自动控制系统在精准灌溉中的应用分析

徐冰+于亮亮

摘要精准农业是现今世界农业发展的新趋向，农业的精准化作业是由许多部分组成的，精准灌溉便是精准农业的一个组成部分。精准灌溉是建立在信息技术支持基础上产生的新的灌溉理念和技术，自动控制下的精准灌溉对信息技术支持提出了更高的要求。本文首先分析了自动控制系统的内涵，包括组成部分、运行原理和特点，其次分析了自动控制系统在精准灌溉中的前景和应用。

关键词自动控制；精准灌溉；应用前景

精准灌溉是现代农业发展的一个潮流，一个新的技术要求。对于我国来说，尤其要重视精准灌溉，不管是农作物生长还是园林植物的生长都需要精准灌溉的技术支持。精准灌溉符合我国水资源分布的实际情况，有利于节约水资源，提高水资源利用水平。精准灌溉是实践精准农业的必要路径，没有精准灌溉，精准农业就不能得到合理的发展，没有精准灌溉，现代农业体系也就不能建立健全。因此，完善和改进精准灌溉技术是每一位技术研究者所要思考、解决的问题。自动控制系统在精准灌溉中应用能够节省人力成本和时间成本，从某种程度上说提高了精准灌溉的信息化层次。

1自动控制系统研究

1.1自动控制系统的组成

有研究者指出自动控制系统由两个部分组成，一个是硬件部分；另一个则是软件部分。笔者认为这种分类有一定的科学性和合理性，并在本文中采用了这种分类方法。具体如下所述。

1）硬件系统。广义上来说，自动控制系统的硬件组成包括灌溉的管道系统和阀门装置，还包括水泵、线路等。其次，自动控制系统硬件组成的关键在于传感器装置，传感器中有感应装置和信号输出输入装置，通过传感器自动感应灌溉的时长、流量。此外，自动控制系统的硬件还包括计算机设备，计算机是联结各个线路中感应装置的终端。

2）软件系统。自动控制装置的软件系统包括计算机中的软件和传感器上的技术装置。计算机中的软件包括人机交互软件和系统控制软件，人机交互软件能够实现人对自动控制系统参数的录入和更新，也能够接收到传感器回路反映的数据，实现灌溉系统数据的自动生成和自动变更。传感器中的软件包括触摸技术和电磁感应技术，通过这些技术能够对灌溉情况进行动态的监测和反馈。

1.2自动控制系统运行原理

自動控制系统由硬件和软件两个要素组成，其系统运行原理也就是这两个系统之间的连接互动。首先，在计算机终端中用户录入原始的灌溉数据参数，如每次灌溉的流量是多少，什么时间灌溉，隔多长时间灌溉。在原始数据生成基础上，自动控制系统会依据参数实现灌溉，传感器回路会将灌溉的情况反馈到计算机终端，用户再根据实时数据对原始的数据进行调整和变更，最终实现作物的精准灌溉，即灌溉的科学性和适度性。

1.3自动控制系统的特征

自动控制系统在灌溉领域中的运用主要有以下几个方面的特点。

1）信息技术化程度高。在设备运行之前，需要专业的技术人才进行安装和调试。还需要专业的技术人才进行售后服务，包括技术咨询和故障处理。信息技术的高要求决定了该系统在精准灌溉中的运用要有技术力量的支持。

2）资金投入量大。不管是设备的采购还是设备的安装都需要大量的资金，而且自动控制系统还应是体系化和规模化，即设备要运行就需要保证整个片区都要实现自动控制系统灌溉技术。规模效应导致设备的运行需要投入大笔资金。

3）系统更新换代周期短。自动控制系统还有一个重要特点是更新换代的周期比较短，一是由于科技的快速发达，技术不断得到进步，新的技术产品很快会取代旧有技术产品。另一方面是由于自动控制系统的软件部分使用寿命比较短，如计算机软件不断更新发展，最后计算机硬件性能滞后于软件发展的性能。

2自动控制系统在精准灌溉中的前景和应用

2.1自动控制系统的优越性

分析自动控制系统的优越性本质上是分析自动控制系统在精准灌溉中的市场地位和立足根基，本文从以下几个方面分析自动控制系统的优越性。

1）节省成本。自动控制系统最大优势体现在“自动”两个字，通过计算机终端能够实现自动灌溉，这无疑节省了人力成本和时间成本，大大提高了工作的效率。

2）灌溉科学合理。自动灌溉系统的另一个优势是能够实现灌溉的科学合理，这比人工灌溉更具标准化和科学化。自动控制系统通过传感技术能够将灌溉作物的时间点、时长以及灌溉的流量和速度传输到计算机终端，计算机利用数据分析软件计算出该作物科学的滴灌量和灌溉的时间，然后自动变更灌溉数据。相对于人工灌溉来说，自动灌溉提升了作物精准灌溉的科学性和合理性。

3）增产增收。前面两点都是从“人”的角度来分析自动灌溉系统的优越性，对于灌溉的作物来说，引进自动灌溉系统能够促进农作物的增产增收，植物的健康生长。从某种程度上来说，能够提升农户的收入，促进城市园林绿化科学建设。

2.2自动控制系统在精准灌溉中的前景分析

自动控制系统在精准灌溉中的前景分析实质就是分析该系统的价值性和精准灌溉的价值性。具体来说从以下几个方面来阐述。

1）精准灌溉的必然性。精准农业是现代农业发展的趋势和潮流，对于我国来说，实现精准农业的精准灌溉有几个方面的意义：一是提高我国农业的国际竞争实力，提高农业现代化和信息化发展水平，保证国家农业基础性地位和农业安全；二是能够提高我国水资源利用的效率，节约用水；三是能够增进农业经济发展，提高农民收入。

2）自动控制系统应用的必然性。我国高度重视农业发展的现代化，信息化则是农业发展的重要组成部分。实现自动控制系统在精准灌溉中的应用，有利于实现农业发展的信息化程度，提升农业发展的现代化水平。

2.3自动控制系统在精准灌溉中的应用

笔者认为自动控制系统在精准灌溉中的应用应该依照项目管理的思路来推广，具体来说应做到以下几点。

1）划分区域，设置不同参数。对于精准灌溉来说，首先就是要做到实际情况的调查取证。在深入实地调查的基础上依据不同的标准划分不同的项目实施区域，如按地势划分为平地、坡地和陡地，按干湿程度划分为干旱区、半干旱去和半湿润区、湿润区。对不同的区域设置不同的灌溉参数，做到不同区域灌溉的时段、时长和流量的差异性和适应性。

2）保证设备安置的隐蔽性和合理性。自动控制系统的传感器安置应该要保证隐蔽性和合理性，不能露出地表，如受到雨水的冲刷会影响传感器的使用寿命，也是为了防止外部因素的破坏。其次，根据不同的土壤结构对传感器填埋过程应该有不同的标准，如陡坡地势中如何安置才能防止传感器不被雨水冲刷。

3）开放专业人才资源。研究中我们会发现自动控制系统是一个信息技术程度比较高的系统，需要专业的人才调查实施地点、安装设备、调试和运行设备以及对设备的后期技术处理。为此，要建立动态的技术人才库，实现人才资源的共享。同时，在技术人才缺乏的地区应开辟人才沟通渠道，如培养相关技术人才，或者与高校建立人才合作机制。

4）依实际情况选择自动控制模式。自动灌溉系统有3种控制模式：全自动模式、时间任务模式、手动模式。这3种模式技术的难度和投入的资金依次递减分布，因此对于这3种模式的选择要依具体实际情况而定。如资金的投入度、技术的可操作性等都要考虑在内。

3结论

精准灌溉是精准农业发展的必由路径，是现代农业发展的重要组成部分。自动控制系统在精准灌溉中的应用符合精准农业的发展，有利于提高我国农业的国际竞争力和影响力。笔者认为自动控制系统在精准灌溉中的应用应符合实际情况，实现资源的整合，保证系统运行的完善和科学。