農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的應(yīng)用

楊葉娟

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 白銀 730400）

國家對保護(hù)水資源愈發(fā)重視，因此在農(nóng)業(yè)灌溉自動化技術(shù)發(fā)展的過程中，也要融入節(jié)水的概念。但是在實際中節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的應(yīng)用效果并不理想，因此要深入研究農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容。首先，研究節(jié)水自動灌溉的具體工作原理、工作特征、發(fā)展現(xiàn)狀等，明確節(jié)水灌溉系統(tǒng)的未來發(fā)展方向。其次，研究節(jié)水智能灌溉系統(tǒng)的具體功能，明確應(yīng)用農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的重要性。最后，提出相應(yīng)的措施和建議，提高農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的應(yīng)用水平，從而提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，有效減少水資源的浪費。

1 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)概述

1.1 節(jié)水自動灌溉的具體工作原理

在對農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)進(jìn)行分析的過程中，發(fā)現(xiàn)節(jié)水自動灌溉系統(tǒng)中主要有傳感器、中央控制計算機(jī)、電磁閥、軟件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，具有內(nèi)容多樣的特點[1]。在實際工作過程中，主要以農(nóng)業(yè)作業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀為依據(jù)，分析和處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，得出最適合農(nóng)作物生長的灌溉數(shù)據(jù)，以此保障灌溉的科學(xué)性和規(guī)范性。而在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的實際應(yīng)用過程中，以這些數(shù)據(jù)分析的結(jié)果為依據(jù)，通過系統(tǒng)中的傳感器傳遞農(nóng)作物的需求信息，中央控制計算機(jī)對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、計算以及分析，在確定具體的灌溉數(shù)據(jù)之后，執(zhí)行灌溉任務(wù)。在執(zhí)行農(nóng)作物灌溉任務(wù)的過程中，灌溉系統(tǒng)會把實際灌溉數(shù)據(jù)與預(yù)期灌溉數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，一旦出現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)結(jié)果，就會自動停止灌溉工作，以此保障灌溉工作自動化的目標(biāo)得以實現(xiàn)。

1.2 節(jié)水自動灌溉的工作特征

農(nóng)業(yè)節(jié)水自動灌溉系統(tǒng)應(yīng)該有以下幾方面的特點[2]：

首先，要有操作簡單的特點。在技術(shù)應(yīng)用過程中，只是針對農(nóng)業(yè)灌溉進(jìn)行使用，雖然在應(yīng)用過程中存在一定的自動化技術(shù)實踐內(nèi)容，但是其結(jié)果依然處于不理想的狀態(tài)。同時，農(nóng)業(yè)灌溉工作人員在進(jìn)行作業(yè)的過程中，存在專業(yè)水平有限的問題，這也會導(dǎo)致農(nóng)業(yè)節(jié)水自動灌溉系統(tǒng)的實際工作效果受到影響。因此，要求農(nóng)業(yè)節(jié)水自動灌溉系統(tǒng)操作簡單，以此保障自動化技術(shù)的實際效果。其次，要有抗腐蝕性的特點。在農(nóng)業(yè)灌溉工作開展過程中，不單單是要對農(nóng)作物進(jìn)行基礎(chǔ)灌溉，保障農(nóng)作物所需水分，還會使用諸多帶有化學(xué)性質(zhì)的農(nóng)藥，以此保障農(nóng)作物的生長需求得到滿足。因此，要求節(jié)水自動灌輸設(shè)備具備優(yōu)質(zhì)的防腐蝕性，以此保障設(shè)備可以正常使用，進(jìn)而發(fā)揮自動化技術(shù)的作用。最后，要有自動化調(diào)節(jié)的特點。在實際的灌溉工作過程中，節(jié)水灌溉自動化技術(shù)要對農(nóng)作物生長所需的水分和肥力按照最佳比例進(jìn)行調(diào)配，并且以農(nóng)作物生長規(guī)律為依據(jù)，進(jìn)行合理化和自動化的調(diào)節(jié)，以此保障農(nóng)作物的正常生長。這也就要求節(jié)水自動灌溉系統(tǒng)應(yīng)具備自動化調(diào)節(jié)的特點，以此維持農(nóng)業(yè)節(jié)水自動灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

1.3 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

節(jié)水灌溉技術(shù)的含義是使用較少的水量，在滿足農(nóng)作物灌溉需求的情況下進(jìn)行灌溉，以此促使水資源的最大作用得到發(fā)揮，促使節(jié)約水能和增產(chǎn)增收的目標(biāo)得以實現(xiàn)。數(shù)據(jù)顯示，我國的堤防超過30 萬km，水資源供給能力超過6 000 億m3。同時，全國20.23 億畝耕地中，有效灌溉面積為10.2 億畝，節(jié)水灌溉面積達(dá)5.4 億畝。據(jù)水利部公開發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)，近40 年來，在全國灌溉面積增加3 億畝、灌溉保證率不斷提高的同時，灌溉用水基本沒有增加[3]。這主要是因為農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)實力較弱，節(jié)水灌溉的設(shè)備質(zhì)量處于較低的狀態(tài)，而且土地處于分散經(jīng)營的狀態(tài)，在這種情況的影響下，多種農(nóng)作物噴灌面積難以實現(xiàn)增加的目標(biāo)。在節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的應(yīng)用過程中，需要依據(jù)農(nóng)作物的生長習(xí)性、周期以及肥料釋放等多方面內(nèi)容知識，同時要確保水渠處于防滲的狀態(tài)，而且需要低壓噴灌工作的支持，以此保障節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的應(yīng)用效果。

節(jié)水灌溉自動化技術(shù)最早應(yīng)用在國外的部分國家中，這些國家的節(jié)水灌溉自動化技術(shù)處于成熟的狀態(tài)，而且擁有長時間使用經(jīng)驗，因此，這些國家應(yīng)用節(jié)水灌溉自動化技術(shù)為自身農(nóng)業(yè)種植效果的提升提供助力[4-5]。隨著我國國家實力不斷提升，我國的農(nóng)業(yè)種植效果也得到提升，逐漸開始將節(jié)水灌溉自動化技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中。但是因為節(jié)水灌溉自動化技術(shù)在我國的應(yīng)用時間較晚，處于發(fā)展緩慢和技術(shù)水平有限的狀態(tài)，所以在實際使用的過程中依然存在諸多的問題，使得我國農(nóng)業(yè)自動化灌溉的效果難以得到保障。并且大部分的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)在應(yīng)用過程中，都是處于半自動化的狀態(tài)，需要工作人員到現(xiàn)場進(jìn)行操作。因此，在國家科學(xué)技術(shù)水平提升的背景下，要加大對農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的研究力度，以此保障農(nóng)業(yè)灌溉的效果，推動農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

1.4 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的發(fā)展趨勢

在國家科技水平顯著提高且國家對“三農(nóng)”工作日益重視的情況下，要推動農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)向自動化、現(xiàn)代化以及數(shù)據(jù)化的方向發(fā)展，以此促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。具體而言，要推動農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)向著以下幾個方向發(fā)展。

首先，向著無線傳感器節(jié)水灌溉方向發(fā)展。該方向以電子技術(shù)、自動化技術(shù)以及無線通信技術(shù)為主，促使信息信號的目標(biāo)得以實現(xiàn)，可以更好地處理、分析收集到的信息，提高農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的水平，是目前研究的主要方向。其次，向著3G技術(shù)節(jié)水灌溉的方向發(fā)展。這是借助GIS、GPS 以及GPRS 等技術(shù)進(jìn)行灌溉的一種，可以有效地推動農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)向著數(shù)據(jù)化、高效化以及現(xiàn)代化的方向發(fā)展。最后，向著電話網(wǎng)絡(luò)撥號的有線節(jié)水灌溉的方向發(fā)展。這主要是借助IMMS 中央控制系統(tǒng)，以有線電話網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，進(jìn)行農(nóng)業(yè)自動化灌溉的系統(tǒng)。這個系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅可以促使灌溉的精準(zhǔn)性進(jìn)一步提升，而且還可以進(jìn)行糾錯報警，減少人為原因?qū)е碌氖д`，以此減少水資源的浪費。

2 節(jié)水智能灌溉系統(tǒng)的具體功能

2.1 變速的功能

節(jié)水智能灌溉系統(tǒng)在應(yīng)用的過程中，會發(fā)揮其變速功能。這項功能實際運行的過程是將農(nóng)作物所在地土壤的濕度值和適宜農(nóng)作物的生長濕度值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，按照高、低標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行灌溉。通常情況下，儀器上會存在3 個濕度標(biāo)準(zhǔn)的指示燈，可借助變頻器按照指示燈的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時，電動機(jī)內(nèi)部也存在高、中、低三種轉(zhuǎn)速，與轉(zhuǎn)速指示燈相對應(yīng)。

2.2 自動停轉(zhuǎn)的功能

這項功能在實際運行的過程中，以土壤的干濕度為依據(jù)自動判定噴灌設(shè)備開啟的狀態(tài)，然后對電動機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，保障噴頭可以360°噴轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行灌溉。在工作一段時間之后，會停止一段時間，之后再進(jìn)行工作，最終在濕度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后，自動關(guān)閉系統(tǒng)，停止噴灌工作。

2.3 故障自動檢測的功能

這項功能是對節(jié)水灌溉系統(tǒng)的故障進(jìn)行檢測，并且采取相應(yīng)的措施解決故障。通常情況下，會應(yīng)用在水管破裂、傳感器故障以及其他部位故障的處理中，控制水泵停止工作，之后故障警報燈會亮起，提示工作人員節(jié)水灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故障。在故障解除之后，故障警報燈會恢復(fù)正常狀態(tài)，取消報警狀態(tài)[6-7]。

2.4 急停的功能

在智能灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時候，可以按下急停功能按鈕，然后智能灌溉系統(tǒng)會直接停止工作，其中的閥門也會被關(guān)閉，噴頭也停止工作。

3 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的具體應(yīng)用措施

3.1 提高節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的硬件設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)

要想保障農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的應(yīng)用效果，就要提高自動化技術(shù)中的硬件設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。在這個過程中，要做到以下幾點。

首先，嚴(yán)格控制和規(guī)范使用的設(shè)備，尤其要對傳感器和控制器進(jìn)行控制，保障這兩種設(shè)備向著數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展?？刂破鞯臄?shù)字化發(fā)展，可以更好地保障數(shù)據(jù)信息的采集和存儲效果；傳感器的數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，可以提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，進(jìn)而保障農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的應(yīng)用效果。其次，提升硬件設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，保障農(nóng)業(yè)灌溉自動化技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，并且將數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化要求融入灌溉作業(yè)的全過程。通過這樣的方式，有助于實現(xiàn)信息共享的目標(biāo)，還有助于實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制灌溉裝置的目標(biāo)，推動我國農(nóng)業(yè)節(jié)水自動化灌溉技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

3.2 加大農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的創(chuàng)新力度

目前我國的節(jié)水灌溉自動化技術(shù)還處于初級階段，所以為了提高節(jié)水灌溉自動化技術(shù)應(yīng)用水平，要加大節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的創(chuàng)新力度，主要做好以下幾方面工作。

首先，研究機(jī)構(gòu)要做好和企業(yè)的合作與對接工作。因為在研究節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的過程中，結(jié)合其中的不足以及市場需求等內(nèi)容，與企業(yè)進(jìn)行合作與對接，既可以獲得充足的研究資金，保障有資金引進(jìn)先進(jìn)的研究設(shè)備和優(yōu)秀的研究人才，又可以對市場需求進(jìn)行充分調(diào)研，以此保障節(jié)水灌溉自動化技術(shù)更具有針對性。其次，政府要加大扶持力度，主要從政策、資金等方面進(jìn)行支持，引進(jìn)國外先進(jìn)的自動化技術(shù)和理念，為節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的創(chuàng)新培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的人才，以此保障人才、資金、觀念與技術(shù)等均處于充足的狀態(tài)。最后，要合理調(diào)控企業(yè)的風(fēng)險，調(diào)動提高企業(yè)參與研發(fā)的積極性，鼓勵企業(yè)為研究機(jī)構(gòu)提供資金、設(shè)備以及技術(shù)等方面的支持。通過以上途徑加大節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的創(chuàng)新力度，進(jìn)而有效地提升我國節(jié)水灌溉自動化技術(shù)應(yīng)用水平[8-9]。

3.3 提高農(nóng)業(yè)技術(shù)技能人才的專業(yè)能力

為了保障農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的應(yīng)用效果，要大力培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人員，使其具備提取農(nóng)作物生長所需信息的能力。在農(nóng)業(yè)灌溉過程中，先要對灌溉土地的信息進(jìn)行測量，然后提取出有用的信息，以此為自動灌溉標(biāo)準(zhǔn)值的確定提供參考。重視對專業(yè)技術(shù)人員提取農(nóng)作物生長所需信息能力的培養(yǎng)，可以更好地對農(nóng)作物進(jìn)行實時監(jiān)督和管理，進(jìn)而精準(zhǔn)地了解農(nóng)作物生長的需求，并以此為依據(jù)，為農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的應(yīng)用制訂科學(xué)合理的灌溉方案。這樣既可以保障農(nóng)業(yè)灌溉的效果，又可以達(dá)到節(jié)約水資源的目的。

3.4 加大農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的推廣力度

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的應(yīng)用效果處于不理想的狀態(tài)，一個主要的原因就是推廣人員重視程度不夠，未做好技術(shù)推廣工作。為了解決這個問題，保障農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的應(yīng)用效果，就要加大農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的推廣力度。要組織農(nóng)業(yè)工作者參與學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，使其充分了解和掌握節(jié)水灌溉自動化技術(shù)，調(diào)動提高農(nóng)民應(yīng)用該技術(shù)的積極性和主動性，提高農(nóng)民實際的技術(shù)操作水平和能力，以此擴(kuò)大農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)應(yīng)用范圍，提高農(nóng)業(yè)種植的質(zhì)量和產(chǎn)量，推動農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，最終為國家實力的提升和節(jié)約水資源目標(biāo)的實現(xiàn)等提供助力[10-11]。

4 結(jié)束語

綜上所述，在國家快速發(fā)展的過程中，要想保障農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)的應(yīng)用效果，就要從目前我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀入手，對節(jié)水灌溉系統(tǒng)的工作原理、工作特征、發(fā)展現(xiàn)狀以及具體功能等內(nèi)容進(jìn)行分析，明確我國農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)未來發(fā)展方向，并提出相應(yīng)的應(yīng)用措施和建議。通過這樣的方式，可以解決農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方面的問題，提高農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的水平，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，保護(hù)和節(jié)約水資源，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供助力，進(jìn)而促使我國農(nóng)業(yè)實力提升，最終實現(xiàn)提高國家整體實力的目標(biāo)。