寒地水稻生育調控智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)的研究

任志鵬(黑龍江省農墾科學院電子技術開發(fā)研究所)

一、研究的必要性

1.符合黑龍江墾區(qū)數(shù)字農業(yè)發(fā)展方向。美國、日本、德國、以色列、丹麥等國家大力發(fā)展數(shù)字農業(yè)和智慧農業(yè)，催生出了農業(yè)新技術、新模式、新業(yè)態(tài)。2019年中央一號文件強調，我國發(fā)展智慧農業(yè)，加快突破農業(yè)關鍵核心技術。2019年北大荒集團進入了數(shù)字農業(yè)發(fā)展階段，寒地水稻生育調控智能化節(jié)水灌溉技術的推廣是黑龍江墾區(qū)實踐數(shù)字農業(yè)和落實國家發(fā)展智慧農業(yè)策略的表現(xiàn)，符合黑龍江墾區(qū)數(shù)字農業(yè)的發(fā)展方向和農業(yè)農村部關于《數(shù)字農業(yè)農村發(fā)展規(guī)劃（2019—2025年）》的指導精神。

2.寒地水稻生育調控智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)是發(fā)展農業(yè)生產力的必然需要。寒地水稻節(jié)水灌溉是根據(jù)水稻不同生長階段的耗水規(guī)律和適宜水分指標，充分利用天然降水和土壤的調蓄能力，來調節(jié)水稻生長期稻田土壤水分的多樣化，在保證水稻正常生長的前提下，確保水稻關鍵需水期的水分供應，減少灌水次數(shù)，抑制田間水分的無效消耗，使有限的水資源實現(xiàn)更高利用率，從而提高水資源的生產效率。其實質是在適應和調節(jié)水稻生理需水的同時，合理發(fā)揮水稻生態(tài)耗水功能，不僅要滿足稻體水分代謝需要，還應利用灌溉水的多方面作用來影響水稻群體，使其協(xié)調生長，實現(xiàn)節(jié)水高產，因此寒地水稻生育調控智能化節(jié)水灌溉技術是提高黑龍江墾區(qū)農業(yè)生產力水平的必然選擇。

3.自動化管理是水利發(fā)展的必然趨勢。原有的水稻灌溉節(jié)水控制自動化程度較低，很多設備需要人員在現(xiàn)場監(jiān)視和操作，對閘門控制的安全性、可靠性不高，效率較低不能滿足生產需求。隨著經(jīng)濟發(fā)展，對自動化的需求日益增加，原有控制系統(tǒng)越發(fā)不能滿足實際生產需求，對其改造勢在必行。寒地水稻生育調控智能化節(jié)水灌溉技術可根據(jù)水稻生育期智能化遠程管理節(jié)水設備，促進農田水利事業(yè)發(fā)展。

二、系統(tǒng)架構

寒地水稻生育調控智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)主要分為5個層次，即接入層、應用系統(tǒng)層、公共應用支撐層、數(shù)據(jù)管理層、基礎網(wǎng)絡層。系統(tǒng)架構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)架構圖

三、系統(tǒng)結構

寒地水稻生育調控智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)由管理信息中心和現(xiàn)場閘控站組成。管理信息中心主要是實現(xiàn)各閘控站的遠程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測和控制入口，實時收集所有閘控站的數(shù)據(jù)，包括閘門狀態(tài)、水位等信息，結合水稻不同生育期的用水知識，通過電腦、手機等工具實現(xiàn)自動化遠程管理?，F(xiàn)場閘控站則是系統(tǒng)的具體實施部分，由控制系統(tǒng)、機電驅動系統(tǒng)、無線通訊系統(tǒng)等組成。系統(tǒng)結構如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)結構圖

四、系統(tǒng)功能

系統(tǒng)主要功能包括設備管理、設置自動控制參數(shù)、用水模型管理、水閘控制四大功能模塊。系統(tǒng)總體功能結構如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能結構圖

五、系統(tǒng)創(chuàng)新點

黑龍江墾區(qū)寒地水稻節(jié)水智能化管控的創(chuàng)新是以農業(yè)技術為基礎，利用物聯(lián)網(wǎng)等信息技術，來驅動節(jié)水調水設備，是多項技術深度融合應用的創(chuàng)新。

六、結束語

寒地水稻生育調控智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)符合未來農業(yè)信息化的發(fā)展趨勢，符合數(shù)字農業(yè)的應用前景，是創(chuàng)新節(jié)水灌溉管理工作的體現(xiàn)。通過智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)的研究，可根據(jù)水稻生育期智能化遠程管理節(jié)水設備，對有效實現(xiàn)節(jié)水高產、提高農業(yè)生產管理水平、降低管理費用起到了技術保障作用。本系統(tǒng)是黑龍江墾區(qū)實踐數(shù)字農業(yè)和落實國家發(fā)展智慧農業(yè)策略的具體表現(xiàn)，也是農田灌區(qū)修復農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、保障國家糧食安全、增加農工收入等建設意義的體現(xiàn)，更是黑龍江墾區(qū)綠色農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的保證。