竇世娟

【摘要】：灌溉在農業(yè)生產中的作用十分關鍵，如何能夠將自動化技術應用于節(jié)水灌溉中是當前農業(yè)生產面臨的巨大問題。本文針對我國目前使用的灌溉設備做出了詳細介紹，并說明了自動化灌溉的重要意義，最后用當前的一個典型自動化設計案例說明自動化系統(tǒng)的運行。希望讀者能夠通過本文對此方面的知識多一些了解。

【關鍵詞】：農業(yè)；灌溉；自動化；滴灌；

1、將農業(yè)灌溉實現(xiàn)自動化的原理和意義

1.1 自動化灌溉的基本原理

所謂自動化就是一套能夠自動完成農業(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備進行檢測后得出數(shù)據(jù)，將采集到的數(shù)據(jù)經過分析后輸入至計算機系統(tǒng)中。系統(tǒng)內部已經通過數(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控制水量。例如在灌溉時，泥土中含水量過高則自動排水，含水量低則自動灌溉。但就目前我國現(xiàn)在的狀況而言，我國的自動化技術與國外還存在著一定的距離。

1.2 實現(xiàn)農業(yè)自動化灌溉的現(xiàn)實意義

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，不會使局部過旱或者過澇，對作物的生長有益，而且滴狀灌溉時水的流量比較緩和，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，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，灌溉的時間及水量不夠合理。因此實現(xiàn)自動化的滴灌是我國農業(yè)生產中急需完成的課題，這一課題的完成能夠將我國農業(yè)的產量提升至一個新的高度。

2、噴灌設備及可再生能源灌溉

2.1 噴灌設備

我國目前采用的噴灌設備一般以大中型為主，小型為輔。大中型主要應用于大田作物，小型的則適合固定或者半固定的灌溉小塊田地。大型噴灌設備。目前國外的噴灑方式比較靈活多變，能夠調節(jié)多個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定，初步實現(xiàn)了變量灌溉。而且一切程序由計算機控制，減少了人為因素帶來的不方便。國內近些年從事噴灌設備的廠家也很多，有幾家代表性很強，也初步打開了國內市場。但目前還是存在一定的問題需要改進。中性噴灌設備。我國自二十世紀及時年代將中型設備的生產引入國內后，效果一直不理想。國外現(xiàn)在的設備使用年限在十五年以上，而我國自主生產的一般平均不會超過十年，整機的能量消耗卻高于國外設備。主要的問題集中在噴灑質量和智能化上面。輕小型設備。輕小型噴灌設備多以柴油、汽油或電為動力，有手提、手抬、手推車等形式的機型。這種設備是我國為適應本田經濟及地理特色自行研發(fā)的獨特噴灌設備。

2.2 可再生能源灌溉

在節(jié)約用水的前題下，開發(fā)再生資源灌溉是當前的一條途徑?，F(xiàn)階段我國可利用的資源有太陽能，風能及生物資源。太陽能灌溉主要應用的是光伏水泵技術，具有節(jié)能，方便的優(yōu)點，是當前比較受歡迎的一項研究，風能和沼氣在農村已經得到了廣泛的應用。但是目前這些技術的應用尚且不夠成熟，存在一定的缺點，在今后的研究中可嘗試將太陽能與風能互補使用，降低二者不穩(wěn)定因素所帶來的影響。農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、滴灌工程中自動化技術的應用

3.1 滴灌設備

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

3.2 滴灌自動控制系統(tǒng)

若想完成滴灌的自動化，就應該有自動化的灌水控制器，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，進而使作物在不缺水的前提下節(jié)省水資源。滴灌自動化控制系統(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)并對過程進行控制和預警，最終實現(xiàn)對整個滴灌過程的自動控制，完成自動控制的目的。

3.3 滴灌自動控制系統(tǒng)控制計劃

制定出合理的滴灌控制計劃能夠合理的規(guī)劃作物的灌溉時間以及灌溉數(shù)量，此計劃的有效實施可以預防或者消除一些農業(yè)災害。利用先進的土壤水分測定技術，通過軟件對數(shù)據(jù)進行處理，進而得到每一個層次土壤的水份特征，可以對土壤有更深入的了解，有利于完成更精細的灌溉計劃以及管理決策的制定，以此來保證土壤水分一直處于農作物所需要的最佳水分含量。如果測試出土壤水分以及農作物所需水分的量，那么就能利用軟件來分析每一次滴灌應間隔的時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而促進更為合理的灌水計劃的制定。通過精確的預測和計算完成滴灌系統(tǒng)計劃的設定。

4、典型的自動化系應用統(tǒng)案例

4.1 試驗田選擇

選擇十二塊棉花條田，滿足滴灌要求設計田地形式。為與自動化滴灌結合，設置支管及電磁閥等設計。

4.2 設置中央控制器及田間工作站

十二塊條田應設置四個田間工作站，工作站的位置應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

此試驗田共設置了六十各電磁閥和十五個控制器。

4.4 傳感器和信息采集站

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

此案例的設計滿足一般滴灌設計的要求，在試驗中我們最終可以清晰的發(fā)現(xiàn)自動灌溉帶來的優(yōu)點。我國部分地區(qū)已經開始推廣節(jié)水灌溉技術，此技術對于干旱比較嚴重的地區(qū)有深遠的意義。

結語

中國自古以來就是農業(yè)大國，農業(yè)生產關系著國家的命脈。在科學技術飛速發(fā)展的時代里農業(yè)生產也應該改變靠天吃飯的局面，將先進的技術融入到灌溉當中，使我國的農作物產品產量大幅提高。不僅如此，我國更應該將自動化技術應用于農業(yè)灌溉中去，實現(xiàn)我國向世界農業(yè)強國邁進的目標。對于目前我國的形式和存在的不足之處，我們應客觀對待，不斷改進，最大程度的趕超先進技術。

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