自动化控制在滴灌工程中的应用与推广

【摘要】随着自动化控制水平的不断提高，研究其在滴灌工程中的应用与推广凸显出重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了自动化控制技术在滴灌工程中的应用效果。在探讨自动化滴灌系统总体设计的基础上，研究了其在滴灌工程中的应用方式。

【关键词】自动化控制；滴灌工程；应用；推广

一、前言

作为一向实际应用效果良好的控制技术，自动化控制技术在近期得到了广泛的应用。研究其在滴灌工程中的应用与推广，能够更好地将其理想效果发挥出来，从而有效优化滴灌工程的效果。本文从概述相关内容着手本课题的研究。

二、概述

滴灌指的是滴水灌溉，利用低压管道系统，使水点滴缓慢均匀的对作物进行浸润，达到灌溉的效果，保证作物根系始终处于最佳含水状态。和传统灌溉方式相比，滴灌能够有效的节约水资源，促进作物生长，提高作物产量，所以是现代农业生产的重要技术之一。随着新技术的不断应用与推广，滴灌技术在农业生产中也得到了广泛的应用，使作物产量大幅提升。在工程运行中，很多单位在作物的管理与栽培中对滴灌工程技术方案没有正确的应用，人工操作的变化性较大，导致滴灌效果不佳。所以，自动化控制系统引入到滴灌工程中，是提高滴灌工程技术应用效果的必然。灌溉农业管理水平随着自动化控制技术的应用得到进一步的提高，以往滴灌系统尽管对作物的产量提升具有促进作用，但是由于需要人工操作，使工程的合理性难以提升，而自动灌溉控制系统通过对多因素进行采集，如天气、土壤、作物等，通过控制阀进行控制，并执行信息指令，降低了人工操作的不足。随着现代农业的发展，在干旱地区采用滴灌自动化系统是促进农业经济发展的重要举措。

三、自动化控制技术在滴灌工程中的应用效果

1.自动化控制技术在滴灌工程中应用的成效

滴灌工程中应用自动化控制技术能够在现有的滴灌系统基础上，将人工现场作业的工作方式转变为由自动化控制系统完成，通过GSM网络等途径实现滴灌作业的远程控制、自动化控制。例如将球阀更换为电磁阀，可以由中央监控器控制灌溉，避免随意开启、关闭阀门的现象，有利于农田灌溉系统的管理。自动化控制系统能够保证灌溉时间、灌溉水量，实现节水节能的目标，提高设备、能源、灌溉用水的利用率，提高生产效率，节省劳力，并保证了滴灌系统的均匀度和合理性，为作物需水量等农艺技术的进一步研究提供了有效、准确、丰富的科研资料。

2.自动化控制技术在滴灌工程中应用的问题及对策

目前，自动化控制技术在滴灌工程中的应用还面临着成本问题、操作性问题和数据库问题。成本问题方面，控制站、电缆等设施、设备、材料在自控系统的投资中占据70%左右的比例，需要尽量降低控制站建设的数量，努力提高单站的性能和控制面积，暂时忽略田间管理的不便而加强分干管的数量，降低管道直径，以提高整个系统的利用效率，控制管网成本；操作性问题方面，应在确保控制系统性能良好的基础上，简化操作，产品尽量模块化，以减少维护。

四、自动化滴灌系统的总体设计

1.自动化滴灌系统的功能设计

自动化滴灌系统的操作人员可以在首部控制里面，全面综合地分析收集回来的气象资料以及田间湿度等各种数据信息资料，通过使用自动或者自动的操作手段，就可以进行足不出户的对自动化滴灌系统落实轮灌灌溉。与此同时，操作人员还可以通过数据查询系统以及打印系统，及时查询、记录、打印整个自动化滴灌系统区域的气象资料、灌溉设置、灌水历史记录等数据资料信息。操作人员应该紧密结合作物在不同时期所需的具体灌溉水量以及作物的不同需水规律，贯彻落实自动化滴灌系统的自动、准时、适量的灌溉以及施肥操作。

2.自动化滴灌系统的网络设计

当前的自动化滴灌系统的网络结构主要由三层控制中心组合而成，具体为：由以太网和电脑组合而成的第一层控制中心，GPSR无线控制器或者是UHF公共频段形成的第二层控制中心，第三层控制中心是阀门控制器，阀门和DTU远程控制器连接，这里的DTU采用的是低耗能的工作部件，选用太阳能供电，以此来有效地降低电缆的用量，进而大幅度地减少成本费用，而且还能切实可行地确保在田间工作人员的人身安全。

3.自动化滴灌系统的工作原理

自动化滴灌系统是由若干个控制单元组合而成的，每一个控制单元就是一个灌溉小区，每一个控制单元要控制1个到4个的电磁阀。操作人员通过GPRS、GSM网络开放视频，再由中央计算机进行统一的管理操作。处理完成电信号之后，在微机处理器当中，可以依据各种作物的不同所需，明确实际的灌溉量。输出控制信号之后，再结合系统中央系统的指令，适时地控制阀门的开关。当计算机设置灌溉参数的时候，工作人员可以利用中央控制系统进行轮灌自动控制编程、灌溉管理、系统运作等操作，达到自动灌溉的效果，落实田间监控、异常报警、田间数据信息收集传输，准确及时地统计灌溉情况，并且能够利用专门的软件将相应的数据信息存储起来，显示图表和数据，也可以通过人工进行特殊操作，从互联网中获取天气信息，然后有预见性地进行灌溉操作。

五、自动化控制技术在滴灌工程中的应用方式

1.灌溉方式

自动化控制技术在滴灌工程中的应用主要有三类灌溉方式，分别是自动化控制、人工参与控制和手动控制灌溉方式。第一种方式受田间信息采集、分析水平的制约，目前还是按照节水工程设计中关于耗水定额、作物需肥、灌溉时间等规定进行自动化控制，通常有根据时间设定轮灌、根据监测结果设定轮灌、根据实际情况进行随机设定轮灌三种。第二种方式根据土壤湿度、气象信息等参数进行人工参与控制灌溉，用户可以根据监测结果用手机等设备实施智能化控制灌溉。第三种方式主要用于系统出现意外时，通过人工手动的方式控制电磁阀开闭，以确保不耽误灌溉、节水节能。

2.控制方法

自动化控制技术应用于滴灌工程中的主要有三种基本控制方法，分别根据时间、水量和反馈进行控制。时间控制是按照设定好的时间进行关放水，水量控制是按照设定好的配水量进行关放水，反馈控制是根据湿度感受器反馈的信号进行关放水。

3.制定灌溉计划

首先，需要制定管理计划来提高农作物产量和质量，降低用水量，提高用水效益。管理计划的制定需要为用户提供完善的作物生产管理系统，保证用户能够了解农田土壤水分状况，从而确定日水分利用量，做出科学的灌溉管理决策，根据农田灌水量需求安排灌溉次序、调整灌溉计划；其次，详细制定灌溉计划，确定灌溉的时机和灌水量，使用土壤水分测定等技术和相关处理软件使灌溉计划更加科学化、合理化、精细化，确保土壤水分保持在农作物生长需要的最佳状态。

4.软件系统

通常，软件系统采用便于数据查询、存储、使用的树状结构，管理人员能够借助农田中的各个监测点实时收集相关数据，并通过计算机和相关软件进行处理、显示，为用户提供农作物种植所需的准确、详细资料。

六、结束语

通过对自动化控制在滴灌工程中应用与推广的相关研究，我们可以发现，自动化控制的多项优势特点决定了其在滴灌工程中的应用地位，有关人员应该从自动化控制的客观实际要求出发，研究制定最为符合实际的自动化控制应用方案。

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