產(chǎn)中具有不可或缺的作用。根據(jù)溫室的發(fā)展方向和趨勢，總結(jié)溫室灌溉的主要特點及類型，概述近年來關(guān)于溫室灌溉自動系統(tǒng)的研究和設(shè)計進(jìn)展，為推動溫室灌溉體系的發(fā)展提供理論參考。

關(guān)鍵詞：灌溉系統(tǒng);溫室;自動;綜述;類型

中圖分類號：TV131.1????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A????文章編號：1674-1161（2019）06-0061-03

灌溉技術(shù)及系統(tǒng)在溫室生產(chǎn)中具有不可或缺的作用。隨著溫室栽培面積的不斷擴大，溫室生產(chǎn)中涌現(xiàn)出很多設(shè)備和灌溉方法，灌溉技術(shù)逐漸向標(biāo)準(zhǔn)灌溉、精準(zhǔn)灌溉、立體灌溉、連續(xù)化灌溉方向發(fā)展，以實現(xiàn)高產(chǎn)、高質(zhì)、高效的目的。目前，結(jié)合我國國情開發(fā)成套、適用、可靠、先進(jìn)的溫室灌溉系統(tǒng)，是今后節(jié)水灌溉設(shè)備發(fā)展的主要方向。

1?溫室灌溉的特點及類型

1.1?特點

當(dāng)前，溫室逐步由小型向大型連體發(fā)展，由季節(jié)性向長年性發(fā)展，由人工管理向自動化管理發(fā)展，由平面灌溉向立體灌溉種植模式發(fā)展。溫室灌溉具有以下特點：一是作物需水全部由灌溉供給，水分循環(huán)獨立，無降雨和地下補給，隔絕自然環(huán)境。二是空間小，栽培形式多樣。三是灌溉環(huán)境可人工控制，水、溫、土、肥、氣控制混在一起，灌溉系統(tǒng)相對復(fù)雜。

1.2?類型

溫室灌溉的主要類型見圖1。

溫室中以土壤為基質(zhì)的灌溉形式基本屬平面灌溉，灌溉器工作壓力基本相同，管網(wǎng)呈平面布置，在同一地塊灌溉類型一致。立體灌溉是指灌溉器分布在不同平面、曲面、圓周上多維分布，充分利用平面空間、立面空間的時間、光熱氣資源，使空、時、光、熱、氣、土等發(fā)揮最大效益。灌溉器呈多維分布，工作壓力不等，位置不斷變換，多為多種灌溉方式相結(jié)合。大型溫室水利用系統(tǒng)見圖2。

2?溫室灌溉自動系統(tǒng)研發(fā)進(jìn)展

當(dāng)前，國外溫室栽培的智能化普及率高，能完成嫁接、育苗移栽、耕耘施肥、葡萄收獲等作業(yè)的機器人逐漸被投入溫室生產(chǎn)。我國水資源總量不足、時空分布不均，干旱缺水嚴(yán)重制約著農(nóng)業(yè)發(fā)展。在溫室生產(chǎn)中，水是調(diào)控溫肥的重要手段，因此溫室灌溉成為諸多科研者的關(guān)注課題。為實現(xiàn)節(jié)水增效，水肥一體化等現(xiàn)代節(jié)水技術(shù)不斷涌現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)溫室自動灌溉的系統(tǒng)也不斷被研發(fā)設(shè)計。

杜佳豪等設(shè)計一種溫室大棚自動控制灌溉系統(tǒng)，采用先進(jìn)的無線自動化控制技術(shù)實施精準(zhǔn)灌溉，有效提高灌溉準(zhǔn)確度和水利用率。其硬件模塊結(jié)構(gòu)如圖3所示。系統(tǒng)的穩(wěn)定性很好，系統(tǒng)運行56min?即能將溫室內(nèi)土壤濕度由30%提高到設(shè)定的56%，系統(tǒng)超調(diào)量≤8%。

王慧等基于嵌入式Linux內(nèi)核移植設(shè)備，設(shè)計一種微噴自動裝置溫室微噴自動裝置。主要包括流量、壓力、溫度檢測、濕度檢測等電路的設(shè)計，控制系統(tǒng)通過嵌入式控制系統(tǒng)采集微噴裝置的水力特性參數(shù)，驅(qū)動電磁閥網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)水壓、水量。系統(tǒng)包括試驗平臺、數(shù)據(jù)采集處理控制系統(tǒng)、電磁閥網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等，自動裝置運行框架如圖4所示。硬件設(shè)計過程中，針對空間電磁輻射和過程信道等干擾，采用減少引線長度、電磁場屏蔽，鋁箔或銅箔隔離等方式，確保處理器正常工作。

為提高草莓的水肥利用率及其產(chǎn)量，福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院數(shù)字農(nóng)業(yè)研究所以自主研發(fā)的水肥機AB920為控制核心，以維控LEVIStudio組態(tài)軟件為工具，以類BASIC編程開發(fā)，設(shè)計一套水肥一體草莓立體栽培灌溉控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備狀態(tài)查看、水肥配制、輪灌控制、組件手動等功能，通過有序控制循環(huán)灌溉泵、攪拌泵、灌區(qū)電磁閥，實現(xiàn)草莓立體栽培的自動化灌溉。具有輔助配肥、分區(qū)輪灌、定時輪灌等功能，可結(jié)合種植作物的實際需水量制定灌溉計劃，實現(xiàn)無人值守自動灌溉;為方便組件檢修和實現(xiàn)應(yīng)急灌溉，設(shè)計手動操作系統(tǒng)，實現(xiàn)單個組件功能檢測;實時監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)，便于及時發(fā)現(xiàn)灌溉系統(tǒng)的異常情況和排除故障，保障系統(tǒng)高效運行。栽培灌溉效率高，社會效益和經(jīng)濟效益良好，應(yīng)大面積推廣應(yīng)用。

3?結(jié)語

進(jìn)入21世紀(jì)后，溫室環(huán)境控制系統(tǒng)迅猛發(fā)展，由自動化向大工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、智能化方向發(fā)展。近年來，隨著溫室灌溉技術(shù)的發(fā)展，許多新技術(shù)、新方法廣泛應(yīng)用在溫室系統(tǒng)中，為生產(chǎn)者帶來顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。我國的溫室類型較多，日光溫室的比例不大，塑料棚尤其是中小棚的數(shù)量較多。因此，在研究溫室灌溉方法和設(shè)備時，應(yīng)針對不同類型的溫室設(shè)計適宜的灌溉方法，實現(xiàn)多功能一體化自動作業(yè)，推進(jìn)溫室種植數(shù)字化生產(chǎn)管理進(jìn)程。

參考文獻(xiàn)

[1]?南紀(jì)琴，宋毅夫，肖俊夫，劉戰(zhàn)東.溫室灌溉技術(shù)的發(fā)展[J].節(jié)水灌溉，2013（9）：85-89.

[2]?王慧，張璐.基于嵌入式Linux內(nèi)核移植設(shè)備驅(qū)動的微噴自動裝置[J].農(nóng)機化研究，2017，39（7）：196-200.

[3]?劉現(xiàn)，李傳輝，雷錦桂，等.草莓水肥一體化立體栽培灌溉控制系統(tǒng)設(shè)計[J].福建農(nóng)業(yè)科技，2017（9）：39-42.

[4]?杜佳豪，王筱雨，高原，等.溫室大棚的無線自動控制灌溉系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（12）：142.

Research?and?Development?Progress?on?Irrigation

Automatic?System?in?Greenhouse

LI?Zhongyan

（Heishan?County?Government?Affires?Service?Center，?Jinzhou?Liaoning?121400，?China）

Abstract：?Irrigation?technology?and?system?play?an?indispensable?role?in?greenhouse?production.?According?to?the?development?direction?and?trend?of?greenhouse，?this?paper?summarizes?the?main?characteristics?and?types?of?greenhouse?irrigation，?summarizes?the?research?and?design?progress?of?greenhouse?irrigation?automatic?system?in?recent?years，?in?order?to?provide?theoretical?reference?for?promoting?the?development?of?greenhouse?irrigation?system.

Key?words：?irrigation?system;?greenhouse;?automatic;?summarize;?type