呼圖壁縣智能化灌溉技術的應用及評價

謝華國

摘要：新疆水資源緊缺、年積溫大、蒸發量大、降雨量少等地方特此，提供便于發展節水灌溉技術的發展。更何況在呼圖壁縣水資源十分緊缺，年來水量滿足不了用水量，灌溉用水效率等實際情況確定該縣走向自動化、信息化、智能化灌溉必要性。

關鍵詞：智能化灌溉技術；應用；評價

【引言】：水是生命之起源，若沒有了水，地球上的生命將會枯竭。專家們曾預言，如果不注意保護水節約水，地球上剩下的最后一滴水將是人類的眼淚。新疆是嚴重缺水的干旱地區之一，水資源十分緊缺并且分布不均勻。利用科技手段緩解這一危機，將是新疆農業可持續發展的主要的出路。呼圖壁縣位于新疆維吾爾自治區中北部，地處歐亞大陸腹地，準噶爾盆地南緣，水資源十分緊缺的地區之一。

呼圖壁縣的農業用水量占全縣總用水量95-98%，因此農業用水和供水量是目前處于危機狀態。節水灌概是農業灌概的一場革命，是解決農業干旱缺水問題，實現本縣可持續發展的一項重要戰略措施。如何發展適合呼圖壁縣農業灌概手段落后、投入不足這一現狀的節水灌概控制技術，追趕國內和國際先進水平成為業內人士關注的焦點。隨著科學技術和膜下滴灌技術的發展節水灌溉技術慢慢往智慧農業發展，作為精準農業重要組成部分的“精量控制灌概”是今后農業節水灌溉技術的發展方向。本文結合呼圖壁縣智能化膜下滴灌技術的應用實際情況，描述智能化滴管技術在呼圖壁的應用及對其評價。

1、呼圖壁縣智能化滴灌技術的構造

智能化技術是將農業灌溉技術、作物栽培技術、氣象技術、土壤測墑技術、施肥技術、信息技術、滴水自動化等技術融合一體化的一門新技術。智能化灌溉系統包括水源工程，首部樞紐（水泵、肥料注入設備、過濾設備、智能灌溉控制系統等）、測控保護裝置、輸水管道及配套管件，灌水器等。其中滴灌智能化控制系統一般是由中央控制站、田間控制站、電磁閥、RTU（遠程網絡終端單位）或閥門控制器及田間信息采集或監測設備5個部分組成。

1.1 中央控制站（主站）

中央控制站主要有微機等設備及控制系統軟件組成。其根據作物需水規律和生長情況制定符合水力學要求的輪灌計劃，并將該計劃轉換成控制指令發送到對應的田間控制站，田間控制站收到指令后控制對應的電磁閥的開啟和關閉，從而實現灌溉計劃。

1.2田間控制站

田間控制站是通過接受中央控制站所下發的控制指令，并按照指令類型及去向控制需要開、關的電磁閥。

1.3電磁閥

電磁閥是田間智能化技術的最重要部分之一，是按照田間控制站下達的指令，控制地面管（支管）的開關水。

1.4 RTU（遠程網絡終端單位）

RTU（遠程網絡終端單位）又稱為無線閥門控制器，可以控制出地樁的開關水，并記錄徑流和壓力，還能夠將監測設備所采集的數據發送給田間控制站。

1.5田間信息采集及監測設備

田間信息采集及監測設備可以將田間的土壤、作物、氣象數據進行采集。測量的土壤信息包括土壤溫度、土壤含水率、土壤CO2濃度等；測量的作物數據有冠層溫度、高度、莖干變化等；測量的氣象數據有降雨量、溫度、濕度、風速、風向、氣壓、蒸發、輻射等。同時，以上收集的數據最終會收集到中央控制站。

2、智能滴灌在呼圖壁的發展及應用現狀

呼圖壁縣隨著科學技術的迅速發展及農業灌溉技術的不斷發展，于21世紀初開始建設膜下滴灌技術示范點。并逐漸推廣應用整個縣范圍內棉花、加工番茄、玉米等作物的灌溉，而且由于使用便捷力、提高水資源利用效率等優勢，使用面積一年比一年擴大，使用作物種類增多。2002年起呼圖壁縣積極響應相關部門的促進現代農業發展及走向信息化農業和智慧農業方向的號召，開始建立自動化灌溉示范基地。

近幾年呼圖壁縣委托中國農業大學、新疆農業大學、新疆水利水電科學研究院等科研單位為技術依靠，于2014年8月份在呼圖壁縣大豐鎮成立中國農業大學呼圖壁縣教授工作站。進一步是實現科學走進大田，科研做在農業生產上，由教授及研究生指導農業生產的產學研結合體系。滴灌自動化項目從2014年的750畝示范項目和2000畝地的推廣應用項目，發展到現在的5000畝地的高效節水示范項目基地和2萬畝地的自動化實施項目。應用膜下滴灌技術的作物從剛開始的棉花，發展到目前棉花、玉米、谷子、蔬菜及瓜果，辣椒、加工番茄和苗木的作物。首部水源工程把單獨使用地表水或者地下等傳統分配方法，改成地根據地方需求地表水和地下水混用的合理的有效的方法。信息采集方面，引進國內智能化滴灌技術行業領先的企業作為技術依靠，實時監測從水源首部到田間閥門的水位變化，系統流量和壓力的變化，每個閥門為單位的大田瞬時流量和壓力，以及灌水定額、灌溉定額的統計。按照不同作物不同生育期的需水量科學地灌溉，根據作物需求和土壤類型不一樣，進行科學施肥及采集施肥用量。為了確切的觀測作物墑情變化和作物長勢的關系，采用無線墑情采集傳感器、視頻監控終端、養分監測站和小型農業氣象站等高科技手段初步得實現農業信息化。

目前基本上具備了現代化農業、農業信息化工程的基礎建設條件，智慧農業大夢想的實現做了穩固的基礎。

3、智能滴灌在呼圖壁的應用效果分析

呼圖壁縣是全疆首批國家現代農業示范區，擁有高效節水公司化價格專業服務合作社和井電雙控服務隊，使滴灌技術由原來的人工控制閘閥發展到現在的自動化、智能化控制管理。由于智能滴灌技術的推廣，能極大程度上的解放勞動力，實時的監測水資源，合理的分配水資源，減少化學肥料的使用，降低農戶的成本并增加田間的產量。

3.1解放勞動力

應用智能滴灌技術的田間可以適當的減少中耕，減少勞動力和機力，折算成機力投入大約是20元/畝；減少人工澆水以及打田梗工，折算機力投入大約是30元/畝。且相比較之前的滴灌系統，解決了很多需要進行的人工操作，在灌溉方面能夠實現一個人管理的目標。endprint

3.2實時的監測水資源

田間信息采集能獲得田間持水量、土壤鹽分、土壤溫度等數據，可以實時的提供灌溉預報信息。電磁閥能在灌水過程中實時的提供管道壓力、累計流量、瞬時流量的數據。

3.3合理的分配水資源

灌水定額和灌溉定額通過智能的滴灌系統可以得到嚴格的進行，減少了人為操作過程中產生的時間差異。智能滴灌讓田間滴灌的均勻度得到了很大的提高，灌溉水量也可以被控制的很合理。中央控制站可以根據采集田間土壤、作物、氣象數據，制定相應的合理的輪灌計劃，控制田間控制站來進行輪灌，讓水資源得到了合理的分配。

3.4減少化學肥料的使用

智能滴灌采用的肥水的供應方式，能夠讓肥料可以均勻的讓每一顆作物的根吸收，它們所吸收的養料的均勻度非常高。智能滴灌可以針對特定小區給予相應的肥料，讓肥料可以更加充分的利用，同時減少了不必要的化學肥料的使用。

3.5降低農戶的成本并增加田間的產量

智能滴灌系統代替了原有滴灌系統中需要人工操作的很多步驟，減少了必要的勞動力，降低了農戶的成本。智能滴灌系統可以嚴格的按照預定輪灌計劃澆水，讓根系充分的吸收水分，減少地面徑流和作物的課間蒸發，田間用水量減少，降低了農戶的成本。同時，也可以防止雜草的生長，增加作物的產量。

4、智能滴灌的展望

（1）采用物聯網無線通訊技術，互聯網通訊技術實現灌溉自動化遠程控制及灌溉管理計算機網絡化。

（2）通過用首部水計量監測及壓力監測和首部進水閥控制實現遠程灌溉調度控制，保證灌溉用水的計劃管理和實時調度，保證首部計量準確可靠。

（3）依據灌區作物需水特性及對氣象墑情的實時預報，制定作物灌溉制度和灌溉計劃，實現灌溉智慧、灌溉決策，節約水資源、提高水資源利用效率。

（4）建設基于移動互聯終端的管理系統，提高灌溉工程運行管理效率、保證供水設施安全運行，減低運行成本，保證灌溉供水可靠性，提高灌溉水利用系數。

（5）通過本次項目建設，為今后的高效節水灌溉工程樹立一個現代化智能灌溉典范、引領全縣乃至自治區的智能灌溉潮流。

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