新疆滴灌智能控制系统解决方案对农业灌溉的影响!

新疆滴灌智能控制系统解决方案对农业灌溉的影响

多风少雨的新疆地区是棉量生产主区，为使作物良好生长，近年来，新疆大力发展节水灌溉技术。多个种植领域应用见成效。由于以智能滴灌控制技术为核心的高效农业灌溉的广泛应用，新疆兵团农业增产、节水、节本、节劳效果显着，作物平均增产25%以上，实现每亩节水40%以上，职工管理定额由原60至80亩提高到200亩，降低人工费用70%以上，增加农民收入400元/亩。

连日来，新疆遭遇春季强沙尘暴侵袭，已经对新疆生产建设兵团农业生产造成极大危害。正是受这种地理环境和气候条件制约，一直以来，新疆农业用水资源匮乏且使用效率不高，耕地和淡水资源短缺压力不断加大。采用先进物联网技术与传统农业生产相结合，规模推广以智能滴灌控制技术为核心的高效农业灌溉，有效解决了新疆农田饮水难的问题。

截至2011年底，新疆兵团智能滴灌推广面积已超过1000万亩，占总播种面积的60%以上，成为我国农业生产应用高新节水灌溉技术范围最广、面积最大、发展最快的地区。

众所周知，新疆是我国粮棉等农产品主产区，但由于地处欧亚大陆腹地干旱、半干旱区域，传统灌溉水利用率仅为40%，单位产出耗水量是全国水平的6倍，面临水资源紧缺与消耗过大的双重挑战。充分发挥自身优势，以信息化推动农业发展方式转变。

推动基于物联网的农业信息化，离不开覆盖广、质量优的无线通信网络。根据国家及新疆兵团农业生产信息化发展规划，利用“村通工程”全面加强农村地区，尤其是农业主产区的通信基础设施建设。截至2011年底，“村通工程”在新疆已累计投入30余亿元，建设基站3000多个，使乡镇和行政村覆盖率均达到100%，解决了近5000个行政村、兵团连队的移动通信网络覆盖问题，为农业增收、农村发展和农民增收铺就了一条信息致富的康庄大道。同时，结合各农业生产片区特点，积极搭建农田信息管理系统和水利资源管理系统，实施信息整合，促进资源科学管理。

在新疆兵团率先开发应用的“田间智能管控”，是精细农业节水灌溉的核心所在。据介绍，“田间智能管控”背后的两大技术支撑即智能化滴灌控制系统和田间数据自动采集系统，已具有国际先进水平并获得国家专利。它正是依托无线

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通讯、传感器集成、物联网等技术，帮助农民实现了远程监控管理，促进了农业生产向高产、优质、高效方向发展。

当地农户介绍，他们通过手机、电脑等多种终端，发送指令就可直接操纵田间电磁阀开关，实现自动灌溉。智能化滴灌确确实实使农田灌溉更加精确、节约、均匀，单位面积水利用系数也已由2005年的0.4提高到2011年的0.52，水资源利用效率明显提高，农业生态环境得到较大改善。

据统计，由于以智能滴灌控制技术为核心的高效农业灌溉的广泛应用，新疆兵团农业增产、节水、节本、节劳效果显着，作物平均增产25%以上，实现每亩节水40%以上，职工管理定额由原60至80亩提高到200亩，降低人工费用70%以上，增加农民收入400元/亩。

在推动智能滴灌取得显着成效的基础上，新疆兵团还充分利用“农村移动经济信息网”、“农信机”、“农信通”等平台，宣传各农业片区智能节水灌溉应用经验，面向基层免费下发培训短信，目前已有超过50万人次农户获得培训，形成了良好的口碑效应。与此同时，智能滴灌还迅速辐射到全国8个省区，推广面积达600多万亩，其中黑龙江、甘肃、内蒙古自治区已超百万亩;走出国门，在吉尔吉斯斯坦等13个国家和地区也推广了5万余亩。

下面就讲解一下滴灌智能控制系统到底是怎么工作的。

灌溉中的滴灌智能控制系统，能很方便实现自动化控制，灌水的自动化控制能有效的实现节水灌溉，也是农业实现现代化的要求。对微灌的自动化控制，根据控制系统运行的方式不同，一般可分为手动控制、半自动控制和全自动控制三类：

①手动控制系统

系统的所有操作均由人工完成，如水泵、阀门的开启、关闭，灌溉时间的长短，何时灌溉等等。这类系统的优点是成本较低，控制部分技术含量不高，便于使用和维护，很适合在我国广大农村推广。不足之处是使用的方便性较差，不适宜控制大面积的灌溉。

②全自动控制系统

系统不要人直接参与，通过预先编制好的控制程序和根据反映作物需水的某些参数可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。人的

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作用只是调整控制程序和检修控制设备。这种系统中，除灌水器、管道、管件及水泵、电机外，还包括中央控制器、自动阀、传感器（土壤水分传感器、温度传感器、压力传感器、水位传感器和雨量传感器等）及电线等。

③半自动控制系统

系统中在灌溉区域没有安装传感器，灌水时间、灌水量和灌溉周期等均是根据预先编制的程序，而不是根据作物和土壤水分及气象资料的反馈信息来控制的。这类系统的自动化程度不等，有的一部分实行自动控制，有的是几部分进行自动控制。

为了对先进的滴灌自动化控制系统有具体认识和了解，下面我们将对滴灌的自动化控制作详细介绍：

3.1 滴灌首部控制枢纽

滴灌自动化系统的基本控制方法有：时间控制、水量控制和反馈控制三种。时间控制系统是按预定好的时间放水或关水；水量控制系统是按照设计的配水量放水或关水；反馈控制系统是根据灌区内湿度感受器的反应，然后将信号传送到首部控制枢纽部分来关水或放水。滴灌智能控制系统更便于完全实现自动化，这在地多人少、劳力紧张的边远地区，沙漠地带的防护林区，铁路路基沿线，经济力量雄厚的城郊蔬菜种植区显得特别重要。目前，国外发达国家在滴灌区普遍使用了计算机管理系统，并通过专用的滴灌智能控制系统软件来控制和检测作物生长、土壤状况和气象趋势，取得了良好的效果。大大提高了现代化的土壤水分、作物生长测定技术的可能性和实用性，具有农艺上的综合性，为人们充分利用现代化仪器设备在滴灌智能控制系统中应用提供了巨大的潜力。滴灌智能控制系统软件根据作物对水分的需求和土壤墒情制定出合理的灌溉计划和作物管理计划。

3.2 作物生产管理计划制定

控制软件系统应能提供一套科学的管理系统，它通过提高作物产量和品质以及减少用水量来提高水分利用效率，能给农民及有关用户提供一套针对灌溉方案制定作物生产管理的先进、完善的管理系统，用户能够使用它获得他们的每一块农田的土壤水分状况图，方便的数据资料存取能够得到每一块农田的准确土壤水分含量，还能够确定准确的日水分利用量，能够给每块农田制定出合理的灌

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溉管理决策，能够根据每一块农田各自的灌水量需求对不同农田进行灌溉优先排序，以便制定优化灌溉计划使农场或用户获得整体最高产量。

控制软件系统应能允许灌溉管理者根据作物水分需求和作物对灌溉的反应制定合理的灌溉计划，作为一个完整的灌溉计划和作物生产管理软件包，它能够对灌溉决策的制定和作物管理进行数据资料存储、运算处理、显示输出。土壤水分数据资料主要由中子探测仪、石膏电阻块和张力计测定获得。天气数据资料由自动气象站获得，作物生长资料如籽粒大小（直径）、株高和叶片硝酸盐含量等可直接田间测定，根据相应的作物响应，作物生长资料结合土壤水分资料能够制定出合理的灌溉计划，通过实际调查能够提高作物产量、品质和水分利用效率的管理技术能够详细地验证作物生长、土壤水分和气候之间的关系，因此能很好地解决一些灌溉管理和作物生长问题，其中包括过量灌溉导致的灌溉水排渗问题、肥料向根部以下淋溶损失问题以及为了达到高产稳产目标的籽粒重和穗粒数或结果率的控制管理问题。

3.3 滴灌智能控制系统灌溉计划制定

滴灌智能控制系统灌溉计划一般是指确定何时进行灌溉及应该的灌溉量，灌溉计划的应用可消除代价巨大的不可预测的农业灾害，如在作物生长临界期由于土壤类型和作物自身生长能力，不同的农田具有不同的土壤水分亏缺量和日水分利用量，因此不同的农田需要不同的灌溉计划。农民通过土壤水分测定技术利用软件处理和显示不同层次土壤水分特征，能加深对发生于土壤内的各种过程的理解，以便进行更精细的灌溉计划和灌溉管理决策的制定，以确保土壤水分总是保持作物生长所需的最佳含水量。

当土壤水分和被作物利用的水分的准确数量被测定后，通过软件可以计算下一次滴灌的日期和准确的灌水量，它将考虑当前每天水分利用状况、天气变化和历史资料来帮助管理者制定以后的灌水计划。它把农田从最干到最湿分为不同等级。了解需要灌溉补充的水量有助于协调不同用户之间和同一用户内部的水分供给，充分了解雨后何时开始灌溉能使农民最大限度地利用自然降水，而把灌水过多和灌水不及造成地危险减到最小。

技术是在不断发展优化的。新疆地区近年来积极开展节水灌溉行动。如今，智能灌溉的推动实施更加快了农业节水建设，将为新疆节水增粮带来更显著效

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果。

附录—托普物联网简介

托普物联网是浙江托普仪器有限公司旗下的重要项目。浙江托普仪器是国内领先的农业仪器研发生产商，依据自身在农业领域的研发实力，和自主研发的配

套设备，在农业物联网领域崭露头角！

托普物联网以客户需求为源头，结合现代农业科技、通信技术、计算机技术、GIS信息技术，以及物联网技术，竭诚为传统行业提供信息化、智能化的产品与端到端的解决方案。主要有：大田种植智能解决方案、畜牧养殖管理解决方案、食品安全溯源解决方案、食用菌种植智能化管理解决方案、水产养殖管理解决方案、温室大棚智能控制解决方案等。

托普物联网三大系统产品

我们知道物联网主要包括三大层次，即感知层、传输层和应用层。因此托普物联网产品主要以这三个层次延伸，涵盖了感知系统（环境监测传感设备）、传输系统（数据传输处理网络）、应用系统（终端智能控制平台。）

托普物联网模块化智能集成系统

托普物联网依据自身研发优势，开发了多种模块化智能集成系统。

1、传感模块：即环境传感监测系统。它依据各类传感设备可以完成整个园区或完成对异地园区所需数据监测的功能。

2、终端模块：即终端智能控制系统。它可以完成整个园区或远程控制异地园区进行自动灌溉、自动降温、自动开启风机，自动补光及遮阳，自动卷帘，自动开窗关窗，自动液体肥料施肥、自动喷药等各类农业生产所需的自动控制。

3、视频监控模块：即实时视频监控系统。主要是通过监控中心实时得到植物生长信息，在监控中心或异地互联网上既可随时看到作物的实时生长状况。

4、预警模块：即远程植保预警系统。可以通过声光报警、短信报警、语音报警

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等方式进行预警。

5、溯源模块：即农产品安全溯源系统。该系统对农产品从种植准备阶段、种植和培育阶段、生长阶段、收获阶段等对作物生长环境、喷药施肥情况、病虫害状况等实施实时信息自动记录，有据可查，在储藏、运输、销售阶段采用二维码或者RFID射频技术对各个阶段数据记录，这样就能实现消费者拿到农产品时通过终端设备或网络就能查看到各类信息，才能放心食用。

6、作业模块：即中央控制室。可通过总控室对整个区域情况进行监测，包括各个区域采集点参数、控制作业状态、实时视频图像、施肥喷药状况、报警信息等。