自动控制技术在节水灌溉中的应用

孔德磊

摘要：近年来，节水灌溉越来越受到社会各方面的广泛关注，围绕如何更好的进行节水灌溉的讨论不断展开，其中，自动控制技术在节水灌溉中的应用优点众多，备受大家的关注。

关键词：自动控制技术；节水灌溉；应用

传统的灌溉系统主要是采用大水漫灌以及人工洒水的方式，造成了水资源的严重浪费，并且灌溉均匀度很差，对植物的生长很不利。现代应用自动控制技术的灌溉方式能够弥补这些缺陷，实现节水灌溉。本文以节水灌溉为研究对象，对自动控制技术在其中的应用进行了简要的分析和研究。

一、自动控制技术应用类型

（一）按物理控制量划分

（1）压力型。

压力型是通过控制灌溉管道的压力，来达到提高灌溉的均匀性目的，通常是需要与变频控制器一起使用的，只要根据相同的压力灌溉系统，设置压力传感器，就可以实现控制目的。但是，压力型自动控制应用成本较高，操作也比较复杂，不是任何类型的灌溉都适用，它只适合对灌溉水均匀性要求高的一些场所。

（2）土壤湿度型。

土壤湿度型是通过控制土壤湿度，从而实现对土壤含水量控制的目的，通常是与渗灌和滴灌一起搭配使用。根据土壤的不同湿度，系统会设置最大值以及最小值，之后通过传感器对土壤湿度进行探测，一旦土壤湿度达到设置的最小值，系统就会自动开启进行灌溉，反之当土壤湿度达到设置的最大值，系统就会自动关闭。土壤湿度型自动控制系统使用起来很方便，但是它的应用成本也比较高，并不适用于所有类型的灌溉，一般是多应用于温室大棚和田地等范围比较大的灌溉。

（3）空气湿度型。

空气湿度型是通过对空气温度施加控制，来确保环境能够适宜作物生长，实现节水灌溉的目的，一般是与微喷灌一起应用。它的工作流程和土壤湿度几乎相同，根据空气的不同湿度，系统会设置最大值以及最小值，之后通过传感器对空气湿度进行探测，一旦空气湿度达到设置的最小值，系统就会自动开启进行灌溉，反之当空气湿度达到设置的最大值，系统就会自动关闭。这种空气湿度型自动控制系统使用起来方便简单，但实际应用比较少，多用于大棚和温室中，特别是对育苗进行灌溉，控制相对比较准确。

（4）时间型。

时间性是通过控制灌水时间，来达到节水灌溉的目的。时间型自动系统能够事先设定好灌溉开启和关闭的时间，比如，可以设定每天的中午11：00到下午3：00点以及晚上5：30到7：00进行灌溉，其余时间保持关闭。此外，时间型还可以对开启及关闭时间的间隔进行设点，比如育苗微喷灌为保证湿度，设定开起为15秒关闭8分钟连续运行。时间性自动控制系统的制造简单，技术成本也相对便宜很多，使用也简单不需要太多的技术含量，因此应用范围十分广。

（5）雨量型。

雨量型是根据降雨量的多少，来达到控制灌水量的目的，一般情况下是与微喷灌和喷灌一起结合应用的。雨量型自动控制系统的工作是通过传感器来实现对灌溉降雨量进行采集，当达到设定值以后，就会自动关闭系统。

（6）综合型。

综合性是通过综合控制灌溉管理压力、土壤湿度、灌水时间、降雨量、空气湿度中的几种，例如，控制灌水时间加降雨量，土壤湿度加空气湿度加压力，降雨量加灌水时间等，根据系统开启和关闭设定条件，物理量满足条件就可以执行动作。

（二）按控制系统复杂程度划分

（1）简易型。

简易型通常是对一台设备进行控制，像水泵、电磁阀等，它比较适用于小面积的灌溉，土壤湿度型1路进行信号的采集，1路或2路对信号进行控制；时间型1路进行输出。

（2）多路控制型。

多路控制型主要包括两方面内容，一是输出信号，二是多路输入，它可以对多台设备同时进行控制，比较适合大面积灌溉。多路控制型系统的优点是可以满足用户的基本需求，并且价格低廉，应用前景广阔，缺点是操作较为复杂，并且不够直观。

（3）中央计算机控制型。

这是一种主机由中央计算机软件控制为辅助控制，操作更直观，系统控制多通道，可根据需要无限延长，适合广泛的灌溉。用于数据输入的微机软件，显示每个设备的数据和状态，并保存数据，帮助做出决策。辐射，相对湿度和温度等气象参数从电子气象台传输到中央计算机，自动决定通知执行装置关闭或打开子系统。此外，它可以控制各个组件。使用中央电脑控制系统时，需要注意一些问题。由于微型喷淋头和滴管灌溉装置的水通道尺寸小，水中的杂质过多，容易堵塞。同時由进出口压力引起的过滤器堵塞，当压力差过大时，水不符合灌溉要求，甚至造成过滤器爆裂，应始终清洁过滤器，或与自动清洗过滤器功能。

二、自动控制技术在节水灌溉中的应用

（1）在发达国家的应用现状。

发达国家由于科技水高、电子技术发展快，加上节水灌溉的发展起步早、时间长，因此在节水灌溉中应用自动控制技术更加先进也更加完善。有的国家使用地下湿度传感器来探测土壤湿度，通过智能系统来测得植物果、茎等直径变化，进而分析作物灌溉量及灌溉计划。小型控制器大多使用在设施较多的场所，通常能够对几路到十几路的电磁阀进行同时控制，具有多套管理程序，可根据实际情况设定开启、间隔和关闭时间，智能化及自动化控效果更加可靠、精密，操作也很方便简单。

（2）在我国的应用及发展。

我国自从引进节水灌溉以后，大多是作为示范性应用，还没有进行大规模的实际应用。同时，我国的自动控制技术在节水灌溉上还缺乏使用。近几年来，我国对节水灌溉大力提倡，对自动控制技术在节水灌溉上的应用也非常重视，现在根据我国部分地区的实际情况，已经自行研制出了一些自动控制的节水灌溉系统，并且在实际应用中取得了不错的效果。不管是简易型的、多路型的、还是中央计算机控制型的系统，在我国都有实际应用，相信在不久的将来自动控制技术在我国节水灌溉中会有更多的应用，从长远来看将会节约大量的人力、物力和财力，有助于我国实现科学灌溉，最终达到节约水资源的目的。

三、结语

通过上面分析可以看出，自动控制技术在节水灌溉上应用广泛，帮助灌溉节省了大量的人力，并且达到了节约水资源的目的。现在西方发达国家的自动控制节水灌溉系统发展速度快，自动化、智能化水平高，我国的自动控制节水灌溉也在不断发展，相信在各国的不断努力下，未来全球节水灌溉将会取得突破性进展。

参考文献：

[1]王文新.自动控制技术在园林节水灌溉中的应用[J].电子制作，2013，05：6780.

[2]柏大团，孙佃亮，邱凤翔.自动控制在节水灌溉中的应用与研究[J].江苏理工学院学报，2016，04：4752.

[3]王宁杰.节水灌溉中自动控制技术的有效应用分析[J].现代工业经济和信息化，2016，05：2526.

[4]顾雯雯.自动节水灌溉控制系统研究与设计[D].山东大学，2016.