自动控制技术在园林节水灌溉中的应用

摘 要：本文分析了自动控制技术园林节水灌溉中的当前发展现状，全面系统地阐述了节水灌溉中自动控制技术的主要类型，并对我国节水灌溉中自动控制技术未来的发展进行了展望，以供参考和借鉴。

关键词：自动控制技术；园林节水灌溉；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.205

0 引言

节水灌溉，是将植物的需水要求作为根本出发点和落脚点，借助管道系统和灌水器将水以适宜的流量准确、均勻地直接传输到植物根部周围土壤表面和土层中的一种灌水方法。传统的节水灌溉是以人力为主的，利用温度计、湿度计等单一的检测工具来进行一些浅层的观测，但并没有全面地掌握植物的真正需水量、施肥状况以及动态生长状态等，并未实现科学灌溉。而今年啦科技水平的日益提高改变了这一状况，现代化自动控制技术的出现使得园林中的节水灌溉迎来了前所未有的发展。将自动控制技术应用到节水灌溉之中不仅有利于实现园林的统一管理和控制，还有利于为植物实现按需按量按时的供水，从而节约大量的水资源，极大地提高灌溉效率和质量，更新目前的水观念，为农业生产和人民生活同时带来经济效益、社会效益和生态效益。

1 节水灌溉自动控制技术的发展现状

世界上的一些先进国家，由于其电子和信息技术的发展已经趋于成熟，早已将先进的电子技术和控制技术应用到节水灌溉之中且取得了显著的成效。这些国家地控制手段从最初的简单笨拙，经历了很多年的发展之后，到现阶段控制的智能化程度和精度越来越高，操作也越来越简便和快捷。虽然国外的灌溉控制器已经发展到相对成熟的阶段，但最大的劣势是绝大多数机器的价格比较昂贵。

但是，与这些国家相比，我国的自动控制技术尚处于发展的研究试用阶段。虽然我国也有很多家机构在研究灌溉控制器，但是规模较小且大多是实验性质的，而且自动控制技术对科技水平的要求较高，需要大量的资金投入，绝大多数集中在科研机构、高校和试点工程，应用范围较小。

2 节水灌溉自动控制技术的类型

2.1 系统结构的不同

自动控制按结构形式的不同可以分为开环和闭环两种。分别地，自动控制系统中具有反馈信号的一方被称为“闭环系统”，反之则称为“开环系统”。

2.2 系统复杂程度的高低

（1）简易型：该系统进行灌溉时仅需一台控制器控制一个水泵和较少的几个电磁阀，可以将其应用于灌溉面积较小的园林之中。（2）多路控制型：该系统是在进行灌溉时需要多台控制器控制两个或两个以上的水泵和较多的电磁阀，可以将其应用于灌溉面积较大的园林之中。（3）中央计算机控制型：它是多路控制型的技术化发展与进阶，利用现代化计算机作为中央控制主机，在运行的过程中与其它专业软件就进行相互之间的严密配合，多路控制系统作为它的子系统，可以根据园林的实际灌溉需求向下进行无限制的扩展。这种控制系统能够将园林中获取到的各项数据准确及时地传输给中央计算机，它按照之前事先制定好的程序自动地进行集中统一的分析和决策，最终完成灌溉任务，使人力得到了很大程度上的释放。

2.3 系统控制物理量的不同

（1）时间型：灌水时间为控制的物理量，管理人员可以提前设置好灌溉器的开启和关闭时间。（2）压力型：灌溉系统管道内的压力为控制的物理量。（3）空气湿度型：空气湿度为控制的物理量，多被应用于大棚、温室之中。（4）土壤湿度型：土壤湿度为控制的物理量，主要被用来控制土壤中的含水量。（5）雨量型：降雨量为控制的物理量，主要被用来控制灌水量。（6）综合型：顾名思义即同时控制将以上提及到两个或两个以上的物理量。

2.4 系统数据来源的不同

自动控制系统按照数据来源的不同可以分为简易型系统、多路控制型系统以及中央控制系统。不同的是，简易型和多路控制型系统主要是提前设置好灌溉的数值，然后按照事先规定的时间数来自动完成灌溉任务。而中央控制系统的数据来源则包括以下三种：

（1）按时间来控制灌溉。（2）将气象站作为数据采集中心，然后将收集到的数据传输给中央控制系统，中央计算机会将自动地得到的植物数据进行集中统一地分析和研究，最终制定出一套科学的灌溉方案来合理地指导灌溉。（3）将园林中的各个温度、压力以及流量等传感器等作为数据采集点，利用传感器解码器来收集数据，然后将收集到的数据及时地传输到中央控制系统，中央计算机会将自动地将得到的植物数据进行集中统一地分析和研究，最终制定出一套科学的灌溉方案来合理地指导灌溉。

3 节水灌溉自动控制技术的发展趋势

近年来虽然已经有很多的科研机构致力于研制由制动控制系统控制的节水灌溉器，但是所取得的成果仍不显著，仍没有研制出规模大、应用广泛的成套的灌溉控制产品。而且目前已经研制出且被投入使用的绝大多数灌溉器的价格比较昂贵，园林主即便是知道它能节省人力、节约水资源并促进植物生长，但是引进该技术一次性需要投入大量的资金，很多的园林是难以承受的，反言之其实在很大程度上束缚了将自动化灌溉技术应用到更大的范围中去。现阶段随着中国国内种植业现代化和尖端化速度的不断加快，园林中的节水灌溉对自动化控制技术的要求自然会逐渐提高，节水灌溉器在国内将迎来巨大的发展市场。节水灌溉控制器同时还应该逐渐朝着低价格、操作便捷以及性能全优的方向发展。但着眼于长远利益，现代化智能技术、传感技术等的出现和传播，将会推动性能更优、功能更全以及智能化程度越高的节水灌溉控制器的出现和普及。

4 结束语

总之，随着自动化控制技术的不断提高，其普及范围会越来越大，尤其是园林的节水灌溉之中，期望能够极大地极高节水灌溉的自动化水平，更加准确及时地掌握植物的生长状态，更加精确地控制植物的灌溉和施肥，促进园林的现代化建设。

参考文献：

[1]吕静.自动控制技术在园林节水灌溉中的应用[J].文摘版：工程技术，2015（34）：43.

[2]王文新.自动控制技术在园林节水灌溉中的应用[J].电子制作，

2013（5X）：67.

作者简介：余暕浩（1982-），男，江苏宜兴人，硕士，助教，主要研究方向：机电一体化技术，材料成型。