蔣雷

摘 要：隨著信息通信技術(shù)、傳感技術(shù)等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，為農(nóng)業(yè)灌溉由傳統(tǒng)充分灌溉向局部針對(duì)灌溉發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。利用自動(dòng)化數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)， 我們可以通過(guò)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)用水量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程的動(dòng)態(tài)控制管理。

關(guān)鍵詞：節(jié)水灌溉；自動(dòng)化技術(shù)；計(jì)算機(jī)技術(shù)；傳感器技術(shù)；

中圖分類(lèi)號(hào)： TV131 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-01-00-01

隨著信息通信技術(shù)、傳感技術(shù)等在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，為農(nóng)業(yè)灌溉由傳統(tǒng)充分灌溉向局部針對(duì)灌溉發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。利用自動(dòng)化數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)技術(shù)， 我們可以通過(guò)傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)用水量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和統(tǒng)計(jì)分析， 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程的動(dòng)態(tài)控制管理。

一、節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)灌溉不是一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程而是一個(gè)紛繁復(fù)雜過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中涉及到很多的的技術(shù)內(nèi)容， 要真正實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的灌溉水資源的高效利用， 僅憑借節(jié)水設(shè)備運(yùn)用或節(jié)水技術(shù)發(fā)展，根本不可能。因此，只有將灌溉水源開(kāi)發(fā)、灌水技術(shù)裝備和灌區(qū)降雨、蒸發(fā)、土壤墑情等相關(guān)因素進(jìn)行有機(jī)結(jié)合， 統(tǒng)籌考慮，做到灌區(qū)降雨、灌溉水、土壤水以及地下水等水資源的動(dòng)態(tài)使用，實(shí)現(xiàn)按需、按時(shí)、按量等自動(dòng)供、配、用水。

（一） 節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)國(guó)外應(yīng)用現(xiàn)狀

早在上世紀(jì)90 年代美國(guó)就研發(fā)出第一套農(nóng)田灌溉控制器，這套系統(tǒng)把土壤中水分作為自己控制對(duì)象， 以此判斷灌水管道上開(kāi)關(guān)的閉合狀態(tài)。1990 年， Fangmeier 等人把紅外線(xiàn)熱電偶應(yīng)用到到自動(dòng)化灌溉控制領(lǐng)域， 通過(guò)紅外線(xiàn)熱電偶測(cè)量灌溉區(qū)的土壤溫度，并與其他的傳感器相互配合， 形成了一整套完善的自動(dòng)化灌溉控制系統(tǒng) 。目前日本基本上實(shí)現(xiàn)了灌區(qū)動(dòng)態(tài)管理， 整個(gè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)采用分層式結(jié)構(gòu)，利用無(wú)線(xiàn)通訊功能對(duì)灌區(qū)的各個(gè)區(qū)域進(jìn)行遙測(cè)、遙控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)灌區(qū)水資源的控制調(diào)度， 有效提高了灌水的利用效率。以色列在微灌技術(shù)方面領(lǐng)先于世界，在以色列農(nóng)業(yè)工作者可以通過(guò)家里的電腦實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)場(chǎng)的全程監(jiān)督管理，不僅可以實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉間隔時(shí)間、灌溉水量等的遠(yuǎn)程調(diào)控， 同時(shí)系統(tǒng)可以對(duì)灌溉數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析， 為農(nóng)戶(hù)提供最佳的灌溉方案。

（二）節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)我國(guó)應(yīng)用現(xiàn)狀

我國(guó)在節(jié)水灌溉自動(dòng)化方面的研究起步晚，主要是因?yàn)槭軅鹘y(tǒng)的農(nóng)業(yè)用水觀念等因素的影響，目前水灌溉自動(dòng)化方面的研究還處在初級(jí)階段，灌溉基礎(chǔ)設(shè)備短缺，灌溉自動(dòng)化管理水平不高等。目前我國(guó)所擁有的節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)基本都是在引進(jìn)和吸收國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上形成的。北京奧特斯達(dá)科技有限公司研發(fā)的 WT-02 型微噴灌定時(shí)自動(dòng)控制系統(tǒng)是我國(guó)應(yīng)用廣泛的節(jié)水灌溉系統(tǒng)之一，它是一種滿(mǎn)足農(nóng)業(yè)、園林、溫室大棚等灌溉領(lǐng)域的綜合電子灌溉自動(dòng)化控制系統(tǒng)，但該系統(tǒng)設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮沒(méi)灌區(qū)的實(shí)際時(shí)變因素，不能按需對(duì)水分進(jìn)行動(dòng)態(tài)水量調(diào)節(jié)和分配。就目前我國(guó)所擁有的節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)設(shè)備而言，大多存在控制規(guī)模小，控制對(duì)象單一，設(shè)備成本高的缺點(diǎn)，大面積推廣存在問(wèn)題。

二、節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展前景

就目前而言農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉發(fā)展的主要方向是通過(guò)有線(xiàn)電話(huà)線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)信息通訊通道構(gòu)建分層分布式的自動(dòng)化管理系統(tǒng)。

（一） 基于電話(huà)網(wǎng)絡(luò)的有線(xiàn)撥號(hào)節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)

我們可以通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶(hù)對(duì)任何灌溉區(qū)域的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)控制。亨特公司研制的 IMMS 中央灌溉控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)就是基于有線(xiàn)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)， 同時(shí)也是農(nóng)業(yè)灌溉自動(dòng)化技術(shù)重要的發(fā)展趨勢(shì)。IMMS中央灌溉自動(dòng)化控制管理系統(tǒng)一個(gè)重要的特點(diǎn)就是把當(dāng)前已經(jīng)很成熟的有線(xiàn)電話(huà)網(wǎng)絡(luò)作為自身系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)通道， 然后通過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)通道傳輸?shù)焦鄥^(qū)中央控制中心，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)灌溉水資源的動(dòng)態(tài)調(diào)度和分配。IMMS 中央灌溉自動(dòng)化控制管理系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)灌區(qū)子系統(tǒng)的同步數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和控制， 并通過(guò)控制中心計(jì)算機(jī)完成灌水時(shí)間、灌水順序、灌水量等數(shù)據(jù)的編制。同時(shí)IMMS 中央灌溉自動(dòng)化控制管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了糾錯(cuò)報(bào)警功能，這一功能可以有效的防范由于人為原因造成的操作失誤，，有效的避免水資源的浪費(fèi)。

（二）基于無(wú)線(xiàn)傳感器技術(shù)的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、無(wú)線(xiàn)信息通訊技術(shù)充分發(fā)展后的產(chǎn)物。如何讓更好的實(shí)現(xiàn)信息信號(hào)實(shí)時(shí)同步一直是農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化研究者十分關(guān)心的問(wèn)題，隨著無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)，人們很容易實(shí)現(xiàn)灌區(qū)不同控制系統(tǒng)信號(hào)的動(dòng)態(tài)采集、數(shù)據(jù)傳輸以及信息數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)處理分析，這也為農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化研究者提供了一個(gè)新的研究方向。

（三）基于3G 技術(shù)的節(jié)水灌溉自動(dòng)化系統(tǒng)

隨著 GIS、 全球定位系統(tǒng)（ GPS） 、 無(wú)線(xiàn)通信（ GPRS） 、 微波通訊、 衛(wèi)星遙感等先進(jìn)技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)節(jié)水控制領(lǐng)域不斷應(yīng)用，使我們的灌溉用水決策支持系統(tǒng)功能變得越來(lái)越豐富、越來(lái)越強(qiáng)大， 同時(shí)還推動(dòng)了節(jié)水灌溉自動(dòng)化管理的現(xiàn)代化、高效化以及數(shù)據(jù)化，有利于構(gòu)建出一個(gè)節(jié)水、節(jié)能、省錢(qián)的現(xiàn)代化的灌區(qū)綜合自動(dòng)化控制管理系統(tǒng)。

三、結(jié)束語(yǔ)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、衛(wèi)星遙感技術(shù) 、微波通訊技術(shù)、電力電子技術(shù)、 自動(dòng)化技術(shù)等的迅猛發(fā)展， 各種節(jié)水灌溉設(shè)備價(jià)格的降低， 可靠性的提高， 用先進(jìn)的電子信息技術(shù)構(gòu)建功能強(qiáng)大的節(jié)水灌溉監(jiān)測(cè)控制管理系統(tǒng)是我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉水資源優(yōu)化分配和調(diào)度的必然發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)也是我國(guó)農(nóng)業(yè)乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展重要的基礎(chǔ)保障。

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