园林之自动化节水灌溉应用探讨

李昆明，李 戡

（1.重庆西恒工程咨询有限公司，重庆 400000；2.重庆临空都市基础设施建设运营有限公司，重庆 400000）

0 引言

随着经济的快速发展以及人口大量增加等其他原因，导致现在一大部分淡水资源遭到了污染，世界上的各个国家都面临着可使用水资源降低以及匮乏的问题。当然，近些年我国也遭遇到水资源匮乏的问题。所以，就园林灌溉来讲，使用人工灌溉，不仅会造成浪费大量的人力资源，给城市发展带来经济负担，还会带来水资源浪费的问题。目前各个国家都在努力研究和探寻有效的节水途径，伴随着互联网的迅猛发展，自动化技术悄悄地来临，一种现代的节水自动化灌溉技术也随之产生了。节水灌溉是以植物的需水量为立足点，依靠路面的管路系统、灌溉设备和智能检测系统，把合适的水流量精确、均匀地传至植物根处周边地土壤表面的灌溉方法。传统式的园林灌溉是以人力为主的（图1），运用温度计、湿度测量仪等测试工具开展对园林植物的观察和监测，但没彻底的把握植物真正的需水量、需要肥料量和动态性生长发育状况，没有完成科学合理的灌溉。现如今，科学技术的日益提升，使传统的园林灌溉方式发生了改变，当代自动控制技术对于园林景观的节水灌溉有关键性的重要意义。自动控制技术在节水灌溉中的运用，不但有益于园林景观的统一监管和操控，并且有益于按照植物的需要进行灌溉和施肥，进而节省水资源，进一步提高灌溉效率和更加符合植物生长的需求。现阶段，将自动控制系统运用于园林灌溉是一种非常科学有效的节水技术，可以很大程度上提升园林灌溉的效率，而且节约人力及水资源[1]。

图1 传统式园林人工灌溉

1 园林的灌溉及自动化灌溉现状

1.1 园林灌溉

近几年，随着城市化建设的快速发展，城市的空气质量有所下降，所以需要在城市中种植大量的绿植来保护城市的环境。城市园林不但可以美化城市，还可以预防土壤流失和净化城市空气等。灌溉园林中所种植的植物可以让其更好地生长发育，但是传统式的园林灌溉是利用人力运送的方式来灌溉园里的花草树木，会对水资源和人力资源造成严重的浪费，因此为了更好地解决这个问题就产生了自动灌溉系统。在1980年左右，那时候我国所使用的园林灌溉技术依然比较落伍，跟不上国际的步伐，但在我国近些年一直在研究园林节约用水灌溉技术。目前的园林灌溉技术是应用机械自动化，在一定程度上节约了水资源以及节省人力资源。园林节水自动灌溉系统就是指在园林中安装好管路系统，将适度的水和肥料送到植物周边的土壤层中的一种灌溉方式。该方法特别适合园林灌溉和城市绿地系统，对园林灌溉的发展具有关键的意义。园林自动灌溉系统如图2所示。

图2 园林中管路系统铺设

1.2 节水自动控制灌溉系统的发展现状

近些年，尽管在自动控制系统的节水灌溉机器设备层面进行了很多的科学研究，但还是不够全面系统化和多场景的运用，还没开发设计出一套完善的、规模性的以及广泛运用的灌溉控制产品。并且现阶段已开发设计并交付使用的自动灌溉机械设备，绝大多数都非常价格昂贵。即使园林负责人明白自动灌溉系统（图2）可以节约人力资源、水资源、推动园林植物的生长发育，但引入此项技术工艺需要很多的一次性资金投入，这也是许多园林承受不住的，所以自动化技术灌溉的应用在受到较大的限制的。现阶段，伴随着我国种植业的现代化发展，对园林节水灌溉的自动控制系统的标准随之慢慢提升，所以节水灌溉机械设备将在中国有极大的未来销售市场。与此同时，节水灌溉控制器应进一步向低成本、实际操作便捷、性能优质的角度发展。但从整体的长远利益进行考虑，当代智能技术和传感器技术的发展和普及，将使自动化灌溉系统功能更强、自动化水平更高。

2 节水自动控制系统的基本原理和实际意义

2.1 节水自动控制系统的构成

园林节水灌溉系统的自动控制是由土壤湿度监测系统、自动控制系统和灌溉系统三个部分构成。控制器和电磁阀是自动控制系统的关键构件。其中，控制器、湿度监测器和电磁阀之间是由非常紧密的联系的，土壤湿度监测器是节水自动控制系统的大脑，它检测土壤的含水率，并判断是否需要补充水分，然后对控制器下达灌溉指令。控制器是园林节水自动控制系统中最重要的一部分，只需设置在园林中开始灌溉的时间和灌溉进行的时间，控制器就可以自动控制电磁阀是开启和关闭，进而实现对园林灌溉的自动化控制。在园林节水自动灌溉系统中，电磁阀一般由电进行操控的，但如果需要开启或者关闭电磁阀还是需要借助水的压力，因此电磁阀能承担水压力一定要比打开或关掉电磁阀的水压力要高。在自动化灌溉系统中，控制器和电磁阀之间的联系就是，它们间的电气信号是利用普通埋地线传送，输出电压从控制器传出，再由电线传送到电磁阀[2]。

2.2 节水自动灌溉的实际意义

园林节水全自动灌溉系统应具备4种灌溉方式：按时定量、条件控制、天气控制和人工更改。园林节水自动控制系统有多种多样的操控方法，园林灌溉系统中可以带有植物施肥信息内容，还可以实时监测室内室外的环境温度变化、现场的电磁阀可以随意组合等。在园林灌溉中拥有这样的自动控制系统，其对于水资源和肥料的节约来说是有重要意义的，而且还可以使肥料和植物相匹配，精准调节水和有机肥料的应用，不容易导致农用药过度使用而侵蚀土壤，让绿色植物更好地生长发育，灵活运用水资源和肥料，进而使水资源和肥料的利用率提高。园林节水灌溉系统如图3所示。

图3 园林节水灌溉系统

3 自动化技术在园林灌溉中的运用

3.1 智能化技术

想要自动控制技术运用到园林灌溉中，更好地节约水资源，那么智能技术该是在其中非常重要的一部分。不但是因为人工智能技术在节约用水灌溉中应用的前景宽阔，而且智能化技术可以很好地对灌溉过程进行控制，以及可以根据智能控制系统精确测量农作物生长发育环境的主要参数。那样，在气候发生改变的时候，园林自动化节水灌溉系统软也会随之更改灌溉水流量和化肥量，灵活地分配水资源以及其他资源。

3.2 电子化技术

园林节水自动控制灌溉系统的发展是离不开电子技术的，二者息息相关，由于园林全自动灌溉系统的控制器大部分是在电子技术和互联网控制技术上发展而来的。现阶段通过手机、移动的数据网络、互联网技术智能遥控器等方法对控制器进行连接。一些控制器还可以传送数据的信息。因而，在园林节水控制灌溉系统中，可以依据数据信息来对园林浇灌状况进行研究分析。针对全自动控制技术的未来前景，期待电子技术可以让信息传递更为便捷，再加之近些年智能技术的发展趋向，未来在园林灌溉中可以节省大量的人力和时间[3]。此外，伴随着技术的不断进步发展，应当把通讯卫星和生物技术结合在一起，应用计算机自动控制系统和信息技术的智能化系统，使水资源能够更合理的运用和使园林绿色植物更好地生长发育。

4 自动化灌溉技术中应留意的问题

4.1 灌溉系统的自动控制

面对水资源缺乏和人工成本不断提升等问题，园林绿化工程选用自动控制灌溉系统也是能够有效节约水资源和节省人力的一种方式。现阶段较常用的自动控制系统有4种：时序控制灌溉系统、ET智能化灌溉系统和中央计算机控制灌溉系统，所以可以依据园林的具体需要来选择合适的自动控制灌溉系统。

4.1.1 时序控制灌溉系统

按时灌溉系统以灌溉的开始时间、灌溉持续的时间以及灌溉周期为控制的指标，完成系统的自动灌溉。其主要构造为控制器、电磁阀，还必须配备土壤含水量感应器、降水感应器、霜降感应器等机器设备。在其中控制器是时序控制灌溉系统中最为关键的一部分。园林灌溉的负责人员可以按照灌溉开始时间、灌溉持续时间以及灌溉的周期等来对控制器的程序进行设置，然后控制器通过电缆线向电磁阀推送信号，进而控制开启或关掉灌溉系统。

4.1.2 ET智能化灌溉系统

ET智能灌溉系统根据单边传送的方式，把绿色植物需要的水量的相关气候的主要参数，包括温度、空气湿度、降雨量等，将气象信息自动转化为数字信息并传送给时序控制器。只需设定每一个站点的信息，比如倾斜度、农作物种类、土壤质地等，不用为控制器设定开启和关闭的时间，灌溉控制系统将依据地域的气象变化、土壤特性、农作物种类等状况作出自动化分析，并进行灌溉。智能化灌溉系统如图4所示。

图4 智能化灌溉系统

4.1.3 中央计算机控制灌溉系统

中央计算机控制灌溉系统，根据全自动电子气象观测站将绿色植物用水量的气候主要参数，包括温度、空气湿度、降雨量等信息反馈给中央计算机，计算机自动明确当日所需要的灌溉量，再通过时序系统进行控制灌溉。

4.2 节水方面的设计

在设计园林节水自动灌溉系统的时候，需要关注以下的3个方面：首先是园林灌溉的节水设计方案。要在对应的控制器上面依据具体需要的情况设置灌溉时间和灌溉量，对园里绿色植物开展合理的灌溉和施肥，随后园林节水自动控制器就可以自动启动，不用人工干预；其次是园林节水自动灌溉系统的循环设计方案。在园林自动灌溉系统中，园林负责人可以挑选任意的时间来进行灌溉，或者设置一定灌溉周期来进行循环式的浇灌；最后是园林节水的轮灌设计[4]。通常园林节水控制系统中的会将灌溉范围分为几部分，依次灌溉，可以减少渠道流量，达到节约水资源的目的。

5 结语

如今，全球的水资源都非常贫乏，尤其是淡水资源不足全球使用，因此在园林灌溉时要重视节水灌溉的效率。将全自动控制系统运用于园林节水灌溉，可以合理的运用水资源。与此同时，把全自动控制系统和智能技术结合在一起，灵活运用各类资源，提升资源使用率。总而言之，伴随着全自动控制系统的飞速发展，其普及的范围会越来越大，尤其是在园林节水灌溉层面。预估未来会进一步提高节水灌溉的自动化水平，发展更能精确地把握植物生长情况以及更能精准地操纵绿色植物的灌溉和施肥的灌溉系统，这也将推动园林灌溉的自动化发展。