发布时间：2023-09-21 17:33:22
绪论：一篇引人入胜的农田灌溉自动化，需要建立在充分的资料搜集和文献研究之上。搜杂志网为您汇编了三篇范文，供您参考和学习。
引言
我国是世界严重缺水的国家之一，农业是用水最大用户，农业用水总量4000亿m3，占全国总用水量的70%，而目前我国农田水分利用率和水分利用效率都比较低，其中农田灌溉水的利用率平均仅为40%―50%左右，农田对自然降水的利用率仅达到56%；农田灌溉水的利用效率仅有1.0kg/m3左右；旱地农田水分的利用效率为0.60―0.75 kg/m3。根据权威部门的预测结果，在不增加现有农田灌溉用水量的情况下，2030年全国缺水高达1300亿―2600亿m3，其中农业缺水500亿―700亿m3。加快发展节水高效农业，不仅是解决我国水资源短缺、实现水资源高效利用的有力保障，同时也是保障粮食安全、生态安全和水资源安全的重大基础战略，可以大幅度增加农民收入，有力地推动农业和农村经济可持续发展，具有重要的战略地位和深远的意义。而当前我国在节水灌溉方面还基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程自动控制系统，但只是小面积的局部控制。真正具有扩展功能的大规模灌溉工程的计算机监控系统应用还不多见。
灌溉自动控制模式与人工控制力式相比，具有节省水、肥、能量、杀虫剂、人工等优点，并可基本消除在灌溉过程中人为因素造成的不利影响，提高操作的准确性，有利于灌溉过程的科学管理和先进灌溉技术的推广。同时通过灌溉控制器适时、适量地灌水，提高农作物产量，有利于我国广大农村劳动力的转移和农村经济结构的调整，同时，对环境保护也起到一定的作用。
一、国外灌溉自动化技术的发展状况
随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，世界各国，特别是发达国家都把发展节水高效农业作为农业可持续发展的重要措施。发达国家在生产实践中，始终把提高灌溉（降）水的利用率、作物水分生产效率、水资源的再生利用率和单方水的农业生产效益作为研究重点和主要目标。这些发达国家从最早的水力控制、机械控制，到后来的机械电子混合协调式控制，到当前应用广泛的计算机控制、模糊控制和神经网络控制等，控制精度和智能化程度越来越高，可靠性越来越好，操作也越来越简便。
1、 电气信息技术在灌溉控制中的应用
30年前，沟灌和漫灌几乎全靠人力，自动化技术未能应用到灌溉工程中。真正的计算机控制灌溉源于以色列。该国最初把自动化控制技术应用到灌溉中的原因是：以色列足一个极其缺水的国家，从自然条件上讲必须发展节水农业；另一方面是出于中东安全的考虑，以色列人想通过自动化控制技术在家里控制农田灌水，减少由于武装冲突带来的危险。最初的灌溉控制器是一个简单的定时器，这可以看做是灌溉控制自动化的第一阶段。随着控制技术、传感器及水的发展，以色列开发了现代诊断式控制器，这种控制器把以前不能采集到的信息通过不同的传感器来获得，通过互联网、远程控制、CSM等来实现数据传输，然后通过计算机中的一些模型来处理信息，做出灌溉计划。
2、人工智能在灌溉中的应用
由于土壤湿度传感器的非线性以及其输出延迟较大，采用传统的反馈控制方法很难得到满意的结果，而近几年由于人工智能技术的发展，使得人工智能技术在节水灌溉中的应用显示出广阔的前景，其中包括用专家系统、模糊逻辑系统、神经网络来预测和建模，使得灌溉控制器用这些智能技术来及时、准确地预测环境参数，同时控制这些参数使得它更适合于作物生长。糊控制和神经网络在灌溉控制器中的应用较多，这些系统一般以土壤湿度传感器测土壤水分，同时还通过自动天气预报站估算出作物的蒸腾量，然后把这两个信息经模糊化后输入到模糊控制器，模糊控制器经模糊规则决策得出模糊输出，再把该模糊输出精确化传送给执行机构，控制电磁阀动作。如果该控制不能得到满意的结果，则可以通过神经网络来优化控制规则。
模糊控制不需被控对象的精确模型，它是根到另一个神经网络去预测灌溉需求。根据人的手动经验或专家的知识来设计的。一个有经验的农民能知道合适的灌溉时间和灌溉量，既然模糊控制能够模拟人的推理能力。所以把模糊控制技术和传统的控制方法结合将是非常有发展前途的。
二、国内灌溉自动化技术发展状况
国内在开发灌溉自动控制系统方面处于研制、试用阶段。能实际投入应用，且应用较广的灌溉控制器还不多见。在开发的产品中有代表性的如中国农业机械化研究院联合多家单位研制的2000型温室自动灌溉施肥系统，该系统是国家“九五”科技攻关项目中自主研发的科技产品。该系统结合我国温室的环境和实际使用特点，以积木分布式系统结构原理，解决了计算机适时闭环控制、动态监测、控制显示中文、施肥泵混合比可调、电磁阀开度可调等关键技术问题。该系统具
有手动控制、程序控制和自动控制等多种灌溉系统模式，可按需要灵活应用，在大连、北京等地已经投入了应用。从系统运行情况来看，该系统有很好控制效果。取得了一定的经济效益和社会效益。天津市水利科学研究所研制的温室滴灌施肥智能化控制系统主要用于现代温室，日光温室作种物的灌溉营养液施肥，环境监测的智能控制，采用世界先进的可编程序控制器和触摸屏控制技自动灌溉控制器，性能可靠、功能齐全、人机界面友好、操作简单、价格低廉，此控制系统的控制流量为15 m3h， 控制规模为1―2 hm2，能控制24路阀门，系统具有人工干预灌溉施肥功能，定时、定量灌溉施肥功能，条件控制灌溉施肥功能。北京澳作生态仪器有限公司的澳作智能节水灌溉控制系统可与各种滴、喷灌系统连接，实时监测土壤墒情，根据要求自动灌溉。控制方式灵活，手动、半自动、全自动任选且可随意在计算机上更改，可同时控制多个设备，受控区位置及形状，环境参数及设备状态可同时显示在中心计算机上。北京奥特思达科技有限公司研制的WT一02型微喷灌定时自动控制器，是一种供农业、草坪、果园、温室一般场合给水的电子灌溉自动控制系统。
1995年，许建中在大规模灌溉工程的计算机监控系统中采用分散功能和集中管理，各局部系统(RTU)都能独立工作，各RTU之间的信息则通过高速数据通道进行联系，其控制方式包括时间控制、水量控制、时间水量综合控制、综合分析制。毛慎建、张和许一飞(1995年)在智能化灌溉控制器研制中，介绍了以803l单片机为核心的全自动化灌溉控制器，该控制器可以按照任意设定周期进行灌溉控制，也可以根据检测的土壤水分状况进行闭环控制，能够控制多路灌溉系统进行多种方式灌溉，该系统已成功用于北京航空航天大学体育场，从投入运行的情况来看，情况良好。许吉力(2000年)以以色列和法国Richel温室系统为对象，综合分析了温室灌溉系统的要求和特点，提出了一种以集散控制系统方式的温室计算机控制系统的组成方式，采用了面向对象编程技术和事件驱动方式，能及时响应用户请求，使系统不但具有非常友好的人机交互界面，而且具有良好的实时控制功能，强大的信息查询能力。胡清和桂玉屏(1999年)在采用计算机控制农田灌溉网络系统设计中，介绍了一种低成本新型水传感器，并把它用在农田灌溉计算机网络系统中，该装置成功应用于福建省漳州市甘蔗灌溉试验站，取得了满意的结果。朱长青、曹成茂(2001年)在多用途节水灌溉控制系统研制中，介绍了一种以单片机控制为核心，能适应多种作物节水灌溉控制系统，该系统研制时充分考虑各种作物的特点，综合选择与灌溉控制密切相关的三个因素作为综合控制对象。其它国内研制得自动灌溉控制器，还有直接用PC机进行控制的，这样使成本增加，不易在田间较恶劣环境下使用等缺陷。
三、节水灌溉自动化技术发展趋势
经过多年的发展，国外灌溉控制器已逐步趋于成熟、系列化，但价格昂贵。国内虽引进一些，但多数是农业示范区、科研单位、高校，虽然国外生产的灌溉控制器性能优越。但没有考虑我国特殊的自然、气候、土地资源、农民经济状况等因素，因而国外引进的灌溉控制器在国内应用并不普及。国内虽然有多家研制灌溉控制器。但多数是小规模、实验和理论的探讨，应用不够普及，究其原因一则是开发性能完善的灌溉控制系统需要大量的人力、物力的投入，需要多部门、多学科的融合，这在一定程度上限制了性能完善、适应性强的控制器的开发。其次是现在开发出来的灌溉控制器价格昂贵，农民尽管知道能节省人力、灌溉用水、提高产量，但由于一次性投资太大，多数农民承受不起，这也在一定程度上限制了灌溉控制器的普及。
随着中国农业现代化进程的加快、农业结构的调整、以及我国加入WTO等因素，可以预计对农业灌溉自动化技术的要求会越来越高。灌溉控制器在我国将有巨大的市场。节水灌溉控制器近期在中国应朝着价格低、性能可靠、操作简便的方向发展。但从长远利益考虑，新的智能化技术、传感技术和农业科技的引入、应用和普及，将会有智能化程度更高、功能更强、性能更稳定可靠的灌溉控制器出现。
结束语
综上所述，西方发达国家在节水灌溉控制器的开发上已越来越成熟，且发展趋势是研制大型分布式控制系统和小面积单片机控制系统。同时随着人工智能技术的发展，模糊控制、神经网络等新技术为节水灌溉控制器的研制开辟了广阔的应用前景。而国内在灌溉控制器的研制方面还没有形成规模大、应用范围广的成套灌溉控制产品，国内的一些高尔夫球场等大面积场地灌溉控制，一般引用国外现成的成套灌溉控制产品。而广大农村可根据我国国情和各地经济和技术发展的实际情况，采取简单可行的节水灌溉措施及相应的排灌机械和设备，大力发展可靠、实用、成本低、操作简便的节水灌溉控制器，这样做不仅具有广阔的市场，而且具有巨大的社会和经济效益。
【参考文献】
中图分类号：TP 274. 2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0400-01
引言：丰南区人均水资源量334.6立方米，在唐山市各县区中居末位，仅为全国平均水平的1/7，是严重缺水县区。农业是用水大户，多年平均农业用水2.6亿m，占全区总供水量的70%。为缓解水资源供需矛盾，使有限的水资源得到有效地利用，丰南区以农业节水灌溉工程建设为基础，突出抓好农田灌溉智能监测系统建设，以此推动全区工程节水与管理节水的平衡发展。2010年、2013年，丰南区通过竞争立项，分别列入第二批、第五批中央小型农田水利重点县建设项目区。以此为契机，丰南区着力抓好农田灌溉智能监测系统建设，并取得了显著成效。
一、以机井智能控制柜为载体，全面提升用水计量设施
2009年由唐山市水务局、唐山海森电子有限公司联合开发研制出水电双控机井智能控制柜，以此替代传统井房、简易IC卡表等，并在全市推广应用。以机井智能控制柜替代传统井房是建设灌溉监测系统的突破口，智能控制柜与传统井房相比具有占地少、投资小、快速安装、使用简便且安全可靠、计量收费公平准确等优点。2009年以来，共安装智能控制柜2700多套。通过这些年的运用，达到了如下目标：一是工程形象面貌焕然一新。整齐划一、新颖别致的机井智能控制柜替代了破旧的老式井房，使整个工程的可视性大幅度提升；二是实现了单一用电计量向水电双控计量的转型。改变了过去IC卡单一计量电量的方式，使农民可以直观地看到用水情况，增加农民的节水意识；三是操控方便。经过简单的培训，农民就可以熟练掌握使用方法。根据灌溉周期及个人时间要求，随时可以进行浇地，改变了过去排队浇地，争水、抢水的现象。四是提高强制管理手段，实现用水、缴费自动结算，解决长期存在的农业灌溉收费难的问题，也为开征农业水资源费打下了基础。五是大面积推广机井智能控制柜，为全面建设灌溉监测系统奠定了物质基础。
二、以灌溉监测中心为平台，全面实现灌溉用水监测
农田灌溉监测系统中建立灌溉监测中心是关键，是整个监测系统的中枢。为此，丰南区设立了2个监测中心，一个在丰南区水务局，一个在唐山海森电子公司（企业自建），两个监测中心并行，同时监测，数据共享。通过这些年的运用，达到了如下目标：一是建成了全省第一个县级农业灌溉监测系统。以监测中心为中枢，智能控制柜为监测点，形成了灌溉监测网络。二是实现了对农业灌溉的适时监测。目前，监测中心可同时监控2700多眼机井，控制灌溉面积18万多亩，随时掌握每眼机井、每个农户的灌溉情况，并记录下各种数据。
三、以数据采集为基础，逐步完善功能，提升管理水平
灌溉监测系统的作用，是在适时监测的基础上，通过各种监测数据的积累和分析，为农业灌溉提出指导意见，实现管理节水的目标。为切实发挥灌溉监测系统的作用，我们主要做了以下工作：一是完善基础数据的采集。在项目实施过程中，区水务局与海森公司安排专业人员加强基础信息的采集，包括机井GPS坐标、成井时间、管辖区域、灌溉面积、水泵型号、下泵深度、灌溉方式、种植作物等基础信息。二是通过几年来的运用，积累了大量原始监测数据，包括灌溉水量、灌水总量、灌水时间、用电量等等，为推行总量控制、定额管理的灌溉制度提供了可靠的数据。三是不断完善功能。随着硬件、软件设施的升级、完善，如防盗保护功能、地下水监测、墒情监测、手机控制的运用，整个监测系统逐步成型，管理功能强大，实现了专业化、智能肥管理。
四、整体技术成熟，实现管理目标，取得显著成效
节水灌溉技术的推广应用，可以有效的缓解农业用水问题，节水灌溉技术主要是利用农田周边的水资源，结合现代的灌溉技术与节水技术，实现对农田的节水灌溉，这一办法的实施可以满足农业生产的用水需求，降低农田灌溉的成本，促进农业的发展，虽然我国的农田节水灌溉技术已经得到了极大的发展，但是在一些地区灌溉技术依然落后，水资源的利用率低，严重影响着现代化农业的发展。
一、现代农田水利建设中的农田节水灌溉技术
（一）节水管道输水技术
管道输水技术用管道取代明渠，将水输送至农田实现农田灌溉，其水资源的来源主要是附近的水井、水库与池塘以及湖泊等，这项技术可以有效的防止外力因素对农田灌溉工作造成的影响，但是在利用管道进行输水时需要保证水质，水中不能含有淤泥与杂草之类的，在进行输水前需要将水源进行沉淀。输水、配水网络系统是农田管道输水中的核心部分，该系统主要是由多个管道与分水设施以及管道保护装置组成，管道输水技术可以进行大面积的农田灌溉工作，农田灌溉属于地面灌水，利用管道输水技术可以降低农田灌溉的成本，同时还可以节约水资源。低压管输水技术是管道输水技术中的一种，是最常见的一种地面节水灌溉的技术，其主要是利用地下水资源实现对农田的灌溉，其利用管道技术进行灌溉用水的输送工作，将水输送到灌溉区域内，在应用该项技术时需要注意一定要采用超低压力，用压力管道系统进行用水输送，可以有效合理的利用该技术可以减少灌溉用水的渗漏与蒸发现象。
（二）节水喷灌技术
在节水灌溉技术中，喷灌技术的应用比较广泛，在使用喷灌技术进行农田灌溉时，需要使用加压水泵或者动力机以及电动机等设备，利用水泵加压或者自然落差产生的压力进行水输送，在农田中铺设管道进行水输送，可以减少水资源的浪费，同时利用喷头进行水喷洒，使水可以均匀的散落在农田中[1]。
（三）节水微灌技术
节水微灌技术经常被运用在农业生产的过程中，其主要分为滴灌与脉冲灌溉以及微喷雾灌溉等，微灌设备的性能不同所以微灌又分为常压微灌与重力微灌，此外根据微灌设备的使用类型划分为为地面微灌与地下微灌。节水微灌技术利用灌溉控制系统、输水道系统以及水过滤系统进行协调配合，实现对灌水量的合理控制，在最小的用水量范围内，尽最大的可能提高农作物的产量。
（四）步行式节水灌溉技术
步行式节水灌溉技术在应用的过程中，其设备的组装工作相对而言要简单些，其常见的组装设备是拖拉机，利用拖拉机进行农田灌溉，不仅使用方便快捷，同时还可以提高灌溉的工作效率，降低了农田灌溉的成本，同时该技术可以最大限度的节约用水量，这项技术不仅在农田灌溉方面使用，还可以应用在日常生活节水方面[2]。
二、节水灌溉技术的管理创新
（一）智能化监测技术
农业自动化生产是我国农业发展的趋势，在我国的农田水利的建设中，智能化的灌溉技术正在不断地进行推广使用，而智能化的农田灌溉已经成为了现代农田水利建设中灌溉技术的发展趋势，在农田水利建设中采用计算机技术，对农田作物的生长环境以及农作物的生长情况进行监测与综合分析，为农作物提供科学的合理的生长环境，包括农作物需要的水分环境与温度环境等，计算机技术的应用可以进一步提高农田水利的节水灌溉效率。
（二）网络化管理
网路化管理已经成为了农田水利节水灌溉技术管理的重要手段，网络化农田灌溉管理系统，主要是利用网络构建一体化的管理体系，在进行农田灌溉管理工作前，需要利用预先编制的管理控制程序，设定相关的可以反映农作物需要水分的参数，利用计算机监测技术进行数据的收集，根据收集的数据进行分析，对需要进行灌溉的农作物区域进行灌溉，利用自动启闭水泵或者按照轮灌的顺序进行农作物的灌溉，保证农作物对水分的需求，同时还可以降低农作物灌溉的成本[3]。
（三）科学合理的选择灌溉技术
由于农作物以及农田类型种类不同，所以需要根据具体的水土条件以及农作物的品种选择合适的节水灌溉技术，对于低产出的农作物，可以进行大面积的农田节水灌溉技术，对于需要保证充足的水分的高产出农作物需要采用最优的灌溉技术，例如喷灌技术与滴灌技术。在进行节水灌溉技术的选择方面，需要不断地进行种植方案的调整，灵活利用灌溉技术，保证最大限度上节约水资源，调整种植方案主要是对耕作的农田面积进行合理的压缩耕种，合理的减少高水产农作物的种植面积，提高林草的种植面积，将提高农田经济效益与社会效益作为终极目标，不断地向可持续农业发展方向迈进。综上，不断进行农田节水灌溉技术的改进与管理，可以促进实现现代化农业的发展，节约水资源的利用，实现农业生产效益的最大化，文中对农田水利建设中的节水灌溉技术做了简单的论述，同时还对节水灌溉管理的工作创新做了简单的论述，意在提高我国节水灌溉技术的利用效率。
作者:张志杰 单位:甘肃省通渭县水务局
参考文献：
