农业专业毕业论文

自动化滴灌系统在新疆农业灌溉中的应用前景

摘 要：自动化滴灌系统是农业节水灌溉的一项重要技术手段，将工程技术和农艺技术与自动化控制技术结合，以最大限度的提高农田灌溉水利用率，本文扼要介绍了自动化滴灌系统的主要原理、控制方法，指出了在实践应用中和研究中存在问题和发展方向。

关键词：自动化滴灌 控制 前景

1、前言

自动化滴灌系统是世界先进国家发展高效农业节水的重要举措，以色列、日本、美国等一些国家都已采用先进的节水灌溉制度。由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，通过采用遥感，传感器来监测土壤墒情和作物生长，对灌溉区用水进行监测预报，实现水管理的自动遥控，对灌溉区实行动态管理，实现农业灌溉用水管理的自动化。

在农业灌溉区域合理地推广自动化控制系统，尤其在干旱、半干旱地区，不仅可以提高水资源利用率、缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率，将水源开发、输配水、灌溉技术、水资源合理利用和降雨、蒸发、土壤墒情和农作物需水规律等方面统一考虑，综合多种因素合理调配水资源。因此，研制和推广农业节水灌溉控制新技术是实现农业现代化的迫切需要。

为有效解决水资源短缺对农业灌溉发展的制约和影响，1996年新疆建设兵团农八师天业集团在引进国外先进节水技术的基础上，研制出了适合干旱、半干旱农业节水的膜下滴灌新技术，并成为干旱、半干旱地区农业灌溉用水的主要手段，是灌溉农业节水的一个里程碑。

膜下滴灌技术是将工程技术和农艺节水相结合的一项节水新技术，通过滴灌枢纽将水、肥、农药等按作物不同生育期的需要量加以混合，借助管道系统使之以滴状、均匀、定时、定量浸润作物根系发育区域的一种高效节水灌溉，有效的改善了土壤水、热、气、肥条件。滴灌技术的应用和推广，有力的为新疆农业自动化灌溉提供了坚实的基础。

2、自动化滴灌系统总体设计

2.1 功能设计

自动化滴灌控制系统主要分为两部分：首部设备和田间设备，首部设备有自动反冲洗过滤器、自动施肥罐设备、滴灌首部及中央主控系统（主计算机、控制柜、触摸屏）、气象观测站（可测量气温、风向、风速）等设备所组成；田间设备有电磁阀（或液力阀）与支管和滴灌带相互连接、有线或无线远程田间控制器（RTU）、田间湿度传感器（可测土壤湿度绝对值）、土壤水分张力计等，组合成一个完整的自动化滴灌系统。

操作人员可坐在首部控制室里，对采集传回的气象资料、田间土

壤湿度等数据进行综合分析，利用手动或自动方式，足不出户的对整个自动化滴灌系统进行轮灌灌溉。同时还可以利用数据查询系统和打印系统，随时记录、查询、打印整个系统区域的气象资料、土壤湿度、灌溉设置、灌溉进程、灌水历史记录等数据。结合作物不同灌溉期需水量的不同和各种作物的需水规律，实现系统自动、适时、适量灌溉和施肥，既节省了以往滴灌人工开、关阀门的繁琐工序，还大大降低了劳动强度，提高了工作效率，又实施精准灌溉，使滴灌这一先进灌溉技术的科技含量进一步得到提升。系统总体结构框图如图1所示：

图1 系统总体结构框图

2.2 网络设计

自动化滴灌系统网络结构主要由电脑和以太网组成第一层控制中心，第二层为GPRS无线控制器或UHF公共频段（无需申请额外附加费用），第三层为阀门控制器，阀门与RTU远程控制器连接，RTU选用低耗能工作部件，采用太阳能供电，这样可以使得电力无法到达的地方，可以用太阳能供电，另一方面减少电缆的用量，

大大降低了

成本；另一方面为了在田间工作人员的安全。

2.3 工作原理

自动化滴灌系统在新疆农业灌溉中主要配套膜下滴灌系统，在设计原理上实现集中操作监控，离散分布工作。因此，对滴灌系统的设计、管网布置将进行更好的优化组合，提高每个灌溉小区的灌水均匀，充分发挥自动化滴灌的作用，降低灌溉成本，提高灌溉质量，提高效益。

自动化滴灌系统由多个控制单元组成，每个控制单元控制着1—4 个电磁阀（或液力阀），每个控制单元为一个灌水小区。利用 GPRS/GSM网路或UHF开放频段，由中央计算机统一管理。田间控制器RTU实现首部中央主控系统控制指令以电信号的方式接收与运行状态的上传，田间温、湿度传感器把结果送入计算机，通过传感器采集来的多路数据，进行信息交换，电信号处理后，在微机处理器中，根据不同作物需求，确定灌溉量，然后控制信号输出，结合中央控制系统的指令，控制阀门的开关。在计算机进行灌溉参数设置时，操作人员通过中央控制系统实现轮灌自动控制编程、灌溉管理和系统运行及调整操作，即可以实现自动灌溉，实施田间监控、异常报警、田间数据的采集传输和分析，又可及时对灌溉情况进行统计，并可通过专用软件在计算机上存储，显示数据和图表，同时可以人工进行特殊操作，通过互联网获取天气信息，有预见性地实施灌溉，计算机将采集的数据进行分析并保存，直观的反映给用户，用户可根据这些数据合理调整田间灌溉量，

3、应用前景

自动化滴灌系统的应用是实施新疆现代农业生产管理的重要环节，也是实现精准农业的精细农业的前提条件。新疆独特的自然环境和得天独厚的资源，为自动化滴灌系统提供了有力保证。许多新的灌溉技术由于没有良好的技术管理措施，其灌溉节水效益不能得到充分发挥或者根本无法大面积推广。实际生产上很少有自动化灌溉系统配备完善的自动控制装置，灌溉过程仍然凭管理人员的经验操作。作物需水的科学规律和管理人员的实践经验得不到有效结合，不能充分发挥出应用的技术优势。应用计算机农田环境参数采集与自动化滴灌控制系统解决了作物需水、适时供水及对土壤含水量信息的实施监控问题，真正做到按需、按期、按量自动供水供肥，结合精准种子、精量播种、精准施肥、精准检测、精准收获等技术，避免了盲目性，提高了科学管理水平，以适应高效农业和精细农业的要求，使传统农业上了一个新台阶。

4、问题与思考

4.1自动化滴灌控制系统还需要在灌溉制度上改进，掌握作物的需水规律，完善对作物监测手段，如增加作物需水丰缺指标、土壤含水量等监测仪器，充分利用计算机系统为灌水提供决策依据。

4.2由于信号在传输线上传送，若遇到阻抗不连续的情况，会出现反射现象使信号扭曲，在无线控制器中往往会出现其他信号干扰，导致中央控制系统接受信号时断时续，接送信号无法完成，从而影响

信号的远距离传送，因此必须采用电阻匹配的方法来消除反射和安装滤波器消除外界干扰。提高了系统的可靠性，实现结构简单、性能稳定、便于维护、控制准确等特点。为了降低自动化滴灌系统的投入，UFH公共频段被更多的应用于自动化滴灌系统，急需解决在应用后期信号减弱、RTU各部件性能可靠的产品，并且具有掉电保持功能，防止意外停电造成轮灌混乱。

4.3 阀门控制选用适合当地水质要求的电磁阀或液力阀，在新疆农业灌溉中，渠水灌溉为主要农业灌溉方式，在长期使用过程中，由于水质等因素的影响，导致阀门启闭失控，新疆天业自主研发的一体化塑料稳压电磁阀因为有良好的稳压效果和抗堵塞能力，越来越多的应用于自动化滴灌系统中，该阀操作简单，除了自动控制启闭，还具有手动开启和关闭。

总之，在新疆推广自动化滴灌系统，是新疆传统农业灌溉向精准农业灌溉的发展趋势，是集约化发展的目标，有利于更好的进行田间规范化管理，减少工作强度，提高劳动效率，有利于作物稳定、增产，达到灌溉的信息化、自动化控制，为下一步农业现代化奠定基础。

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