自動控制系統在精準灌溉中的應用分析

徐冰+于亮亮

摘要精準農業是現今世界農業發展的新趨向，農業的精準化作業是由許多部分組成的，精準灌溉便是精準農業的一個組成部分。精準灌溉是建立在信息技術支持基礎上產生的新的灌溉理念和技術，自動控制下的精準灌溉對信息技術支持提出了更高的要求。本文首先分析了自動控制系統的內涵，包括組成部分、運行原理和特點，其次分析了自動控制系統在精準灌溉中的前景和應用。

關鍵詞自動控制；精準灌溉；應用前景

精準灌溉是現代農業發展的一個潮流，一個新的技術要求。對于我國來說，尤其要重視精準灌溉，不管是農作物生長還是園林植物的生長都需要精準灌溉的技術支持。精準灌溉符合我國水資源分布的實際情況，有利于節約水資源，提高水資源利用水平。精準灌溉是實踐精準農業的必要路徑，沒有精準灌溉，精準農業就不能得到合理的發展，沒有精準灌溉，現代農業體系也就不能建立健全。因此，完善和改進精準灌溉技術是每一位技術研究者所要思考、解決的問題。自動控制系統在精準灌溉中應用能夠節省人力成本和時間成本，從某種程度上說提高了精準灌溉的信息化層次。

1自動控制系統研究

1.1自動控制系統的組成

有研究者指出自動控制系統由兩個部分組成，一個是硬件部分；另一個則是軟件部分。筆者認為這種分類有一定的科學性和合理性，并在本文中采用了這種分類方法。具體如下所述。

1）硬件系統。廣義上來說，自動控制系統的硬件組成包括灌溉的管道系統和閥門裝置，還包括水泵、線路等。其次，自動控制系統硬件組成的關鍵在于傳感器裝置，傳感器中有感應裝置和信號輸出輸入裝置，通過傳感器自動感應灌溉的時長、流量。此外，自動控制系統的硬件還包括計算機設備，計算機是聯結各個線路中感應裝置的終端。

2）軟件系統。自動控制裝置的軟件系統包括計算機中的軟件和傳感器上的技術裝置。計算機中的軟件包括人機交互軟件和系統控制軟件，人機交互軟件能夠實現人對自動控制系統參數的錄入和更新，也能夠接收到傳感器回路反映的數據，實現灌溉系統數據的自動生成和自動變更。傳感器中的軟件包括觸摸技術和電磁感應技術，通過這些技術能夠對灌溉情況進行動態的監測和反饋。

1.2自動控制系統運行原理

自動控制系統由硬件和軟件兩個要素組成，其系統運行原理也就是這兩個系統之間的連接互動。首先，在計算機終端中用戶錄入原始的灌溉數據參數，如每次灌溉的流量是多少，什么時間灌溉，隔多長時間灌溉。在原始數據生成基礎上，自動控制系統會依據參數實現灌溉，傳感器回路會將灌溉的情況反饋到計算機終端，用戶再根據實時數據對原始的數據進行調整和變更，最終實現作物的精準灌溉，即灌溉的科學性和適度性。

1.3自動控制系統的特征

自動控制系統在灌溉領域中的運用主要有以下幾個方面的特點。

1）信息技術化程度高。在設備運行之前，需要專業的技術人才進行安裝和調試。還需要專業的技術人才進行售后服務，包括技術咨詢和故障處理。信息技術的高要求決定了該系統在精準灌溉中的運用要有技術力量的支持。

2）資金投入量大。不管是設備的采購還是設備的安裝都需要大量的資金，而且自動控制系統還應是體系化和規模化，即設備要運行就需要保證整個片區都要實現自動控制系統灌溉技術。規模效應導致設備的運行需要投入大筆資金。

3）系統更新換代周期短。自動控制系統還有一個重要特點是更新換代的周期比較短，一是由于科技的快速發達，技術不斷得到進步，新的技術產品很快會取代舊有技術產品。另一方面是由于自動控制系統的軟件部分使用壽命比較短，如計算機軟件不斷更新發展，最后計算機硬件性能滯后于軟件發展的性能。

2自動控制系統在精準灌溉中的前景和應用

2.1自動控制系統的優越性

分析自動控制系統的優越性本質上是分析自動控制系統在精準灌溉中的市場地位和立足根基，本文從以下幾個方面分析自動控制系統的優越性。

1）節省成本。自動控制系統最大優勢體現在“自動”兩個字，通過計算機終端能夠實現自動灌溉，這無疑節省了人力成本和時間成本，大大提高了工作的效率。

2）灌溉科學合理。自動灌溉系統的另一個優勢是能夠實現灌溉的科學合理，這比人工灌溉更具標準化和科學化。自動控制系統通過傳感技術能夠將灌溉作物的時間點、時長以及灌溉的流量和速度傳輸到計算機終端，計算機利用數據分析軟件計算出該作物科學的滴灌量和灌溉的時間，然后自動變更灌溉數據。相對于人工灌溉來說，自動灌溉提升了作物精準灌溉的科學性和合理性。

3）增產增收。前面兩點都是從“人”的角度來分析自動灌溉系統的優越性，對于灌溉的作物來說，引進自動灌溉系統能夠促進農作物的增產增收，植物的健康生長。從某種程度上來說，能夠提升農戶的收入，促進城市園林綠化科學建設。

2.2自動控制系統在精準灌溉中的前景分析

自動控制系統在精準灌溉中的前景分析實質就是分析該系統的價值性和精準灌溉的價值性。具體來說從以下幾個方面來闡述。

1）精準灌溉的必然性。精準農業是現代農業發展的趨勢和潮流，對于我國來說，實現精準農業的精準灌溉有幾個方面的意義：一是提高我國農業的國際競爭實力，提高農業現代化和信息化發展水平，保證國家農業基礎性地位和農業安全；二是能夠提高我國水資源利用的效率，節約用水；三是能夠增進農業經濟發展，提高農民收入。

2）自動控制系統應用的必然性。我國高度重視農業發展的現代化，信息化則是農業發展的重要組成部分。實現自動控制系統在精準灌溉中的應用，有利于實現農業發展的信息化程度，提升農業發展的現代化水平。

2.3自動控制系統在精準灌溉中的應用

筆者認為自動控制系統在精準灌溉中的應用應該依照項目管理的思路來推廣，具體來說應做到以下幾點。

1）劃分區域，設置不同參數。對于精準灌溉來說，首先就是要做到實際情況的調查取證。在深入實地調查的基礎上依據不同的標準劃分不同的項目實施區域，如按地勢劃分為平地、坡地和陡地，按干濕程度劃分為干旱區、半干旱去和半濕潤區、濕潤區。對不同的區域設置不同的灌溉參數，做到不同區域灌溉的時段、時長和流量的差異性和適應性。

2）保證設備安置的隱蔽性和合理性。自動控制系統的傳感器安置應該要保證隱蔽性和合理性，不能露出地表，如受到雨水的沖刷會影響傳感器的使用壽命，也是為了防止外部因素的破壞。其次，根據不同的土壤結構對傳感器填埋過程應該有不同的標準，如陡坡地勢中如何安置才能防止傳感器不被雨水沖刷。

3）開放專業人才資源。研究中我們會發現自動控制系統是一個信息技術程度比較高的系統，需要專業的人才調查實施地點、安裝設備、調試和運行設備以及對設備的后期技術處理。為此，要建立動態的技術人才庫，實現人才資源的共享。同時，在技術人才缺乏的地區應開辟人才溝通渠道，如培養相關技術人才，或者與高校建立人才合作機制。

4）依實際情況選擇自動控制模式。自動灌溉系統有3種控制模式：全自動模式、時間任務模式、手動模式。這3種模式技術的難度和投入的資金依次遞減分布，因此對于這3種模式的選擇要依具體實際情況而定。如資金的投入度、技術的可操作性等都要考慮在內。

3結論

精準灌溉是精準農業發展的必由路徑，是現代農業發展的重要組成部分。自動控制系統在精準灌溉中的應用符合精準農業的發展，有利于提高我國農業的國際競爭力和影響力。筆者認為自動控制系統在精準灌溉中的應用應符合實際情況，實現資源的整合，保證系統運行的完善和科學。