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现代农业灌溉控制系统在农业上的应用 摘要：现代化农业中灌溉技术对作物的生长以及水的利用率影响越来越显著，将自动化控制应用于灌溉技术已经是发展的方向。本文对自动化灌溉控制系统进行概述，并介绍了系统的组成、工作流程及通讯和软件方面功能。 关键词：农业灌溉 自动化控制 测控系统 １引言 当前，占世界人口总量４０％的８０个国家缺水，其中 ２６个国家严重缺水。我国是一个水资源短缺的国家。我国全世界排第６位，但人均水资源占有量不足世界水资源的１／４，是世界上人均占有水资源最贫乏的１３个国家之一。 农业用水量占总用水量的７５％以上，是用水大户，而农业用水的９０％是灌溉用水。我国由于灌溉管理水平相对较低，技术整体较为落后，用水浪费严重。与一些发达国家相比，我国农业的用水效率还是相当低的，灌溉水资源的浪费情况相当严重。通过对全国灌溉水利用系数调查资料的初步分析，我国灌区目前大部分地区采用传统的地面灌溉技术，输水方式基本上采用的是渠道输水。由于渠道没有衬砌和部分渠道破损严重，渠道渗漏、跑水严重，渠系水利用系数一般只有０．５左右，甚至更低。我国每年占总水量的４０％以上的用水并没有真正用到农业上，而是由于渠道渗漏、田间灌溉渗漏、跑水等因素被浪费掉了。大量灌溉水的浪费还引起灌区地下水位的升高、土壤的盐碱渍害，导致农业减产，恶化灌区生态环境。由此可见，提高农业用水效率是节约用水的重要途径。 ２自动化灌溉控制系统概述 自动化灌溉控制系统是将计算机技术、传感与检测技 术以及通讯技术结合起来，能够检测土壤墒情、环境特征，并依据检测结果来决定灌溉量与灌溉时间，摆脱了传统的全凭经验灌溉的灌溉模式。并且将灌溉节水技术、农作物栽培技术及节水灌溉工程的运行管理技术有机结合，通过计算机通用化和模块化的设计程序，构筑供水流量、压力、土壤水分、作物生长信息、气象资料的自动监测控制系统，能够进行水、土环境因子的模拟优化，实现灌溉节水、作物生理、土壤湿度等技术控制指标的逼近控制，从而将农业高效节水的理论研究提高到新的现实应用水平。 节水灌溉自动控制系统的研究方案是将传感技术与控制芯片相结合，设计一个简单、低成本、易推广的控制系统，而目前比较稳定可靠的农用传感器有测量温度、降雨量、流量、相对湿度、土壤湿度、水面蒸发量、水位和电导率（土壤盐分）等的传感器。在自动化灌溉控制系统中，通过设置在田间的各类传感器不断获取信息，并依赖以土壤特性和灌溉管理、农作物需水规律的知识与模型为依据，能够实时检测土壤及作物的一些灌溉控制参数，农田实时水分状况、通气状况、储水数量、灌溉日期及灌水量的预报，根据检测结果实现按需、精准灌溉，达到高效节水、优质高产的目的。整个控制系统主要有４个模块：检测模块、数据处理模块、数字模块及控制模块。 ３自动化控制灌溉系统的组成结构及流程 ３．１系统组成结构 自动化控制灌溉系统由二大部分组成，即输水部分和控制部分。 输水部分包括首部系统、管网系统和灌水器。首部系统主要包括加压泵、过滤器、施肥器、总控阀、水表、流量计、逆止阀和排气阀等。其作用是从水源抽水加压；施入化肥溶液，过滤杂质；最后，将水、肥输进干管。管网系统主要包括环状布置的各级输水管道和控制阀、排气阀、放空阀等。系统包括干管、支管和毛管。灌水器的类型有喷头、滴头等各种类型的灌水器。滴头的作用在于使水流经过微小的孔隙消能，然后成水滴状灌入土壤。 自动化控制灌溉系统的控制部分主要由采集系统、执行系统、传输系统、监控系统组成。按照空间位置，采集系统和执行系统在田间，监控系统安装在控制室中，传输系统为田间和控制室之间的连接部分。具体地说就是采集与传输系统主要负责支管控制阀信号处理传输，农田水分采集传输处理，农田气候要素采集传输，管道工作参数采集传输，系统及泵站信号集中控制处理显示系统等。执行系统负责对输水部分的加压泵、控制阀以及灌水器等的控制来实现灌溉的功能。 数据采集部分，通过与计算机相连的数据采集卡把传感器采集到的数据同步地接收进来。接收的数据包括土壤水分、空气温度、空气湿度、风速、风向、日照辐射、管道流量及作物的灌溉位置等信息。要考虑的设计因素主要包括数据接收方式、数据处理、数据信号的转换。数据处理部分，根据灌溉控制参数的需要，实现信息从传感器到计算机的调理、转换等数据处理功能。数据控制部分，针对灌溉系统特点，运用均方根算法，设计控制软件部分。数据分析、管理部分，实现数据的分析、显示、保存、删除等管理功能，结合专业的数据分析软件，增强系统的数据分析能力。 自动化控制灌溉系统要稳定准确地实现功能离不开其最基础的触角—— —传感器。采集系统所需要的传感器包括土壤水分传感器、土壤温度传感器、农田水分吸力传感器、液位传感器、农田水位传感器、潜井水位测量仪、管道压力传感器、空气温度湿度传感器、光照传感器、风速传感器、气压传