高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備在居住區(qū)綠化養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用

張玉婷

摘 要：高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)手段分析植物需水和需肥狀況，通過(guò)計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，以滴灌等形式將混雜后的水肥均勻定量滴在園林植物根系周?chē)?。其在提高水分與化肥使用效率的同時(shí)，節(jié)約了大量資金成本。但是，高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備在城市居住區(qū)綠化養(yǎng)護(hù)管理中應(yīng)用較少。由此，本文主要分析高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備在城市居住區(qū)綠化養(yǎng)護(hù)管理中應(yīng)用的必要性及需要解決的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：綠化養(yǎng)護(hù);水肥一體化;節(jié)水灌溉

中圖分類(lèi)號(hào)：S663.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）28-0042-02

The Application of High Efficiency and Intelligent Water Fertilizer Integrated Irrigation Equipment in the Greening and Maintenance of Residential Areas

ZHANG Yuting

（Qingdao Vocational and Technical College of Hotel Management，Qingdao Shandong 266000）

Abstract： The high-efficiency intelligent water fertilizer integrated irrigation equipment analyzes the water and fertilizer demand of plants by means of Internet of things. Through computer automatic control， the mixed water and fertilizer are uniformly and quantitatively dropped around the roots of garden plants in the form of drip irrigation. It not only improves the efficiency of water and fertilizer use， but also saves a lot of capital cost. However， the high-efficiency intelligent water fertilizer integrated irrigation equipment is seldom used in the urban residential area greening maintenance management. Therefore， this paper mainly analyzed the necessity and problems to be solved of the application of high-efficiency intelligent water fertilizer integrated irrigation equipment in the urban residential area greening maintenance management.

Keywords： green conservation;intellectualized fertigation technology;water saving irrigation

我國(guó)城市化水平不斷深入，城市園林綠化發(fā)展迅速，但居住綠化經(jīng)常因土壤層薄、技術(shù)匱乏等造成植物水肥供應(yīng)不足或者浪費(fèi)，沒(méi)有達(dá)到良好生態(tài)效益。同時(shí)，化肥的濫用在我國(guó)并不少見(jiàn)，肥料的有效利用率較西方國(guó)家低15%～30%[1]。這種高耗低效的植物水肥管理方式與國(guó)家節(jié)能減排的目標(biāo)相悖。智能水肥一體化灌溉技術(shù)是解決這些問(wèn)題的新方向。我國(guó)自20世紀(jì)70年代才開(kāi)始試驗(yàn)和使用水肥一體化技術(shù)[2]，并且取得了長(zhǎng)足發(fā)展，但應(yīng)用于城市綠化養(yǎng)護(hù)和居住區(qū)綠化養(yǎng)護(hù)還較少。

1 智能水肥一體化灌溉的原理

智能水肥一體化灌溉設(shè)備主要由信息感知設(shè)備（物聯(lián)網(wǎng)傳感器）、水肥輸送部件（包括水泵裝置、供水管網(wǎng)、滴頭、噴頭）及中央智能控制中心。

該設(shè)備首先通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感器感知環(huán)境狀況，在當(dāng)前土壤環(huán)境因子低于適宜植物生長(zhǎng)條件時(shí)，中央控制系統(tǒng)控制水肥輸送系統(tǒng)啟動(dòng)，為植物供水、供肥[2]。在澆灌時(shí)，中央智能控制中心能實(shí)時(shí)接收傳感器感知土壤墑度的信號(hào)，根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)信息分析結(jié)果，調(diào)整水和肥的配比，達(dá)到最佳水肥灌溉狀態(tài)。在傳感器測(cè)得的環(huán)境因子處于適宜景觀植物生長(zhǎng)的區(qū)間時(shí)，不再進(jìn)行水肥輸送，中央處理器則控制設(shè)備，關(guān)閉水泵和閥門(mén)，停止灌溉。

2 智能水肥一體化灌溉設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)

2.1 節(jié)約城市用水

隨著城市居住區(qū)綠化的發(fā)展，綠化養(yǎng)護(hù)用水量每年也在持續(xù)增加。但是，我國(guó)是世界上的貧水國(guó)之一，城市用水緊缺仍是我國(guó)城市治理的一大難題。面對(duì)逐漸凸顯的用水矛盾，居住區(qū)綠化用水作為城市用水的重要部分，節(jié)水灌溉勢(shì)在必行。

將智能水肥一體化灌溉設(shè)備應(yīng)用于城市綠化養(yǎng)護(hù)中，可以提高水資源利用率，從而節(jié)約城市用水，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。根據(jù)園林植物的不同需求，智能水肥一體化設(shè)備可以將水和溶解于其中的肥料通過(guò)多級(jí)輸送，精確、適量地運(yùn)輸?shù)街参锔扛浇耐寥乐校子谥参镂?，有效解決了水分蒸發(fā)、工作人員操作失誤等問(wèn)題。其終端采用的是滴灌灌溉技術(shù)，滴灌的節(jié)水性在業(yè)界已經(jīng)得到了廣泛驗(yàn)證。比如，對(duì)西北等水資源匱乏地區(qū)或夏季蒸騰量大的地區(qū)進(jìn)行澆水，滴灌灌溉技術(shù)能保證在長(zhǎng)距離運(yùn)輸中水資源消耗降到最低，節(jié)能效果更強(qiáng)。

2.2 水肥同步管理、高效利用

高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備主要由現(xiàn)代化的物聯(lián)網(wǎng)化的傳感器感知環(huán)境參數(shù)，并依據(jù)園林植物水肥個(gè)性化需求，調(diào)整設(shè)置澆灌的各項(xiàng)參數(shù)，并精確控制水肥比例。多項(xiàng)研究表明，與普通灌溉方式相比，采用水肥一體化灌溉設(shè)備對(duì)園藝植物進(jìn)行管理，節(jié)水30%～40%，節(jié)肥15%～25%[3，4]。而在地形復(fù)雜、氣候干燥、高溫炎熱及水源匱乏的地區(qū)效果更加明顯，節(jié)水量可達(dá)50%，節(jié)肥量可達(dá)25%。

2.3 數(shù)據(jù)信息化，指導(dǎo)養(yǎng)護(hù)

高效智能水肥一體化設(shè)備能將物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算應(yīng)用于園林植物養(yǎng)護(hù)、灌溉、施肥的全過(guò)程，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)傳感器提供實(shí)時(shí)的植物生長(zhǎng)情況信息。然后通過(guò)云計(jì)算進(jìn)行分析，對(duì)植物生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行數(shù)字化處理，得出最佳的水肥一體化策略，最后操控滴管設(shè)施，實(shí)現(xiàn)水肥控制[5]。物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算實(shí)現(xiàn)了智能化管理綠化的目的。當(dāng)前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，配置簡(jiǎn)易、可控性強(qiáng)、范疇大、可信度高。

2.4 節(jié)省人工，提高效率

居住區(qū)綠化養(yǎng)護(hù)過(guò)程中由于人工操作不當(dāng)引起的灌水過(guò)多、淹沒(méi)、滲漏、跑水及草地變成沼澤地、道路變成排水渠的情況屢見(jiàn)不鮮。這些現(xiàn)象都大大減弱了居住綠化的養(yǎng)護(hù)效率，增加了養(yǎng)護(hù)成本。而一臺(tái)智能水肥一體化灌溉設(shè)備可以自動(dòng)控制20 000m2綠地的灌溉施肥，因而省去了大量人工澆水的人工成本，也解決了人工澆水存在的勞動(dòng)量大、灌溉施肥不精準(zhǔn)、水資源浪費(fèi)多等問(wèn)題。

3 問(wèn)題及解決對(duì)策

3.1 國(guó)內(nèi)技術(shù)不成熟

目前，我國(guó)應(yīng)用的高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備多依賴進(jìn)口。進(jìn)口設(shè)備運(yùn)輸成本高、安裝維修復(fù)雜、操作本土化程度低、對(duì)技術(shù)人員要求高，因此對(duì)綠化管理單位來(lái)說(shuō)使用難度大。但是，中國(guó)自主研發(fā)的高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備又存在以下問(wèn)題：一是設(shè)計(jì)不夠精密;二是普適性差;三是傳感器的傳感精度較低;四是水肥施用量難以精準(zhǔn)控制。這些問(wèn)題導(dǎo)致高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備在國(guó)內(nèi)綠化養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域的使用與推廣受到限制。

因此，我國(guó)應(yīng)加大自主研發(fā)力度，研制出操作簡(jiǎn)潔、界面友好、功能精準(zhǔn)的設(shè)備。尤其是小型移動(dòng)精準(zhǔn)智能灌溉系統(tǒng)的研發(fā)，符合居住區(qū)綠化養(yǎng)護(hù)特點(diǎn)，能滿足市場(chǎng)消費(fèi)需求，對(duì)中國(guó)當(dāng)代園林綠化養(yǎng)護(hù)的進(jìn)步具有重要意義。

3.2 數(shù)據(jù)信息研究較少

高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備能根據(jù)不同植物對(duì)水、肥的需求，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)水分和肥料的混合比例。而不同植物在不同生長(zhǎng)時(shí)期和生長(zhǎng)地域，由于土壤條件不同，對(duì)水分和養(yǎng)料的需求存在差異，需要前期開(kāi)展大量試驗(yàn)觀察確定。由此，建立不同景觀植物、環(huán)境條件及水肥設(shè)置參數(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，已成為高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備在綠化養(yǎng)護(hù)領(lǐng)域推廣的重要條件。

3.3 專業(yè)人員匱乏

雖然高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備需要的人工數(shù)量較少，但其對(duì)技術(shù)人員的專業(yè)能力要求確非常高。高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備的安裝、使用、維護(hù)要求嚴(yán)謹(jǐn)、規(guī)范。同時(shí)，在對(duì)其使用過(guò)程中，會(huì)應(yīng)用到測(cè)土配方施肥、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、管道工程等多學(xué)科知識(shí)。但目前，滿足其需求的人才較少。因此，綠化管理人員應(yīng)更新觀念，加強(qiáng)培訓(xùn)和網(wǎng)絡(luò)信息共享，學(xué)習(xí)新知識(shí)和新技術(shù)，以盡早實(shí)現(xiàn)高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備在居住綠化養(yǎng)護(hù)中的普及應(yīng)用

4 結(jié)語(yǔ)

高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)分析植物需水需肥狀況，計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，以滴灌等形式將混雜后的水肥均勻定量滴在園林植物根系周?chē)谔岣咚峙c化肥使用效率的同時(shí)，也節(jié)約了大量資金成本。居住綠化養(yǎng)護(hù)的數(shù)字信息化和自動(dòng)化是必然的發(fā)展趨勢(shì)，也是中國(guó)城市環(huán)境提高的關(guān)鍵點(diǎn)之一。因此，將高效智能水肥一體化灌溉設(shè)備智應(yīng)用于居住區(qū)綠化養(yǎng)護(hù)具有非常好的發(fā)展前景。但該設(shè)備還需要不斷地進(jìn)行完善和改進(jìn)。相信將來(lái)，依托于信息化、自動(dòng)化的園林綠化養(yǎng)護(hù)設(shè)備一定能為城市居民創(chuàng)造更好的生活環(huán)境。

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