謝華國

摘要：新疆水資源緊缺、年積溫大、蒸發(fā)量大、降雨量少等地方特此，提供便于發(fā)展節(jié)水灌溉技術的發(fā)展。更何況在呼圖壁縣水資源十分緊缺，年來水量滿足不了用水量，灌溉用水效率等實際情況確定該縣走向自動化、信息化、智能化灌溉必要性。

關鍵詞：智能化灌溉技術；應用；評價

【引言】：水是生命之起源，若沒有了水，地球上的生命將會枯竭。專家們曾預言，如果不注意保護水節(jié)約水，地球上剩下的最后一滴水將是人類的眼淚。新疆是嚴重缺水的干旱地區(qū)之一，水資源十分緊缺并且分布不均勻。利用科技手段緩解這一危機，將是新疆農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要的出路。呼圖壁縣位于新疆維吾爾自治區(qū)中北部，地處歐亞大陸腹地，準噶爾盆地南緣，水資源十分緊缺的地區(qū)之一。

呼圖壁縣的農(nóng)業(yè)用水量占全縣總用水量95-98%，因此農(nóng)業(yè)用水和供水量是目前處于危機狀態(tài)。節(jié)水灌概是農(nóng)業(yè)灌概的一場革命，是解決農(nóng)業(yè)干旱缺水問題，實現(xiàn)本縣可持續(xù)發(fā)展的一項重要戰(zhàn)略措施。如何發(fā)展適合呼圖壁縣農(nóng)業(yè)灌概手段落后、投入不足這一現(xiàn)狀的節(jié)水灌概控制技術，追趕國內(nèi)和國際先進水平成為業(yè)內(nèi)人士關注的焦點。隨著科學技術和膜下滴灌技術的發(fā)展節(jié)水灌溉技術慢慢往智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展，作為精準農(nóng)業(yè)重要組成部分的“精量控制灌概”是今后農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術的發(fā)展方向。本文結合呼圖壁縣智能化膜下滴灌技術的應用實際情況，描述智能化滴管技術在呼圖壁的應用及對其評價。

1、呼圖壁縣智能化滴灌技術的構造

智能化技術是將農(nóng)業(yè)灌溉技術、作物栽培技術、氣象技術、土壤測墑技術、施肥技術、信息技術、滴水自動化等技術融合一體化的一門新技術。智能化灌溉系統(tǒng)包括水源工程，首部樞紐（水泵、肥料注入設備、過濾設備、智能灌溉控制系統(tǒng)等）、測控保護裝置、輸水管道及配套管件，灌水器等。其中滴灌智能化控制系統(tǒng)一般是由中央控制站、田間控制站、電磁閥、RTU（遠程網(wǎng)絡終端單位）或閥門控制器及田間信息采集或監(jiān)測設備5個部分組成。

1.1 中央控制站（主站）

中央控制站主要有微機等設備及控制系統(tǒng)軟件組成。其根據(jù)作物需水規(guī)律和生長情況制定符合水力學要求的輪灌計劃，并將該計劃轉換成控制指令發(fā)送到對應的田間控制站，田間控制站收到指令后控制對應的電磁閥的開啟和關閉，從而實現(xiàn)灌溉計劃。

1.2田間控制站

田間控制站是通過接受中央控制站所下發(fā)的控制指令，并按照指令類型及去向控制需要開、關的電磁閥。

1.3電磁閥

電磁閥是田間智能化技術的最重要部分之一，是按照田間控制站下達的指令，控制地面管（支管）的開關水。

1.4 RTU（遠程網(wǎng)絡終端單位）

RTU（遠程網(wǎng)絡終端單位）又稱為無線閥門控制器，可以控制出地樁的開關水，并記錄徑流和壓力，還能夠將監(jiān)測設備所采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給田間控制站。

1.5田間信息采集及監(jiān)測設備

田間信息采集及監(jiān)測設備可以將田間的土壤、作物、氣象數(shù)據(jù)進行采集。測量的土壤信息包括土壤溫度、土壤含水率、土壤CO2濃度等；測量的作物數(shù)據(jù)有冠層溫度、高度、莖干變化等；測量的氣象數(shù)據(jù)有降雨量、溫度、濕度、風速、風向、氣壓、蒸發(fā)、輻射等。同時，以上收集的數(shù)據(jù)最終會收集到中央控制站。

2、智能滴灌在呼圖壁的發(fā)展及應用現(xiàn)狀

呼圖壁縣隨著科學技術的迅速發(fā)展及農(nóng)業(yè)灌溉技術的不斷發(fā)展，于21世紀初開始建設膜下滴灌技術示范點。并逐漸推廣應用整個縣范圍內(nèi)棉花、加工番茄、玉米等作物的灌溉，而且由于使用便捷力、提高水資源利用效率等優(yōu)勢，使用面積一年比一年擴大，使用作物種類增多。2002年起呼圖壁縣積極響應相關部門的促進現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展及走向信息化農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)方向的號召，開始建立自動化灌溉示范基地。

近幾年呼圖壁縣委托中國農(nóng)業(yè)大學、新疆農(nóng)業(yè)大學、新疆水利水電科學研究院等科研單位為技術依靠，于2014年8月份在呼圖壁縣大豐鎮(zhèn)成立中國農(nóng)業(yè)大學呼圖壁縣教授工作站。進一步是實現(xiàn)科學走進大田，科研做在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上，由教授及研究生指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)學研結合體系。滴灌自動化項目從2014年的750畝示范項目和2000畝地的推廣應用項目，發(fā)展到現(xiàn)在的5000畝地的高效節(jié)水示范項目基地和2萬畝地的自動化實施項目。應用膜下滴灌技術的作物從剛開始的棉花，發(fā)展到目前棉花、玉米、谷子、蔬菜及瓜果，辣椒、加工番茄和苗木的作物。首部水源工程把單獨使用地表水或者地下等傳統(tǒng)分配方法，改成地根據(jù)地方需求地表水和地下水混用的合理的有效的方法。信息采集方面，引進國內(nèi)智能化滴灌技術行業(yè)領先的企業(yè)作為技術依靠，實時監(jiān)測從水源首部到田間閥門的水位變化，系統(tǒng)流量和壓力的變化，每個閥門為單位的大田瞬時流量和壓力，以及灌水定額、灌溉定額的統(tǒng)計。按照不同作物不同生育期的需水量科學地灌溉，根據(jù)作物需求和土壤類型不一樣，進行科學施肥及采集施肥用量。為了確切的觀測作物墑情變化和作物長勢的關系，采用無線墑情采集傳感器、視頻監(jiān)控終端、養(yǎng)分監(jiān)測站和小型農(nóng)業(yè)氣象站等高科技手段初步得實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化。

目前基本上具備了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)、農(nóng)業(yè)信息化工程的基礎建設條件，智慧農(nóng)業(yè)大夢想的實現(xiàn)做了穩(wěn)固的基礎。

3、智能滴灌在呼圖壁的應用效果分析

呼圖壁縣是全疆首批國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范區(qū)，擁有高效節(jié)水公司化價格專業(yè)服務合作社和井電雙控服務隊，使滴灌技術由原來的人工控制閘閥發(fā)展到現(xiàn)在的自動化、智能化控制管理。由于智能滴灌技術的推廣，能極大程度上的解放勞動力，實時的監(jiān)測水資源，合理的分配水資源，減少化學肥料的使用，降低農(nóng)戶的成本并增加田間的產(chǎn)量。

3.1解放勞動力

應用智能滴灌技術的田間可以適當?shù)臏p少中耕，減少勞動力和機力，折算成機力投入大約是20元/畝；減少人工澆水以及打田梗工，折算機力投入大約是30元/畝。且相比較之前的滴灌系統(tǒng)，解決了很多需要進行的人工操作，在灌溉方面能夠實現(xiàn)一個人管理的目標。endprint

3.2實時的監(jiān)測水資源

田間信息采集能獲得田間持水量、土壤鹽分、土壤溫度等數(shù)據(jù)，可以實時的提供灌溉預報信息。電磁閥能在灌水過程中實時的提供管道壓力、累計流量、瞬時流量的數(shù)據(jù)。

3.3合理的分配水資源

灌水定額和灌溉定額通過智能的滴灌系統(tǒng)可以得到嚴格的進行，減少了人為操作過程中產(chǎn)生的時間差異。智能滴灌讓田間滴灌的均勻度得到了很大的提高，灌溉水量也可以被控制的很合理。中央控制站可以根據(jù)采集田間土壤、作物、氣象數(shù)據(jù)，制定相應的合理的輪灌計劃，控制田間控制站來進行輪灌，讓水資源得到了合理的分配。

3.4減少化學肥料的使用

智能滴灌采用的肥水的供應方式，能夠讓肥料可以均勻的讓每一顆作物的根吸收，它們所吸收的養(yǎng)料的均勻度非常高。智能滴灌可以針對特定小區(qū)給予相應的肥料，讓肥料可以更加充分的利用，同時減少了不必要的化學肥料的使用。

3.5降低農(nóng)戶的成本并增加田間的產(chǎn)量

智能滴灌系統(tǒng)代替了原有滴灌系統(tǒng)中需要人工操作的很多步驟，減少了必要的勞動力，降低了農(nóng)戶的成本。智能滴灌系統(tǒng)可以嚴格的按照預定輪灌計劃澆水，讓根系充分的吸收水分，減少地面徑流和作物的課間蒸發(fā)，田間用水量減少，降低了農(nóng)戶的成本。同時，也可以防止雜草的生長，增加作物的產(chǎn)量。

4、智能滴灌的展望

（1）采用物聯(lián)網(wǎng)無線通訊技術，互聯(lián)網(wǎng)通訊技術實現(xiàn)灌溉自動化遠程控制及灌溉管理計算機網(wǎng)絡化。

（2）通過用首部水計量監(jiān)測及壓力監(jiān)測和首部進水閥控制實現(xiàn)遠程灌溉調(diào)度控制，保證灌溉用水的計劃管理和實時調(diào)度，保證首部計量準確可靠。

（3）依據(jù)灌區(qū)作物需水特性及對氣象墑情的實時預報，制定作物灌溉制度和灌溉計劃，實現(xiàn)灌溉智慧、灌溉決策，節(jié)約水資源、提高水資源利用效率。

（4）建設基于移動互聯(lián)終端的管理系統(tǒng)，提高灌溉工程運行管理效率、保證供水設施安全運行，減低運行成本，保證灌溉供水可靠性，提高灌溉水利用系數(shù)。

（5）通過本次項目建設，為今后的高效節(jié)水灌溉工程樹立一個現(xiàn)代化智能灌溉典范、引領全縣乃至自治區(qū)的智能灌溉潮流。

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