寒地水稻生育調控智能化節水灌溉系統的研究

任志鵬(黑龍江省農墾科學院電子技術開發研究所)

一、研究的必要性

1.符合黑龍江墾區數字農業發展方向。美國、日本、德國、以色列、丹麥等國家大力發展數字農業和智慧農業，催生出了農業新技術、新模式、新業態。2019年中央一號文件強調，我國發展智慧農業，加快突破農業關鍵核心技術。2019年北大荒集團進入了數字農業發展階段，寒地水稻生育調控智能化節水灌溉技術的推廣是黑龍江墾區實踐數字農業和落實國家發展智慧農業策略的表現，符合黑龍江墾區數字農業的發展方向和農業農村部關于《數字農業農村發展規劃（2019—2025年）》的指導精神。

2.寒地水稻生育調控智能化節水灌溉系統是發展農業生產力的必然需要。寒地水稻節水灌溉是根據水稻不同生長階段的耗水規律和適宜水分指標，充分利用天然降水和土壤的調蓄能力，來調節水稻生長期稻田土壤水分的多樣化，在保證水稻正常生長的前提下，確保水稻關鍵需水期的水分供應，減少灌水次數，抑制田間水分的無效消耗，使有限的水資源實現更高利用率，從而提高水資源的生產效率。其實質是在適應和調節水稻生理需水的同時，合理發揮水稻生態耗水功能，不僅要滿足稻體水分代謝需要，還應利用灌溉水的多方面作用來影響水稻群體，使其協調生長，實現節水高產，因此寒地水稻生育調控智能化節水灌溉技術是提高黑龍江墾區農業生產力水平的必然選擇。

3.自動化管理是水利發展的必然趨勢。原有的水稻灌溉節水控制自動化程度較低，很多設備需要人員在現場監視和操作，對閘門控制的安全性、可靠性不高，效率較低不能滿足生產需求。隨著經濟發展，對自動化的需求日益增加，原有控制系統越發不能滿足實際生產需求，對其改造勢在必行。寒地水稻生育調控智能化節水灌溉技術可根據水稻生育期智能化遠程管理節水設備，促進農田水利事業發展。

二、系統架構

寒地水稻生育調控智能化節水灌溉系統主要分為5個層次，即接入層、應用系統層、公共應用支撐層、數據管理層、基礎網絡層。系統架構如圖1所示。

圖1 系統架構圖

三、系統結構

寒地水稻生育調控智能化節水灌溉系統由管理信息中心和現場閘控站組成。管理信息中心主要是實現各閘控站的遠程數據采集、監測和控制入口，實時收集所有閘控站的數據，包括閘門狀態、水位等信息，結合水稻不同生育期的用水知識，通過電腦、手機等工具實現自動化遠程管理。現場閘控站則是系統的具體實施部分，由控制系統、機電驅動系統、無線通訊系統等組成。系統結構如圖2所示。

圖2 系統結構圖

四、系統功能

系統主要功能包括設備管理、設置自動控制參數、用水模型管理、水閘控制四大功能模塊。系統總體功能結構如圖3所示。

圖3 系統功能結構圖

五、系統創新點

黑龍江墾區寒地水稻節水智能化管控的創新是以農業技術為基礎，利用物聯網等信息技術，來驅動節水調水設備，是多項技術深度融合應用的創新。

六、結束語

寒地水稻生育調控智能化節水灌溉系統符合未來農業信息化的發展趨勢，符合數字農業的應用前景，是創新節水灌溉管理工作的體現。通過智能化節水灌溉系統的研究，可根據水稻生育期智能化遠程管理節水設備，對有效實現節水高產、提高農業生產管理水平、降低管理費用起到了技術保障作用。本系統是黑龍江墾區實踐數字農業和落實國家發展智慧農業策略的具體表現，也是農田灌區修復農業生態系統、保障國家糧食安全、增加農工收入等建設意義的體現，更是黑龍江墾區綠色農業可持續發展的保證。