原创《呼图壁县智能化灌溉技术的应用与评价》
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【摘 要】：新疆水资源紧缺、年积温大、蒸发量大、降雨量少等地方特此,提供便于发展节水灌溉技术的发展.更何况在呼图壁县水资源十分紧缺,年来水量满足不了用水量,灌溉用水效率等实际情况确定该县走向自动化、信息化、智能化灌溉必要性.
【关键词】：智能化灌溉技术；应用；评价
水是生命之起源,若没有了水,地球上的生命将会枯竭.专家们曾预言,如果不注意保护水节约水,地球上剩下的最后一滴水将是人类的眼泪.新疆是严重缺水的干旱地区之一,水资源十分紧缺并且分布不均匀.利用科技手段缓解这一危机,将是新疆农业可持续发展的主要的出路.呼图壁县位于新疆维吾尔自治区中北部,地处欧亚大陆腹地,准噶尔盆地南缘,水资源十分紧缺的地区之一.
呼图壁县的农业用水量占全县总用水量95-98%,因此农业用水和供水量是目前处于危机状态.节水灌概是农业灌概的一场革命,是解决农业干旱缺水问题,实现本县可持续发展的一项重要战略措施.如何发展适合呼图壁县农业灌概手段落后、投入不足这一现状的节水灌概控制技术,追赶国内和国际先进水平成为业内人士关注的焦点.随着科学技术和膜下滴灌技术的发展节水灌溉技术慢慢往智慧农业发展,作为精准农业重要组成部分的“精量控制灌概”是今后农业节水灌溉技术的发展方向.本文结合呼图壁县智能化膜下滴灌技术的应用实际情况,描述智能化滴管技术在呼图壁的应用及对其评价.
1.呼图壁县智能化滴灌技术的构造
智能化技术是将农业灌溉技术、作物栽培技术、气象技术、土壤测墒技术、施肥技术、信息技术、滴水自动化等技术融合一体化的一门新技术.智能化灌溉系统包括水源工程,首部枢纽（水泵、肥料注入设备、过滤设备、智能灌溉控制系统等）、测控保护装置、输水管道及配套管件,灌水器等.其中滴灌智能化控制系统一般是由控制站、田间控制站、电磁阀、RTU(远程网络终端单位）或阀门控制器及田间信息采集或监测设备5个部分组成.
1.1 控制站（主站）
控制站主要有微机等设备及控制系统软件组成.其根据作物需水规律和生长情况制定符合水力学要求的轮灌计划,并将该计划转换成控制指令发送到对应的田间控制站,田间控制站收到指令后控制对应的电磁阀的开启和关闭,从而实现灌溉计划.
1.2 田间控制站
田间控制站是通过接受控制站所下发的控制指令,并按照指令类型及去向控制需要开、关的电磁阀.
1.3 电磁阀
电磁阀是田间智能化技术的最重要部分之一,是按照田间控制站下达的指令,控制地面管（支管）的开关水.
1.4 RTU(远程网络终端单位）
RTU(远程网络终端单位）又称为无线阀门控制器,可以控制出地桩的开关水,并记录径流和压力,还能够将监测设备所采集的数据发送给田间控制站.1.5 田间信息采集及监测设备
田间信息采集及监测设备可以将田间的土壤、作物、气象数据进行采集.测量的土壤信息包括土壤温度、土壤含水率、土壤CO2浓度等；测量的作物数据有冠层温度、高度、茎干变化等；测量的气象数据有降雨量、温度、湿度、风速、风向、气压、蒸发、辐射等.同时,以上收集的数据最终会收集到控制站.
2.智能滴灌在呼图壁的发展及应用现状
呼图壁县随着科学技术的迅速发展及农业灌溉技术的不断发展,于21世纪初开始建设膜下滴灌技术示范点.并逐渐推广应用整个县范围内棉花、加工番茄、玉米等作物的灌溉,而且由于使用便捷力、提高水资源利用效率等优势,使用面积一年比一年扩大,使用作物种类增多.2002年起呼图壁县积极响应相关部门的促进现代农业发展及走向信息化农业和智慧农业方向的号召,开始建立自动化灌溉示范基地.
近几年呼图壁县委托中国农业大学、新疆农业大学、新疆水利水电科学研究院等科研单位为技术依靠,于2014年8月份在呼图壁县大丰镇成立中国农业大学呼图壁县教授工作站.进一步是实现科学走进大田,科研做在农业生产上,由教授及研究生指导农业生产的产学研结合体系.滴灌自动化项目从2014年的750亩示范项目和2000亩地的推广应用项目,发展到现在的5000亩地的高效节水示范项目基地和2万亩地的自动化实施项目.应用膜下滴灌技术的作物从刚开始的棉花,发展到目前棉花、玉米、谷子、蔬菜及瓜果,辣椒、加工番茄和苗木的作物.首部水源工程把单独使用地表水或者地下等传统分配方法,改成地根据地方需求地表水和地下水混用的合理的有效的方法.信息采集方面,引进国内智能化滴灌技术行业领先的企业作为技术依靠,实时监测从水源首部到田间阀门的水位变化,系统流量和压力的变化,每个阀门为单位的大田瞬时流量和压力,以及灌水定额、灌溉定额的统计.按照不同作物不同生育期的需水量科学地灌溉,根据作物需求和土壤类型不一样,进行科学施肥及采集施肥用量.为了确切的观测作物墒情变化和作物长势的关系,采用无线墒情采集传感器、视频监控终端、养分监测站和小型农业气象站等高科技手段初步得实现农业信息化.
目前基本上具备了现代化农业、农业信息化工程的基础建设条件,智慧农业大梦想的实现做了稳固的基础.
3.智能滴灌在呼图壁的应用效果分析
呼图壁县是全疆首批国家现代农业示范区,拥有高效节水公司化专业服务合作社和井电双控服务队,使滴灌技术由原来的人工控制闸阀发展到现在的自动化、智能化控制管理.由于智能滴灌技术的推广,能极大程度上的解放劳动力,实时的监测水资源,合理的分配水资源,减少化学肥料的使用,降低农户的成本并增加田间的产量.
3.1 解放劳动力
应用智能滴灌技术的田间可以适当的减少中耕,减少劳动力和机力,折算成机力投入大约是20元/亩；减少人工浇水以及打田梗工,折算机力投入大约是30元/亩.且相比较之前的滴灌系统,解决了很多需要进行的人工操作,在灌溉方面能够实现一个人管理的目标.
3.2 实时的监测水资源
田间信息采集能获得田间持水量、土壤盐分、土壤温度等数据,可以实时的提供灌溉预报信息.电磁阀能在灌水过程中实时的提供管道压力、累计流量、瞬时流量的数据.
3.3 合理的分配水资源
灌水定额和灌溉定额通过智能的滴灌系统可以得到严格的进行,减少了人为操作过程中产生的时间差异.智能滴灌让田间滴灌的均匀度得到了很大的提高,灌溉水量也可以被控制的很合理.控制站可以根据采集田间土壤、作物、气象数据,制定相应的合理的轮灌计划,控制田间控制站来进行轮灌,让水资源得到了合理的分配.
3.4 减少化学肥料的使用
智能滴灌采用的肥水的供应方式,能够让肥料可以均匀的让每一颗作物的根吸收,它们所吸收的养料的均匀度非常高.智能滴灌可以针对特定小区给予相应的肥料,让肥料可以更加充分的利用,同时减少了不必要的化学肥料的使用.
3.5 降低农户的成本并增加田间的产量
智能滴灌系统代替了原有滴灌系统中需要人工操作的很多步骤,减少了必要的劳动力,降低了农户的成本.智能滴灌系统可以严格的按照预定轮灌计划浇水,让根系充分的吸收水分,减少地面径流和作物的课间蒸发,田间用水量减少,降低了农户的成本.同时,也可以防止杂草的生长,增加作物的产量.
4.智能滴灌的展望
（1）采用物联网无线通讯技术,互联网通讯技术实现灌溉自动化远程控制及灌溉管理计算机网络化.
（2）通过用首部水计量监测及压力监测和首部进水阀控制实现远程灌溉调度控制,保证灌溉用水的计划管理和实时调度,保证首部计量准确可靠.
（3）依据灌区作物需水特性及对气象墒情的实时预报,制定作物灌溉制度和灌溉计划,实现灌溉智慧、灌溉决策,节约水资源、提高水资源利用效率.
（4）建设基于移动互联终端的管理系统,提高灌溉工程运行管理效率、保证供水设施安全运行,减低运行成本,保证灌溉供水可靠性,提高灌溉水利用系数.
（5）通过本次项目建设,为今后的高效节水灌溉工程树立一个现代化智能灌溉典范、引领全县乃至自治区的智能灌溉潮流.
智能化论文参考资料：
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