楊葉娟

（甘肅省景泰川電力提灌水資源利用中心，甘肅 白銀 730400）

國(guó)家對(duì)保護(hù)水資源愈發(fā)重視，因此在農(nóng)業(yè)灌溉自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中，也要融入節(jié)水的概念。但是在實(shí)際中節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果并不理想，因此要深入研究農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容。首先，研究節(jié)水自動(dòng)灌溉的具體工作原理、工作特征、發(fā)展現(xiàn)狀等，明確節(jié)水灌溉系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向。其次，研究節(jié)水智能灌溉系統(tǒng)的具體功能，明確應(yīng)用農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的重要性。最后，提出相應(yīng)的措施和建議，提高農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用水平，從而提高農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，有效減少水資源的浪費(fèi)。

1 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)概述

1.1 節(jié)水自動(dòng)灌溉的具體工作原理

在對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行分析的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)節(jié)水自動(dòng)灌溉系統(tǒng)中主要有傳感器、中央控制計(jì)算機(jī)、電磁閥、軟件系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，具有內(nèi)容多樣的特點(diǎn)[1]。在實(shí)際工作過(guò)程中，主要以農(nóng)業(yè)作業(yè)的生產(chǎn)現(xiàn)狀為依據(jù)，分析和處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息，得出最適合農(nóng)作物生長(zhǎng)的灌溉數(shù)據(jù)，以此保障灌溉的科學(xué)性和規(guī)范性。而在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，以這些數(shù)據(jù)分析的結(jié)果為依據(jù)，通過(guò)系統(tǒng)中的傳感器傳遞農(nóng)作物的需求信息，中央控制計(jì)算機(jī)對(duì)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、計(jì)算以及分析，在確定具體的灌溉數(shù)據(jù)之后，執(zhí)行灌溉任務(wù)。在執(zhí)行農(nóng)作物灌溉任務(wù)的過(guò)程中，灌溉系統(tǒng)會(huì)把實(shí)際灌溉數(shù)據(jù)與預(yù)期灌溉數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，一旦出現(xiàn)不同的數(shù)據(jù)結(jié)果，就會(huì)自動(dòng)停止灌溉工作，以此保障灌溉工作自動(dòng)化的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。

1.2 節(jié)水自動(dòng)灌溉的工作特征

農(nóng)業(yè)節(jié)水自動(dòng)灌溉系統(tǒng)應(yīng)該有以下幾方面的特點(diǎn)[2]：

首先，要有操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，只是針對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉進(jìn)行使用，雖然在應(yīng)用過(guò)程中存在一定的自動(dòng)化技術(shù)實(shí)踐內(nèi)容，但是其結(jié)果依然處于不理想的狀態(tài)。同時(shí)，農(nóng)業(yè)灌溉工作人員在進(jìn)行作業(yè)的過(guò)程中，存在專(zhuān)業(yè)水平有限的問(wèn)題，這也會(huì)導(dǎo)致農(nóng)業(yè)節(jié)水自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的實(shí)際工作效果受到影響。因此，要求農(nóng)業(yè)節(jié)水自動(dòng)灌溉系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，以此保障自動(dòng)化技術(shù)的實(shí)際效果。其次，要有抗腐蝕性的特點(diǎn)。在農(nóng)業(yè)灌溉工作開(kāi)展過(guò)程中，不單單是要對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行基礎(chǔ)灌溉，保障農(nóng)作物所需水分，還會(huì)使用諸多帶有化學(xué)性質(zhì)的農(nóng)藥，以此保障農(nóng)作物的生長(zhǎng)需求得到滿足。因此，要求節(jié)水自動(dòng)灌輸設(shè)備具備優(yōu)質(zhì)的防腐蝕性，以此保障設(shè)備可以正常使用，進(jìn)而發(fā)揮自動(dòng)化技術(shù)的作用。最后，要有自動(dòng)化調(diào)節(jié)的特點(diǎn)。在實(shí)際的灌溉工作過(guò)程中，節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)要對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的水分和肥力按照最佳比例進(jìn)行調(diào)配，并且以農(nóng)作物生長(zhǎng)規(guī)律為依據(jù)，進(jìn)行合理化和自動(dòng)化的調(diào)節(jié)，以此保障農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)。這也就要求節(jié)水自動(dòng)灌溉系統(tǒng)應(yīng)具備自動(dòng)化調(diào)節(jié)的特點(diǎn)，以此維持農(nóng)業(yè)節(jié)水自動(dòng)灌溉系統(tǒng)的應(yīng)用效果。

1.3 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

節(jié)水灌溉技術(shù)的含義是使用較少的水量，在滿足農(nóng)作物灌溉需求的情況下進(jìn)行灌溉，以此促使水資源的最大作用得到發(fā)揮，促使節(jié)約水能和增產(chǎn)增收的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)的堤防超過(guò)30 萬(wàn)km，水資源供給能力超過(guò)6 000 億m3。同時(shí)，全國(guó)20.23 億畝耕地中，有效灌溉面積為10.2 億畝，節(jié)水灌溉面積達(dá)5.4 億畝。據(jù)水利部公開(kāi)發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)，近40 年來(lái)，在全國(guó)灌溉面積增加3 億畝、灌溉保證率不斷提高的同時(shí)，灌溉用水基本沒(méi)有增加[3]。這主要是因?yàn)檗r(nóng)村的經(jīng)濟(jì)實(shí)力較弱，節(jié)水灌溉的設(shè)備質(zhì)量處于較低的狀態(tài)，而且土地處于分散經(jīng)營(yíng)的狀態(tài)，在這種情況的影響下，多種農(nóng)作物噴灌面積難以實(shí)現(xiàn)增加的目標(biāo)。在節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，需要依據(jù)農(nóng)作物的生長(zhǎng)習(xí)性、周期以及肥料釋放等多方面內(nèi)容知識(shí)，同時(shí)要確保水渠處于防滲的狀態(tài)，而且需要低壓噴灌工作的支持，以此保障節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果。

節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)最早應(yīng)用在國(guó)外的部分國(guó)家中，這些國(guó)家的節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)處于成熟的狀態(tài)，而且擁有長(zhǎng)時(shí)間使用經(jīng)驗(yàn)，因此，這些國(guó)家應(yīng)用節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)為自身農(nóng)業(yè)種植效果的提升提供助力[4-5]。隨著我國(guó)國(guó)家實(shí)力不斷提升，我國(guó)的農(nóng)業(yè)種植效果也得到提升，逐漸開(kāi)始將節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。但是因?yàn)楣?jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用時(shí)間較晚，處于發(fā)展緩慢和技術(shù)水平有限的狀態(tài)，所以在實(shí)際使用的過(guò)程中依然存在諸多的問(wèn)題，使得我國(guó)農(nóng)業(yè)自動(dòng)化灌溉的效果難以得到保障。并且大部分的農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中，都是處于半自動(dòng)化的狀態(tài)，需要工作人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作。因此，在國(guó)家科學(xué)技術(shù)水平提升的背景下，要加大對(duì)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的研究力度，以此保障農(nóng)業(yè)灌溉的效果，推動(dòng)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。

1.4 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

在國(guó)家科技水平顯著提高且國(guó)家對(duì)“三農(nóng)”工作日益重視的情況下，要推動(dòng)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)向自動(dòng)化、現(xiàn)代化以及數(shù)據(jù)化的方向發(fā)展，以此促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展。具體而言，要推動(dòng)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)向著以下幾個(gè)方向發(fā)展。

首先，向著無(wú)線傳感器節(jié)水灌溉方向發(fā)展。該方向以電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)以及無(wú)線通信技術(shù)為主，促使信息信號(hào)的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，可以更好地處理、分析收集到的信息，提高農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的水平，是目前研究的主要方向。其次，向著3G技術(shù)節(jié)水灌溉的方向發(fā)展。這是借助GIS、GPS 以及GPRS 等技術(shù)進(jìn)行灌溉的一種，可以有效地推動(dòng)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)向著數(shù)據(jù)化、高效化以及現(xiàn)代化的方向發(fā)展。最后，向著電話網(wǎng)絡(luò)撥號(hào)的有線節(jié)水灌溉的方向發(fā)展。這主要是借助IMMS 中央控制系統(tǒng)，以有線電話網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，進(jìn)行農(nóng)業(yè)自動(dòng)化灌溉的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅可以促使灌溉的精準(zhǔn)性進(jìn)一步提升，而且還可以進(jìn)行糾錯(cuò)報(bào)警，減少人為原因?qū)е碌氖д`，以此減少水資源的浪費(fèi)。

2 節(jié)水智能灌溉系統(tǒng)的具體功能

2.1 變速的功能

節(jié)水智能灌溉系統(tǒng)在應(yīng)用的過(guò)程中，會(huì)發(fā)揮其變速功能。這項(xiàng)功能實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程是將農(nóng)作物所在地土壤的濕度值和適宜農(nóng)作物的生長(zhǎng)濕度值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果，按照高、低標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行灌溉。通常情況下，儀器上會(huì)存在3 個(gè)濕度標(biāo)準(zhǔn)的指示燈，可借助變頻器按照指示燈的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時(shí)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部也存在高、中、低三種轉(zhuǎn)速，與轉(zhuǎn)速指示燈相對(duì)應(yīng)。

2.2 自動(dòng)停轉(zhuǎn)的功能

這項(xiàng)功能在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，以土壤的干濕度為依據(jù)自動(dòng)判定噴灌設(shè)備開(kāi)啟的狀態(tài)，然后對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，保障噴頭可以360°噴轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行灌溉。在工作一段時(shí)間之后，會(huì)停止一段時(shí)間，之后再進(jìn)行工作，最終在濕度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后，自動(dòng)關(guān)閉系統(tǒng)，停止噴灌工作。

2.3 故障自動(dòng)檢測(cè)的功能

這項(xiàng)功能是對(duì)節(jié)水灌溉系統(tǒng)的故障進(jìn)行檢測(cè)，并且采取相應(yīng)的措施解決故障。通常情況下，會(huì)應(yīng)用在水管破裂、傳感器故障以及其他部位故障的處理中，控制水泵停止工作，之后故障警報(bào)燈會(huì)亮起，提示工作人員節(jié)水灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故障。在故障解除之后，故障警報(bào)燈會(huì)恢復(fù)正常狀態(tài)，取消報(bào)警狀態(tài)[6-7]。

2.4 急停的功能

在智能灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，可以按下急停功能按鈕，然后智能灌溉系統(tǒng)會(huì)直接停止工作，其中的閥門(mén)也會(huì)被關(guān)閉，噴頭也停止工作。

3 農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的具體應(yīng)用措施

3.1 提高節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的硬件設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)

要想保障農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果，就要提高自動(dòng)化技術(shù)中的硬件設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)。在這個(gè)過(guò)程中，要做到以下幾點(diǎn)。

首先，嚴(yán)格控制和規(guī)范使用的設(shè)備，尤其要對(duì)傳感器和控制器進(jìn)行控制，保障這兩種設(shè)備向著數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。控制器的數(shù)字化發(fā)展，可以更好地保障數(shù)據(jù)信息的采集和存儲(chǔ)效果；傳感器的數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展，可以提高數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，進(jìn)而保障農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果。其次，提升硬件設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)，保障農(nóng)業(yè)灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用質(zhì)量，并且將數(shù)字化和標(biāo)準(zhǔn)化要求融入灌溉作業(yè)的全過(guò)程。通過(guò)這樣的方式，有助于實(shí)現(xiàn)信息共享的目標(biāo)，還有助于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制灌溉裝置的目標(biāo)，推動(dòng)我國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)水自動(dòng)化灌溉技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

3.2 加大農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新力度

目前我國(guó)的節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)還處于初級(jí)階段，所以為了提高節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用水平，要加大節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新力度，主要做好以下幾方面工作。

首先，研究機(jī)構(gòu)要做好和企業(yè)的合作與對(duì)接工作。因?yàn)樵谘芯抗?jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的過(guò)程中，結(jié)合其中的不足以及市場(chǎng)需求等內(nèi)容，與企業(yè)進(jìn)行合作與對(duì)接，既可以獲得充足的研究資金，保障有資金引進(jìn)先進(jìn)的研究設(shè)備和優(yōu)秀的研究人才，又可以對(duì)市場(chǎng)需求進(jìn)行充分調(diào)研，以此保障節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)更具有針對(duì)性。其次，政府要加大扶持力度，主要從政策、資金等方面進(jìn)行支持，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)和理念，為節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的人才，以此保障人才、資金、觀念與技術(shù)等均處于充足的狀態(tài)。最后，要合理調(diào)控企業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，調(diào)動(dòng)提高企業(yè)參與研發(fā)的積極性，鼓勵(lì)企業(yè)為研究機(jī)構(gòu)提供資金、設(shè)備以及技術(shù)等方面的支持。通過(guò)以上途徑加大節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的創(chuàng)新力度，進(jìn)而有效地提升我國(guó)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用水平[8-9]。

3.3 提高農(nóng)業(yè)技術(shù)技能人才的專(zhuān)業(yè)能力

為了保障農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果，要大力培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，使其具備提取農(nóng)作物生長(zhǎng)所需信息的能力。在農(nóng)業(yè)灌溉過(guò)程中，先要對(duì)灌溉土地的信息進(jìn)行測(cè)量，然后提取出有用的信息，以此為自動(dòng)灌溉標(biāo)準(zhǔn)值的確定提供參考。重視對(duì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員提取農(nóng)作物生長(zhǎng)所需信息能力的培養(yǎng)，可以更好地對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督和管理，進(jìn)而精準(zhǔn)地了解農(nóng)作物生長(zhǎng)的需求，并以此為依據(jù)，為農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用制訂科學(xué)合理的灌溉方案。這樣既可以保障農(nóng)業(yè)灌溉的效果，又可以達(dá)到節(jié)約水資源的目的。

3.4 加大農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的推廣力度

農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果處于不理想的狀態(tài)，一個(gè)主要的原因就是推廣人員重視程度不夠，未做好技術(shù)推廣工作。為了解決這個(gè)問(wèn)題，保障農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果，就要加大農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的推廣力度。要組織農(nóng)業(yè)工作者參與學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，使其充分了解和掌握節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)，調(diào)動(dòng)提高農(nóng)民應(yīng)用該技術(shù)的積極性和主動(dòng)性，提高農(nóng)民實(shí)際的技術(shù)操作水平和能力，以此擴(kuò)大農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用范圍，提高農(nóng)業(yè)種植的質(zhì)量和產(chǎn)量，推動(dòng)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，最終為國(guó)家實(shí)力的提升和節(jié)約水資源目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)等提供助力[10-11]。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在國(guó)家快速發(fā)展的過(guò)程中，要想保障農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用效果，就要從目前我國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀入手，對(duì)節(jié)水灌溉系統(tǒng)的工作原理、工作特征、發(fā)展現(xiàn)狀以及具體功能等內(nèi)容進(jìn)行分析，明確我國(guó)農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展方向，并提出相應(yīng)的應(yīng)用措施和建議。通過(guò)這樣的方式，可以解決農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉方面的問(wèn)題，提高農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的水平，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，保護(hù)和節(jié)約水資源，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展提供助力，進(jìn)而促使我國(guó)農(nóng)業(yè)實(shí)力提升，最終實(shí)現(xiàn)提高國(guó)家整體實(shí)力的目標(biāo)。