自動化控制灌溉及其在滴灌工程中的應用

□黃基兵(柳毛灣水管所)

0 引言

建立自動化控制灌溉系統能夠在原來的基礎上提高新疆的節水灌溉管理水平。以往的節水灌溉系統雖然在農作物產量提高及節水方面起到了很大的作用，但是由于在灌溉的時候需要人工進行操作，而人工操作的時候可變性比較大，這也導致了其合理性提高緩慢。若是在進行滴灌的時候將自動化控制灌溉系統運用進去，能夠很好的降低由于人工分析或者決策操作不夠合理而導致的影響，從而提高灌溉的合理性。文章主要分析了自動化控制系統的工作原理、組成和應用，并選取了一些方案進行分析，希望能夠提高自動化控制灌溉系統的效率。

1 自動化控制灌溉系統的主要情況

1.1 系統本身的工作原理

自動化控制灌溉主要是在田間進行相關設備布設，并通過設備進行作物信息及土壤情況的采集，并將采集到的數據傳輸到控制中心，控制中心通過軟件分析和決策進行滴灌管理指令的發出。

自動化控制系統工作原理是利用監測設備和傳感器進行信息的采集，并將相關的信息傳輸到計算機中央控制系統中去，通過系統中的軟件來分析相關的數值，比如說比較含水量、灌溉飽和點以及補償點來確定是不是需要灌溉或者是停止灌溉，然后通過閥門開啟或者關閉的信號將其傳輸到控制系統中去，通過控制系統進行閥門的關閉或者開啟，這樣能夠幫助農業更好地進行自動化控制。

和一些灌溉水平比較高的發達國家相比，我國進行農業傳感器生產的水平比較差，但是我國土壤水分傳感器的生產水平已經達到了國際水平。

1.2 自動化控制系統的組成設備

一般情況下，自動化控制系統設備包含以下幾項，分別是中央控制器、遠程網絡終端設備、田間工作站、電磁閥、解碼器以及信息監測或者信息采集的設備。

1.2.1 中央控制器

其主站主要組成有控制系統軟件、微機設備。其微機設備和現在的辦公設備比較相似，組成部分包含了電源控制箱、激光打印機、中央控制器以及主控計算機等等；控制系統軟件本身便是安裝在微機設備上面，主要模塊包含了信息采集處理、信息數據顯示、閥門狀態監控、信息記錄和報警以及首部控制模塊等等。現在具備的自動化監測控制系統不但可以進行監測和預報，還能夠做好監視整個過程、做好數據的收集、存儲、處理和顯示等等，并且還能夠通過相關的數據進行智能決策，從而實現完全自動控制。

1.2.2 田間工作站

田間工作站又可以稱其為中繼站。在設計田間工作站時應該根據當地的地形以及設備信號接收過程中的一些限制進行，并根據這些情況進行個數和位置的確定。在實際操作時，若是地形比較平坦沒有大的遮擋物，信號傳輸的效果便會比較高，通過一個田間工作站便能夠進行很大面積的控制，若是遮擋物比較多、地形不平坦，必須根據實際的需要設置多個田間工作站。

田間工作站本身便是信息中轉站，通過田間工作站，能夠將采集的信息傳輸到中央控制器中去，而中央控制器通過數據分析并下達的指令則必須利用田間工作站進行傳輸。

1.2.3 解碼器或者遠程網絡終端設備

這兩個設備主要作用是接收田間工作站傳遞過來的相關指令，并進行指令的執行。閥門控制器是和管網布置電磁閥直接連接的，在收到相關指令之后便根據指令來控制電磁閥的打開或者閉合，與此同時，其還能夠進行田間信息的采集，將得到的信息傳遞到田間工作站去，并且多個電磁閥是可以通過一個閥門進行控制的。

1.2.4 電磁閥

進行田間灌溉控制的閥門是電磁閥，在確定電磁閥安裝位置或個數時，必須根據田間節水灌溉設計的輪灌組進行確定。

1.2.5 墑情信息采集站以及田間信息采集和監測的相關設備

實現滴灌自動化控制，最根本的是要做好田間信息采集工作。在進行田間信息采集時，對傳感設備非常的依賴。傳感設備是能夠對被測量物進行感受，并將其轉化成為能夠輸出的信號的裝置或者設備。采集信息完畢之后，需要將其傳輸給中央控制器，在中央控制器中，則通過設備和軟件進行數據分析和決策，并進行決策的傳達。

1.3 自動化控制系統中子系統的實際配置情況

在進行系統配置時，可以根據用戶的實際需要進行多個子系統的配置，這樣在進行管理時，便能夠給用戶提供更多的方式。此外，在選擇灌溉方式時，也應該根據實際情況和需要進行。

1.4 選擇合適的自動化控制系統灌溉方式

在進行灌溉方式選擇時，必須根據當地的實際需要和管理水平進行。就目前而言，新疆地區已經實現的自動化控制方式主要包含了下面幾種。

1.4.1 自動化控制灌溉方式

由于新疆地區的實際情況，在進行自動化控制時，還是根據設計的耗水定額、作物需要以及灌溉時間等進行自動化控制命令的發出。首先可以根據時間來進行輪灌的設定；其次，可以根據灌溉量進行輪灌的設定；最后，可以根據實際的需要選擇輪灌方式。

1.4.2 人工參與灌溉控制

人工參與智能化灌溉控制時，主要參數是土壤的實際濕度。用戶可以通過墑情監測，利用G網和手機控制灌溉情況。

1.4.3 手動方式進行灌溉控制

若是自動化系統出現意外時，可以利用人工手動的方式開啟電磁閥，以確保灌溉本身的連續性，不會因為系統問題而耽誤農時。

2 自動化控制灌溉系統在滴灌中的應用

2.1 將自動化控制灌溉系統運用到滴灌中的必要性

在滴灌中運用自動化控制系統是非常重要的，其應用能夠很好地節約水資源，在水資源貧乏的新疆地區更是如此。

在新疆地區，常年干旱少雨，降水量很少，但是蒸發量卻很高，為了提高水資源的利用效率必須采用滴灌的方式，并且由于地域比較特殊，新疆的滴灌系統比較成熟，運用自動化控制灌溉系統非常有必要，通過自動化控制灌溉系統，能夠很好地了解土壤墑情以及作物的實際生長情況，能夠很好地了解灌溉區域的需水情況，能夠真正地實現動態管理，這對新疆農業的發展非常重要。

對于新疆地區而言，運用自動化控制灌溉系統，不但能夠很好地提高水資源的利用效率，還能夠提高作物的產量，提高農民的收入。而且，要發展精細農業和高效農業，就必須重視水資源利用效率的提高，所以必須重視自動化控制系統在滴灌中的應用。

2.2 應用前景

運用自動化控制系統，不但能夠幫助新疆農業更好地實現現代化管理，而且還能促進精準化農業的出現。新疆本身的資源條件以及實際的環境都給自動化灌溉系統在滴灌中的運用奠定了良好的基礎。但是由于技術管理方式不夠先進，阻礙了其節水功能的發揮，很難大面積推廣。在實踐中，自動控制配置比較完善的灌溉系統比較少，而以往的滴灌技術過度地依靠農民本身的經驗，這也導致了管理人員的經驗和作物的需水規律很難真正地結合在一起，相關系統的優點無法真正的發揮出來。而自動化灌溉系統的運用，能夠通過計算機的計算來了解作物的需水情況，這樣能夠根據需要，按時按量地來給作物供水。其應用能夠很好地避免澆灌的盲目性，提高新疆農業灌溉的水平，更好地滿足農業發展的需要，實現農業生產的精細化和高效化。

3 結語

自動化滴灌系統對于國家高效農業節水節能是非常重要的，在新疆地區節水灌溉工程應用已經比較廣泛，而且技術也比較成熟，所以進行自動化灌溉技術的發展是非常有必要的。但是由于受到技術以及經濟條件的影響，自動化灌溉控制技術還是處于分散試點運行狀態。所以，我們必須真正認識到其重要性，并對推廣可行性進行分析，做好自動化工程建設，提高新疆地區的農業水平，進而促進新疆經濟更好的發展。

[1]尹飛虎,周建偉,董云社,何帥,胡衛東,陸朝陽.兵團滴灌節水技術的研究與應用進展[J].新疆農墾科技,2010（01）:3-7.

[2]汪玲,周萍.自動化控制灌溉在滴灌工程中的應用[J].黑龍江水利科技,2010（04）:52-53.

[3]霍彥.自動化控制技術在滴灌工程中的應用分析[J].科技風,2012（06）:73+75.

[4]張珀浩.自動化控制在滴灌工程中的應用[J].湖南農機,2011（07）:39-40.

[5]周斌武,王興俊.膜下滴灌自動化控制技術在甘州區高效節水灌溉工程中的應用[J].水利科技與經濟,2014（11）:113-115.

[6]竇超銀,呂國華.土壤水勢控制在農業灌溉應用中的研究進展[J].節水灌溉,2013（02）:56-59.

[7]石巖,成自勇,王開錄.滴灌工程技術在河西地區大田推廣應用中的問題探討——以勤鋒農場滴灌工程為例[J].中國水利,2013（11）:27-29.