自動化灌溉控制系統在攀枝花市高效節水灌溉中的應用探討

虎海波，范洪梅

（攀枝花市農林科學研究院，四川攀枝花 617061）

自動化灌溉控制系統在攀枝花市高效節水灌溉中的應用探討

虎海波，范洪梅

（攀枝花市農林科學研究院，四川攀枝花 617061）

四川省攀枝花市米易縣、鹽邊縣和仁和區中央小型農田水利重點縣建設高效節水灌溉試點縣項目中，對已建成的自動化灌溉控制系統使用中存在的問題進行了分析，并提出了相應的建議。

自動化灌溉 高效節水 四川攀枝花

自動化灌溉控制系統是將計算機技術、傳感與檢測技術以及通訊技術結合起來，能夠檢測土壤墑情、環境特征，并依據檢測結果來決定灌水量與灌溉時間。其擺脫了傳統的全憑經驗灌溉的灌溉模式，并且將灌溉節水技術、農作物栽培技術及節水灌溉工程的運行管理技術有機結合，通過計算機通用化和模塊化的設計程序，構筑供水流量、壓力、土壤水分、作物生長信息、氣象資料的自動監測控制系統，能夠進行水、土環境因子的模擬優化，實現灌溉節水、作物生理、土壤濕度等技術控制指標的逼近控制，從而將農業高效節水的理論研究提高到新的現實應用水平。

自動化灌溉控制系統的應用實現了對作物的科學灌溉，與原有的節水灌溉系統相比提高了灌水量的精準性，提高了作物產量，致使灌溉的合理性得到進一步的提高。作為現代化農業發展的方向與趨勢，2011年以來，攀枝花市已實施1.666 7萬hm2高效節水灌溉面積，并分別在鹽邊縣、米易縣和仁和區建設了自動化灌溉項目區，自動化灌溉控制系統的推廣與應用將極大地提高攀枝花市現有節水灌溉農業的技術與管理水平，對展示高新技術，引領節水產業發展，促進攀枝花市現代農業發展意義重大。為了解項目的運行和使用情況，攀枝花市農林科學研究院水利與農機所的技術人員對3個區縣自動化灌溉項目區進行了實地走訪和調研，現就存在的一些問題探討如下。

1 項目建設現狀

攀枝花市3個區縣（鹽邊縣、米易縣和仁和區）通過高效節水灌溉試點縣項目建設，共實施高效節水自動化灌溉面積268.67 hm2，涉及作物主要是蔬菜與芒果。其中芒果面積184.67 hm2，蔬菜面積84 hm2。3個區縣自動化灌溉控制系統建設情況，詳見表1。

鹽邊縣、米易縣和仁和區的自動化灌溉控制系統都是由以色列進口的夢幻控制系統和田間灌溉系統組成。其中夢幻控制系統由夢幻控制器和田間控制終端（RTU）組成。夢幻控制器和RTU通過2芯電纜線進行通訊，RTU控制田間電磁閥實現夢幻控制器的指令。整個系統中夢幻控制器是中樞系統，發出灌溉指令和收集田間的灌溉等信息；RTU為控制系統的終端，接收夢幻控制器的指令并傳遞給電磁閥，完成整個灌溉系統的指令傳送。

項目建成后，通過近年來的使用，效果較好，與原有的灌溉方式相比實現了精準灌溉，一般可以節水40%以上，省工90% 以上，而且作物增產明顯，品質得到有效改善。

2 存在的問題

2.1 山地自動化灌溉系統投入成本較高

從表1中可看出，在攀枝花市中山區實施自動化灌溉控制系統的667 m2均成本差不多是河谷平地的1倍。如果與常規節水灌溉相比，其667 m2均成本更是其3倍左右。究其原因，主要是由于：一是為確保灌溉系統運行安全、可靠，在山地實施灌溉自動化控制系統時需要安裝大量的電磁減壓閥。攀枝花市的特色水果如芒果、枇杷、石榴等一般均種植在中山區，該區域地形高差較大，實施自動化灌溉控制系統時，在大部分灌溉線路中均須安裝減壓閥，以避免地勢較低區域壓力過大對管道造成的損壞，同時有效保證各個區域的灌溉量和灌水均勻度；二是山區地形復雜，地塊不規則，果樹種植不規范，導致灌溉系統控制分區較多，相應的管材、配件與電磁閥用量增加較多；三是水源工程造價偏高。為減少能耗，山地實施自動化灌溉系統一般均采用自壓方式，這樣蓄水池需建在系統的最高位置，建設施工時材料須二次搬運，大量使用人工，導致蓄水池的造價較高。

2.2 系統未實現水肥一體化功能

表1 鹽邊縣、米易縣、仁和區高效節水灌溉項目建設自動化灌溉控制系統

攀枝花市由于獨特的地理氣候條件，農產品畝均經濟效益較高，使得土地利用集約化、規模化程度不高，多是單家獨戶分散經營，因此，實施自動化灌溉控制系統的村社，一個灌溉系統涉及眾多農戶。因農戶的種植管理技術、經濟、文化水平均存在著一定的差異，在施肥上無法做到統一，因此，現有的自動化灌溉控制系統只實現了水的自動化灌溉，原灌溉系統中設計的施肥系統未能發揮作用。

2.3 系統中部分控制樞紐的信號傳輸較弱，不靈敏

目前，已建的3個自動化灌溉控制系統中，在信號傳輸上均是采用無線傳輸方式。無線傳輸方式不需要埋設電線，施工安裝方便，也不影響農戶田間耕作。但是鹽邊與仁和區的項目區均位于中山區，地形較復雜，因山勢的影響，部分控制樞紐存在著信號傳輸較弱，不靈敏的現象，有時需人工開啟電磁閥。

2.4 建后的用水機制不健全

高效節水灌溉工程是三分建，七分管，建是基礎，管是關鍵。它改變的不僅是灌溉模式，更是對農業用水管理模式的一次革新，因此，建立與健全高效節水使用維護機制是確保項目良性與長久發揮效益的根本。

精裝修的施工周期管理、質量要求等作為精細化管理的重要組成部分，與精裝修的施工工序順利開展存在較大關系。部分管理人員由于沒有意識到精細化管理的重要性，導致其沒有將質量要求與相關規范作為基礎對施工質量進行控制，也沒有進行有效的成本控制，使精裝修工程施工質量無法獲得保障，還會浪費施工成本。

為確保已建的高效節水設施系統能正常運行與使用，當地村社組建了用水者協會，并安排專人負責。但是由于對本地作物灌溉制度的研究、栽培技術的研究等相關配套技術沒有跟上，導致用水者協會建立的用水機制不健全，用戶使用時主要是根據經驗編制灌溉計劃，設定灌溉時間和灌溉量。同時，用水者協會在制定的管護機制中，對如何合理確定水價，水費的收繳，水費開支、使用的監管，水費中除管理費用外維護費用的收取等都還不健全，可操作性不強，導致實際使用中水費收繳困難，用水機制還有待進一步探索與完善。

2.5 管護人員的管理水平有待提高

高效節水技術是實現農業現代化不可缺少的重要內容，與常規的溝灌和漫灌相比，它要求農民有較高的文化知識水平，特別是高效節水灌溉中的自動控制灌溉系統，它對農民的文化素質要求更高。而鹽邊縣、米易縣與仁和區這3個自動化灌溉系統的管護人員都是施工方在工程建設完后培養的本地村民。由于文化水平有限，只能通過夢幻控制系統進行簡單、固定的灌水操作，無法根據控制系統當中采集到的溫度、土壤濕度等傳感器參數編制灌溉計劃，適時進行灌溉。系統功能利用程度較低，“高效”還沒有得到充分體現。

2.6 出現故障時，維護困難

3個區縣自動化灌溉系統的施工方都是外地的，在該市無銷售人員與門市，而攀枝花市也沒有此類的專業技術人員。當自動灌溉控制系統出現故障時，只有打電話詢問施工方。在保修期內，施工方還可及時派人來維修，而在保修期過后，這個問題就顯得更加突出。并且，因攀枝花市沒有相應的電子產品與配件銷售，技術人員找到問題后，配件還需從外地運輸或郵寄過來，致使維修時間較長。2015年，仁和區的自動灌溉控制系統因雷擊出現故障后，一個電容配件，修理花了近一個半月的時間。同時，山區自動灌溉控制系統在出現問題時，須爬坡上坎去處理，與平坦地勢相比，維護與管理都較困難。

3 建議

3.1 加大對管護人員的高效節水技術培訓工作

攀枝花市實施高效節水灌溉的每個村都成立了用水者協會，并選出了相應的管護人員。鹽邊縣、米易縣與仁和區3個區縣的高效節水辦公室每年可聘請市農林科學研究院的技術人員，組織1～2次針對管護人員高效節水技術知識的培訓，以提高管護人員對高效節水技術知識的掌握，使其在管理與使用中能及時發現問題，并解決問題，確保系統良性、長久運行。

自動灌溉控制系統的信號傳輸方式分為有線和無線。傳輸方式的選擇要根據項目區的地形條件來進行，如是在地勢較平坦的地區，可選擇無線方式；但是在山區，因地形條件較復雜，如果面積較大，最好采用有線方式，或是增設信號傳輸的中轉站。電磁閥最好采用手自一體式的，以利于后期的長久使用，降低產品更換周期。同時為降低工程造價和后期的維護成本，最好用浮球閥式減壓罐替代電磁調壓閥。

3.3 因地制宜，積極探索管護措施

3個區縣的用水者協會要根據項目建設地點的實際情況，積極探索與完善符合自身的先進的用水管理模式和管護機制，要逐步改變農民的用水模式和習慣，實現從無償用水到有償用水，從無組織用水到科學管理用水。以推進水利工程良性運行和可持續發展。

3.4 通過渠道建立直接維護關系

目前，國內銷售的自動化控制產品與軟件主要是以色列耐特菲姆公司、普拉斯托公司和美國雨鳥公司的產品，這些產品在國內都有代理商。由于這些自動化控制產品是組裝、配套的，因此國外產品的價格較高，而國內企業大多只做整個控制產品中的部分，單個產品的價格較便宜。由于攀枝花市的市場較小，要相應公司在攀枝花市設立門面較困難。為確保系統的良性長久運行，在保修過后，系統出現故障時，用水者協會只有多渠道的建立各種維護關系，除與施工方保持聯系外，還可直接與國外產品的代理商以及成都、昆明可以安裝自動控制系統的節水灌溉公司聯系，請求技術支持。最好是提前與相應公司取得聯系，避免用水高峰期出現故障時，遲遲無法解決問題，影響作物的正常灌溉。

3.5 以點帶面，建高標準自動控制灌溉示范點

節水灌溉在攀枝花市已經大面積得到了推廣，應用及管理技術也逐漸成熟。在此基礎上發展自動化灌溉技術是精準農業發展的必然趨勢。但由于土地集約化規模化程度不高、工程造價較高等原因，致使該項技術在大面積推廣上較困難。針對攀枝花市農業現狀，在節水工程大面積實施的前提下，為了達到該類工程可持續利用的目的，可適當考慮在種植水平較高，經濟實力雄厚的種植大戶、龍頭企業、專業合作社等中實施一定面積的自動化灌溉，建高標準自動化灌溉控制示范點，展示目前國內與世界上最新的灌溉技術。同時通過高標準自動化灌溉示范點的帶動與輻射作用，促進精準農業在攀枝花市的進一步推廣，逐步讓農民接受該項技術。

4 結論

自動化灌溉控制系統代表了高效節水的發展方向，但是因為工程造價高、農民管理水平較低、使用維護存在問題等原因，目前攀枝花市還不能大面積的推廣應用該項技術，只可做小、做精，起展示、帶動和引領作用。