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

        2023-01-03 16:34:58楊葉娟
        南方農(nóng)機 2022年13期
        關(guān)鍵詞:灌溉系統(tǒng)農(nóng)作物節(jié)水

        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、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,中央控制計算機對獲得的數(shù)據(jù)進行收集、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行調(diào)配,并且以農(nóng)作物生長規(guī)律為依據(jù),進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)性進一步提升,而且還可以進行糾錯報警,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行比較,根據(jù)比較結(jié)果,按照高、低標(biāo)準(zhǔn)進行灌溉。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)進行調(diào)節(jié)。同時,電動機內(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),然后對電動機的轉(zhuǎn)速進行控制,保障噴頭可以360°噴轉(zhuǎn)的方式進行灌溉。在工作一段時間之后,會停止一段時間,之后再進行工作,最終在濕度達到標(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。控制器的數(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,保障有資金引進先進的研究設(shè)備和優(yōu)秀的研究人才,又可以對市場需求進行充分調(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、資金等方面進行支持,引進國外先進的自動化技術(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)作物進行實時監(jiān)督和管理,進而精準(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,保護和節(jié)約水資源,為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供助力,進而促使我國農(nóng)業(yè)實力提升,最終實現(xiàn)提高國家整體實力的目標(biāo)。

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