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

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(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模逐漸擴(kuò)大，對(duì)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(zhǎng)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(shí)期背景下，科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，各種自動(dòng)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(lái)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(zhǎng)需求，同時(shí)降低水資源消耗率和浪費(fèi)率?，F(xiàn)階段，我國(guó)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(dòng)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(dòng)化控制技術(shù)對(duì)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(guò)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(duì)灌溉水均勻性要求較高的地區(qū)。

2.2 土壤濕潤(rùn)型節(jié)水灌溉技術(shù)

這種灌溉技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，能夠自動(dòng)控制土壤水分含量，保證土壤濕潤(rùn)度滿足相關(guān)需求。這種方式在應(yīng)用過(guò)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(huì)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(guò)程中，系統(tǒng)通過(guò)傳感器準(zhǔn)確探測(cè)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(huì)自動(dòng)開啟，并灌溉一定量水資源，使土壤達(dá)到一定濕潤(rùn)度。如果土壤濕潤(rùn)度達(dá)到最大值，灌溉系統(tǒng)則會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，這種灌溉技術(shù)自動(dòng)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(rùn)型節(jié)水灌溉技術(shù)

所謂空氣濕潤(rùn)型節(jié)水灌溉技術(shù)，就是對(duì)空氣濕度進(jìn)行科學(xué)控制，從而為作物生長(zhǎng)營(yíng)造良好環(huán)境，以此來(lái)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(dòng)化技術(shù)相融合，其工作原理與上文提到的土壤濕潤(rùn)型節(jié)水灌溉技術(shù)相似，即系統(tǒng)會(huì)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(huì)自動(dòng)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(huì)自動(dòng)關(guān)閉。這種灌溉技術(shù)不僅操作簡(jiǎn)單，而且控制精確，適用于溫室大棚、育苗灌溉等方面。

2.4 時(shí)間型節(jié)水灌溉技術(shù)

所謂時(shí)間型節(jié)水灌溉技術(shù)，就是對(duì)灌溉時(shí)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(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)置灌溉時(shí)間和停止時(shí)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(zhǎng)需求進(jìn)行分析，合理設(shè)置啟停時(shí)間。這灌溉技術(shù)連續(xù)性較強(qiáng)，技術(shù)成本相對(duì)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(dòng)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(jiǎn)易型節(jié)水灌溉技術(shù)

這種節(jié)水灌溉技術(shù)主要對(duì)一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行科學(xué)控制，例如，對(duì)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(gè)方面進(jìn)行分析：第一，輸出信號(hào)；第二，多路輸入。自動(dòng)化系統(tǒng)可以同時(shí)控制多臺(tái)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(jià)格較低，呈現(xiàn)出較為廣闊的發(fā)展前景。但應(yīng)用過(guò)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(jiǎn)單，并且控制系統(tǒng)中涉及到多個(gè)通道，能夠結(jié)合灌溉需求無(wú)線延長(zhǎng)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(duì)灌溉設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行全過(guò)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(guò)程中，能夠?qū)㈦娮託庀笈_(tái)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(huì)自動(dòng)決定裝置開閉狀態(tài)。該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中需要注意一些問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，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(guò)程中不可避免會(huì)發(fā)生阻塞現(xiàn)行，嚴(yán)重甚至?xí)?dǎo)致過(guò)濾器爆裂，需要在使用過(guò)程中定期清理過(guò)濾器。

4 自動(dòng)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(guó)家自動(dòng)化節(jié)水技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

發(fā)達(dá)國(guó)家科技水平較高，電子技術(shù)發(fā)展速度較快，所以在自動(dòng)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(guó)家在節(jié)水灌溉中，通過(guò)濕度傳感器對(duì)土壤濕度進(jìn)行探測(cè)，并利用智能化系統(tǒng)對(duì)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(shí)對(duì)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(guò)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(shí)間，結(jié)合應(yīng)用效果來(lái)看，不僅控制效果較好，而且操作便利，可以為我國(guó)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(guó)自動(dòng)化節(jié)水技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家而言，在自動(dòng)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(guó)近年來(lái)雖然大力推廣節(jié)水技術(shù)，但是與自動(dòng)化控制技術(shù)融合水平較低。近年來(lái)，在科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步的同時(shí)，我國(guó)也研發(fā)出了多種類型自動(dòng)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(jiǎn)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(lái)發(fā)展過(guò)程中，我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)與節(jié)水灌溉水平會(huì)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(yǔ)

綜上所述，將自動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)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(dòng)化節(jié)水灌溉技術(shù)，為農(nóng)田灌溉奠定基礎(chǔ)。