浅谈自动化技术在棉花膜下滴灌中的应用技术（汤建平,周生峰,蒲学忠,陈建军）

时间：2021-01-14 08:02:56　来源：柠檬阅读网本文已影响人

摘要：根据近几年农业生产水平的提高，高新技术推广，尤其是滴灌技术的推广应用，使得棉花产量有了大幅度的提高，但是在运行过程中许多单位对滴灌技术在棉花载培及管理中如何实施缺乏有效的措施方案，职工乱开阀门现象较难杜绝，导致棉花生产不平衡，节水、棉花增产幅度不理想，针对这一现象，引入智能化控制系统，以便更好的指导农业生产。

关键词：棉花自动化滴灌节水效益管理探讨

1前言

农五师86团土质条件差，土壤中含戈壁、砾石、沙在85%以上，又没有独立的水源，再加上灌溉技术落后和职工的物质文明水平不断提高，用水矛盾日益尖锐，为解决用水矛盾。2000年农五师86团引进推广滴灌技术至今，已推广实施滴灌技术近5万亩，由于滴灌的推广实施，解决了中低产田保苗株数难以提高，产量低的难题，使农五师86团棉花产量由原来的平均单产265.3kg/亩增加到现在的385.6kg/亩，滴灌技术的推广应用，达到了职工增收、团场增盈的目的，取得了较好的经济效益、社会效益和生态效益。

但是在运行管理中，许多单位对滴灌技术在棉花栽培及管理中如何实施管理，缺乏有效的措施和合理的方案，加上职工的思想观念没有转变，乱开阀门现象较难杜绝，水肥运筹不合理，造成棉花生长整体不均匀，导致棉花增产，节水幅度未达到预期效果。

为适应农业现代化要求，2008年农五师86团推广实施信息化，自动化滴灌1066亩，控制方式采用水命令管脉冲信号控制水动阀，这项技术是将农业灌溉技术，棉花栽培技术，气象技术，土壤测墒技术，施肥技术，信息技术滴水自动化技术融合一体，通过计算机系统可以实现依靠系统统计值的自动化滴灌，依靠随机设定时间程序进行自动化滴灌，依靠滴灌田间气象监测系统（包括温度、湿度、风向、风速等），土壤墒情采集系统指导性滴灌，对棉花生育期的滴水，滴肥全面实施自动化管理。通过实施管理、数据的收集整理，为农五师86团滴灌能够良性发展，提供可靠的理论依据。

2自动化滴灌技术的应用情况

为检验农五师86团推广滴灌的实际节水效果，2008年我们实施了自动化灌溉项目，项目区面积1066亩，自动化控制系统由美国爱尔达公司提供，田间电磁阀由以色列耐特菲姆公司提供，项目区有48个电磁阀，每个电磁阀控制面积22.2 亩，每次灌溉开启4个电磁阀，共分12个轮灌组，滴头流量1.1L/h滴头间距40cm，每组滴水2h，每亩滴水量5.3m3，运行均采用爱尔达公司生产的pc机进行远程水动脉有线RTU型控制系统灌溉，基本原理为①主控制系统：计算机通过485通信接口至爱尔达中央处理器，中央处理器通过12v电源由有线电缆向田间RTU发出指令信号，通过信号控制电磁阀的开关并进行反馈信号到首部控制操作台。②辅助控制系统：A.土壤墒情监测系统对棉田进行水分测量指导性灌溉。B.由小型田间气象监测（包括温度、湿度、风向、风速等）系统进行指导性灌溉。

3膜下灌溉自动化控制系统的应用推广

（1）由于滴灌系统操作随意性，导致滴灌棉花增产幅度不平衡，实施自动化控制是棉花膜下滴灌可持续发展的必由之路。

从推行滴灌开始，科研人员对滴灌模式下的不同土质的棉花各生育期需水量进行了大量的研究，但因为人为操作的随意性及滴灌时间，滴量，灌水周期的不确性，而无法拿出科学的依据。自动化控制的实施，确保了滴水时间，滴量及灌水周期，为滴灌模式下的不同土质的棉花各生育期需水提供了科学依据。

（2）规模化管理和精准农业发展水平对滴灌管理的要求，进一步证明棉田自动化控制的必要性。自动化控制是信息技术在农业生产的具体应用，是现化农业发展的必然方向，职工土地承包管理从50亩向100亩迈进，必须依靠自动化管理手段，精准滴灌更需要智能化决策的技术支撑，棉田膜下滴灌自动化技术已逐步得到推广应用。随着人们对自动控制认识的不断提高和自动化系统成本不断降低，棉花膜下滴灌自动化控制经济效益随之突显出来，通过自动化控制的实施，比常规膜下滴灌减少水量，节水15%，增产11.5%，提高灌溉均匀度20%。

（3）滴灌制度和操作方式决定了自动化控制的必要性，随意延长灌溉时间迫使灌溉计划延期和多开球阀导致系统低压运行，造成轮灌计划执行困难，滴灌均匀度遭到破坏。这两种方式都违背了水肥运行规律，使滴灌质量无法保证。通过自动化控制灌溉，降低了人为因素，滴水肥质量得到有效保证。

4滴灌系统实施自动化控制效果

4.1自动化控制系统管理方便

自动化控制实施，由中央监控站，对田间工作站和田间电磁阀按设计轮灌制度进行灌溉，杜绝人工开启阀门的随意性，均匀度得到有效保证。灌水均匀度可提高20%。

4.2节水效果

由于采用自动化控制灌溉，灌溉时间得以保证，从而使灌水量得到有效控制，达到预期节水效果，与常规滴灌对比，常规滴灌灌水27次/年，自动化滴灌灌水69次/年，二者相比自动化滴灌比常规滴灌多灌水42次/年，常规滴灌灌水395m3/亩，自动化滴灌灌水335m3/亩，节水60m3/亩，节水率15%，水费价格0.15元/m3，亩节约水费9元/年，1066亩棉田共节约水费9594元/年。

4.3为不同土质棉花滴灌模式各生育期需水量提供了科学依据

从推行自动化控制灌溉，对不同土质下的滴灌模式棉花各生育期，需水量进行了大量研究与调查，因为人为操作的随意性及滴灌时间，滴量，灌水周期的不确性而无法找出科学的依据，自动化控制为滴灌模式下不同土质棉花各生育期需水量提供了科学依据。

4.4管理定额提高

实施自动化控制，操作方便、简单，便于管理，减轻劳动强度，棉花管理定额由原来的50—75亩，提高100亩。

4.5增产效果

由于提高了灌水均匀度，棉花长势良好，有明显的增产作用，根据调查自动化滴灌比常规滴灌增产44kg/亩，增产率11.5%。每公斤籽棉按4元计算，增收176元/亩，项目区年增加产值187616元，经济效益十分可观。

5运行管理中存在的问题

5.1信号反馈问题

水动阀无信号反馈，自动运行时，如电磁头断电，计算机发出水动指令信号输出时，电磁阀未必开闭，存在不滴水或不关闭。

5.2控制系统存在问题

目前各自动化系统均为单一控制系统，未实现数个，数十个系统的集中监控，不利于信息化技术的发展。

5.3自动化系统的管理和操作问题

任何一套自动化控制系统都离不开人的管理和操作，棉田膜下滴灌自动控制系统也不例外，没有先进的管理和精心的操作相配合再先进的技术也不会得到预期的结果。

5.4人员素质与自动化系统相互适应的问题

自动化控制系统要尽量适应使用者的知识层次和技术水平，使用者也要不断提高自身素质适应新技术带来的挑战，这是一个相互作用的过程，作为开发者和使用者应该进行充分的沟通，才能达到共同发展，也才能使先进的技术迅速得到推广。

6膜下滴灌自动化控制系统的发展方向

兵团副司令胡兆障明确表示“走国产化道路，做农民用得起的滴灌自动化系统”，随着国内棉花膜下滴灌自动化控制技术不断成熟，相应的自动化控制设备生产厂家也应运而生，相信在不久的将来，采用国内自主研发的电磁阀已指日可待。国内自主研发的灌溉，控制软件也将向多元化，多功能化发展，控制界面将更简洁，实用，更贴近用户。

作者简介

汤建平（1966.2-），男，工程师，本科，科长，水利管理处从事水利管理工作。

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