計算機技術在農業節水灌溉系統中的應用探討

摘 要 近年來，隨著科技的快速發展，計算機技術在農業節水灌溉系統中的應用越來越廣泛，并逐漸成為主流技術。利用計算機技術對農作物進行智能化灌溉，不僅能在一定程度上節約水資源，還能解放大量的勞動力。基于此，對計算機技術在農業節水灌溉領域的應用現狀、技術優勢、數據處理和在節水灌溉中的具體應用進行論述分析，得出應用計算機技術可以收集計算分析土壤的含水量、溫濕度等數據信息，準確得知農作物在不同生長階段的用水量，能夠有效提升農業節水灌溉率，避免水資源浪費，確保農作物的健康生長。

關鍵詞 計算機技術;農業節水灌溉系統;應用

中圖分類號：S274 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2021.35.065

我國是一個農業大國，更是人口大國，對農業糧食的生產需求量非常大。近年來，我國農業發展非常迅速，但農作物生產用水利用率的問題也隨之而來。我國水資源相對匱乏，據調查，我國農作物灌溉用水的利用率還不足35%，因此提高農業灌溉用水的利用率勢在必行。隨著計算機技術的發展，可以通過計算機技術來提高農業灌溉的利用率，從而實現農業的節水灌溉。

1 節水灌溉系統中計算機的軟、硬件設施

1.1 軟件設施

農業節水灌溉過程對計算機技術的軟件有一定要求，一般會用到數據庫的軟件、地理信息的軟件及軟件的操作系統。就計算機而言，通常使用的是Windows系統，但在農業節水灌溉的系統中UNIX操作系統要比Windows系統更適用。近幾年來，Windows系統和UNIX系統已經開始融合，后期數據庫建設主要應用的軟件為Sybase和Oracle軟件。節水灌溉的過程中，在計算機系統準備完畢后，還要對農田的地理信息進行分析，因此GIS軟件（地理信息分析軟件）是不可或缺的。由于不同的農作物對土壤和水分的需求有區別，因此在農業灌溉系統中要有完善的軟件設施對所種植地區的土壤等地理信息進行分析和計算，才能精準判斷該地區的灌溉水量。

1.2 硬件設施

在使用計算機技術時，硬件方面的選擇同樣重要，一個良好的硬件設施對農業節水灌溉技術的實現起著非常重要的作用。遙感（RS）和和全球定位系統（GPS） 可以為地理信息軟件（GIS）提供數據資源，3者之間可以有效結合，發揮各自優勢，有利于對數據的處理和分析。但是實現3者之間的結合對計算機的要求非常高，不僅需要貯存龐大的信息，而且計算機的中央數據處理器和驅動器需要具備高效率的處理功能。計算機屬于核心硬件，在節水灌溉的過程中需要對灌溉軟件進行操作，可見硬件的要求相對更高[1]。

2 基于計算機技術的農業節水灌溉系統管理

2.1 系統的管理

在登錄農業節水灌溉系統后，要隨時診斷設備工作的狀況，在設備發生緊急情況時要能自動報警，并且計算機要精準定位到故障點，全面實時監控計算機的運行情況。在提高設備利用率的同時，控制維護的成本，這些都可以通過將無線基站作為核心實現?？梢允拐麄€計算機系統的運行變得更靈活，根據實際情況進行升級及系統維護。

2.2 地塊信息及自動灌溉

關于地塊信息，要了解農作物土壤中具體的營養成分含量，利用計算機系統計算農作物所需的灌溉水量，從而得出精準的灌溉水量，對該地區農作物進行自動化節水灌溉。在自動化灌溉的同時，也要提高灌溉的效率，避免水資源的浪費，就需要在系統中設置循環灌溉信息，確保農作物在得到充分灌溉的同時實現節水。

2.3 數據的采集

要實現整個計算機系統的正常運行，首先要充分了解所需灌溉地區的土壤水分含量和濕度情況，通過這些數據的采集進一步精準確認灌溉水量，從而提高農業節水灌溉的效率。數據的采集主要包括雨量傳感器和濕度傳感器2個方面。1）雨量傳感器的數據采集主要是通過其各個重要的零部件完成，在實際工作的運行中，承雨口會收集雨水，再用漏斗將雨水運輸到上翻斗中，雨水量達到之前設置好的雨水量數值后上漏斗就會立即側翻，并且通過截流管等部件將雨水運輸到計量翻斗中去。最后通過系統統計降水量，根據實際統計出來的結果最終判斷該地區的農作物是否需要灌溉。2）濕度傳感器是整個系統中十分重要的設備，土壤中的水分含量對農作物的生長起著決定性作用，如果農作物的土壤水分極其缺乏，農作物將會出現營養不良的情況，甚至會直接被旱死，所以土壤的濕度監測十分重要。其數據的采集主要是通過監測土壤濕度，掌握農作物的土壤水分含量，根據實際所需水量隨時灌溉，確保農作物的健康生長。

3 農業節水灌溉系統中計算機技術的應用現狀

3.1 農業節水灌溉系統概述

近年來，我國通過計算機技術對農作物進行節水灌溉的方式越來越常見，尤其在機械化程度相對較高的地區。農業灌溉的自動化不僅能在很大程度上實現節水，還能解放大量的勞動力。自動化的智能灌溉系統可以計算不同農作物在生長過程中所需要的水分，從而基本確定每個階段的灌溉時間和所需的灌溉用水量，再將這些精準的結果指令下發到農業灌溉設備，從而保證農作物的正常生長。

3.2 農業節水灌溉系統的核心技術

農業節水灌溉系統中計算機技術的應用主要是將傳感器分別安裝在農田特定位置進行數據采集，所采集的數據主要包括農田的溫濕度、氣溫、土壤的含水量等，數據采集后會自動傳輸到計算機的控制中心?？刂浦行臅鶕邮盏臄祿c農作物生長過程中所需要灌溉的水量進行對比計算，再控制農作物的灌溉水量，從而實現節水灌溉[2]。

3.3 計算機技術在農業節水灌溉中的優勢

計算機控制技術通過數據的采集分析實現對農作物的智能灌溉，從很大程度上節省了大量的勞動力，提高了農戶的工作效率。不僅如此，計算機系統還能通過各類的監控設備實時監控灌溉過程，如果在灌溉的過程中出現灌溉設備的噴頭、管線等破損的情況，計算機系統會及時發出警報，農戶可以第一時間得知消息并維修更換，避免水資源的浪費。除此之外，計算機技術為大面積連續作業的區域灌溉提供了有利條件。

4 計算機技術在節水灌溉數據處理中的應用

4.1 農作物灌溉數據庫的建立及其應用

農作物在生長過程中會受到很多因素的影響，如氣候環境因素、土壤的性質、農戶耕作的水平及農作物品種等，這些客觀因素對農作物的生長都會產生影響。農作物存在品種上的差異，不同品種的農作物在各生長階段中的用水量不同。根據這些實際情況，明確各農作物在不同生長階段本身的蓄水量和所需要的灌溉水量及最佳的灌溉部位等，為農業節水灌溉提供數據基礎。根據相應的數據信息，利用計算機技術進行灌溉用水量的相關計算，確保在農作物正常健康生長的情況下提高農作物的節水灌溉效率[3]。

4.2 對環境信息的綜合處理

農作物在生長過程中不是一成不變的，不同的生長時期會受很多因素的影響，如氣候的變化等，因此對于同種農作物而言，還需要根據氣候的變化調整節水灌溉的水量。要保證農業節水灌溉效率，就要求計算機系統具備對環境變化的處理能力，能根據不同的氣溫環境自動調節和控制農作物的灌溉水量。例如，在夏季的高溫天氣，就要相應提高農作物的灌溉用水量;如果計算機系統得知接下來是雷雨天氣，那么就需要減少對農作物的灌溉水量，從而避免水資源的浪費，提升農業節水灌溉效率[4]。

5 農業節水灌溉中計算機技術的具體應用

5.1 農業節水灌溉

在農業節水灌溉過程中，要合理運用自動化控制技術，通過計算機模塊化控制程序監測土壤溫濕度、農作物生長信息、氣象環境等，在管道系統中安裝灌水器，根據農作物生長所需的土壤濕度進行精準、均勻灌溉。這種智能化的方式提升了農業灌溉效率，有利于農業的發展。

5.2 收集管理農作物生長信息

隨著信息技術的快速發展，傳統農業逐漸向“精準農業”轉變。為了給農作物提供更好的生長環境，需要采用計算機技術、通信技術等收集農作物的生長環境信息，通過對所收集信息與農作物所需生長環境參數的對比，及時補充農作物所需的水分及養分，提升農產品的產量及品質[5]。

5.3 確定農作物的位置信息

不同種類的農作物對土壤和水分的要求存在差異，因此需要利用全球定位系統（GPS）對所要種植的各個區域進行監控，最終確認農作物的位置信息，再根據農作物的具體情況，判斷農作物是否需要灌溉并確定不同農作物所適合的灌溉方式，進行及時合理的灌溉。

5.4 測定土壤的水分

對農作物進行灌溉的主要目的是確保土壤中的水分含量充足，保證農作物正常生長。對于土壤的含水量檢測可以通過計算機技術完成，計算機可以采用直接或間接的方式檢測土壤中的水分，農戶可以通過分析檢測結果對農作物進行合理灌溉。計算機技術對土壤的水分檢測是利用陶制探頭進行的，在使用過程中陶瓷探頭易破損，通常在探頭外加上不銹鋼的外套，對陶瓷探頭起加固和保護作用，并且也會相應提高探頭的探測效率[6]。

5.5 測定大氣環境指標

影響農作物生長的因素很多，除了土壤水分外，大氣環境也是很重要的因素之一，大氣環境主要包括大氣的溫度和濕度。大氣的溫度會影響農作物的光合作用，而大氣的濕度則會通過影響氣孔的開閉而影響蒸騰作用，這些變化都需要有相關儀器進行檢測，從而通過計算機技術對檢測到的數據進行分析，確保農業節水灌溉的合理化。

5.6 輔助環節的設計

采用計算機軟件對農業節水灌溉進行輔助控制，其操作更為直觀，可以通過多通道對系統進行控制，根據農作物所需水量，將數據輸入到控制軟件，系統會對相關數據進行詳細分析，最終對灌溉量、灌溉時間等做出決策。通過計算機軟件技術控制智能灌溉時，需合理選擇噴淋頭及水通道的尺寸，避免水中雜質過多造成堵塞，并要合理控制進出口壓力差，防止壓力過大導致過濾器爆裂[7]。

6 結語

近幾年來，隨著社會的不斷發展，計算機技術已經在各個領域被普遍應用，在農業節水灌溉系統中，計算機技術的應用也起著非常重要的作用。計算機技術可以通過對大氣環境、土壤水分、農田內的溫濕度的數據進行計算分析，建立一個較為完善的數據儲存庫，從而實現自動化、智能化的農業節水灌溉。計算機在農業節水灌溉中的應用不僅能提高節水灌溉率，在灌溉的過程中也節省了大量的勞動力，有助于農作物的健康生長，提高了農作物的產量，推動了我國農業的發展。

參考文獻：

[1] 王雪麗.計算機網絡技術在農業節水灌溉系統中的運用：評《計算機網絡技術與應用實踐》[J].熱帶作物學報，2020，41（6）：1303.

[2] 張鴻翔.基于計算機技術的農業節水灌溉系統設計[J].電子技術與軟件工程，2019（22）：124-125.

[3] 蔡旋.試論計算機技術在農業節水灌溉中的應用[J].廣東蠶業，2019，53（8）：39-40.

[4] 陳軍武，呂永洪.計算機技術在農業節水灌溉中的應用[J].現代職業教育，2018（9）：272.

[5] 趙洋.計算機技術在農業節水灌溉中的應用方法淺談[J].現代農業研究，2019，47（11）：152-153.

[6] 梁麗.基于計算機技術的農業節水灌溉系統設計[J].農業工程，2018，8（11）：44-46.

[7] 高亞梅，毛恒.計算機技術在農業節水灌溉中的應用[J].河南農業，2017（29）：33-34.

收稿日期：2021-11-10

作者簡介：吳蓮香（1977-），女，山東濰坊人，碩士，副教授，研究方向為計算機應用。E-mail：baicaidou_fu@126.com。