農業節水自動灌溉系統的應用

劉萬臣

摘 要：我國水資源的占有量在世界上占有一席之地，但是作為一個人口大國，人均占有量卻不能趕上世界的平均水平。并且隨著經濟的發展水資源也變得越來越緊張，面對這樣的情況，節約用水成了各個國家關注的重點。眾所周知，我國的水資源一半以上用于農業灌溉，所以在本研究中筆者將探討農業灌溉的節水。

關鍵詞：農業節水；自動灌溉系統；應用

前言

隨著科技的不斷發展，各種自動化不斷進入人們的生活，所以農業灌溉的自動化也越來越普遍。目前我國在農業的自動化灌溉方面存在的比較嚴重的問題便是水資源的利用率低。所以對于農業節水自動灌溉系統的應用研究便具有現實意義。

1 關于農業節水自動灌溉系統的的簡介

1.1 關于農業節水自動灌溉系統的原理

自動灌溉系統由中央控制計算機、傳感器、數據采集系統、電磁閥及軟件系統組成，自動灌溉系統的整體操作的過程為，首先需要人工的制定一套最適合的灌溉的數據。例如植物需要的最佳的含水量，需要的雨水量，以及最適合植物生長的溫度等。這些數據會作為一個標準值。然后通過傳感器，會感知在土地里的實際的各種數值。然后傳感器將這些數據傳給自動灌溉系統的中央處理系統。中央處理系統將實際測得的各種數據與本來設定的數據相比對，然后就可以得出是否需要灌溉。當實際的數值低于標準的數值時，便會灌溉。當時實際的數值高于標準的數值時，相應的灌溉系統的開關變會關閉。這便是農業節水自動灌溉系統的原理。

1.2 關于農業節水自動灌溉系統的特點

農業節水自動化灌溉系統的應用范圍主要是農業。他的使用者的知識水平可能并不是很高。所以這就要求農業節水自動化灌溉的整個系統組成不能過于復雜。一般而言，農業工作者為了保持灌溉系統的清潔需要不斷的清理，但是清洗次數少反而是農業節水自動化灌溉系統的一個比較顯著的優點，并且在次數較少的清洗過程中便可以達到要求的潔凈度。在灌溉的過程中，灌溉水中可能摻上各樣的化學藥品，對于農業節水自動灌溉系統造成各種侵蝕，這也要求我們的農業節水自動灌溉系統具有高度的抗腐蝕能力。自動灌溉系統在進行灌溉時可以將水肥按照最佳的比例混合，然后在灌溉的過程中，施肥均勻，并且可以根據植物不同生長時期對于肥的不同要求而進行調節。當然農業節水自動灌溉系統不僅僅可以完全自動化，也可以將其調節成半自動化，也可以完全手工。目前我國的水的利用率低下的主要原因是因為我們在灌溉的時候灌溉的精度無法控制，農業節水自動灌溉系統便解決了這個問題，他在灌溉的時候可以將灌溉的精度控制在一定的范圍之內，杜絕水資源的浪費。

2 目前國內外農業節水自動灌溉系統發展的現狀

農業節水自動灌溉系統的初步發展是1929第一次世界大戰期間。最先發明的國家是法國，法國在二十世紀三十年代便研發出一套比較完善的農業節水自動灌溉系統，并且在二十世紀五六十年代隨著電子技術與科學技術不斷的發展而發展，農業節水自動灌溉系統不斷的得到完善，并且在美國日本等國家也得到了比較長足的發展。，控制模式也由早期的當地控制發展到可以實現遙測、遙控的集中控制模式。目前，國外的農業節水自動灌溉系統發展的時間快要接近一個世紀。經過長時間的發展國外的農業節水自動灌溉系統已經發展的十分完善并且控制的精度也十分的準確。我國的農業節水自動灌溉系統的發展時間比較短，所以還存在比較多的問題，目前我國的農業節水自動灌溉系統整體系統的配合性還比較差，并且自動化的程度也不盡人意，雖然農業節水自動灌溉系統是自動化的系統，但是目前我國也沒有完全的實現自動化，大部分還停留在半自動化與人工的程度上。我國大部分的農業節水自動灌溉系統都處于研究使用階段，缺乏比較完善的我國自制的農業節水自動灌溉系統。總而言之，目前我國的農業節水自動灌溉系統大部分是采用外國的先進措施。但是因為國外的這些農業節水自動灌溉系統是根據歐美國家的氣候溫度定制的。所以我國在應用的時候難免存在不合適的地方，并且引進國外的農業節水自動灌溉系統需要花費大量的金錢，這也就需要我們努力自主研發屬于自己的農業節水自動灌溉系統。

3 對于我國的農業節水自動灌溉系統提出的改進方案

目前我國因為農業節水自動灌溉系統發展的時間不長，所以存在比較多的問題，需要進一步完善。以下針對于我國農業節水自動灌溉系統提出幾點粗淺的看法。

3.1 對于農業節水自動灌溉系統設置硬件標準

要提高我國的農業節水自動灌溉系統便需要提高相應硬件設施的標準，實現標準化與數字化。對于農業節水自動灌溉系統設置硬件標準化與數字化體現在以下幾個方面：控制器的標準化、數字化。控制器是節水灌溉控制系統中的核心部件，完成控制器的標準化、數字化，才能信息實時采集、分時存儲、準確地對環境因子參數進調控；傳感器的標準化、數字化。傳感器在整個農業節水自動灌溉系統中發揮的作用便是測量土地的相應的數據，并且將其傳輸給中央處理系統。傳感器的標準化，數字化表現在使測量的數據精度控制在一定的范圍之內。因此，必須從精度、可靠性方面綜合考慮，制定統一的標準，選擇合理的數字化的智能傳感器；執行機構的標準化、數字化。執行機構主要是農田或設施內溫度、濕度及土壤水分等因子進行調控的控制電路和設備，如電磁閥的開關等。以前我國應用的一般是開關，開關的應用會降低灌溉用水的精度，因此，開發標準化、數字化的執行裝置也是提高控制質量的重要因素；控制裝置的網絡化。對各個控制裝置開發標準的網絡通信接口及相應的節點，實現各節點相互通信，實現信息的共享對于農業節水自動灌溉系統的發展將起到很大的促進作用。并且實現各個控制裝置的標準化也可以實現遠距離控制。

3.2 進一步提高對于植物生長需要信息的提取能力

要想做到科學的節水，便需要我們進一步的探測植物生長所需要的信息，通過科學精確探測的植物生長所需要的信息，可以制定更為精確的節水方案。如基于視覺技術探測生物信息，用紅外技術探測作物葉面溫度滿足植物生長的需求；將植物電信號作為生理反饋信息，建立植物電位與環境因子的定量關系；利用多光譜反射原理探測植物生長狀況，如植物的水需求狀況；植物的營養需求狀況；植物的病蟲害狀況；植物的生長狀況等。

4 結束語

在本研究中，筆者研究的重點是農業節水自動灌溉系統的應用。首先介紹了農業節水自動灌溉系統的原理以及農業節水自動灌溉系統的特點。使得讀者對于農業節水自動灌溉系統有一個大概的了解。然后介紹了國內外農業節水自動灌溉系統的現狀，目前國外的農業節水自動灌溉系統的發展已經比較完善，而相對的，我們國家因為發展的時間不長，農業節水自動灌溉系統還存在比較多的不足，這就導致我國的農業節水自動灌溉系統一般是采用國外的技術，但是因為國外的各項指標與我國存在一定的差異，需要我國自主研發屬于自己的農業節水自動灌溉系統。最后提出了幾點改進的措施，面對我國這樣的現狀，需要相關的工作人員繼續努力，努力完善我國的農業節水自動灌溉系統。

參考文獻

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