自動控制技術在園林節水灌溉中的應用

摘 要：本文分析了自動控制技術園林節水灌溉中的當前發展現狀，全面系統地闡述了節水灌溉中自動控制技術的主要類型，并對我國節水灌溉中自動控制技術未來的發展進行了展望，以供參考和借鑒。

關鍵詞：自動控制技術；園林節水灌溉；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.205

0 引言

節水灌溉，是將植物的需水要求作為根本出發點和落腳點，借助管道系統和灌水器將水以適宜的流量準確、均勻地直接傳輸到植物根部周圍土壤表面和土層中的一種灌水方法。傳統的節水灌溉是以人力為主的，利用溫度計、濕度計等單一的檢測工具來進行一些淺層的觀測，但并沒有全面地掌握植物的真正需水量、施肥狀況以及動態生長狀態等，并未實現科學灌溉。而今年啦科技水平的日益提高改變了這一狀況，現代化自動控制技術的出現使得園林中的節水灌溉迎來了前所未有的發展。將自動控制技術應用到節水灌溉之中不僅有利于實現園林的統一管理和控制，還有利于為植物實現按需按量按時的供水，從而節約大量的水資源，極大地提高灌溉效率和質量，更新目前的水觀念，為農業生產和人民生活同時帶來經濟效益、社會效益和生態效益。

1 節水灌溉自動控制技術的發展現狀

世界上的一些先進國家，由于其電子和信息技術的發展已經趨于成熟，早已將先進的電子技術和控制技術應用到節水灌溉之中且取得了顯著的成效。這些國家地控制手段從最初的簡單笨拙，經歷了很多年的發展之后，到現階段控制的智能化程度和精度越來越高，操作也越來越簡便和快捷。雖然國外的灌溉控制器已經發展到相對成熟的階段，但最大的劣勢是絕大多數機器的價格比較昂貴。

但是，與這些國家相比，我國的自動控制技術尚處于發展的研究試用階段。雖然我國也有很多家機構在研究灌溉控制器，但是規模較小且大多是實驗性質的，而且自動控制技術對科技水平的要求較高，需要大量的資金投入，絕大多數集中在科研機構、高校和試點工程，應用范圍較小。

2 節水灌溉自動控制技術的類型

2.1 系統結構的不同

自動控制按結構形式的不同可以分為開環和閉環兩種。分別地，自動控制系統中具有反饋信號的一方被稱為“閉環系統”，反之則稱為“開環系統”。

2.2 系統復雜程度的高低

（1）簡易型：該系統進行灌溉時僅需一臺控制器控制一個水泵和較少的幾個電磁閥，可以將其應用于灌溉面積較小的園林之中。（2）多路控制型：該系統是在進行灌溉時需要多臺控制器控制兩個或兩個以上的水泵和較多的電磁閥，可以將其應用于灌溉面積較大的園林之中。（3）中央計算機控制型：它是多路控制型的技術化發展與進階，利用現代化計算機作為中央控制主機，在運行的過程中與其它專業軟件就進行相互之間的嚴密配合，多路控制系統作為它的子系統，可以根據園林的實際灌溉需求向下進行無限制的擴展。這種控制系統能夠將園林中獲取到的各項數據準確及時地傳輸給中央計算機，它按照之前事先制定好的程序自動地進行集中統一的分析和決策，最終完成灌溉任務，使人力得到了很大程度上的釋放。

2.3 系統控制物理量的不同

（1）時間型：灌水時間為控制的物理量，管理人員可以提前設置好灌溉器的開啟和關閉時間。（2）壓力型：灌溉系統管道內的壓力為控制的物理量。（3）空氣濕度型：空氣濕度為控制的物理量，多被應用于大棚、溫室之中。（4）土壤濕度型：土壤濕度為控制的物理量，主要被用來控制土壤中的含水量。（5）雨量型：降雨量為控制的物理量，主要被用來控制灌水量。（6）綜合型：顧名思義即同時控制將以上提及到兩個或兩個以上的物理量。

2.4 系統數據來源的不同

自動控制系統按照數據來源的不同可以分為簡易型系統、多路控制型系統以及中央控制系統。不同的是，簡易型和多路控制型系統主要是提前設置好灌溉的數值，然后按照事先規定的時間數來自動完成灌溉任務。而中央控制系統的數據來源則包括以下三種：

（1）按時間來控制灌溉。（2）將氣象站作為數據采集中心，然后將收集到的數據傳輸給中央控制系統，中央計算機會將自動地得到的植物數據進行集中統一地分析和研究，最終制定出一套科學的灌溉方案來合理地指導灌溉。（3）將園林中的各個溫度、壓力以及流量等傳感器等作為數據采集點，利用傳感器解碼器來收集數據，然后將收集到的數據及時地傳輸到中央控制系統，中央計算機會將自動地將得到的植物數據進行集中統一地分析和研究，最終制定出一套科學的灌溉方案來合理地指導灌溉。

3 節水灌溉自動控制技術的發展趨勢

近年來雖然已經有很多的科研機構致力于研制由制動控制系統控制的節水灌溉器，但是所取得的成果仍不顯著，仍沒有研制出規模大、應用廣泛的成套的灌溉控制產品。而且目前已經研制出且被投入使用的絕大多數灌溉器的價格比較昂貴，園林主即便是知道它能節省人力、節約水資源并促進植物生長，但是引進該技術一次性需要投入大量的資金，很多的園林是難以承受的，反言之其實在很大程度上束縛了將自動化灌溉技術應用到更大的范圍中去。現階段隨著中國國內種植業現代化和尖端化速度的不斷加快，園林中的節水灌溉對自動化控制技術的要求自然會逐漸提高，節水灌溉器在國內將迎來巨大的發展市場。節水灌溉控制器同時還應該逐漸朝著低價格、操作便捷以及性能全優的方向發展。但著眼于長遠利益，現代化智能技術、傳感技術等的出現和傳播，將會推動性能更優、功能更全以及智能化程度越高的節水灌溉控制器的出現和普及。

4 結束語

總之，隨著自動化控制技術的不斷提高，其普及范圍會越來越大，尤其是園林的節水灌溉之中，期望能夠極大地極高節水灌溉的自動化水平，更加準確及時地掌握植物的生長狀態，更加精確地控制植物的灌溉和施肥，促進園林的現代化建設。

參考文獻：

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[2]王文新.自動控制技術在園林節水灌溉中的應用[J].電子制作，

2013（5X）：67.

作者簡介：余暕浩（1982-），男，江蘇宜興人，碩士，助教，主要研究方向：機電一體化技術，材料成型。