自動控制技術在節水灌溉中的應用

孔德磊

摘要：近年來，節水灌溉越來越受到社會各方面的廣泛關注，圍繞如何更好的進行節水灌溉的討論不斷展開，其中，自動控制技術在節水灌溉中的應用優點眾多，備受大家的關注。

關鍵詞：自動控制技術；節水灌溉；應用

傳統的灌溉系統主要是采用大水漫灌以及人工灑水的方式，造成了水資源的嚴重浪費，并且灌溉均勻度很差，對植物的生長很不利。現代應用自動控制技術的灌溉方式能夠彌補這些缺陷，實現節水灌溉。本文以節水灌溉為研究對象，對自動控制技術在其中的應用進行了簡要的分析和研究。

一、自動控制技術應用類型

（一）按物理控制量劃分

（1）壓力型。

壓力型是通過控制灌溉管道的壓力，來達到提高灌溉的均勻性目的，通常是需要與變頻控制器一起使用的，只要根據相同的壓力灌溉系統，設置壓力傳感器，就可以實現控制目的。但是，壓力型自動控制應用成本較高，操作也比較復雜，不是任何類型的灌溉都適用，它只適合對灌溉水均勻性要求高的一些場所。

（2）土壤濕度型。

土壤濕度型是通過控制土壤濕度，從而實現對土壤含水量控制的目的，通常是與滲灌和滴灌一起搭配使用。根據土壤的不同濕度，系統會設置最大值以及最小值，之后通過傳感器對土壤濕度進行探測，一旦土壤濕度達到設置的最小值，系統就會自動開啟進行灌溉，反之當土壤濕度達到設置的最大值，系統就會自動關閉。土壤濕度型自動控制系統使用起來很方便，但是它的應用成本也比較高，并不適用于所有類型的灌溉，一般是多應用于溫室大棚和田地等范圍比較大的灌溉。

（3）空氣濕度型。

空氣濕度型是通過對空氣溫度施加控制，來確保環境能夠適宜作物生長，實現節水灌溉的目的，一般是與微噴灌一起應用。它的工作流程和土壤濕度幾乎相同，根據空氣的不同濕度，系統會設置最大值以及最小值，之后通過傳感器對空氣濕度進行探測，一旦空氣濕度達到設置的最小值，系統就會自動開啟進行灌溉，反之當空氣濕度達到設置的最大值，系統就會自動關閉。這種空氣濕度型自動控制系統使用起來方便簡單，但實際應用比較少，多用于大棚和溫室中，特別是對育苗進行灌溉，控制相對比較準確。

（4）時間型。

時間性是通過控制灌水時間，來達到節水灌溉的目的。時間型自動系統能夠事先設定好灌溉開啟和關閉的時間，比如，可以設定每天的中午11：00到下午3：00點以及晚上5：30到7：00進行灌溉，其余時間保持關閉。此外，時間型還可以對開啟及關閉時間的間隔進行設點，比如育苗微噴灌為保證濕度，設定開起為15秒關閉8分鐘連續運行。時間性自動控制系統的制造簡單，技術成本也相對便宜很多，使用也簡單不需要太多的技術含量，因此應用范圍十分廣。

（5）雨量型。

雨量型是根據降雨量的多少，來達到控制灌水量的目的，一般情況下是與微噴灌和噴灌一起結合應用的。雨量型自動控制系統的工作是通過傳感器來實現對灌溉降雨量進行采集，當達到設定值以后，就會自動關閉系統。

（6）綜合型。

綜合性是通過綜合控制灌溉管理壓力、土壤濕度、灌水時間、降雨量、空氣濕度中的幾種，例如，控制灌水時間加降雨量，土壤濕度加空氣濕度加壓力，降雨量加灌水時間等，根據系統開啟和關閉設定條件，物理量滿足條件就可以執行動作。

（二）按控制系統復雜程度劃分

（1）簡易型。

簡易型通常是對一臺設備進行控制，像水泵、電磁閥等，它比較適用于小面積的灌溉，土壤濕度型1路進行信號的采集，1路或2路對信號進行控制；時間型1路進行輸出。

（2）多路控制型。

多路控制型主要包括兩方面內容，一是輸出信號，二是多路輸入，它可以對多臺設備同時進行控制，比較適合大面積灌溉。多路控制型系統的優點是可以滿足用戶的基本需求，并且價格低廉，應用前景廣闊，缺點是操作較為復雜，并且不夠直觀。

（3）中央計算機控制型。

這是一種主機由中央計算機軟件控制為輔助控制，操作更直觀，系統控制多通道，可根據需要無限延長，適合廣泛的灌溉。用于數據輸入的微機軟件，顯示每個設備的數據和狀態，并保存數據，幫助做出決策。輻射，相對濕度和溫度等氣象參數從電子氣象臺傳輸到中央計算機，自動決定通知執行裝置關閉或打開子系統。此外，它可以控制各個組件。使用中央電腦控制系統時，需要注意一些問題。由于微型噴淋頭和滴管灌溉裝置的水通道尺寸小，水中的雜質過多，容易堵塞。同時由進出口壓力引起的過濾器堵塞，當壓力差過大時，水不符合灌溉要求，甚至造成過濾器爆裂，應始終清潔過濾器，或與自動清洗過濾器功能。

二、自動控制技術在節水灌溉中的應用

（1）在發達國家的應用現狀。

發達國家由于科技水高、電子技術發展快，加上節水灌溉的發展起步早、時間長，因此在節水灌溉中應用自動控制技術更加先進也更加完善。有的國家使用地下濕度傳感器來探測土壤濕度，通過智能系統來測得植物果、莖等直徑變化，進而分析作物灌溉量及灌溉計劃。小型控制器大多使用在設施較多的場所，通常能夠對幾路到十幾路的電磁閥進行同時控制，具有多套管理程序，可根據實際情況設定開啟、間隔和關閉時間，智能化及自動化控效果更加可靠、精密，操作也很方便簡單。

（2）在我國的應用及發展。

我國自從引進節水灌溉以后，大多是作為示范性應用，還沒有進行大規模的實際應用。同時，我國的自動控制技術在節水灌溉上還缺乏使用。近幾年來，我國對節水灌溉大力提倡，對自動控制技術在節水灌溉上的應用也非常重視，現在根據我國部分地區的實際情況，已經自行研制出了一些自動控制的節水灌溉系統，并且在實際應用中取得了不錯的效果。不管是簡易型的、多路型的、還是中央計算機控制型的系統，在我國都有實際應用，相信在不久的將來自動控制技術在我國節水灌溉中會有更多的應用，從長遠來看將會節約大量的人力、物力和財力，有助于我國實現科學灌溉，最終達到節約水資源的目的。

三、結語

通過上面分析可以看出，自動控制技術在節水灌溉上應用廣泛，幫助灌溉節省了大量的人力，并且達到了節約水資源的目的?，F在西方發達國家的自動控制節水灌溉系統發展速度快，自動化、智能化水平高，我國的自動控制節水灌溉也在不斷發展，相信在各國的不斷努力下，未來全球節水灌溉將會取得突破性進展。

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