1、 1 自动化滴灌系统在新疆农业灌溉中的应用前景 摘摘 要：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。 关键词关键词：自动化滴灌 控制 前景 1 1、前言、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
2、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。 2 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
3、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 2、自动化滴灌系统总体设计、自动化滴灌系统总体设计 2.1 2.1 功能设计功能设计 自动化滴灌控制系统主要分为两部分：首部设备和田
4、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 3 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
5、、 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 2.2 网络设计网络设计 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
6、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 数据中心 网络 RTU 控制器 RTU 控制器 阀门 4 成本；另一方面为了在田间工作人员的安全。 2.3 2.3 工作原理工作原理 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
