自動化控制灌溉及其在滴灌工程中的應用

□黃基兵(柳毛灣水管所)

0 引言

建立自動化控制灌溉系統(tǒng)能夠在原來的基礎(chǔ)上提高新疆的節(jié)水灌溉管理水平。以往的節(jié)水灌溉系統(tǒng)雖然在農(nóng)作物產(chǎn)量提高及節(jié)水方面起到了很大的作用，但是由于在灌溉的時候需要人工進行操作，而人工操作的時候可變性比較大，這也導致了其合理性提高緩慢。若是在進行滴灌的時候?qū)⒆詣踊刂乒喔认到y(tǒng)運用進去，能夠很好的降低由于人工分析或者決策操作不夠合理而導致的影響，從而提高灌溉的合理性。文章主要分析了自動化控制系統(tǒng)的工作原理、組成和應用，并選取了一些方案進行分析，希望能夠提高自動化控制灌溉系統(tǒng)的效率。

1 自動化控制灌溉系統(tǒng)的主要情況

1.1 系統(tǒng)本身的工作原理

自動化控制灌溉主要是在田間進行相關(guān)設(shè)備布設(shè)，并通過設(shè)備進行作物信息及土壤情況的采集，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行模刂浦行耐ㄟ^軟件分析和決策進行滴灌管理指令的發(fā)出。

自動化控制系統(tǒng)工作原理是利用監(jiān)測設(shè)備和傳感器進行信息的采集，并將相關(guān)的信息傳輸?shù)接嬎銠C中央控制系統(tǒng)中去，通過系統(tǒng)中的軟件來分析相關(guān)的數(shù)值，比如說比較含水量、灌溉飽和點以及補償點來確定是不是需要灌溉或者是停止灌溉，然后通過閥門開啟或者關(guān)閉的信號將其傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中去，通過控制系統(tǒng)進行閥門的關(guān)閉或者開啟，這樣能夠幫助農(nóng)業(yè)更好地進行自動化控制。

和一些灌溉水平比較高的發(fā)達國家相比，我國進行農(nóng)業(yè)傳感器生產(chǎn)的水平比較差，但是我國土壤水分傳感器的生產(chǎn)水平已經(jīng)達到了國際水平。

1.2 自動化控制系統(tǒng)的組成設(shè)備

一般情況下，自動化控制系統(tǒng)設(shè)備包含以下幾項，分別是中央控制器、遠程網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備、田間工作站、電磁閥、解碼器以及信息監(jiān)測或者信息采集的設(shè)備。

1.2.1 中央控制器

其主站主要組成有控制系統(tǒng)軟件、微機設(shè)備。其微機設(shè)備和現(xiàn)在的辦公設(shè)備比較相似，組成部分包含了電源控制箱、激光打印機、中央控制器以及主控計算機等等；控制系統(tǒng)軟件本身便是安裝在微機設(shè)備上面，主要模塊包含了信息采集處理、信息數(shù)據(jù)顯示、閥門狀態(tài)監(jiān)控、信息記錄和報警以及首部控制模塊等等。現(xiàn)在具備的自動化監(jiān)測控制系統(tǒng)不但可以進行監(jiān)測和預報，還能夠做好監(jiān)視整個過程、做好數(shù)據(jù)的收集、存儲、處理和顯示等等，并且還能夠通過相關(guān)的數(shù)據(jù)進行智能決策，從而實現(xiàn)完全自動控制。

1.2.2 田間工作站

田間工作站又可以稱其為中繼站。在設(shè)計田間工作站時應該根據(jù)當?shù)氐牡匦我约霸O(shè)備信號接收過程中的一些限制進行，并根據(jù)這些情況進行個數(shù)和位置的確定。在實際操作時，若是地形比較平坦沒有大的遮擋物，信號傳輸?shù)男Ч銜容^高，通過一個田間工作站便能夠進行很大面積的控制，若是遮擋物比較多、地形不平坦，必須根據(jù)實際的需要設(shè)置多個田間工作站。

田間工作站本身便是信息中轉(zhuǎn)站，通過田間工作站，能夠?qū)⒉杉男畔鬏數(shù)街醒肟刂破髦腥ィ醒肟刂破魍ㄟ^數(shù)據(jù)分析并下達的指令則必須利用田間工作站進行傳輸。

1.2.3 解碼器或者遠程網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備

這兩個設(shè)備主要作用是接收田間工作站傳遞過來的相關(guān)指令，并進行指令的執(zhí)行。閥門控制器是和管網(wǎng)布置電磁閥直接連接的，在收到相關(guān)指令之后便根據(jù)指令來控制電磁閥的打開或者閉合，與此同時，其還能夠進行田間信息的采集，將得到的信息傳遞到田間工作站去，并且多個電磁閥是可以通過一個閥門進行控制的。

1.2.4 電磁閥

進行田間灌溉控制的閥門是電磁閥，在確定電磁閥安裝位置或個數(shù)時，必須根據(jù)田間節(jié)水灌溉設(shè)計的輪灌組進行確定。

1.2.5 墑情信息采集站以及田間信息采集和監(jiān)測的相關(guān)設(shè)備

實現(xiàn)滴灌自動化控制，最根本的是要做好田間信息采集工作。在進行田間信息采集時，對傳感設(shè)備非常的依賴。傳感設(shè)備是能夠?qū)Ρ粶y量物進行感受，并將其轉(zhuǎn)化成為能夠輸出的信號的裝置或者設(shè)備。采集信息完畢之后，需要將其傳輸給中央控制器，在中央控制器中，則通過設(shè)備和軟件進行數(shù)據(jù)分析和決策，并進行決策的傳達。

1.3 自動化控制系統(tǒng)中子系統(tǒng)的實際配置情況

在進行系統(tǒng)配置時，可以根據(jù)用戶的實際需要進行多個子系統(tǒng)的配置，這樣在進行管理時，便能夠給用戶提供更多的方式。此外，在選擇灌溉方式時，也應該根據(jù)實際情況和需要進行。

1.4 選擇合適的自動化控制系統(tǒng)灌溉方式

在進行灌溉方式選擇時，必須根據(jù)當?shù)氐膶嶋H需要和管理水平進行。就目前而言，新疆地區(qū)已經(jīng)實現(xiàn)的自動化控制方式主要包含了下面幾種。

1.4.1 自動化控制灌溉方式

由于新疆地區(qū)的實際情況，在進行自動化控制時，還是根據(jù)設(shè)計的耗水定額、作物需要以及灌溉時間等進行自動化控制命令的發(fā)出。首先可以根據(jù)時間來進行輪灌的設(shè)定；其次，可以根據(jù)灌溉量進行輪灌的設(shè)定；最后，可以根據(jù)實際的需要選擇輪灌方式。

1.4.2 人工參與灌溉控制

人工參與智能化灌溉控制時，主要參數(shù)是土壤的實際濕度。用戶可以通過墑情監(jiān)測，利用G網(wǎng)和手機控制灌溉情況。

1.4.3 手動方式進行灌溉控制

若是自動化系統(tǒng)出現(xiàn)意外時，可以利用人工手動的方式開啟電磁閥，以確保灌溉本身的連續(xù)性，不會因為系統(tǒng)問題而耽誤農(nóng)時。

2 自動化控制灌溉系統(tǒng)在滴灌中的應用

2.1 將自動化控制灌溉系統(tǒng)運用到滴灌中的必要性

在滴灌中運用自動化控制系統(tǒng)是非常重要的，其應用能夠很好地節(jié)約水資源，在水資源貧乏的新疆地區(qū)更是如此。

在新疆地區(qū)，常年干旱少雨，降水量很少，但是蒸發(fā)量卻很高，為了提高水資源的利用效率必須采用滴灌的方式，并且由于地域比較特殊，新疆的滴灌系統(tǒng)比較成熟，運用自動化控制灌溉系統(tǒng)非常有必要，通過自動化控制灌溉系統(tǒng)，能夠很好地了解土壤墑情以及作物的實際生長情況，能夠很好地了解灌溉區(qū)域的需水情況，能夠真正地實現(xiàn)動態(tài)管理，這對新疆農(nóng)業(yè)的發(fā)展非常重要。

對于新疆地區(qū)而言，運用自動化控制灌溉系統(tǒng)，不但能夠很好地提高水資源的利用效率，還能夠提高作物的產(chǎn)量，提高農(nóng)民的收入。而且，要發(fā)展精細農(nóng)業(yè)和高效農(nóng)業(yè)，就必須重視水資源利用效率的提高，所以必須重視自動化控制系統(tǒng)在滴灌中的應用。

2.2 應用前景

運用自動化控制系統(tǒng)，不但能夠幫助新疆農(nóng)業(yè)更好地實現(xiàn)現(xiàn)代化管理，而且還能促進精準化農(nóng)業(yè)的出現(xiàn)。新疆本身的資源條件以及實際的環(huán)境都給自動化灌溉系統(tǒng)在滴灌中的運用奠定了良好的基礎(chǔ)。但是由于技術(shù)管理方式不夠先進，阻礙了其節(jié)水功能的發(fā)揮，很難大面積推廣。在實踐中，自動控制配置比較完善的灌溉系統(tǒng)比較少，而以往的滴灌技術(shù)過度地依靠農(nóng)民本身的經(jīng)驗，這也導致了管理人員的經(jīng)驗和作物的需水規(guī)律很難真正地結(jié)合在一起，相關(guān)系統(tǒng)的優(yōu)點無法真正的發(fā)揮出來。而自動化灌溉系統(tǒng)的運用，能夠通過計算機的計算來了解作物的需水情況，這樣能夠根據(jù)需要，按時按量地來給作物供水。其應用能夠很好地避免澆灌的盲目性，提高新疆農(nóng)業(yè)灌溉的水平，更好地滿足農(nóng)業(yè)發(fā)展的需要，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細化和高效化。

3 結(jié)語

自動化滴灌系統(tǒng)對于國家高效農(nóng)業(yè)節(jié)水節(jié)能是非常重要的，在新疆地區(qū)節(jié)水灌溉工程應用已經(jīng)比較廣泛，而且技術(shù)也比較成熟，所以進行自動化灌溉技術(shù)的發(fā)展是非常有必要的。但是由于受到技術(shù)以及經(jīng)濟條件的影響，自動化灌溉控制技術(shù)還是處于分散試點運行狀態(tài)。所以，我們必須真正認識到其重要性，并對推廣可行性進行分析，做好自動化工程建設(shè)，提高新疆地區(qū)的農(nóng)業(yè)水平，進而促進新疆經(jīng)濟更好的發(fā)展。

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