自動控制系統(tǒng)在精準(zhǔn)灌溉中的應(yīng)用分析

徐冰+于亮亮

摘要精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是現(xiàn)今世界農(nóng)業(yè)發(fā)展的新趨向，農(nóng)業(yè)的精準(zhǔn)化作業(yè)是由許多部分組成的，精準(zhǔn)灌溉便是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的一個組成部分。精準(zhǔn)灌溉是建立在信息技術(shù)支持基礎(chǔ)上產(chǎn)生的新的灌溉理念和技術(shù)，自動控制下的精準(zhǔn)灌溉對信息技術(shù)支持提出了更高的要求。本文首先分析了自動控制系統(tǒng)的內(nèi)涵，包括組成部分、運行原理和特點，其次分析了自動控制系統(tǒng)在精準(zhǔn)灌溉中的前景和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞自動控制；精準(zhǔn)灌溉；應(yīng)用前景

精準(zhǔn)灌溉是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的一個潮流，一個新的技術(shù)要求。對于我國來說，尤其要重視精準(zhǔn)灌溉，不管是農(nóng)作物生長還是園林植物的生長都需要精準(zhǔn)灌溉的技術(shù)支持。精準(zhǔn)灌溉符合我國水資源分布的實際情況，有利于節(jié)約水資源，提高水資源利用水平。精準(zhǔn)灌溉是實踐精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的必要路徑，沒有精準(zhǔn)灌溉，精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)就不能得到合理的發(fā)展，沒有精準(zhǔn)灌溉，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)體系也就不能建立健全。因此，完善和改進精準(zhǔn)灌溉技術(shù)是每一位技術(shù)研究者所要思考、解決的問題。自動控制系統(tǒng)在精準(zhǔn)灌溉中應(yīng)用能夠節(jié)省人力成本和時間成本，從某種程度上說提高了精準(zhǔn)灌溉的信息化層次。

1自動控制系統(tǒng)研究

1.1自動控制系統(tǒng)的組成

有研究者指出自動控制系統(tǒng)由兩個部分組成，一個是硬件部分；另一個則是軟件部分。筆者認為這種分類有一定的科學(xué)性和合理性，并在本文中采用了這種分類方法。具體如下所述。

1）硬件系統(tǒng)。廣義上來說，自動控制系統(tǒng)的硬件組成包括灌溉的管道系統(tǒng)和閥門裝置，還包括水泵、線路等。其次，自動控制系統(tǒng)硬件組成的關(guān)鍵在于傳感器裝置，傳感器中有感應(yīng)裝置和信號輸出輸入裝置，通過傳感器自動感應(yīng)灌溉的時長、流量。此外，自動控制系統(tǒng)的硬件還包括計算機設(shè)備，計算機是聯(lián)結(jié)各個線路中感應(yīng)裝置的終端。

2）軟件系統(tǒng)。自動控制裝置的軟件系統(tǒng)包括計算機中的軟件和傳感器上的技術(shù)裝置。計算機中的軟件包括人機交互軟件和系統(tǒng)控制軟件，人機交互軟件能夠?qū)崿F(xiàn)人對自動控制系統(tǒng)參數(shù)的錄入和更新，也能夠接收到傳感器回路反映的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)灌溉系統(tǒng)數(shù)據(jù)的自動生成和自動變更。傳感器中的軟件包括觸摸技術(shù)和電磁感應(yīng)技術(shù)，通過這些技術(shù)能夠?qū)喔惹闆r進行動態(tài)的監(jiān)測和反饋。

1.2自動控制系統(tǒng)運行原理

自動控制系統(tǒng)由硬件和軟件兩個要素組成，其系統(tǒng)運行原理也就是這兩個系統(tǒng)之間的連接互動。首先，在計算機終端中用戶錄入原始的灌溉數(shù)據(jù)參數(shù)，如每次灌溉的流量是多少，什么時間灌溉，隔多長時間灌溉。在原始數(shù)據(jù)生成基礎(chǔ)上，自動控制系統(tǒng)會依據(jù)參數(shù)實現(xiàn)灌溉，傳感器回路會將灌溉的情況反饋到計算機終端，用戶再根據(jù)實時數(shù)據(jù)對原始的數(shù)據(jù)進行調(diào)整和變更，最終實現(xiàn)作物的精準(zhǔn)灌溉，即灌溉的科學(xué)性和適度性。

1.3自動控制系統(tǒng)的特征

自動控制系統(tǒng)在灌溉領(lǐng)域中的運用主要有以下幾個方面的特點。

1）信息技術(shù)化程度高。在設(shè)備運行之前，需要專業(yè)的技術(shù)人才進行安裝和調(diào)試。還需要專業(yè)的技術(shù)人才進行售后服務(wù)，包括技術(shù)咨詢和故障處理。信息技術(shù)的高要求決定了該系統(tǒng)在精準(zhǔn)灌溉中的運用要有技術(shù)力量的支持。

2）資金投入量大。不管是設(shè)備的采購還是設(shè)備的安裝都需要大量的資金，而且自動控制系統(tǒng)還應(yīng)是體系化和規(guī)?；丛O(shè)備要運行就需要保證整個片區(qū)都要實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)灌溉技術(shù)。規(guī)模效應(yīng)導(dǎo)致設(shè)備的運行需要投入大筆資金。

3）系統(tǒng)更新?lián)Q代周期短。自動控制系統(tǒng)還有一個重要特點是更新?lián)Q代的周期比較短，一是由于科技的快速發(fā)達，技術(shù)不斷得到進步，新的技術(shù)產(chǎn)品很快會取代舊有技術(shù)產(chǎn)品。另一方面是由于自動控制系統(tǒng)的軟件部分使用壽命比較短，如計算機軟件不斷更新發(fā)展，最后計算機硬件性能滯后于軟件發(fā)展的性能。

2自動控制系統(tǒng)在精準(zhǔn)灌溉中的前景和應(yīng)用

2.1自動控制系統(tǒng)的優(yōu)越性

分析自動控制系統(tǒng)的優(yōu)越性本質(zhì)上是分析自動控制系統(tǒng)在精準(zhǔn)灌溉中的市場地位和立足根基，本文從以下幾個方面分析自動控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。

1）節(jié)省成本。自動控制系統(tǒng)最大優(yōu)勢體現(xiàn)在“自動”兩個字，通過計算機終端能夠?qū)崿F(xiàn)自動灌溉，這無疑節(jié)省了人力成本和時間成本，大大提高了工作的效率。

2）灌溉科學(xué)合理。自動灌溉系統(tǒng)的另一個優(yōu)勢是能夠?qū)崿F(xiàn)灌溉的科學(xué)合理，這比人工灌溉更具標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化。自動控制系統(tǒng)通過傳感技術(shù)能夠?qū)⒐喔茸魑锏臅r間點、時長以及灌溉的流量和速度傳輸?shù)接嬎銠C終端，計算機利用數(shù)據(jù)分析軟件計算出該作物科學(xué)的滴灌量和灌溉的時間，然后自動變更灌溉數(shù)據(jù)。相對于人工灌溉來說，自動灌溉提升了作物精準(zhǔn)灌溉的科學(xué)性和合理性。

3）增產(chǎn)增收。前面兩點都是從“人”的角度來分析自動灌溉系統(tǒng)的優(yōu)越性，對于灌溉的作物來說，引進自動灌溉系統(tǒng)能夠促進農(nóng)作物的增產(chǎn)增收，植物的健康生長。從某種程度上來說，能夠提升農(nóng)戶的收入，促進城市園林綠化科學(xué)建設(shè)。

2.2自動控制系統(tǒng)在精準(zhǔn)灌溉中的前景分析

自動控制系統(tǒng)在精準(zhǔn)灌溉中的前景分析實質(zhì)就是分析該系統(tǒng)的價值性和精準(zhǔn)灌溉的價值性。具體來說從以下幾個方面來闡述。

1）精準(zhǔn)灌溉的必然性。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢和潮流，對于我國來說，實現(xiàn)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的精準(zhǔn)灌溉有幾個方面的意義：一是提高我國農(nóng)業(yè)的國際競爭實力，提高農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化和信息化發(fā)展水平，保證國家農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)性地位和農(nóng)業(yè)安全；二是能夠提高我國水資源利用的效率，節(jié)約用水；三是能夠增進農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展，提高農(nóng)民收入。

2）自動控制系統(tǒng)應(yīng)用的必然性。我國高度重視農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)代化，信息化則是農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要組成部分。實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)在精準(zhǔn)灌溉中的應(yīng)用，有利于實現(xiàn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的信息化程度，提升農(nóng)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)代化水平。

2.3自動控制系統(tǒng)在精準(zhǔn)灌溉中的應(yīng)用

筆者認為自動控制系統(tǒng)在精準(zhǔn)灌溉中的應(yīng)用應(yīng)該依照項目管理的思路來推廣，具體來說應(yīng)做到以下幾點。

1）劃分區(qū)域，設(shè)置不同參數(shù)。對于精準(zhǔn)灌溉來說，首先就是要做到實際情況的調(diào)查取證。在深入實地調(diào)查的基礎(chǔ)上依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)劃分不同的項目實施區(qū)域，如按地勢劃分為平地、坡地和陡地，按干濕程度劃分為干旱區(qū)、半干旱去和半濕潤區(qū)、濕潤區(qū)。對不同的區(qū)域設(shè)置不同的灌溉參數(shù)，做到不同區(qū)域灌溉的時段、時長和流量的差異性和適應(yīng)性。

2）保證設(shè)備安置的隱蔽性和合理性。自動控制系統(tǒng)的傳感器安置應(yīng)該要保證隱蔽性和合理性，不能露出地表，如受到雨水的沖刷會影響傳感器的使用壽命，也是為了防止外部因素的破壞。其次，根據(jù)不同的土壤結(jié)構(gòu)對傳感器填埋過程應(yīng)該有不同的標(biāo)準(zhǔn)，如陡坡地勢中如何安置才能防止傳感器不被雨水沖刷。

3）開放專業(yè)人才資源。研究中我們會發(fā)現(xiàn)自動控制系統(tǒng)是一個信息技術(shù)程度比較高的系統(tǒng)，需要專業(yè)的人才調(diào)查實施地點、安裝設(shè)備、調(diào)試和運行設(shè)備以及對設(shè)備的后期技術(shù)處理。為此，要建立動態(tài)的技術(shù)人才庫，實現(xiàn)人才資源的共享。同時，在技術(shù)人才缺乏的地區(qū)應(yīng)開辟人才溝通渠道，如培養(yǎng)相關(guān)技術(shù)人才，或者與高校建立人才合作機制。

4）依實際情況選擇自動控制模式。自動灌溉系統(tǒng)有3種控制模式：全自動模式、時間任務(wù)模式、手動模式。這3種模式技術(shù)的難度和投入的資金依次遞減分布，因此對于這3種模式的選擇要依具體實際情況而定。如資金的投入度、技術(shù)的可操作性等都要考慮在內(nèi)。

3結(jié)論

精準(zhǔn)灌溉是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的必由路徑，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要組成部分。自動控制系統(tǒng)在精準(zhǔn)灌溉中的應(yīng)用符合精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，有利于提高我國農(nóng)業(yè)的國際競爭力和影響力。筆者認為自動控制系統(tǒng)在精準(zhǔn)灌溉中的應(yīng)用應(yīng)符合實際情況，實現(xiàn)資源的整合，保證系統(tǒng)運行的完善和科學(xué)。