穆燕

【摘 要】文章介紹了滴灌自動化控制系統(tǒng)特點，針對自動化控制技術在滴灌工程中的應用及推廣滴灌自動化的建議進行了探討。

【關鍵詞】滴灌自動化；應用；推廣

滴灌自動化控制作為一項全新的高新技術，尤其是在棉花等經濟作物的應用上具有巨大的經濟效益和社會效益。與此同時在新技術推廣初期也存在一些問題。要將此項技術全面推廣應用，使農戶獲得更多的收益，必須采取切實可行辦法，建立相應的保障措施。

1.滴灌自動化控制系統(tǒng)特點

系統(tǒng)的田間閥門開啟或關閉均由自控軟件來實現，施肥灌溉在井房控制室輕點鼠標就可完成。大幅減輕了勞動強度，實現了農業(yè)灌溉由鐵鍬到鼠標的革命，并且可以實現2-3天灌溉一次，作物不受淹又不受旱。這種勤灌少灌的灌溉模式，比常規(guī)滴灌增產10%-15%，使作物增產效益進一步提高。地下水和地表水互相補充，提高了灌溉保證率。地表水為主要水源，地表水不夠時才用地下水補充，減少地下水的開采量，改善了生態(tài)環(huán)境。

2.自動化控制技術在滴灌工程中的應用概述

2.1工作原理

自動化控制技術在滴灌工程中的應用，其工作原理是利用布設于田間的設備進行土壤、田間、作物生長信息的監(jiān)測與采集工作，將采集數據反饋到控制中心，經過系統(tǒng)軟件的分析，再將決策傳到終端由終端執(zhí)行灌溉管理指令。例如對含水量信息進行監(jiān)測，比較灌溉補償點及飽和點，由中央控制系統(tǒng)的相關軟件分析并決定是否灌溉，將開啟閥門或者是關閉的信號傳輸到終端（閥門）控制系統(tǒng)，從而通過閥門的開關實現自動化灌溉。與國際上先進的自動化控制技術相比，目前我國的農業(yè)傳感器水平仍然比較落后，但土壤水分傳感器已經達到同類水平的標準。

2.2系統(tǒng)組成

自動化控制技術在滴灌工程中的應用，其系統(tǒng)組成有起分析決策作用的中央控制器和起信息采集、監(jiān)測作用的相關設備以及電磁閥、田間工作站、閥門控制器或是遠程網絡終端單位。

中央控制器是整個系統(tǒng)的主站，由微機、系統(tǒng)軟件等相關設備、軟件構成。微機由計算機、激發(fā)打印機、電源控制箱、中央控制器等組成；系統(tǒng)軟件有信息采集與處理、顯示、記錄與報警、閥門狀態(tài)監(jiān)控等模塊組成，除預測預報之外，系統(tǒng)軟件還具備過程監(jiān)視、報警、過程控制和數據的全過程管理功能，能夠實現完全自動控制。

田間信息采集、監(jiān)測設備是整個系統(tǒng)的根本，依靠傳感設備將被測量物的相關信息依據一定規(guī)律以信號的方式進行反饋。傳感器包括土壤傳感器、作物類傳感器、氣象類傳感器和系統(tǒng)類傳感器，分別負責土壤類的溫度、水分以及養(yǎng)分，作物類的長勢、水分以及養(yǎng)分，氣象類的雨量、光照、風速以及蒸發(fā)，系統(tǒng)類的水質、水壓、流量以及閥門狀態(tài)等數據資料的采集與監(jiān)測。

電磁閥根據田間灌溉設計來確定按照個數以及具體位置、間隔，進行田間灌溉的具體控制。田間工作站需要根據實際需要確定布設數量和位置，如果地形平坦、信號效果好，田間工作站的數量就可以相對少些，覆蓋范圍可以適當增加；如果地面遮擋物較多，信號效果不好，則應適當加密田間工作站的布設密度。田間工作站是整個系統(tǒng)的中轉站，起著連接中央控制器與終端設備的作用。

閥門控制器或是遠程網絡終端單位是接收并執(zhí)行田間工作站傳遞的指令的下端。其與電磁閥直接相連，可以控制不止一個電磁閥，接收指令后控制電磁閥，并采集田間信息傳輸到田間工作站。

2.3子系統(tǒng)配置

自動化控制技術在滴灌工程中的應用，需要根據實際需要配置灌溉自動控制、農田信息監(jiān)測、作物生長圖形采集、水肥智能決策等子系統(tǒng)和網絡化管理平臺，為用戶提供不同層次的管理選擇方式。用戶可以根據工程條件、項目投資以及管理水平等各方面因素，確定自動化控制系統(tǒng)各層次子系統(tǒng)的配置。

2.4灌溉方式

自動化控制技術在滴灌工程中的應用主要有三類灌溉方式，分別是自動化控制、人工參與控制和手動控制灌溉方式。第一種方式受田間信息采集、分析水平的制約，目前還是按照節(jié)水工程設計中關于耗水定額、作物需肥、灌溉時間等規(guī)定進行自動化控制，通常有根據時間設定輪灌、根據監(jiān)測結果設定輪灌、根據實際情況進行隨機設定輪灌三種。第二種方式根據土壤濕度、氣象信息等參數進行人工參與控制灌溉，用戶可以根據監(jiān)測結果用手機等設備實施智能化控制灌溉。第三種方式主要用于系統(tǒng)出現意外時，通過人工手動的方式控制電磁閥開閉，以確保不耽誤灌溉、節(jié)水節(jié)能。

2.5控制方法

自動化控制技術應用于滴灌工程中的主要有三種基本控制方法，分別根據時間、水量和反饋進行控制。時間控制是按照設定好的時間進行關放水，水量控制是按照設定好的配水量進行關放水，反饋控制是根據濕度感受器反饋的信號進行關放水。

2.6制定灌溉計劃

首先，需要制定管理計劃來提高農作物產量和質量，降低用水量，提高用水效益。管理計劃的制定需要為用戶提供完善的作物生產管理系統(tǒng)，保證用戶能夠了解農田土壤水分狀況，從而確定日水分利用量，做出科學的灌溉管理決策，根據農田灌水量需求安排灌溉次序、調整灌溉計劃；其次，詳細制定灌溉計劃，確定灌溉的時機和灌水量，使用土壤水分測定等技術和相關處理軟件使灌溉計劃更加科學化、合理化、精細化，確保土壤水分保持在農作物生長需要的最佳狀態(tài)。

2.7軟件系統(tǒng)

通常，軟件系統(tǒng)采用便于數據查詢、存儲、使用的樹狀結構，管理人員能夠借助農田中的各個監(jiān)測點實時收集相關數據，并通過計算機和相關軟件進行處理、顯示，為用戶提供農作物種植所需的準確、詳細資料。另外，還需要顯示任何一個監(jiān)測點某一年份的情況，明確灌溉飽和與需要灌溉的點位以及土壤水分平衡、土壤水分含量、日水分使用、日用水量等情況，預測出再次灌溉的時間、用水量，以保障日常管理工作的準確、高效，為未來制定灌溉計劃提供科學、完善、合理的評價標準。

在數據輸入方面，讀數記錄屏可以顯示土壤水分張力計監(jiān)測到的數據、作物籽粒大小等田間數據，以準確計算作物生長所需的水量和灌溉時機。氣象數據可以通過人工輸入或是氣象站自動載入的方式進行數據輸入，掌握氣象數據能夠計算出水分蒸發(fā)總量，從而更為合理的制定作物灌溉計劃。

軟件系統(tǒng)能夠準確計算土壤水分達到飽和點需要的時間和水分，計算出作物播種直到成熟收獲各個階段的天數，與往年的作物生長數據進行同步分析，確定作物水分的使用效益和作物總產量。對于玉米、棉花等作物，借助作物―水分方程和氣象資料能夠較為精準的計算出作物產量，借助速率方程能夠計算作物該階段以及整個生命周期的生長速率，借助土壤水分測定儀器能夠指導用戶有效利用水資源，最大限度的提高農業(yè)效益。

3.推廣自動化滴灌的幾點建議

3.1規(guī)范設計，建立標準

目前國家對滴灌自動化設計無統(tǒng)一、明確標準，設計單位在規(guī)劃設計時往往根據自己的經驗或者參考國外相關資料，導致滴灌設計標準不一，采用產品種類型號各異；其次，對當前的滴灌工程的規(guī)劃、設計應堅持高起點、高要求的標準，避免以后自動化改造配套出現問題。

3.2開發(fā)性能可靠、經濟適用的滴灌自動化控制系統(tǒng)

目前膜下滴灌已形成的廣大市場就是自動化控制的潛力市場，自動化控制系統(tǒng)的相關生產廠家應抓住這個良好機遇，加大研發(fā)技術和攻關力度，多開發(fā)無線控制、電磁閥等系列化產品，降低農戶生產成本。

3.3加大滴灌自動化控制技術與相關技術集成的研究與推廣

科研院所及相關專家應加大測土配方施肥、科學化控、滴灌自動化、病蟲害綜合防治治理等技術的組裝與集成， 為今后該項技術大面積的推廣應用奠定基礎，保證農作物穩(wěn)產高產。

3.4加強對農戶的宣傳和培訓工作

要推廣、使用好這項技術，農戶對這項技術的理解和掌握是關鍵。因此，各級部門要加大對農戶的宣傳、培訓和示范工作，讓農戶掌握使用好這項技術以及簡單的維護常識， 使其切實感受到新技術帶來的效益。

4.結束語

滴灌是一種高效節(jié)能省水增產的微灌灌溉技術，它具有很多優(yōu)點，具有很強的推廣優(yōu)勢，滴灌將成為二十一世紀發(fā)展我國節(jié)水灌溉的重點，是加速我國農業(yè)實現節(jié)水灌溉、精準農業(yè)和設施農業(yè)的有效途徑，將更好的促進我國農業(yè)的現代化。