李昆明，李 戡

（1.重慶西恒工程咨詢有限公司，重慶 400000；2.重慶臨空都市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)運營有限公司，重慶 400000）

0 引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展以及人口大量增加等其他原因，導致現(xiàn)在一大部分淡水資源遭到了污染，世界上的各個國家都面臨著可使用水資源降低以及匱乏的問題。當然，近些年我國也遭遇到水資源匱乏的問題。所以，就園林灌溉來講，使用人工灌溉，不僅會造成浪費大量的人力資源，給城市發(fā)展帶來經(jīng)濟負擔，還會帶來水資源浪費的問題。目前各個國家都在努力研究和探尋有效的節(jié)水途徑，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，自動化技術(shù)悄悄地來臨，一種現(xiàn)代的節(jié)水自動化灌溉技術(shù)也隨之產(chǎn)生了。節(jié)水灌溉是以植物的需水量為立足點，依靠路面的管路系統(tǒng)、灌溉設(shè)備和智能檢測系統(tǒng)，把合適的水流量精確、均勻地傳至植物根處周邊地土壤表面的灌溉方法。傳統(tǒng)式的園林灌溉是以人力為主的（圖1），運用溫度計、濕度測量儀等測試工具開展對園林植物的觀察和監(jiān)測，但沒徹底的把握植物真正的需水量、需要肥料量和動態(tài)性生長發(fā)育狀況，沒有完成科學合理的灌溉。現(xiàn)如今，科學技術(shù)的日益提升，使傳統(tǒng)的園林灌溉方式發(fā)生了改變，當代自動控制技術(shù)對于園林景觀的節(jié)水灌溉有關(guān)鍵性的重要意義。自動控制技術(shù)在節(jié)水灌溉中的運用，不但有益于園林景觀的統(tǒng)一監(jiān)管和操控，并且有益于按照植物的需要進行灌溉和施肥，進而節(jié)省水資源，進一步提高灌溉效率和更加符合植物生長的需求?，F(xiàn)階段，將自動控制系統(tǒng)運用于園林灌溉是一種非?？茖W有效的節(jié)水技術(shù)，可以很大程度上提升園林灌溉的效率，而且節(jié)約人力及水資源[1]。

圖1 傳統(tǒng)式園林人工灌溉

1 園林的灌溉及自動化灌溉現(xiàn)狀

1.1 園林灌溉

近幾年，隨著城市化建設(shè)的快速發(fā)展，城市的空氣質(zhì)量有所下降，所以需要在城市中種植大量的綠植來保護城市的環(huán)境。城市園林不但可以美化城市，還可以預(yù)防土壤流失和凈化城市空氣等。灌溉園林中所種植的植物可以讓其更好地生長發(fā)育，但是傳統(tǒng)式的園林灌溉是利用人力運送的方式來灌溉園里的花草樹木，會對水資源和人力資源造成嚴重的浪費，因此為了更好地解決這個問題就產(chǎn)生了自動灌溉系統(tǒng)。在1980年左右，那時候我國所使用的園林灌溉技術(shù)依然比較落伍，跟不上國際的步伐，但在我國近些年一直在研究園林節(jié)約用水灌溉技術(shù)。目前的園林灌溉技術(shù)是應(yīng)用機械自動化，在一定程度上節(jié)約了水資源以及節(jié)省人力資源。園林節(jié)水自動灌溉系統(tǒng)就是指在園林中安裝好管路系統(tǒng)，將適度的水和肥料送到植物周邊的土壤層中的一種灌溉方式。該方法特別適合園林灌溉和城市綠地系統(tǒng)，對園林灌溉的發(fā)展具有關(guān)鍵的意義。園林自動灌溉系統(tǒng)如圖2所示。

圖2 園林中管路系統(tǒng)鋪設(shè)

1.2 節(jié)水自動控制灌溉系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

近些年，盡管在自動控制系統(tǒng)的節(jié)水灌溉機器設(shè)備層面進行了很多的科學研究，但還是不夠全面系統(tǒng)化和多場景的運用，還沒開發(fā)設(shè)計出一套完善的、規(guī)模性的以及廣泛運用的灌溉控制產(chǎn)品。并且現(xiàn)階段已開發(fā)設(shè)計并交付使用的自動灌溉機械設(shè)備，絕大多數(shù)都非常價格昂貴。即使園林負責人明白自動灌溉系統(tǒng)（圖2）可以節(jié)約人力資源、水資源、推動園林植物的生長發(fā)育，但引入此項技術(shù)工藝需要很多的一次性資金投入，這也是許多園林承受不住的，所以自動化技術(shù)灌溉的應(yīng)用在受到較大的限制的?，F(xiàn)階段，伴隨著我國種植業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，對園林節(jié)水灌溉的自動控制系統(tǒng)的標準隨之慢慢提升，所以節(jié)水灌溉機械設(shè)備將在中國有極大的未來銷售市場。與此同時，節(jié)水灌溉控制器應(yīng)進一步向低成本、實際操作便捷、性能優(yōu)質(zhì)的角度發(fā)展。但從整體的長遠利益進行考慮，當代智能技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展和普及，將使自動化灌溉系統(tǒng)功能更強、自動化水平更高。

2 節(jié)水自動控制系統(tǒng)的基本原理和實際意義

2.1 節(jié)水自動控制系統(tǒng)的構(gòu)成

園林節(jié)水灌溉系統(tǒng)的自動控制是由土壤濕度監(jiān)測系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和灌溉系統(tǒng)三個部分構(gòu)成。控制器和電磁閥是自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)件。其中，控制器、濕度監(jiān)測器和電磁閥之間是由非常緊密的聯(lián)系的，土壤濕度監(jiān)測器是節(jié)水自動控制系統(tǒng)的大腦，它檢測土壤的含水率，并判斷是否需要補充水分，然后對控制器下達灌溉指令?？刂破魇菆@林節(jié)水自動控制系統(tǒng)中最重要的一部分，只需設(shè)置在園林中開始灌溉的時間和灌溉進行的時間，控制器就可以自動控制電磁閥是開啟和關(guān)閉，進而實現(xiàn)對園林灌溉的自動化控制。在園林節(jié)水自動灌溉系統(tǒng)中，電磁閥一般由電進行操控的，但如果需要開啟或者關(guān)閉電磁閥還是需要借助水的壓力，因此電磁閥能承擔水壓力一定要比打開或關(guān)掉電磁閥的水壓力要高。在自動化灌溉系統(tǒng)中，控制器和電磁閥之間的聯(lián)系就是，它們間的電氣信號是利用普通埋地線傳送，輸出電壓從控制器傳出，再由電線傳送到電磁閥[2]。

2.2 節(jié)水自動灌溉的實際意義

園林節(jié)水全自動灌溉系統(tǒng)應(yīng)具備4種灌溉方式：按時定量、條件控制、天氣控制和人工更改。園林節(jié)水自動控制系統(tǒng)有多種多樣的操控方法，園林灌溉系統(tǒng)中可以帶有植物施肥信息內(nèi)容，還可以實時監(jiān)測室內(nèi)室外的環(huán)境溫度變化、現(xiàn)場的電磁閥可以隨意組合等。在園林灌溉中擁有這樣的自動控制系統(tǒng)，其對于水資源和肥料的節(jié)約來說是有重要意義的，而且還可以使肥料和植物相匹配，精準調(diào)節(jié)水和有機肥料的應(yīng)用，不容易導致農(nóng)用藥過度使用而侵蝕土壤，讓綠色植物更好地生長發(fā)育，靈活運用水資源和肥料，進而使水資源和肥料的利用率提高。園林節(jié)水灌溉系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 園林節(jié)水灌溉系統(tǒng)

3 自動化技術(shù)在園林灌溉中的運用

3.1 智能化技術(shù)

想要自動控制技術(shù)運用到園林灌溉中，更好地節(jié)約水資源，那么智能技術(shù)該是在其中非常重要的一部分。不但是因為人工智能技術(shù)在節(jié)約用水灌溉中應(yīng)用的前景寬闊，而且智能化技術(shù)可以很好地對灌溉過程進行控制，以及可以根據(jù)智能控制系統(tǒng)精確測量農(nóng)作物生長發(fā)育環(huán)境的主要參數(shù)。那樣，在氣候發(fā)生改變的時候，園林自動化節(jié)水灌溉系統(tǒng)軟也會隨之更改灌溉水流量和化肥量，靈活地分配水資源以及其他資源。

3.2 電子化技術(shù)

園林節(jié)水自動控制灌溉系統(tǒng)的發(fā)展是離不開電子技術(shù)的，二者息息相關(guān)，由于園林全自動灌溉系統(tǒng)的控制器大部分是在電子技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)上發(fā)展而來的?，F(xiàn)階段通過手機、移動的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能遙控器等方法對控制器進行連接。一些控制器還可以傳送數(shù)據(jù)的信息。因而，在園林節(jié)水控制灌溉系統(tǒng)中，可以依據(jù)數(shù)據(jù)信息來對園林澆灌狀況進行研究分析。針對全自動控制技術(shù)的未來前景，期待電子技術(shù)可以讓信息傳遞更為便捷，再加之近些年智能技術(shù)的發(fā)展趨向，未來在園林灌溉中可以節(jié)省大量的人力和時間[3]。此外，伴隨著技術(shù)的不斷進步發(fā)展，應(yīng)當把通訊衛(wèi)星和生物技術(shù)結(jié)合在一起，應(yīng)用計算機自動控制系統(tǒng)和信息技術(shù)的智能化系統(tǒng)，使水資源能夠更合理的運用和使園林綠色植物更好地生長發(fā)育。

4 自動化灌溉技術(shù)中應(yīng)留意的問題

4.1 灌溉系統(tǒng)的自動控制

面對水資源缺乏和人工成本不斷提升等問題，園林綠化工程選用自動控制灌溉系統(tǒng)也是能夠有效節(jié)約水資源和節(jié)省人力的一種方式。現(xiàn)階段較常用的自動控制系統(tǒng)有4種：時序控制灌溉系統(tǒng)、ET智能化灌溉系統(tǒng)和中央計算機控制灌溉系統(tǒng)，所以可以依據(jù)園林的具體需要來選擇合適的自動控制灌溉系統(tǒng)。

4.1.1 時序控制灌溉系統(tǒng)

按時灌溉系統(tǒng)以灌溉的開始時間、灌溉持續(xù)的時間以及灌溉周期為控制的指標，完成系統(tǒng)的自動灌溉。其主要構(gòu)造為控制器、電磁閥，還必須配備土壤含水量感應(yīng)器、降水感應(yīng)器、霜降感應(yīng)器等機器設(shè)備。在其中控制器是時序控制灌溉系統(tǒng)中最為關(guān)鍵的一部分。園林灌溉的負責人員可以按照灌溉開始時間、灌溉持續(xù)時間以及灌溉的周期等來對控制器的程序進行設(shè)置，然后控制器通過電纜線向電磁閥推送信號，進而控制開啟或關(guān)掉灌溉系統(tǒng)。

4.1.2 ET智能化灌溉系統(tǒng)

ET智能灌溉系統(tǒng)根據(jù)單邊傳送的方式，把綠色植物需要的水量的相關(guān)氣候的主要參數(shù)，包括溫度、空氣濕度、降雨量等，將氣象信息自動轉(zhuǎn)化為數(shù)字信息并傳送給時序控制器。只需設(shè)定每一個站點的信息，比如傾斜度、農(nóng)作物種類、土壤質(zhì)地等，不用為控制器設(shè)定開啟和關(guān)閉的時間，灌溉控制系統(tǒng)將依據(jù)地域的氣象變化、土壤特性、農(nóng)作物種類等狀況作出自動化分析，并進行灌溉。智能化灌溉系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 智能化灌溉系統(tǒng)

4.1.3 中央計算機控制灌溉系統(tǒng)

中央計算機控制灌溉系統(tǒng)，根據(jù)全自動電子氣象觀測站將綠色植物用水量的氣候主要參數(shù)，包括溫度、空氣濕度、降雨量等信息反饋給中央計算機，計算機自動明確當日所需要的灌溉量，再通過時序系統(tǒng)進行控制灌溉。

4.2 節(jié)水方面的設(shè)計

在設(shè)計園林節(jié)水自動灌溉系統(tǒng)的時候，需要關(guān)注以下的3個方面：首先是園林灌溉的節(jié)水設(shè)計方案。要在對應(yīng)的控制器上面依據(jù)具體需要的情況設(shè)置灌溉時間和灌溉量，對園里綠色植物開展合理的灌溉和施肥，隨后園林節(jié)水自動控制器就可以自動啟動，不用人工干預(yù)；其次是園林節(jié)水自動灌溉系統(tǒng)的循環(huán)設(shè)計方案。在園林自動灌溉系統(tǒng)中，園林負責人可以挑選任意的時間來進行灌溉，或者設(shè)置一定灌溉周期來進行循環(huán)式的澆灌；最后是園林節(jié)水的輪灌設(shè)計[4]。通常園林節(jié)水控制系統(tǒng)中的會將灌溉范圍分為幾部分，依次灌溉，可以減少渠道流量，達到節(jié)約水資源的目的。

5 結(jié)語

如今，全球的水資源都非常貧乏，尤其是淡水資源不足全球使用，因此在園林灌溉時要重視節(jié)水灌溉的效率。將全自動控制系統(tǒng)運用于園林節(jié)水灌溉，可以合理的運用水資源。與此同時，把全自動控制系統(tǒng)和智能技術(shù)結(jié)合在一起，靈活運用各類資源，提升資源使用率?？偠灾?，伴隨著全自動控制系統(tǒng)的飛速發(fā)展，其普及的范圍會越來越大，尤其是在園林節(jié)水灌溉層面。預(yù)估未來會進一步提高節(jié)水灌溉的自動化水平，發(fā)展更能精確地把握植物生長情況以及更能精準地操縱綠色植物的灌溉和施肥的灌溉系統(tǒng)，這也將推動園林灌溉的自動化發(fā)展。