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节水灌溉自动化技术与趋势

赵建云

（安宁市农业局,云南安宁 650300）

摘要：我国是农业大国,也是水资源较少的国家之一,农业生产用水是我国的主要大户,但就目前状况而言,我国农业用水实际利用效率还是相当低的,农业灌溉水资源浪费现象相当严重,节水潜力十分巨大.以农业节水灌溉自动化技术为研究对象,通过对当前国内外发展现状的分析,并对符合我国农业实际的自动化节水灌溉技术的发展趋势进行探索.

关键词：节水灌溉；自动化；发展趋势

1 前言

我国是农业大国,也是水资源较少的国家之一,农业生产用水是我国的主要大户,大约占年生产生活用水总量的70%左右,而农业用水中大约90%左右是灌溉用水,因此,节约农业灌溉用水是我国当前农业节水的重要内容.但就目前状况而言,同国外一些农业较发达的国家相比,我国农业用水实际利用效率还是相当低的,农业灌溉水资源浪费现象相当严重,节水潜力十分巨大.因此,采用先进的节水灌溉自动化技术,有效提高我国灌水利用率,在满足农业生产基本要求的前提下,有效节约水资源,对实现水资源的可持续利用具有重大的研究意义.

2 节水灌溉及节水灌溉自动化技术

2.1 节水灌溉

节水灌溉是指用采取有效的技术措施,使用较少的灌溉水达到最好的生产效益和经济效益,随着世界水资源的日益紧缺,世界各国都在寻找有效的节水措施,并取得了一定的成果.目前农业生产中普遍采用的灌溉技术主要为喷灌技术与微灌技术.

2.2 节水灌溉自动化

随着计算机在生产生活各个领域的普及与应用,各国普遍开始探索农业灌溉的计算机自动化控制技术,以便更高效的节约水资源,提高农业灌溉效率.同发达国家相比,我国在这一领域还有较大差距,大部分地区的农业灌溉还是主要依靠人力手工劳动,一些农业较为发达的地区局部使用了节水灌溉自动化技术,但是更加普及,更加具有扩展功能的大规模灌溉工程的计算机监控系统还较为稀少.

2.3 节水灌溉自动化技术的优点

相对于传统灌溉技术而言,节水灌溉自动化的突出优势在于其能够较大幅度的节省农业灌溉用水量、肥料、能量、杀虫剂和人工等,极大程度上消除了人为因素对灌溉的不良影响,提高了灌溉操作的准确性,有利于对农业灌溉进行科学的管理,同时对环境保护也具有积极的促进作用.

3 节水灌溉自动化技术国内外发展现状

3.1 节水灌溉自动化技术国外发展现状

近几年来,随着全球水资源的日益紧张,世界各国都在积极探索行之有效的节水途径与措施.这其中,喷灌和微灌技术是为应对水资源严重不足,提高灌溉效率而研发出来的现代灌溉技术的典型代表.自20世纪70年代以来,新型灌溉技术在国外已经相当普及,同时研发并制造一系列用途广泛,功能性强的数字式灌溉控制器,并取得了广泛的应用.当前,在美国、加拿大等农业发达国家,将先进的电子技术、计算机和控制技术等应用到农业节水灌溉方面,探索出能够广泛应用的计算机控制、模糊控制和神经网络控制等技术,控制精度和智能化程度越来越高、可靠性也越来越好、操作也越来越简便.

3.2 我国节水灌溉自动化技术发展现状

近年来,随着农业现代化的逐步推进,我国的滴灌技术得到了快速的发展,并在喷滴灌系统设计方面积累了较为丰富的经验.由于农村经济的发展和国家对农业投入的不断增加,微喷灌等一些新的灌溉技术在我国得到了广泛的应用,并取得了良好的经济和社会效益.当前计算机控制技术在我国众多领域获得了前所未有的广泛应用,使得许多部门从传统的以人为主的管理方式进入了以计算机控制技术为手段的自动化监控与调度的先进管理模式.

国内在开发灌溉自动控制系统方面还处于研制、试用阶段,能实际投入应用,且应用较为广泛的灌溉控制器还不多见,其中比较具有代表性的是温室自动灌溉施肥系统.该系统结合我国温室的环境和实际使用特点,以积木分布式系统结构原理,解决了计算机适时闭环控制、动态监测、控制显示中文、施肥泵混合比可调、电磁阀开度可调等关键技术问题.具有手动控制、程序控制和自动控制等多种灌溉系统模式,可灵活应用,在实际应用过程中取得了较好的经济与社会效益.

4 节水灌溉自动化技术发展前景

4.1 基于电话网络拨号的有线节水灌溉自动化技术

借助目前发展已经较为成熟的电话网络,将其作为系统的主要数据通道,然后传输到灌区的控制中心,实现对水资源的动态调度分配,基本实现对灌区子系统的同步检测控制,并由工程师工作站计算机完成灌水日期、灌水顺序、灌水持续时间、灌水量等参数的编制,还设置有相应的自动报警提示功能,杜绝了人为误操作所带来的水资源浪费事故的发生.

4.2 基于无线传感技术的无线节水灌溉自动化技术

将电力电子技术、自动控制技术和无线通讯技术相结合研发出了基于无线传感技术的无线节水灌溉自动化技术.其可以实现为灌区灌溉不同控制系统信号的动态采集、远程传输以及动态处理分析提供较为优越的实时同步解决方案,是灌区自动化控制技术发展的新方向.

4.3 基于3G技术的节水灌溉自动化技术

将全球定位系统、无线通讯系统、微波通讯系统、卫星遥感、人工神经网络等先进技术相结合,同时结合农业灌溉的实际情况,全面完善灌溉用水决策支持系统,构筑具有高校灌溉、节水、节能等高性能、高水平的灌区综合自动化控制管理系统,全面推进灌区灌溉管理的现代化、智能化、自动化.

5 结语

节水灌溉自动化系统是一项复杂的系统工程.当前我国的灌溉自动化控制技术还没有形成规模,也没有在农业生产中得以普及,这极大的限制了我国农业快速、健康、可持续的发展.因此,要根据我国农业的实际情况,采用现代先进的信息技术构筑完善的节水灌溉自动化监测管理控制系统是我国农业发展的必然需求,同时也是农业灌溉水资源优化分配调度的必然发展方向.这对于实现世界水资源与环境的保护,实现全球资源的可持续发展具有重要意义.

参考文献

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[2]　张秋汝.基于3G和G技术高度自动哈节水灌溉系统的研究[J].科技信息,2012,（5）：100-101.

[3]　张增林.自动化控制在节水灌溉系统中的应用[J].节水灌溉,2012,（10）：65-68.

[4]　张成心.低功耗节水灌溉系统的优化设计与应用[D].昆明理工大学,2014.

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