孔德磊
摘要:近年來,節(jié)水灌溉越來越受到社會各方面的廣泛關注,圍繞如何更好的進行節(jié)水灌溉的討論不斷展開,其中,自動控制技術在節(jié)水灌溉中的應用優(yōu)點眾多,備受大家的關注。
關鍵詞:自動控制技術;節(jié)水灌溉;應用
傳統(tǒng)的灌溉系統(tǒng)主要是采用大水漫灌以及人工灑水的方式,造成了水資源的嚴重浪費,并且灌溉均勻度很差,對植物的生長很不利?,F(xiàn)代應用自動控制技術的灌溉方式能夠彌補這些缺陷,實現(xiàn)節(jié)水灌溉。本文以節(jié)水灌溉為研究對象,對自動控制技術在其中的應用進行了簡要的分析和研究。
一、自動控制技術應用類型
(一)按物理控制量劃分
(1)壓力型。
壓力型是通過控制灌溉管道的壓力,來達到提高灌溉的均勻性目的,通常是需要與變頻控制器一起使用的,只要根據(jù)相同的壓力灌溉系統(tǒng),設置壓力傳感器,就可以實現(xiàn)控制目的。但是,壓力型自動控制應用成本較高,操作也比較復雜,不是任何類型的灌溉都適用,它只適合對灌溉水均勻性要求高的一些場所。
(2)土壤濕度型。
土壤濕度型是通過控制土壤濕度,從而實現(xiàn)對土壤含水量控制的目的,通常是與滲灌和滴灌一起搭配使用。根據(jù)土壤的不同濕度,系統(tǒng)會設置最大值以及最小值,之后通過傳感器對土壤濕度進行探測,一旦土壤濕度達到設置的最小值,系統(tǒng)就會自動開啟進行灌溉,反之當土壤濕度達到設置的最大值,系統(tǒng)就會自動關閉。土壤濕度型自動控制系統(tǒng)使用起來很方便,但是它的應用成本也比較高,并不適用于所有類型的灌溉,一般是多應用于溫室大棚和田地等范圍比較大的灌溉。
(3)空氣濕度型。
空氣濕度型是通過對空氣溫度施加控制,來確保環(huán)境能夠適宜作物生長,實現(xiàn)節(jié)水灌溉的目的,一般是與微噴灌一起應用。它的工作流程和土壤濕度幾乎相同,根據(jù)空氣的不同濕度,系統(tǒng)會設置最大值以及最小值,之后通過傳感器對空氣濕度進行探測,一旦空氣濕度達到設置的最小值,系統(tǒng)就會自動開啟進行灌溉,反之當空氣濕度達到設置的最大值,系統(tǒng)就會自動關閉。這種空氣濕度型自動控制系統(tǒng)使用起來方便簡單,但實際應用比較少,多用于大棚和溫室中,特別是對育苗進行灌溉,控制相對比較準確。
(4)時間型。
時間性是通過控制灌水時間,來達到節(jié)水灌溉的目的。時間型自動系統(tǒng)能夠事先設定好灌溉開啟和關閉的時間,比如,可以設定每天的中午11:00到下午3:00點以及晚上5:30到7:00進行灌溉,其余時間保持關閉。此外,時間型還可以對開啟及關閉時間的間隔進行設點,比如育苗微噴灌為保證濕度,設定開起為15秒關閉8分鐘連續(xù)運行。時間性自動控制系統(tǒng)的制造簡單,技術成本也相對便宜很多,使用也簡單不需要太多的技術含量,因此應用范圍十分廣。
(5)雨量型。
雨量型是根據(jù)降雨量的多少,來達到控制灌水量的目的,一般情況下是與微噴灌和噴灌一起結合應用的。雨量型自動控制系統(tǒng)的工作是通過傳感器來實現(xiàn)對灌溉降雨量進行采集,當達到設定值以后,就會自動關閉系統(tǒng)。
(6)綜合型。
綜合性是通過綜合控制灌溉管理壓力、土壤濕度、灌水時間、降雨量、空氣濕度中的幾種,例如,控制灌水時間加降雨量,土壤濕度加空氣濕度加壓力,降雨量加灌水時間等,根據(jù)系統(tǒng)開啟和關閉設定條件,物理量滿足條件就可以執(zhí)行動作。
(二)按控制系統(tǒng)復雜程度劃分
(1)簡易型。
簡易型通常是對一臺設備進行控制,像水泵、電磁閥等,它比較適用于小面積的灌溉,土壤濕度型1路進行信號的采集,1路或2路對信號進行控制;時間型1路進行輸出。
(2)多路控制型。
多路控制型主要包括兩方面內(nèi)容,一是輸出信號,二是多路輸入,它可以對多臺設備同時進行控制,比較適合大面積灌溉。多路控制型系統(tǒng)的優(yōu)點是可以滿足用戶的基本需求,并且價格低廉,應用前景廣闊,缺點是操作較為復雜,并且不夠直觀。
(3)中央計算機控制型。
這是一種主機由中央計算機軟件控制為輔助控制,操作更直觀,系統(tǒng)控制多通道,可根據(jù)需要無限延長,適合廣泛的灌溉。用于數(shù)據(jù)輸入的微機軟件,顯示每個設備的數(shù)據(jù)和狀態(tài),并保存數(shù)據(jù),幫助做出決策。輻射,相對濕度和溫度等氣象參數(shù)從電子氣象臺傳輸?shù)街醒胗嬎銠C,自動決定通知執(zhí)行裝置關閉或打開子系統(tǒng)。此外,它可以控制各個組件。使用中央電腦控制系統(tǒng)時,需要注意一些問題。由于微型噴淋頭和滴管灌溉裝置的水通道尺寸小,水中的雜質(zhì)過多,容易堵塞。同時由進出口壓力引起的過濾器堵塞,當壓力差過大時,水不符合灌溉要求,甚至造成過濾器爆裂,應始終清潔過濾器,或與自動清洗過濾器功能。
二、自動控制技術在節(jié)水灌溉中的應用
(1)在發(fā)達國家的應用現(xiàn)狀。
發(fā)達國家由于科技水高、電子技術發(fā)展快,加上節(jié)水灌溉的發(fā)展起步早、時間長,因此在節(jié)水灌溉中應用自動控制技術更加先進也更加完善。有的國家使用地下濕度傳感器來探測土壤濕度,通過智能系統(tǒng)來測得植物果、莖等直徑變化,進而分析作物灌溉量及灌溉計劃。小型控制器大多使用在設施較多的場所,通常能夠?qū)茁返绞畮茁返碾姶砰y進行同時控制,具有多套管理程序,可根據(jù)實際情況設定開啟、間隔和關閉時間,智能化及自動化控效果更加可靠、精密,操作也很方便簡單。
(2)在我國的應用及發(fā)展。
我國自從引進節(jié)水灌溉以后,大多是作為示范性應用,還沒有進行大規(guī)模的實際應用。同時,我國的自動控制技術在節(jié)水灌溉上還缺乏使用。近幾年來,我國對節(jié)水灌溉大力提倡,對自動控制技術在節(jié)水灌溉上的應用也非常重視,現(xiàn)在根據(jù)我國部分地區(qū)的實際情況,已經(jīng)自行研制出了一些自動控制的節(jié)水灌溉系統(tǒng),并且在實際應用中取得了不錯的效果。不管是簡易型的、多路型的、還是中央計算機控制型的系統(tǒng),在我國都有實際應用,相信在不久的將來自動控制技術在我國節(jié)水灌溉中會有更多的應用,從長遠來看將會節(jié)約大量的人力、物力和財力,有助于我國實現(xiàn)科學灌溉,最終達到節(jié)約水資源的目的。
三、結語
通過上面分析可以看出,自動控制技術在節(jié)水灌溉上應用廣泛,幫助灌溉節(jié)省了大量的人力,并且達到了節(jié)約水資源的目的?,F(xiàn)在西方發(fā)達國家的自動控制節(jié)水灌溉系統(tǒng)發(fā)展速度快,自動化、智能化水平高,我國的自動控制節(jié)水灌溉也在不斷發(fā)展,相信在各國的不斷努力下,未來全球節(jié)水灌溉將會取得突破性進展。
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