自动化控制灌溉及其在滴灌工程中的应用

□黄基兵(柳毛湾水管所)

0 引言

建立自动化控制灌溉系统能够在原来的基础上提高新疆的节水灌溉管理水平。以往的节水灌溉系统虽然在农作物产量提高及节水方面起到了很大的作用，但是由于在灌溉的时候需要人工进行操作，而人工操作的时候可变性比较大，这也导致了其合理性提高缓慢。若是在进行滴灌的时候将自动化控制灌溉系统运用进去，能够很好的降低由于人工分析或者决策操作不够合理而导致的影响，从而提高灌溉的合理性。文章主要分析了自动化控制系统的工作原理、组成和应用，并选取了一些方案进行分析，希望能够提高自动化控制灌溉系统的效率。

1 自动化控制灌溉系统的主要情况

1.1 系统本身的工作原理

自动化控制灌溉主要是在田间进行相关设备布设，并通过设备进行作物信息及土壤情况的采集，并将采集到的数据传输到控制中心，控制中心通过软件分析和决策进行滴灌管理指令的发出。

自动化控制系统工作原理是利用监测设备和传感器进行信息的采集，并将相关的信息传输到计算机中央控制系统中去，通过系统中的软件来分析相关的数值，比如说比较含水量、灌溉饱和点以及补偿点来确定是不是需要灌溉或者是停止灌溉，然后通过阀门开启或者关闭的信号将其传输到控制系统中去，通过控制系统进行阀门的关闭或者开启，这样能够帮助农业更好地进行自动化控制。

和一些灌溉水平比较高的发达国家相比，我国进行农业传感器生产的水平比较差，但是我国土壤水分传感器的生产水平已经达到了国际水平。

1.2 自动化控制系统的组成设备

一般情况下，自动化控制系统设备包含以下几项，分别是中央控制器、远程网络终端设备、田间工作站、电磁阀、解码器以及信息监测或者信息采集的设备。

1.2.1 中央控制器

其主站主要组成有控制系统软件、微机设备。其微机设备和现在的办公设备比较相似，组成部分包含了电源控制箱、激光打印机、中央控制器以及主控计算机等等；控制系统软件本身便是安装在微机设备上面，主要模块包含了信息采集处理、信息数据显示、阀门状态监控、信息记录和报警以及首部控制模块等等。现在具备的自动化监测控制系统不但可以进行监测和预报，还能够做好监视整个过程、做好数据的收集、存储、处理和显示等等，并且还能够通过相关的数据进行智能决策，从而实现完全自动控制。

1.2.2 田间工作站

田间工作站又可以称其为中继站。在设计田间工作站时应该根据当地的地形以及设备信号接收过程中的一些限制进行，并根据这些情况进行个数和位置的确定。在实际操作时，若是地形比较平坦没有大的遮挡物，信号传输的效果便会比较高，通过一个田间工作站便能够进行很大面积的控制，若是遮挡物比较多、地形不平坦，必须根据实际的需要设置多个田间工作站。

田间工作站本身便是信息中转站，通过田间工作站，能够将采集的信息传输到中央控制器中去，而中央控制器通过数据分析并下达的指令则必须利用田间工作站进行传输。

1.2.3 解码器或者远程网络终端设备

这两个设备主要作用是接收田间工作站传递过来的相关指令，并进行指令的执行。阀门控制器是和管网布置电磁阀直接连接的，在收到相关指令之后便根据指令来控制电磁阀的打开或者闭合，与此同时，其还能够进行田间信息的采集，将得到的信息传递到田间工作站去，并且多个电磁阀是可以通过一个阀门进行控制的。

1.2.4 电磁阀

进行田间灌溉控制的阀门是电磁阀，在确定电磁阀安装位置或个数时，必须根据田间节水灌溉设计的轮灌组进行确定。

1.2.5 墒情信息采集站以及田间信息采集和监测的相关设备

实现滴灌自动化控制，最根本的是要做好田间信息采集工作。在进行田间信息采集时，对传感设备非常的依赖。传感设备是能够对被测量物进行感受，并将其转化成为能够输出的信号的装置或者设备。采集信息完毕之后，需要将其传输给中央控制器，在中央控制器中，则通过设备和软件进行数据分析和决策，并进行决策的传达。

1.3 自动化控制系统中子系统的实际配置情况

在进行系统配置时，可以根据用户的实际需要进行多个子系统的配置，这样在进行管理时，便能够给用户提供更多的方式。此外，在选择灌溉方式时，也应该根据实际情况和需要进行。

1.4 选择合适的自动化控制系统灌溉方式

在进行灌溉方式选择时，必须根据当地的实际需要和管理水平进行。就目前而言，新疆地区已经实现的自动化控制方式主要包含了下面几种。

1.4.1 自动化控制灌溉方式

由于新疆地区的实际情况，在进行自动化控制时，还是根据设计的耗水定额、作物需要以及灌溉时间等进行自动化控制命令的发出。首先可以根据时间来进行轮灌的设定；其次，可以根据灌溉量进行轮灌的设定；最后，可以根据实际的需要选择轮灌方式。

1.4.2 人工参与灌溉控制

人工参与智能化灌溉控制时，主要参数是土壤的实际湿度。用户可以通过墒情监测，利用G网和手机控制灌溉情况。

1.4.3 手动方式进行灌溉控制

若是自动化系统出现意外时，可以利用人工手动的方式开启电磁阀，以确保灌溉本身的连续性，不会因为系统问题而耽误农时。

2 自动化控制灌溉系统在滴灌中的应用

2.1 将自动化控制灌溉系统运用到滴灌中的必要性

在滴灌中运用自动化控制系统是非常重要的，其应用能够很好地节约水资源，在水资源贫乏的新疆地区更是如此。

在新疆地区，常年干旱少雨，降水量很少，但是蒸发量却很高，为了提高水资源的利用效率必须采用滴灌的方式，并且由于地域比较特殊，新疆的滴灌系统比较成熟，运用自动化控制灌溉系统非常有必要，通过自动化控制灌溉系统，能够很好地了解土壤墒情以及作物的实际生长情况，能够很好地了解灌溉区域的需水情况，能够真正地实现动态管理，这对新疆农业的发展非常重要。

对于新疆地区而言，运用自动化控制灌溉系统，不但能够很好地提高水资源的利用效率，还能够提高作物的产量，提高农民的收入。而且，要发展精细农业和高效农业，就必须重视水资源利用效率的提高，所以必须重视自动化控制系统在滴灌中的应用。

2.2 应用前景

运用自动化控制系统，不但能够帮助新疆农业更好地实现现代化管理，而且还能促进精准化农业的出现。新疆本身的资源条件以及实际的环境都给自动化灌溉系统在滴灌中的运用奠定了良好的基础。但是由于技术管理方式不够先进，阻碍了其节水功能的发挥，很难大面积推广。在实践中，自动控制配置比较完善的灌溉系统比较少，而以往的滴灌技术过度地依靠农民本身的经验，这也导致了管理人员的经验和作物的需水规律很难真正地结合在一起，相关系统的优点无法真正的发挥出来。而自动化灌溉系统的运用，能够通过计算机的计算来了解作物的需水情况，这样能够根据需要，按时按量地来给作物供水。其应用能够很好地避免浇灌的盲目性，提高新疆农业灌溉的水平，更好地满足农业发展的需要，实现农业生产的精细化和高效化。

3 结语

自动化滴灌系统对于国家高效农业节水节能是非常重要的，在新疆地区节水灌溉工程应用已经比较广泛，而且技术也比较成熟，所以进行自动化灌溉技术的发展是非常有必要的。但是由于受到技术以及经济条件的影响，自动化灌溉控制技术还是处于分散试点运行状态。所以，我们必须真正认识到其重要性，并对推广可行性进行分析，做好自动化工程建设，提高新疆地区的农业水平，进而促进新疆经济更好的发展。

[1]尹飞虎,周建伟,董云社,何帅,胡卫东,陆朝阳.兵团滴灌节水技术的研究与应用进展[J].新疆农垦科技,2010（01）:3-7.

[2]汪玲,周萍.自动化控制灌溉在滴灌工程中的应用[J].黑龙江水利科技,2010（04）:52-53.

[3]霍彦.自动化控制技术在滴灌工程中的应用分析[J].科技风,2012（06）:73+75.

[4]张珀浩.自动化控制在滴灌工程中的应用[J].湖南农机,2011（07）:39-40.

[5]周斌武,王兴俊.膜下滴灌自动化控制技术在甘州区高效节水灌溉工程中的应用[J].水利科技与经济,2014（11）:113-115.

[6]窦超银,吕国华.土壤水势控制在农业灌溉应用中的研究进展[J].节水灌溉,2013（02）:56-59.

[7]石岩,成自勇,王开录.滴灌工程技术在河西地区大田推广应用中的问题探讨——以勤锋农场滴灌工程为例[J].中国水利,2013（11）:27-29.