摘 要 近年來(lái)，隨著科技的快速發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，并逐漸成為主流技術(shù)。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行智能化灌溉，不僅能在一定程度上節(jié)約水資源，還能解放大量的勞動(dòng)力。基于此，對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀、技術(shù)優(yōu)勢(shì)、數(shù)據(jù)處理和在節(jié)水灌溉中的具體應(yīng)用進(jìn)行論述分析，得出應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以收集計(jì)算分析土壤的含水量、溫濕度等數(shù)據(jù)信息，準(zhǔn)確得知農(nóng)作物在不同生長(zhǎng)階段的用水量，能夠有效提升農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉率，避免水資源浪費(fèi)，確保農(nóng)作物的健康生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)技術(shù);農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng);應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：S274 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.35.065

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，更是人口大國(guó)，對(duì)農(nóng)業(yè)糧食的生產(chǎn)需求量非常大。近年來(lái)，我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展非常迅速，但農(nóng)作物生產(chǎn)用水利用率的問(wèn)題也隨之而來(lái)。我國(guó)水資源相對(duì)匱乏，據(jù)調(diào)查，我國(guó)農(nóng)作物灌溉用水的利用率還不足35%，因此提高農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用率勢(shì)在必行。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)來(lái)提高農(nóng)業(yè)灌溉的利用率，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的節(jié)水灌溉。

1 節(jié)水灌溉系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)的軟、硬件設(shè)施

1.1 軟件設(shè)施

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉過(guò)程對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的軟件有一定要求，一般會(huì)用到數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件、地理信息的軟件及軟件的操作系統(tǒng)。就計(jì)算機(jī)而言，通常使用的是Windows系統(tǒng)，但在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的系統(tǒng)中UNIX操作系統(tǒng)要比Windows系統(tǒng)更適用。近幾年來(lái)，Windows系統(tǒng)和UNIX系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始融合，后期數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)主要應(yīng)用的軟件為Sybase和Oracle軟件。節(jié)水灌溉的過(guò)程中，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)準(zhǔn)備完畢后，還要對(duì)農(nóng)田的地理信息進(jìn)行分析，因此GIS軟件（地理信息分析軟件）是不可或缺的。由于不同的農(nóng)作物對(duì)土壤和水分的需求有區(qū)別，因此在農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)中要有完善的軟件設(shè)施對(duì)所種植地區(qū)的土壤等地理信息進(jìn)行分析和計(jì)算，才能精準(zhǔn)判斷該地區(qū)的灌溉水量。

1.2 硬件設(shè)施

在使用計(jì)算機(jī)技術(shù)時(shí)，硬件方面的選擇同樣重要，一個(gè)良好的硬件設(shè)施對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的實(shí)現(xiàn)起著非常重要的作用。遙感（RS）和和全球定位系統(tǒng)（GPS） 可以為地理信息軟件（GIS）提供數(shù)據(jù)資源，3者之間可以有效結(jié)合，發(fā)揮各自?xún)?yōu)勢(shì)，有利于對(duì)數(shù)據(jù)的處理和分析。但是實(shí)現(xiàn)3者之間的結(jié)合對(duì)計(jì)算機(jī)的要求非常高，不僅需要貯存龐大的信息，而且計(jì)算機(jī)的中央數(shù)據(jù)處理器和驅(qū)動(dòng)器需要具備高效率的處理功能。計(jì)算機(jī)屬于核心硬件，在節(jié)水灌溉的過(guò)程中需要對(duì)灌溉軟件進(jìn)行操作，可見(jiàn)硬件的要求相對(duì)更高[1]。

2 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)管理

2.1 系統(tǒng)的管理

在登錄農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)后，要隨時(shí)診斷設(shè)備工作的狀況，在設(shè)備發(fā)生緊急情況時(shí)要能自動(dòng)報(bào)警，并且計(jì)算機(jī)要精準(zhǔn)定位到故障點(diǎn)，全面實(shí)時(shí)監(jiān)控計(jì)算機(jī)的運(yùn)行情況。在提高設(shè)備利用率的同時(shí)，控制維護(hù)的成本，這些都可以通過(guò)將無(wú)線(xiàn)基站作為核心實(shí)現(xiàn)?？梢允拐麄€(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行變得更靈活，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行升級(jí)及系統(tǒng)維護(hù)。

2.2 地塊信息及自動(dòng)灌溉

關(guān)于地塊信息，要了解農(nóng)作物土壤中具體的營(yíng)養(yǎng)成分含量，利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算農(nóng)作物所需的灌溉水量，從而得出精準(zhǔn)的灌溉水量，對(duì)該地區(qū)農(nóng)作物進(jìn)行自動(dòng)化節(jié)水灌溉。在自動(dòng)化灌溉的同時(shí)，也要提高灌溉的效率，避免水資源的浪費(fèi)，就需要在系統(tǒng)中設(shè)置循環(huán)灌溉信息，確保農(nóng)作物在得到充分灌溉的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)水。

2.3 數(shù)據(jù)的采集

要實(shí)現(xiàn)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，首先要充分了解所需灌溉地區(qū)的土壤水分含量和濕度情況，通過(guò)這些數(shù)據(jù)的采集進(jìn)一步精準(zhǔn)確認(rèn)灌溉水量，從而提高農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的效率。數(shù)據(jù)的采集主要包括雨量傳感器和濕度傳感器2個(gè)方面。1）雨量傳感器的數(shù)據(jù)采集主要是通過(guò)其各個(gè)重要的零部件完成，在實(shí)際工作的運(yùn)行中，承雨口會(huì)收集雨水，再用漏斗將雨水運(yùn)輸?shù)缴戏分校晁窟_(dá)到之前設(shè)置好的雨水量數(shù)值后上漏斗就會(huì)立即側(cè)翻，并且通過(guò)截流管等部件將雨水運(yùn)輸?shù)接?jì)量翻斗中去。最后通過(guò)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)降水量，根據(jù)實(shí)際統(tǒng)計(jì)出來(lái)的結(jié)果最終判斷該地區(qū)的農(nóng)作物是否需要灌溉。2）濕度傳感器是整個(gè)系統(tǒng)中十分重要的設(shè)備，土壤中的水分含量對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)起著決定性作用，如果農(nóng)作物的土壤水分極其缺乏，農(nóng)作物將會(huì)出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良的情況，甚至?xí)苯颖缓邓?，所以土壤的濕度監(jiān)測(cè)十分重要。其數(shù)據(jù)的采集主要是通過(guò)監(jiān)測(cè)土壤濕度，掌握農(nóng)作物的土壤水分含量，根據(jù)實(shí)際所需水量隨時(shí)灌溉，確保農(nóng)作物的健康生長(zhǎng)。

3 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)概述

近年來(lái)，我國(guó)通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行節(jié)水灌溉的方式越來(lái)越常見(jiàn)，尤其在機(jī)械化程度相對(duì)較高的地區(qū)。農(nóng)業(yè)灌溉的自動(dòng)化不僅能在很大程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)水，還能解放大量的勞動(dòng)力。自動(dòng)化的智能灌溉系統(tǒng)可以計(jì)算不同農(nóng)作物在生長(zhǎng)過(guò)程中所需要的水分，從而基本確定每個(gè)階段的灌溉時(shí)間和所需的灌溉用水量，再將這些精準(zhǔn)的結(jié)果指令下發(fā)到農(nóng)業(yè)灌溉設(shè)備，從而保證農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)。

3.2 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)的核心技術(shù)

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用主要是將傳感器分別安裝在農(nóng)田特定位置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，所采集的數(shù)據(jù)主要包括農(nóng)田的溫濕度、氣溫、土壤的含水量等，數(shù)據(jù)采集后會(huì)自動(dòng)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)的控制中心?？刂浦行臅?huì)根據(jù)所接收的數(shù)據(jù)與農(nóng)作物生長(zhǎng)過(guò)程中所需要灌溉的水量進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，再控制農(nóng)作物的灌溉水量，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉[2]。

3.3 計(jì)算機(jī)技術(shù)在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的優(yōu)勢(shì)

計(jì)算機(jī)控制技術(shù)通過(guò)數(shù)據(jù)的采集分析實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物的智能灌溉，從很大程度上節(jié)省了大量的勞動(dòng)力，提高了農(nóng)戶(hù)的工作效率。不僅如此，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還能通過(guò)各類(lèi)的監(jiān)控設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控灌溉過(guò)程，如果在灌溉的過(guò)程中出現(xiàn)灌溉設(shè)備的噴頭、管線(xiàn)等破損的情況，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會(huì)及時(shí)發(fā)出警報(bào)，農(nóng)戶(hù)可以第一時(shí)間得知消息并維修更換，避免水資源的浪費(fèi)。除此之外，計(jì)算機(jī)技術(shù)為大面積連續(xù)作業(yè)的區(qū)域灌溉提供了有利條件。

4 計(jì)算機(jī)技術(shù)在節(jié)水灌溉數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用

4.1 農(nóng)作物灌溉數(shù)據(jù)庫(kù)的建立及其應(yīng)用

農(nóng)作物在生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)受到很多因素的影響，如氣候環(huán)境因素、土壤的性質(zhì)、農(nóng)戶(hù)耕作的水平及農(nóng)作物品種等，這些客觀(guān)因素對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)都會(huì)產(chǎn)生影響。農(nóng)作物存在品種上的差異，不同品種的農(nóng)作物在各生長(zhǎng)階段中的用水量不同。根據(jù)這些實(shí)際情況，明確各農(nóng)作物在不同生長(zhǎng)階段本身的蓄水量和所需要的灌溉水量及最佳的灌溉部位等，為農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行灌溉用水量的相關(guān)計(jì)算，確保在農(nóng)作物正常健康生長(zhǎng)的情況下提高農(nóng)作物的節(jié)水灌溉效率[3]。

4.2 對(duì)環(huán)境信息的綜合處理

農(nóng)作物在生長(zhǎng)過(guò)程中不是一成不變的，不同的生長(zhǎng)時(shí)期會(huì)受很多因素的影響，如氣候的變化等，因此對(duì)于同種農(nóng)作物而言，還需要根據(jù)氣候的變化調(diào)整節(jié)水灌溉的水量。要保證農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉效率，就要求計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具備對(duì)環(huán)境變化的處理能力，能根據(jù)不同的氣溫環(huán)境自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制農(nóng)作物的灌溉水量。例如，在夏季的高溫天氣，就要相應(yīng)提高農(nóng)作物的灌溉用水量;如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)得知接下來(lái)是雷雨天氣，那么就需要減少對(duì)農(nóng)作物的灌溉水量，從而避免水資源的浪費(fèi)，提升農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉效率[4]。

5 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中計(jì)算機(jī)技術(shù)的具體應(yīng)用

5.1 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉

在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉過(guò)程中，要合理運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)模塊化控制程序監(jiān)測(cè)土壤溫濕度、農(nóng)作物生長(zhǎng)信息、氣象環(huán)境等，在管道系統(tǒng)中安裝灌水器，根據(jù)農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的土壤濕度進(jìn)行精準(zhǔn)、均勻灌溉。這種智能化的方式提升了農(nóng)業(yè)灌溉效率，有利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

5.2 收集管理農(nóng)作物生長(zhǎng)信息

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)逐漸向“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”轉(zhuǎn)變。為了給農(nóng)作物提供更好的生長(zhǎng)環(huán)境，需要采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)等收集農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境信息，通過(guò)對(duì)所收集信息與農(nóng)作物所需生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)的對(duì)比，及時(shí)補(bǔ)充農(nóng)作物所需的水分及養(yǎng)分，提升農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量及品質(zhì)[5]。

5.3 確定農(nóng)作物的位置信息

不同種類(lèi)的農(nóng)作物對(duì)土壤和水分的要求存在差異，因此需要利用全球定位系統(tǒng)（GPS）對(duì)所要種植的各個(gè)區(qū)域進(jìn)行監(jiān)控，最終確認(rèn)農(nóng)作物的位置信息，再根據(jù)農(nóng)作物的具體情況，判斷農(nóng)作物是否需要灌溉并確定不同農(nóng)作物所適合的灌溉方式，進(jìn)行及時(shí)合理的灌溉。

5.4 測(cè)定土壤的水分

對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行灌溉的主要目的是確保土壤中的水分含量充足，保證農(nóng)作物正常生長(zhǎng)。對(duì)于土壤的含水量檢測(cè)可以通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)完成，計(jì)算機(jī)可以采用直接或間接的方式檢測(cè)土壤中的水分，農(nóng)戶(hù)可以通過(guò)分析檢測(cè)結(jié)果對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行合理灌溉。計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)土壤的水分檢測(cè)是利用陶制探頭進(jìn)行的，在使用過(guò)程中陶瓷探頭易破損，通常在探頭外加上不銹鋼的外套，對(duì)陶瓷探頭起加固和保護(hù)作用，并且也會(huì)相應(yīng)提高探頭的探測(cè)效率[6]。

5.5 測(cè)定大氣環(huán)境指標(biāo)

影響農(nóng)作物生長(zhǎng)的因素很多，除了土壤水分外，大氣環(huán)境也是很重要的因素之一，大氣環(huán)境主要包括大氣的溫度和濕度。大氣的溫度會(huì)影響農(nóng)作物的光合作用，而大氣的濕度則會(huì)通過(guò)影響氣孔的開(kāi)閉而影響蒸騰作用，這些變化都需要有相關(guān)儀器進(jìn)行檢測(cè)，從而通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，確保農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的合理化。

5.6 輔助環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)

采用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉進(jìn)行輔助控制，其操作更為直觀(guān)，可以通過(guò)多通道對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，根據(jù)農(nóng)作物所需水量，將數(shù)據(jù)輸入到控制軟件，系統(tǒng)會(huì)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，最終對(duì)灌溉量、灌溉時(shí)間等做出決策。通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)控制智能灌溉時(shí)，需合理選擇噴淋頭及水通道的尺寸，避免水中雜質(zhì)過(guò)多造成堵塞，并要合理控制進(jìn)出口壓力差，防止壓力過(guò)大導(dǎo)致過(guò)濾器爆裂[7]。

6 結(jié)語(yǔ)

近幾年來(lái)，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域被普遍應(yīng)用，在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用也起著非常重要的作用。計(jì)算機(jī)技術(shù)可以通過(guò)對(duì)大氣環(huán)境、土壤水分、農(nóng)田內(nèi)的溫濕度的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算分析，建立一個(gè)較為完善的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫(kù)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉。計(jì)算機(jī)在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉中的應(yīng)用不僅能提高節(jié)水灌溉率，在灌溉的過(guò)程中也節(jié)省了大量的勞動(dòng)力，有助于農(nóng)作物的健康生長(zhǎng)，提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量，推動(dòng)了我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

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收稿日期：2021-11-10

作者簡(jiǎn)介：吳蓮香（1977-），女，山東濰坊人，碩士，副教授，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)應(yīng)用。E-mail：baicaidou_fu@126.com。