智能化管理系統在農田水利灌溉中的應用分析

中圖分類號 S274.2 文獻標識碼A 文章編號 1007-7731(2025)17-0119-03

DOI號 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.17.029

Application analysis of intelligent managementsystem in agricultural water conservancyirrigation

GU Rongping

(Management Ofce of Yuejin Main Canal in Minqin County，Wuwei 7333OO， China）

AbstractTo explore approaches for improving irrigation efciency and conserving water resources through intelligent technologies，therebypromotingthemodernizationof farmland waterconservancy，thedefinitionof this system was introduced，anditsapplication practiceof intelligent management system inagricultural water conservancy from theaspects of irrigation system，data detection，etcwasanalyzed.This system was anew type of management system based on modern information technologies such as the Internet of Things，big data，and cloud computing.The system was integrated with the irrigation system to automatically adjust theirigation amount，achieving precise irrigatinand eficientmanagement.Throughreal-timedatamonitoring andanalysis，farmland irigationdemands were predicted，andsientificand rationalirrigationplans were formulated toreduce water waste.Intellgent control improved theoperational effciencyandreliabilityof the irigation system.The constructionof smart irrigation districts enabled effcientallocationand inteligentregulationof waterresources，enhancing the modernization leveloffarmland water conservancy.This study provides areference forthedevelopmentofintellgent management system inagricultural water conservancy irrigation smart agriculture.

Keywordssmart agriculture; water resources; agricultural water conservancy; irrigation channels

灌溉渠道是農田水利系統的重要組成部分，其主要功能是將灌溉水輸送到農田，確保農作物得到充足的水分。隨著農業的發展與技術的進步，智能化管理系統在農業領域得到了快速推廣與應用。智能化管理系統為灌溉渠道的精準控制和水資源的高效利用開辟了新的技術路徑，通過集成現代信息技術，實現了對灌溉過程的全面監測和智能調控，提高了水資源利用效率。

相關學者對智能化灌溉技術展開了一系列研究，Mohammed等研究了一種應用于農田灌溉系統的實時、全自動無線傳感器網絡（WSN）原型，能夠根據土壤濕度等自動調整灌溉策略，避免了水資源浪費。Jia等2研究了基于樹莓派(RaspberryPi)的嵌入式智能灌溉施肥控制系統，提升了灌溉施肥系統的智能化水平，提高了灌溉水和肥料的利用效率。Sharifnasab等研究發現，在智能灌溉管理條件下，植物的敏感物候階段提前出現，使收獲時間提前了約30d，灌溉用水量節省了 35% 。李增煥等4構建了基于B/S架構的大型灌區通用智慧化灌溉系統，實施后較常規管理模式節水 15.3% 。付少華等設計了基于物聯網的智慧農業灌溉系統，實現了自動采集數據、遠程監測控制、可視化等功能，該系統運行穩定、響應快，經濟效益明顯提升。賀日升等設計了基于ARM的多流道明渠測流系統，能夠快速反映測流面水的流速分布情況，提高了明渠測流的準確性和測流效率。相關研究和實踐經驗為智能化灌溉系統的發展提供了參考。

本文介紹了智能化管理系統的基本內涵，分析了智能化管理系統在灌溉渠道農田水利中的應用實踐，為智能化灌溉系統的研究與推廣提供參考。

1智能化管理系統的基本內涵

智能化管理系統是一種基于物聯網、大數據、云計算等現代信息技術的新型管理系統。其通過安裝在灌溉渠道上的傳感器、控制器等設備，實時采集灌溉過程中的各項數據，如土壤濕度、氣象條件、灌溉水量等，并通過數據分析、模型預測等手段，實現對灌溉渠道的精準控制和高效管理。魏瑋等研究表明，大棚內環境溫度和濕度較不穩定，智慧農業自動化灌溉技術能夠實現對灌溉渠道的精準調控，避免浪費，并確保作物獲得適量的水分。武開福研究表明，在小麥種植中引入智能化管理系統，其水分利用效率和產量均有所提升。利用智能化管理系統將現代信息技術與灌溉設備進行整合，實現了對灌溉渠道的精準控制和高效管理，為農業生產注入了新的活力。

2在灌溉渠道農田水利中的應用

隨著智能化管理系統在灌溉農田水利中的應用日益廣泛和深入，智能化灌溉管理系統成為推動現代農業節水增效的核心技術。其應用主要包括精準灌溉、數據監測、智能控制等方面。

2.1 精準、節水灌溉

智能灌溉系統通過傳感器、控制器和執行器等設備，實時監測土壤濕度、作物需水量等信息，并根據預設的灌溉策略自動調節灌溉量。例如，當土壤濕度低于設定閾值時，系統會自動啟動灌溉設備進行精準灌溉。趙慶建等研究了智能灌溉系統的關鍵技術問題，并對其組成、信號采集與控制、網絡通信及后臺應用進行了設計開發，該系統可實時采集王壤溫濕度等數據，下發地塊灌溉指令，實現了自動灌溉和精準灌溉。孟繁超等0研究表明，智能灌溉施肥技術能將土壤含水率控制在設定范圍內，較漫灌減少 35.9%～78.4% 的用水量，使番茄增產 2.6% 224.3% 。智能灌溉系統還可結合氣象預報信息，提前調整灌溉計劃，以應對干旱或持續強降水等極端天氣條件。鄭文生通過集成與示范，形成了高效灌溉綜合技術模式，提高了灌溉水利用效率和糧食產量。

2.2 數據監測與智能控制

智能化管理系統通過部署在灌溉渠道中的傳感器（如土壤濕度傳感器、氣象傳感器、水位計、流量計等）攝像頭等物聯網設備，實時監測水位、流量、水質、土壤濕度、氣象數據等關鍵參數，采集的數據通過無線通信技術（如4G/5G、Wi-Fi、LoRa等）傳輸至云端或本地數據中心，進行存儲和分析。利用大數據和人工智能技術，可對海量數據進行深度挖掘和分析，揭示水資源的時空分布規律、變化趨勢及潛在風險[12]。通過數據監測與分析，可對未來一段時間內農田的灌溉需求進行預測，根據預測結果制訂更加科學合理的灌溉計劃，基于數據驅動的灌溉管理策略，能夠減少水資源的浪費，提高農作物產量。

建立遠程監測中心，配備顯示器、計算機工作站等設備，用于實時展示灌溉渠道的運行狀態、水質情況、氣象信息等。監測人員可通過移動終端設備隨時查看灌溉渠道的各項數據，實現對灌溉作業的遠程監測與管理。當發現異常情況或設備故障時，系統可以自動發出報警，并提示管理人員及時處理。田甜等3通過傳感測量、電氣控制等技術研發了可編程邏輯控制器(PLC)和物聯網結合的測控一體化閘門系統，該系統具備高精度計量、穩定啟閉運行等特點，實現了甘肅中型灌區明渠輸配水的遠程監測與智能控制。李科[14對甘城子中型揚水灌區現代化試點改造項目進行研究，該項目成功引入智能化管理系統，實現了灌溉渠道的遠程監控與智能控制，極大提高了水資源利用率，為農業現代化發展創造了有利條件。遠程監測與智能控制能夠明顯提高灌溉系統的運行效率和可靠性，減少因設備故障導致的灌溉中斷。此外，該系統還可以根據預設的灌溉策略自動調節灌溉設備的運行狀態，實現智能控制，進一步提升了水資源的利用效率。

2.3智慧灌區建設

智慧灌區通過現代信息技術與傳統水利工程的深度融合，實現對水資源的高效配置、精準管理和智能調控。智能化灌溉系統依托于物聯網、大數據、云計算、人工智能等前沿技術，提高灌溉效率、節約水資源，推動農田水利工程的現代化和智能化發展。在智慧灌區內廣泛安裝傳感器、攝像頭等物聯網設備，形成覆蓋全面的信息感知網絡，實時收集土壤濕度、水質參數、氣象數據等關鍵信息，為生產決策提供數據支撐。智能化管理系統利用大數據技術對收集到的海量數據進行深度挖掘與分析，結合作物生長模型，預測灌溉需求，制訂科學合理的灌溉方案，并通過云計算平臺進行遠程監測與集中管理。該系統可根據作物生長情況自動調整灌溉時間、水量及方式，確保作物在最佳生長條件下得到充足而不過量的水分供應。王茹[15研究了汾河灌區的智慧灌區建設情況，通過對調度中心、信息中心及基層分中心、分控中心等進行升級改造，引入智能感知網絡、大數據分析與決策支持系統等技術，實現了對灌區水資源的精準管理和智能調控；王超群分析了疏勒河數字孿生灌區的建設實踐，將數字孿生技術應用于水利管理，構建高精度數字孿生平臺，解決了數據共享不及時、數字化模型構建不全面等問題，提升了水利管理的智能化水平。智慧灌區建設能夠提高水資源的利用效率，減少水資源浪費，同時提高農作物的產量和品質；其能更好地適應氣候變化和極端天氣條件，保障農業生產的穩定性和可持續性。

3結語

將智能化管理系統應用于灌溉渠道農田水利中，為提高水資源利用效率、促進農業可持續發展提供了重要支持。通過實時監測、數據分析和智能調控等手段，該系統可制訂更加科學合理的灌溉計劃和水資源分配方案，降低農業生產成本，提高農作物產量和品質。隨著科學技術的不斷發展，智能化管理系統在農田水利領域的應用將更加廣泛和深入。

綜上，本文介紹了基于物聯網、大數據和云計算的智能化管理系統，該系統可與灌溉系統結合，實現自動調節灌溉量、精準灌溉與高效管理;通過實時數據監測分析，預測灌溉需求并制定科學計劃，減少水資源浪費；智能控制提高了系統運行效率與可靠性，智慧灌區建設實現了水資源高效配置與智能調控，為智慧農業發展提供參考。

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(責任編輯：李媛)