干電池供電的柑橘園滴灌定時(shí)自動(dòng)控制器

南方農(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備關(guān)鍵技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室利用低功耗設(shè)計(jì)技術(shù)研制了一款以干電池供電的滴灌控制器，用于柑橘園的滴灌定時(shí)自動(dòng)控制，該控制器使用一節(jié)9伏堿性電池至少可工作1年以上，而且“傻瓜”化操作，適合果農(nóng)使用，可有效提高偏遠(yuǎn)無電地區(qū)柑橘園滴灌的管理效率，降低勞力投入，節(jié)約生產(chǎn)成本。

此研究報(bào)告刊登于《農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)》2011年第7期，題為“柑橘園低功耗滴灌控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”，第一作者為華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化專業(yè)博士生李加念。通信作者為洪添勝教授。

柑橘是世界第一大水果品種，是我國南方經(jīng)濟(jì)地位最重要的果樹之一，日前我國柑橘種植面積和產(chǎn)量均已躍居世界首位，已經(jīng)成為我國南方主產(chǎn)區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的一大支柱產(chǎn)業(yè)。但我國柑橘的單產(chǎn)水平低于世界平均水平，其中重要的原因之一是柑橘園的管理水平普遍較低，柑橘生產(chǎn)的物質(zhì)技術(shù)裝備條件差，灌溉方式落后。

滴灌是指通過安裝在毛管上的滴頭、孔口或滴灌帶等灌水器將水均勻而緩慢地滴入作物根區(qū)附近的土壤中，具有節(jié)水增產(chǎn)的效益，被認(rèn)為是最有利于柑橘生長(zhǎng)的有效灌溉方式。目前我國柑橘大部分在山地種植，柑橘園普遍建有不同形式的蓄水池，有些還鋪上了滴灌管網(wǎng)，利用水池水位產(chǎn)生的水壓進(jìn)行滴灌。但由于我國柑橘屬于勞動(dòng)密集型農(nóng)作物，柑橘生產(chǎn)集約化及規(guī)模化程度低，多是單家獨(dú)戶種植與經(jīng)營，而且大部分柑橘園地處偏遠(yuǎn)的山區(qū)，往往缺乏電力供應(yīng)。由于成本高、供電限制和不易操作等原因，一些智能化的灌溉自動(dòng)控制系統(tǒng)或裝置不適合在此類柑橘園中應(yīng)用推廣，從而柑橘園的滴灌還是只能依靠人力穿梭于山地中手動(dòng)開、關(guān)管道閥門進(jìn)行控制，費(fèi)時(shí)費(fèi)力且效率低。為此，有必要設(shè)計(jì)一個(gè)以干電池供電、低成本、操作簡(jiǎn)單且適合于果農(nóng)使用的滴灌控制器，以提高滴灌的管理效率。

該控制器主要由微電子電路與雙穩(wěn)態(tài)脈沖電磁閥組成，電磁閥安裝在滴灌管網(wǎng)的主干管道上，通過編制程序控制電磁閥的開與關(guān)來控制滴灌的啟動(dòng)與停止，從而實(shí)現(xiàn)滴灌的定時(shí)自動(dòng)控制。滴灌的定時(shí)時(shí)間、間隔天數(shù)以及控制器的時(shí)鐘，可由用戶通過兩個(gè)多檔位的旋鈕開關(guān)設(shè)定，旋鈕開關(guān)的每一個(gè)檔位所表示的功能或數(shù)值在控制面板上都有相應(yīng)的數(shù)字標(biāo)識(shí)相對(duì)應(yīng)，因而操作直觀簡(jiǎn)便。以一節(jié)9伏堿性電池供電，分別在0ˉ0.9兆帕的水壓條件下，對(duì)該滴灌控制器進(jìn)行了試驗(yàn)。由試驗(yàn)結(jié)果知，控制器正常進(jìn)行滴灌控制的最低工作電壓為3伏，控制器全天候運(yùn)行時(shí)的平均電流為50 微安，控制器驅(qū)動(dòng)電磁閥開關(guān)動(dòng)作時(shí)消耗的電流在0ˉ0.9 兆帕 水壓范圍內(nèi)是基本相同的。并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果估算出，一節(jié)額定容量為2500毫安?時(shí)的9 伏電池可使控制器工作5年以上。

該控制器屬于“傻瓜”型，操作簡(jiǎn)單、方便，適合于有高處水池的水頭落差形成壓力的中小面積柑橘園的滴灌定時(shí)自動(dòng)控制。該滴灌控制器在江西省安遠(yuǎn)縣等柑橘主產(chǎn)區(qū)試驗(yàn)示范45套，經(jīng)回訪調(diào)查知：該控制器至今已良好運(yùn)行10月有余，其電池電壓僅從初始值下降為7.9 伏；柑橘園平均每10天滴灌一次，該控制器可平均節(jié)約人工0.5人/次，平均節(jié)約生產(chǎn)成本25元/次。由此可見，該控制器能有效地降低勞力投入、生產(chǎn)成本，提高柑橘園滴灌的科學(xué)管理水平，具有良好的推廣應(yīng)用前景。