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        關(guān)于節(jié)水灌溉自動控制技術(shù)的研究分析

        2022-11-07 15:48:01
        新農(nóng)業(yè) 2022年15期
        關(guān)鍵詞:農(nóng)業(yè)

        李 寧

        (鹽城生物工程高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校,江蘇 鹽城 224000)

        隨著社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展,我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大,對水資源需求量也進(jìn)一步增加。想要在促進(jìn)作物健康生長基礎(chǔ)上降低水資源消耗率,需要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)積極推廣節(jié)水灌溉技術(shù)。尤其新時期背景下,科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步,各種自動化節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,不僅提高灌溉效率,還能夠減少水資源浪費(fèi),有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展,切實(shí)緩解農(nóng)村水資源短缺現(xiàn)狀。

        1 節(jié)水灌溉技術(shù)的具體意義

        節(jié)水灌溉技術(shù)是建立在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,能夠有效改善傳統(tǒng)粗放灌溉技術(shù)中存在的不足之處,有利于提高農(nóng)業(yè)灌溉效率和水平,充分滿足作物生長需求,同時降低水資源消耗率和浪費(fèi)率。現(xiàn)階段,我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中較為常見的節(jié)水灌溉技術(shù)有多種,包括多路控制型灌溉技術(shù)、中央計(jì)算機(jī)控制型灌溉技術(shù)等,為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理奠定良好基礎(chǔ),提高了農(nóng)業(yè)水資源調(diào)度能力。

        2 自動化控制節(jié)水灌溉技術(shù)分類

        2.1 結(jié)合物理控制量分類

        壓力型節(jié)水灌溉技術(shù)。所謂壓力型節(jié)水灌溉技術(shù),就是利用自動化控制技術(shù)對管道灌溉壓力進(jìn)行控制,提高水資源灌溉的均勻性。想要滿足這一目標(biāo),離不開變頻控制器的支撐。在實(shí)際應(yīng)用過程中需要結(jié)合壓力灌溉系統(tǒng)實(shí)際情況,設(shè)置相應(yīng)的壓力傳感器,充分滿足壓力控制目標(biāo)。作為一種新型節(jié)水灌溉技術(shù),雖然節(jié)水效果較好能夠充分滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求,但是由于成本較高、操作復(fù)雜,所以適用范圍有限,當(dāng)前主要應(yīng)用到對灌溉水均勻性要求較高的地區(qū)。

        2.2 土壤濕潤型節(jié)水灌溉技術(shù)

        這種灌溉技術(shù)在應(yīng)用過程中,能夠自動控制土壤水分含量,保證土壤濕潤度滿足相關(guān)需求。這種方式在應(yīng)用過程中主要是將滴灌技術(shù)和滲灌技術(shù)聯(lián)合使用。系統(tǒng)會結(jié)合土壤實(shí)際情況,設(shè)置灌溉最大值和最小值。在灌溉過程中,系統(tǒng)通過傳感器準(zhǔn)確探測土壤情況,如果土壤濕度達(dá)到設(shè)置最小值,灌溉系統(tǒng)會自動開啟,并灌溉一定量水資源,使土壤達(dá)到一定濕潤度。如果土壤濕潤度達(dá)到最大值,灌溉系統(tǒng)則會自動關(guān)閉,這種灌溉技術(shù)自動化水平較高,操作便利,但是應(yīng)用成本較高,應(yīng)用范圍具有局限性,主要應(yīng)用到溫室大棚中。

        2.3 空氣濕潤型節(jié)水灌溉技術(shù)

        所謂空氣濕潤型節(jié)水灌溉技術(shù),就是對空氣濕度進(jìn)行科學(xué)控制,從而為作物生長營造良好環(huán)境,以此來提高節(jié)水灌溉目標(biāo)。這種灌溉技術(shù)是將微噴灌技術(shù)與自動化技術(shù)相融合,其工作原理與上文提到的土壤濕潤型節(jié)水灌溉技術(shù)相似,即系統(tǒng)會結(jié)合空氣質(zhì)量設(shè)置最大值和最小值。如果空氣濕度達(dá)到最小值,灌溉系統(tǒng)會自動開啟,補(bǔ)充空氣水分。相反,如果空氣濕度達(dá)到最大值,系統(tǒng)會自動關(guān)閉。這種灌溉技術(shù)不僅操作簡單,而且控制精確,適用于溫室大棚、育苗灌溉等方面。

        2.4 時間型節(jié)水灌溉技術(shù)

        所謂時間型節(jié)水灌溉技術(shù),就是對灌溉時間進(jìn)行科學(xué)控制,達(dá)到理想灌溉目標(biāo)。在實(shí)際應(yīng)用中,需要提前對自動化系統(tǒng)設(shè)置灌溉時間和停止時間。在實(shí)際應(yīng)用中需要結(jié)合農(nóng)田實(shí)際情況和作物生長需求進(jìn)行分析,合理設(shè)置啟停時間。這灌溉技術(shù)連續(xù)性較強(qiáng),技術(shù)成本相對較低,所以應(yīng)用范圍較廣,是當(dāng)前農(nóng)業(yè)灌溉中較為常見的一種自動化節(jié)水灌溉技術(shù)。

        3 結(jié)合控制系統(tǒng)復(fù)雜程度分類

        3.1 簡易型節(jié)水灌溉技術(shù)

        這種節(jié)水灌溉技術(shù)主要對一臺設(shè)備進(jìn)行科學(xué)控制,例如,對水泵、電磁閥進(jìn)行控制,這種灌溉技術(shù)成本較低,但是灌溉效率不高,所以只適用于面積較小的農(nóng)田灌溉。

        3.2 多路控制節(jié)水灌溉技術(shù)

        這種灌溉技術(shù)可以從兩個方面進(jìn)行分析:第一,輸出信號;第二,多路輸入。自動化系統(tǒng)可以同時控制多臺灌溉設(shè)備,適用于大面積農(nóng)田灌溉??梢猿浞譂M足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求,并且這種節(jié)水灌溉技術(shù)價格較低,呈現(xiàn)出較為廣闊的發(fā)展前景。但應(yīng)用過程中也存在一定弊端,即操作復(fù)雜,并且 灌溉效果缺乏直觀性。

        3.3 中央計(jì)算機(jī)控制型節(jié)水灌溉技術(shù)

        這種節(jié)水灌溉技術(shù)需要依賴于中央計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行控制,操作較為簡單,并且控制系統(tǒng)中涉及到多個通道,能夠結(jié)合灌溉需求無線延長通道,適合應(yīng)用到廣泛灌溉方面。在實(shí)際應(yīng)用中需要將數(shù)據(jù)信息輸入計(jì)算機(jī)軟件中,可以對灌溉設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行全過程監(jiān)督,并將數(shù)據(jù)信息保存,從而為合理灌溉作出正確決策。在灌溉過程中,能夠?qū)㈦娮託庀笈_發(fā)布的溫濕度、輻射等參數(shù)快速傳輸?shù)街醒胗?jì)算機(jī)。結(jié)合參數(shù)實(shí)際情況,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)會自動決定裝置開閉狀態(tài)。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中需要注意一些問題。具體來說,由于微型噴淋頭裝置和滴灌裝置尺寸較小,水資源中含有各種雜質(zhì),所以在應(yīng)用過程中不可避免會發(fā)生阻塞現(xiàn)行,嚴(yán)重甚至?xí)?dǎo)致過濾器爆裂,需要在使用過程中定期清理過濾器。

        4 自動控制技術(shù)在節(jié)水灌溉中的具體應(yīng)用

        4.1 發(fā)達(dá)國家自動化節(jié)水技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

        發(fā)達(dá)國家科技水平較高,電子技術(shù)發(fā)展速度較快,所以在自動化節(jié)水灌溉技術(shù)方面起步較早?,F(xiàn)階段已經(jīng)形成了較為成熟的灌溉技術(shù),并且應(yīng)用范圍和推廣范圍也在不斷擴(kuò)大。一些國家在節(jié)水灌溉中,通過濕度傳感器對土壤濕度進(jìn)行探測,并利用智能化系統(tǒng)對作物根莖變化進(jìn)行分析,充分掌握作物作物灌溉需求,為制定科學(xué)合理的灌溉計(jì)劃奠定基礎(chǔ)。小型控制器應(yīng)用范圍較廣,能夠同時對多路電磁閥進(jìn)行科學(xué)控制,并且具備多種管理程序。在應(yīng)用過程中可以結(jié)合實(shí)際情況科學(xué)設(shè)置水資源灌溉、停止時間,結(jié)合應(yīng)用效果來看,不僅控制效果較好,而且操作便利,可以為我國節(jié)水灌溉技術(shù)穩(wěn)定發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

        4.2 我國自動化節(jié)水技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

        我國相對于發(fā)達(dá)國家而言,在自動化節(jié)水灌溉技術(shù)研究和討論方面起步較晚。所以相關(guān)技術(shù)并為廣泛推廣,大多應(yīng)用到示范型基地中,另外,我國近年來雖然大力推廣節(jié)水技術(shù),但是與自動化控制技術(shù)融合水平較低。近年來,在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的同時,我國也研發(fā)出了多種類型自動化節(jié)水灌溉技術(shù)和系統(tǒng),并在示范應(yīng)用中取得了良好效果,其中包括簡易型、多路性、中央計(jì)算機(jī)控制型等多種灌溉系統(tǒng)。相信在未來發(fā)展過程中,我國自動化技術(shù)與節(jié)水灌溉水平會得到翻天覆地的變化,為提高節(jié)水效率和灌溉水平奠定基礎(chǔ)。

        5 結(jié)束語

        綜上所述,將自動化控制技術(shù)與節(jié)水灌溉技術(shù)融合使用,不僅能夠提高灌溉效率和灌溉質(zhì)量,還能夠節(jié)約人力勞動強(qiáng)度,同時達(dá)到節(jié)水目標(biāo),有利于促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。本文結(jié)合節(jié)水灌溉技術(shù)意義進(jìn)行分析,研究幾種自動化節(jié)水灌溉技術(shù),為農(nóng)田灌溉奠定基礎(chǔ)。

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