溫室灌溉自動系統研發現狀

李中彥

摘要：灌溉技術及系統在溫室生產中具有不可或缺的作用。根據溫室的發展方向和趨勢，總結溫室灌溉的主要特點及類型，概述近年來關于溫室灌溉自動系統的研究和設計進展，為推動溫室灌溉體系的發展提供理論參考。

關鍵詞：灌溉系統;溫室;自動;綜述;類型

中圖分類號：TV131.1????文獻標識碼：A????文章編號：1674-1161（2019）06-0061-03

灌溉技術及系統在溫室生產中具有不可或缺的作用。隨著溫室栽培面積的不斷擴大，溫室生產中涌現出很多設備和灌溉方法，灌溉技術逐漸向標準灌溉、精準灌溉、立體灌溉、連續化灌溉方向發展，以實現高產、高質、高效的目的。目前，結合我國國情開發成套、適用、可靠、先進的溫室灌溉系統，是今后節水灌溉設備發展的主要方向。

1?溫室灌溉的特點及類型

1.1?特點

當前，溫室逐步由小型向大型連體發展，由季節性向長年性發展，由人工管理向自動化管理發展，由平面灌溉向立體灌溉種植模式發展。溫室灌溉具有以下特點：一是作物需水全部由灌溉供給，水分循環獨立，無降雨和地下補給，隔絕自然環境。二是空間小，栽培形式多樣。三是灌溉環境可人工控制，水、溫、土、肥、氣控制混在一起，灌溉系統相對復雜。

1.2?類型

溫室灌溉的主要類型見圖1。

溫室中以土壤為基質的灌溉形式基本屬平面灌溉，灌溉器工作壓力基本相同，管網呈平面布置，在同一地塊灌溉類型一致。立體灌溉是指灌溉器分布在不同平面、曲面、圓周上多維分布，充分利用平面空間、立面空間的時間、光熱氣資源，使空、時、光、熱、氣、土等發揮最大效益。灌溉器呈多維分布，工作壓力不等，位置不斷變換，多為多種灌溉方式相結合。大型溫室水利用系統見圖2。

2?溫室灌溉自動系統研發進展

當前，國外溫室栽培的智能化普及率高，能完成嫁接、育苗移栽、耕耘施肥、葡萄收獲等作業的機器人逐漸被投入溫室生產。我國水資源總量不足、時空分布不均，干旱缺水嚴重制約著農業發展。在溫室生產中，水是調控溫肥的重要手段，因此溫室灌溉成為諸多科研者的關注課題。為實現節水增效，水肥一體化等現代節水技術不斷涌現，能夠實現溫室自動灌溉的系統也不斷被研發設計。

杜佳豪等設計一種溫室大棚自動控制灌溉系統，采用先進的無線自動化控制技術實施精準灌溉，有效提高灌溉準確度和水利用率。其硬件模塊結構如圖3所示。系統的穩定性很好，系統運行56min?即能將溫室內土壤濕度由30%提高到設定的56%，系統超調量≤8%。

王慧等基于嵌入式Linux內核移植設備，設計一種微噴自動裝置溫室微噴自動裝置。主要包括流量、壓力、溫度檢測、濕度檢測等電路的設計，控制系統通過嵌入式控制系統采集微噴裝置的水力特性參數，驅動電磁閥網絡調節水壓、水量。系統包括試驗平臺、數據采集處理控制系統、電磁閥網絡、傳感器網絡等，自動裝置運行框架如圖4所示。硬件設計過程中，針對空間電磁輻射和過程信道等干擾，采用減少引線長度、電磁場屏蔽，鋁箔或銅箔隔離等方式，確保處理器正常工作。

為提高草莓的水肥利用率及其產量，福建省農業科學院數字農業研究所以自主研發的水肥機AB920為控制核心，以維控LEVIStudio組態軟件為工具，以類BASIC編程開發，設計一套水肥一體草莓立體栽培灌溉控制系統。該系統具備狀態查看、水肥配制、輪灌控制、組件手動等功能，通過有序控制循環灌溉泵、攪拌泵、灌區電磁閥，實現草莓立體栽培的自動化灌溉。具有輔助配肥、分區輪灌、定時輪灌等功能，可結合種植作物的實際需水量制定灌溉計劃，實現無人值守自動灌溉;為方便組件檢修和實現應急灌溉，設計手動操作系統，實現單個組件功能檢測;實時監控系統運行狀態，便于及時發現灌溉系統的異常情況和排除故障，保障系統高效運行。栽培灌溉效率高，社會效益和經濟效益良好，應大面積推廣應用。

3?結語

進入21世紀后，溫室環境控制系統迅猛發展，由自動化向大工廠化、標準化、信息化、智能化方向發展。近年來，隨著溫室灌溉技術的發展，許多新技術、新方法廣泛應用在溫室系統中，為生產者帶來顯著的經濟效益和社會效益。我國的溫室類型較多，日光溫室的比例不大，塑料棚尤其是中小棚的數量較多。因此，在研究溫室灌溉方法和設備時，應針對不同類型的溫室設計適宜的灌溉方法，實現多功能一體化自動作業，推進溫室種植數字化生產管理進程。

參考文獻

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[2]?王慧，張璐.基于嵌入式Linux內核移植設備驅動的微噴自動裝置[J].農機化研究，2017，39（7）：196-200.

[3]?劉現，李傳輝，雷錦桂，等.草莓水肥一體化立體栽培灌溉控制系統設計[J].福建農業科技，2017（9）：39-42.

[4]?杜佳豪，王筱雨，高原，等.溫室大棚的無線自動控制灌溉系統設計與實現[J].電子技術與軟件工程，2017（12）：142.

Research?and?Development?Progress?on?Irrigation

Automatic?System?in?Greenhouse

LI?Zhongyan

（Heishan?County?Government?Affires?Service?Center，?Jinzhou?Liaoning?121400，?China）

Abstract：?Irrigation?technology?and?system?play?an?indispensable?role?in?greenhouse?production.?According?to?the?development?direction?and?trend?of?greenhouse，?this?paper?summarizes?the?main?characteristics?and?types?of?greenhouse?irrigation，?summarizes?the?research?and?design?progress?of?greenhouse?irrigation?automatic?system?in?recent?years，?in?order?to?provide?theoretical?reference?for?promoting?the?development?of?greenhouse?irrigation?system.

Key?words：?irrigation?system;?greenhouse;?automatic;?summarize;?type