智能化农业灌溉精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇智能化农业灌溉范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

随着农业节水灌溉控制技术不断改进和成熟，智能化灌溉设备开始取代传统农机灌溉，在节水灌溉中实现了系统化和自动化运作。结合国内外先进节水灌溉经验，研究提出适合我国国情发展的节水灌溉控制系统，其控制的核心主要有两点：一测、二控。

关键词：智能化；农业用水；节水灌溉；控制系统

我国是农业大国，农业的是我国经济发展的基础，但是受水资源不足、人多地少、环境污染严重以及技术落后等原因的影响，我国农业用水的浪费率高，这对于发展现代农业是严峻的挑战，也是现代农业必须解决的重要问题。本文通过分析国外经验，研究分析适合我国的智能化设备农业节水灌溉控制系统。

1节水灌溉技术及国内外发展

（1）节水灌溉技术。节水灌溉技术主要包含两个方面：工程节水技术；灌溉控制技术。①工程节水技术：工程节水技术主要指的是利用原有的灌溉设施并对其进行现代化技术改造，或者重新建设先进的灌溉设备其目的是通过设备改造和创新减少水资源的损失，节水利用原则一是减少输水损失、二是减少无效灌溉；具体技术有管道输水，滴灌等等。②灌溉控制技术：灌溉控制技术主要指的是利用自动化控制技术，根据自然环境、农作物用水需求以及可用水量等因素，综合协调保障供水，其供水原则更加精细化和可控化。相比较传统的人工控制灌溉，灌溉控制技术不再依靠人的经验进行控制灌溉，而是利用对地理环境以及作物生长的特性，大大提高了水资源的利用率，从而满足用水需求的同时，做到不浪费水。

（2）国外农业节水灌溉控制技术应用。国外在农业节水灌溉控制技术上有发展时间长，智能化水平高，其自动控制系统更加完善和先进。主要是利用计算机控制灌溉系统，检测和掌握土壤环境，从而有效控制和掌握实际需水量，使用滴灌和喷灌，并且实现了自动化管理，只需要在控制室就能够完成整个操作过程，在自动灌溉配套设施中，流量控制阀、减压阀等，能够大大提高整个设备的运行效率，促使作物获得最佳的生长环境。

（3）国内农业节水灌溉控制技术发展。国内节水灌溉技术开始于20世纪50年代，但是由于在管理和推广方面的问题，开展的效果并不理想。进入新时期以来，我国在灌溉技术上取得了较快发展，但是先进的设备住哟还是依靠从外国进口，并且未能形成完备的控制体系，相比较国外地区，我国在农业生产中，有其特殊性，土地相对分散，并且地形较为复杂，一些国外的灌溉控制系统在适应性上存在不小的问题，并且这些设备价格昂贵，在我国推广的难度大，我国在发展灌溉控制系统时需要加强自主创新，提高对控制系统的整合和升级，开发适用性强、成本低、效率高的智能化灌溉控制系统。

2节水灌溉控制系统

（1）节水灌溉控制系统工作原理。节水灌溉控制系统是利用土壤测量仪器探测田间土壤各种信息，并对于收集到的信息进行转化成数字量，并在控制器上予以显示。同时这些信息及时传输和推送到PC上位机的人机界面上，实现对信息的掌握和控制。从接收的信息上结合预设的农作物需水量和以及整个灌溉系统的灌溉用水量、水速进行有效控制。一旦需要灌溉就可以启动相关按钮进行灌溉操作，整个过程中的信息都能够在人机界面中得到显示，主要包括灌溉时间、灌溉量以及剩余时间和水量等信息，如果不需要进行灌溉，就可以发出控制指令，机器就会停止操作。

（2）灌溉实现与控制。在灌溉系统中，最核心的是采用电机驱动离心泵的方式将水注入管道，从而实现灌溉的目的。而这个过程中，执行灌溉任务的是电磁阀，电磁阀在这个系统中充当管理者角色，它能够控制区域灌溉与否，并且连接着灌溉干支流的各个管道，在整个系统中形成若干个连接点。灌溉支管上安置了若干个喷头，根据区域需水量进行灌溉或对区域实行轮流灌溉。对于分片区域，安放一定量的土壤水分传感器，土壤水分传感器的主要作用是监控所在地点的土壤水分，并将检测到的数据和结果通过通讯设备传输到单片机中，单片机再根据预先的参考数据进行对比分析，根据对比分析结果实施灌溉。

（3）节水灌溉控制系统总体结构。根据具体的原理和实际的需求，对于灌溉控制系统的总体结构进行了分析，其工作采用的是某型单片机，并采用控制电磁阀对于田间进行灌溉操作，其系统主要是利用传感器测量电路、模数转换电路、控制电路等等，结合上述的功能及总体结构，其总体结构框如图1所示。在研究智能化设施农业节水灌溉控制系统时，将灌溉控制系统划分成两个部分，一个是硬件电路，另一个是软件程序。硬件电路主要是负责对数据的处理和执行，并且硬件设备能够根据其实际情况进行调整和完善，软件部分主要负责协调各个部分之间的关系，控制硬件的执行，属于整个系统的核心部分，而整个系统的完成质量主要是硬件设备和软件服务相互协调的结果，只有二者相互协调才能发挥节水灌溉系统的最大功效。

3节水灌溉控制系统的设计及建议

（1）系统设计主要内容。智能化设施的农业节水灌溉控制系统设计可以分为硬件设计和软件设计两个部分。硬件设计主要集中在四个方面：①单片机主机；②模数转换电路；③LED数据现实电路；④超限报警电路。软件主要从五个方面进行设计：①灌溉系统主系统设计；②采样子程序设计；③数据处理程序设计；④尺度变换程序设计；⑤转码程序设计。

篇(2)

农田灌溉自动化系统可以实现精细、适时灌溉，不仅能提高水利资源的利用率，还能促进农业增产增收。发达国家发展高效农业的一个重要途径就是灌溉管理的自动化，对灌区内水情、墒情实时监测预报、并根据作物的生长情况制定相应灌溉规划。我国农田灌溉自动化研究处于起步阶段，目前主要依靠人工测量和控制， 数据收集和处理难，不利于用水的精确管理和合理化灌溉。随着我国农业现代化的发展，农田灌溉自动化变得越来越重要。

二、现实意义

为了解决我国农业用水存在的水资源紧缺与水资源污染、浪费严重的突出矛盾以及节水灌溉管理体系有待加强完善的问题，应该更新观念，以现代化大农业的发展为中心，不断向节水灌溉、高效用水模型和绿色环保的研究领域扩展、加强作物需水规律和灌溉制度的研究、加强农田水利应用基础研究等措施，解决农业水资源短缺，保证农业、水利可持续发展。

三、研究目的

实现水稻用水灌溉的最优控制，为农田灌溉排水工程设计和运行管理提供科学依据，为农业可持续发展提供技术支撑，对现代化大农业发展起到引领和示范带动的作用。

四、系统功能

把田间多余灌溉用水排进蓄水池进行保存，最大限度地节约水资源。由于循环水中含有化肥、农药、养料，使之循环利用，做到不污染环境，节约农药、化肥、节约生产成本，绿色环保。水稻田间铺设灌水、排水管道，田间装设电动进水阀门和电动排水阀门、电磁流量计、水位计、水质检测等仪表，按照寒地水稻的全生育期的灌溉需水规程要求，做到灌溉水的自动循环利用，减轻劳动强度，降低人工成本。

五、系统理论基础

智能化循环节水灌溉项目以水稻叶龄诊断技术为理论基础，根据水稻不同叶龄时期的需水规律，分别制定出水稻各叶龄生育时期的灌溉控制策略。秧苗三叶一心开始插秧，田间保持花达水状态；4叶返青期，上护苗水3-5cm；分蘖期保持3-5cm水层，分蘖盛期即7叶期晾田控蘖5天左右；拔节期和孕穗期实行间歇灌溉，水层自然落干后，再灌水3-5cm；孕穗末期至始穗期可根据水稻长势适当晾田；抽穗、开花至蜡熟期继续实行间歇灌溉；水稻成熟前30天停止灌溉，等待收获。

六、系统工作过程

安装在灌水渠和排水渠上的智能灌溉控制装置接到系统决策指令后，通过控制灌水和排水电磁阀的开启和关闭，将蓄水池中的水流入格田或将格田内多余的灌溉水回收到蓄水池进行储存，供下次灌溉使用，从而实现自动化的循环灌溉。

由于天气高温、蒸发量大或其他原因造成格田内的水层深度低于水稻该叶龄期的水位临界值时，系统对传感器采集的数据进行分析诊断后，自动发出灌水指令，蓄水池中的水泵接到指令后立即启动，蓄水池中储存的灌溉水流向灌水渠，同时灌水渠的电磁阀自动打开，灌溉水进入到格田内。当格田内的水层深度达到系统预设值时，系统发出停止指令，蓄水池的水泵停止工作，灌水渠电磁阀自动关闭，停止灌溉。

由于栽培技术要求需要排水，或者是遇到较强的降雨造成格田内的水层深度高于水稻该叶龄期的水位临界值时，系统诊断后立即发出排水指令，排水渠电磁阀自动打开，田间多余的水通过排水渠流向蓄水池并储存起来。当格田内的水层深度降到系统预设值时，系统发出停止排水指令，排水渠电磁阀关闭，停止排水。

七、应用效果分析

1、 用水量监测

对系统灌溉监测数据统计分析，智能化循环节水灌溉用水量107m3/亩，其中排水量45m3/亩，需地下水62m3/亩，常规灌溉需地下水128m3/亩，全年省水66m3/亩。节约了水资源，实现农业可持续发展。

2、 节约肥料成本分析

分别在水稻插秧排水、分蘖、晒田排水和齐穗4个时期，采集水样。养分化验结果见下表1。

蓄水池全氮含量1.2mg/L，晒水池全氮含量0.34mg/L，差值为0.86mg/L，循环水二次利用水量45m3/亩，增加全氮养分含量38.7g/亩，可节约尿素0.09kg/亩；磷肥比较稳定，养分流失量很小，可忽略不计，速效钾流失量最高，按上述方法计算，可节约50%硫酸钾0.6kg/亩，通过智能化循环节水灌溉技术亩节约尿素0.09kg，50%硫酸钾0.6kg，节约肥料成本3.1元/亩。

2、 节约人工成本分析

应用该项技术实现灌溉管理的智能化、自动化控制，节约水稻生产灌溉田间管理人工费15元/亩。

八、技术应用结论与讨论

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关键词：园林节水背景；自动控制技术；设计自动化灌溉系统；灌溉注意事项

引言

由于国外的三次革命，这让世界一直不停地使用地球上的资源，以至于现如今很多淡水资源被污染，世界各地都面临着水资源缺乏，水资源减少的问题。同时，中国不止有着缺乏水资源的困惑，就园林灌溉而言，使用的人工的经济压力就很大。全世界也都在积极探求好的节水方法和途径，随着互联网的快速发展，自动化以及智能化时代就悄然来临了，一种现代灌溉技术应运而生。就现在而言，自动控制技术用于园林灌溉就是十分有效的节水技术，它使园林灌溉效率得到了提高。

一、园林灌溉

现如今空气一直都是有污染物的，我们要多多栽培绿植来保护地球。而园林不仅仅是美化地球的重要东西，它还是防止水土流失的必备武器以及净化空气的有利的手段。而园林的灌溉当然是为了使园林里的植物更好，更健康的茁长成长。传统的园林灌溉是使用人工背着连接水池的蓬头来对园林中的树木进行浇溉，这样的方式又浪费水资源又浪费人力，所以就有自动控制的节水系统出现了。在20世纪80年代，我国运用的园林灌溉技术就相对比较落后，但是国家一直努力的研究园林节水灌溉技术，现在运用的就是节水节劳并重的自动控制原理的园林灌溉技术，所谓的园林节水灌溉也就是指管道系统的安装和管道末端在发射器适当的水分和营养物质，均匀地输送到表面附近的土壤和灌溉方法的表面，特别是用于园林，以培育更高的作物经济价值。在下面我们将会详细讨论园林节水的原理和意义。

二、节水自动控制的原理以及意义

（一）节水自动控制系统的组成

园林节水灌溉系统自动控制的两个组成部分是控制系统以及灌溉系统。控制器、电磁阀就是控制系统的主要组成部分。下面，我将控制器、电磁阀的详细信息表述出来，同时，请大家注意到两者之间的重要联系。控制器是园林节水自动控制系统中最重要的组成部分，只要设置好灌溉开始时间，还有灌溉持续时间和灌溉循环都正确输入，控制器都可以控制灌溉程序不管电磁阀打开或关闭。在园林节水自动灌溉系统中，隔膜电磁阀是比较日常的，一般采用通过电控制电磁阀，但电磁阀还是依靠水压来打开或关闭它，所以电磁阀必须能承受水压必须打开或关闭比要求的最小工作压力要高。这两者之间的联系就是它们之间的电气信号通过普通埋地线传输，输出电压从控制器传来，然后再由电线传递到电磁阀。

（二）节水自动灌溉的意义

@林节水自动灌溉系统应该有三种灌溉（定时定量、条件控制、人工改变）方式，园林节水自动控制系统具有散布和记忆保存的多种控制方式，灌溉是可以带着施肥信息，还有机器对于室内外温室环境因素的实时监测，系统传感器开关选择和校正，现场电磁阀任意组组合，泵恒压变频调速等功能。还有就是这样的自动控制可以智能的灌溉园林，它可以被人称为节水、节肥的利器。除了以上的优点之外，园林节水自动控制系统可以有效的让植物与肥料想对应，然后精确的控制水和肥料的使用，不会造成多农药对土地的侵蚀，是植物长得更好更健康，还有就是让每份资源得到充分的利用，提高了产品质量以及社会资源利用率。

三、自动化技术在园林灌溉的应用

（一）智能化技术

针对自动化控制技术的园林节水的应用，我认为智能化技术是其中不可缺失的一份子。不仅仅是因为人工智能技术在节水灌溉中的应用前景广阔，还有就是智能化技术可用于使灌溉控制器及时并且准确地执行根据智能系统测量将环境控制在适合作物生长的范围内的参数。这样的话，当天气改变时，园林节水灌溉系统也会随之改变灌溉的水量和肥料的数量，从而使水资源和其他有效资源得到充分利用。

（二）电子化技术

园林节水自动控制灌溉系统本来就离不开电子化技术，因为园林自动灌溉可编程诊断控制器就是在电子化技术以及互联网控制技术的基础上开发的。就如今来看，通过电话（或手机）、移动网络、网络遥控或GSM通信方式连接，一些专业的控制器就可以传输数据信息。然后，园林节水自动控制系统就可以根据数据信息来分析园林应该的灌溉状况。针对自动控制技术的展望，如果电子技术能够更加让信息传递更简洁，更明确，再加上智能化技术的不断发展，那么将来人们更是省时省力。还有就是随着生物技术的发展，我们应该将卫星与生物技术相结合，在运用计算机自动控制系统与信息技术智能化，实现水资源更有效的利用，以及对园林的植物的增产。

四、自动灌溉的注意点

（一）独立控制灌溉

根据园林灌溉系统的设计要求和水源数量，确定控制点数量的合理性以及精确的确定需要的控制器数量。除此之外，设计园林节水自动控制系统的控制项目不仅仅要注意满足园林所有者的要求，还要适当考虑到控制整体的质量和功能（如控制扩展等）以及使用效果等一系列方面。电磁阀通常是在24V电源电压供电条件下打开，除了处于24v电压供电状态之中控制器的电磁阀处于关闭状态，而控制器也就相应的也处于被关闭状态。同时设置控制的深深埋于地底的水管时还要考虑到路面粗糙度的要求，然后通过垂直和水平控制系统的自动调平装置，使水管得设置面一直被保持在基准线的垂直和水平斜率上。

（二）节水的设计

在园林节水自动控制灌溉系统的设计应该注意以下三点：第一点，针对园林节水的灌溉设计。首先，灌溉这几中的控制器应该要基于那些设置好的时间和灌溉量来对园林中的植物进行灌溉和施肥，然后园林节水自动控制器就可以自动操作，无需人为干预。第二点，针对园林节水灌溉的循环设计。如果选择设置任意天数循环去灌溉园林，那么园林灌溉循环可以随着天气或园林主人的个人意愿来进行。第三点，针对园林节水的车轮灌溉组设计。通常情况下，园林节水自动化控制系统里的控制站是一个带轮灌组，它可以依照现实的天气和其他实际情况进行功能调整。

五、结论

现如今，全世界的水资源都是比较缺乏，特别是淡水资源不足于全世界的人们使用，所以我们在园林灌溉中我们要注意在园林节水灌溉中提高节水灌溉效率。而将自动控制技术应用于园林节水灌溉可以使水资源得到有效利用，同时还要将自动控制技术与智能化技术结合起来，让每份资源得到充分的利用，提高了产品质量以及社会资源利用率。

参考文献：

[1]曹成茂，夏萍，朱张青. 无线数据传输在节水灌溉自动控制中的应用[J]. 农业工程学报，2015，04：127-130.

[2]金永奎，方部玲，夏春华. 自动控制技术在节水灌溉中的应用[J]. 计算机与农业.综合版，2013，12：18-20.

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关键词：农业发展；机械自动化；发展趋势

中图分类号：F407文献标识码： A 文章编号：

引言

受历史、观念、技术等原因影响，我国传统农业机械远不能适应现代高效农业的发展，人们对农业机械自动化的认识和应用越来越重视，农业机械自动化控制技术在降低农业成本、提高劳动生产率的同时又减少了劳动强度、增加了劳动舒适性，农业生产高效率、高精度的机械化、自动化方向是农业发展的必然选择。本文对当前农业生产中机械自动化化控制技术应用现状进行了总结分析，结合农业自动化要求及技术，进一步探讨了我国农业机械自动化发展趋势。

1 农业机械自动化现状

农业生产自动化、机械化和高效率的发展，是当前农业发展的必然道路，农业机械自动化控制技术在农业现代化进程中无可替代的作用和地位已被人们所认识，并得到了广泛推广。农业机械自动化控制生产降低了农民劳动强度，解决了劳动力不足问题，同时大大提高了劳动生产率和劳动过程的舒适性。建国初期，我国农业主要依靠人力和畜力进行劳动耕作，农业机械化水平低，还未达到1%，全国农业机械装备仅达到8.01万千瓦动力，只有117台农用拖拉机，而像联合收割机、农用载重汽车等大型农业机械在农业建设中基本为空白，半个世纪后，我国农业机械用量较以往增长了上千倍甚至数万倍，很多农业设备如畜牧业机械、农副产品加工机械、林业、农田作业、农田基本建设等迅速增长，农田管理机达到了4万台，温室面积为69亿平方米等。进入21世纪，随着农业机械化装备水平稳步发展、农田机械化作业水平显著提高，农机机械自动化服务领域得到了拓展，农机作业正以先进的自动化控制技术向市场化和社会服务方向发展。

1.1农业机械和装备的部分自动化控制

当前，我国现有一部分农业机械和装备的作业性能和操作性能已实现了自动化控制技术，其中农业运用较为广泛的有：安装使用机械油压式三点联结的位调节和力调节系统装置的农用拖拉机，并将完成更为完善的电子油压式三点联结装置；通过对播种机行驶速度和种子粒数的控制来实现合理播种的自动化控制技术，设计出自动切割马铃薯种块技术装置并加以应用；谷物干燥机的自动化，使自动维持热风温度的装置免受了外界条件干扰，遇突然断电或干燥机过热引发火灾时，即可自动掐断燃料供给。浙江省盛产茶叶，茶园面积约占全国茶园总面积10%，茶叶产值约占全国茶叶总量的1/4，历年采茶、制茶出现用工荒现象，2012年春季部分茶业公司开始走机械自动化茶叶生产线道路，茶叶从茶园采摘至最后进入专卖店全程实现机械智能化操作，与人工采茶和炒茶相比，自动化生产线优势更加明显，除了节省人工成本、减少生产过程中与工人接触产生的污染之外，干茶产量有了大幅度提高，较传统机械提高了10倍。

1.2精准农业中的自动控制技术应用

精准农业是集全球定位系统、地理信息技术、计算机控制技术以及专家和决策指示系统为一体的、为实现农业生产过程中的定位、定量、定时，需要精耕细作的分散农业。电子技术、微电子技术和通信技术紧密结合后，以现代方式完成精准农业的自动化监控和管理，可以改善数据采集、信息传输精度差、速度慢等现象。我国精细化农业设施主要以温室等为主，采用渠系、泵站、灌水等自动化监控与管理技术，实施精准水肥管理，提高水资源和肥料资源的利用率，从而降低了农业成本、提高作物产量和品质等。

1.3 微灌自动控制技术应用

节水灌溉工程自动化管理是发展高效农业的重要手段，可实现高效、精细化农业的水资源的充分利用。在节水灌溉技术领域里，我国先后研制开发并改进了微喷灌设备、微灌带、等流量滴灌设备、压力补偿式滴头等设备，不断总结适合我国国情的微灌设计参数和计算方法，建立试验示范基地，实现部分地区的自动化灌溉系统，可通过自动启闭水泵依照一定的轮灌顺序长时间的进行灌溉。2010年7月塔城地区采用滴灌最新技术的万亩现代化农业示范基地项目第一期工程建成并投入使用，由计算机整理分析和设定控制程序，通过“加压滴灌施肥系统”，按设定程序无线遥控干、支管上电脑阀门，按轮灌组分区实施灌溉、施肥和打药等，整个过程均为自动化控制操作。

1.4 智能化技术应用

随着智能化技术的发展，各种农业机器人或智能化系统的实用化不断涌向并逐渐应用于农业自动化控制中，在一些需要大量人力、精力开展的精细化作业如蔬菜、花卉种植以及牲畜养殖等农副业特别需要机器人、人工智能技术的应用。

2 发展趋势

随着机械自动化在农业发展中的渗透，我国农机工业有了巨大的发展势头，传统农业正在逐步迈向现代化的农业，农业基础设施建设投入力度进一步加大，农业机械自动化正促使农民尽快摆脱繁重的体力劳动，农业农机化需求增强。但目前我国农业机械自动化发展水平与其他发达国家相比仍有一定的差距，农业机械自动化产品研制、开发技术相对落后，产品质量和品种不能满足快速发展的农业生产需求等。面对这些推动和实现农业机械化工程技术的挑战和长远课题，只有不断加强自动化控制技术创新，加快农业机械新产品开发应用，着力促进农业自动化控制技术乡智能化技术迈进。

2.1 提高农业机械自动化技术

我国是农业生产大国，旨在提高粮食作物全程机械化技术和经济作物关键环节的机械化技术。当前，我国各地已基本实现了小麦生产的全程机械化，今后主要为提高水稻生产中工厂化育秧、高速插秧、半喂入水稻联合收割技术等技术；提高不同地区、不同行距的玉米联合收割技术并广泛推广应用；进一步提高经济作物种植、管理、收获等关键期机械化技术等。由于农业机械工作环境均较为恶劣，所以对农机产品的耐久性要求更为严格，尤其对于自动化机械装置，其内安装使用了半导体集成电路和微处理机等电子产品，提高其产品的可靠性和耐久性相当重要。

2.2合理开发机械自动化模式

随着农村劳动力的转移，农业规模扩大，农技服务组织的发展及市场竞争的加强，规模化农业生产对先进、适用、安全，具有高科技含量且操作方便的大型农业机械需求将不断增加，相对于技术含量较低的中小型机械来说，这种自动化控制技术机械的开发、引进和生产是今后升级换代农机自动化技术的重要内容。同时，还应着眼于精细化农业生产，充分考虑作物和土壤，开发适合精细生产实际、价格合理、适合小规模农户生产模式需要的中小型、多功能自动化农业机械。

2.3 促进农业机械智能化发展

由国内外农机业发展经验表明，要缩小我国与世界农业发达国家在农业机械装备上的差距，必须在农机智能化上下功夫，而我国农机技术的突飞猛进，将为实现农业生产的自动化和智能化打下基础。可通过优化设计驾驶室、驾驶座、方向动力控制等来减轻机手的劳动强度，加大操作舒适性，实现农机系统按钮操作；加大智能化控制科技含量，可通过仪表装置随时了解农机生产、安全等技术指标及使用状态，发挥农业机械的最大能效等。

参考文献

[1] 金衡模，高焕文，王晓燕. 农业机械自动化的现状与推进模式[J]. 中国农业大学学报，2000，5（2）：45-47.

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1.国内外农业自动化的现状

1.1 国外农业自动化的现状

近些年来，国外农业自动化飞速发展，农业机械设计向高速、宽幅、大功率、舒适的方向发展。自动化控制技术在农业机械上的应用已相当普及，一些著名厂商把自动控制、信息处理、全球定位系统和激光、遥感等现代尖端技术、装备应用于农业机械上。如一种农用激光平地机就是利用激光调平传感微机处理技术，经一次地面平整作业，即可成形，且能达到寸水不露泥的精度。美国的约翰迪尔公司所生产的水稻联合收割机就安装了一套称为的精密作业系统。该系统能提量或收获量信息、湿度，待收获作物总质量等读数，能精确测量粮食升运器顶部的谷物流量及实时的产量数据，能分别对分离装置、滚筒转速。割台升降，割台倾斜和停车制动安全等装置进行快捷实时监测与控制。该机还装备全球卫星定位系统和示差定位信号，可快速确定出机器所处位置。

随着现代化科学技术的飞速发展，机器人技术正越来越被世界各国所重视。1994年，美国机器人的年产量为1.648万台。日本有机器人生产厂家300多个，生产机器人占世界总拥有量的60%。农业机器人已被广泛应用到各个领域。

1.2 国内现有的自动控制技术在农业自动化中的应用

由于历史，观念和技术等方面的原因，我国传统农业机械与发达国家相比有很大差距，已远远不能适应农业的科技进步。近些年来，自动化的研究逐渐被人们所认识，自动控制在农业上的应用越来越受到重视。例如，把计算机技术、微处理技术、传感与检测技术、信息处理技术结合起来，应用于传统农业机械，极大地促进了产品性能的提高。我国农业部门总结了一些地区的农业自动化先进经验（如台湾地区的农业生产自动化、渔业生产自动化、畜牧业生产自动化及农产品贸易自动化）的开发与应用情况，同时也汲取了国外一些国家的先进经验、技术，如日本的四行半喂人联合收割机是计算机控制的自动化装置在半喂人联合收割机中的应用，英国通过对施肥机散播肥料的动力测量来控制肥料的精确使用量。这些技术和方法是我国农业机械的自动化装置得到了补充和新的发展。从而形成了一系列适合我国农业特点的自动化控制技术。

已有的农业机械及装置的部分自动化控制自动化技术提高了已有农业机械及装置的作业性能和操作性能。浙江省把自动化技术应用于茶叶机械上，成功研制出6CRK-55型可编程控制加压茶叶揉捻机，它利用计算机控制电功加压机构，能根据茶叶的具体情况编制最佳揉捻程序实现揉捻过程的自动控制，是机电一体化技术在茶叶机械上的首次成功应用。

微灌自动控制技术灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段，高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用。采用遥感遥测等新技术监测土壤墒性和作物生长情况，对灌溉用水进行动态监测预报，实现灌溉用水管理的自动化和动态管理。在微灌技术领域，我国先后研制和改进了等流量滴灌设备、微喷灌设备、微灌带。孔口滴头、压力补偿式滴头，折射式和旋转式微喷头、过滤器和进排气阀等设备，总结出了一套基本适合我国国情的微灌设计参数和计算方法，建立了一批新的试验示范基地。在一些地区实现了自动化灌溉系统，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。

自动控制技术在精准农业中的应用精准农业是在传统农业与农机装备技术上，运用高新技术进行农业生产管理。精准农业较传统农业其先进之处主要是应用全球定位系统（GPS）、地理信息技术、计算机控制技术，专家与决策知识系统，实现农业生产的定位、定量、定时，做到精耕细作和由于农业水土管理区管理点较为分散，用传统方法进行数据采集和信息传输精度差、速度慢。把电子技术、微电子技术和通信技术紧密结合起来，采用现代方法进行自动化监控和管理非常必要，如在渠系、灌水、泵站等方面实现自动化监控与管理。农业自动化向智能化方向发展，进一步发展精准农业重点发展节水、节肥精准农业技术体系的自动化控制，实施精准灌慨、精准施肥，提高水资源和化肥资源的利用率。精细设施农业主要发展以温室为主的自动控制系统智能化研究，从而现降低成本、提高作物产量、提高农产品品质。计算机视觉技术在我国农业生产和农业现代化方面已开始应用，但在设施农业，虚拟农业中的应用尚处于起步阶段，应进一步加强。加快该领域的研究与应用。

2.结论

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关键词：水泵； 自动控制； 自动化； 泵站； 监控

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.219

水泵是一种通用机械，广泛地用于国民经济各部门，如电力、采矿、石油化工、市政工程及农林排灌等。随着计算机技术的发展，水泵的工作控制从传统的人工控制逐步发展为自动控制，大大的提高了工作效率、改善了水泵及其系统运行的安全稳定性。

水泵的自动控制技术应用最广的几个方面包括市政供水、工业排水、农业灌排等，其发展进程基本上是沿着手动-半自动-自-高集成自动的模式进行的。虽然其控制系统的组成千变万化、系统的复杂长度也各不相同，但其实质是根据水泵工作场合的工作要求，根据控制系统理论，通过控制参数的监测、一定的逻辑运算得到水泵的控制信号，进而控制水泵的运行。对于大的供水或排水系统，为了可以实现提高系统安全性，采用高度自动化的诊断系统已是所属领域的发展方向。

1 水泵自动控制系统基本理论

控制系统是由控制器和被控对象组成，控制器根据输入量，经过一定的运算输出控制信号给被控对象。在水泵的自动控制中，单片机、PLC或是大型的控制柜、计算机作为控制器进行运算，水泵作为被控对象，通常通过各类温度、压力、流量传感器检测值作为输入量，经过控制器的计算，通过变频器、继电器或是开关实现电机转速或启闭得控制，从而达到控制水泵运行的目的。

2 水泵自动控制技术的发展进程

我国在20世纪70年代，泵站运行基本依靠人工控制，发生故障也需要依靠管理人员的经验和现场的操作。市政供水其中灌排泵站用于农业领域的灌溉和排水，泵站规模较小，主要针对个别农户或村庄，因此其自动控制系统发展相较于市政供水和工业排水而言更为缓慢，自动化的集成化水平也更低。而欧美各国在水泵自动控制领域起步较早，在 20 世纪 60年代起，便开始通过对水厂的压力、流量等实际参数的监控，随着各种现场总线的监控系统体系结构日趋成熟，美国在通过控制系统由水资源部统一管理运行。

到了80年代，随着无线通讯技术的发展，我国的供水系统开始通过组网方式自动控制，并可通过软件的升级实现整个系统的升级换代，提高的控制系统的适应性，位于监控系统核心的上位机采集各检测数据信息通过报表、实时曲线的形式显示，一些水厂也实现了水源、处理、输送全过程的连续监测，对每一个环境自动的进行调节、控制、显示和报警。到了90 年代后，泵站综合自动化系统向全分散式系统方向发展，灌溉泵站可以通过对诸如土壤状态、温度信息等参数的检测实时获取灌溉需求，并根据需要泵站中水泵的启闭和转速，排水泵站可以通过对水位的检测控制其运行状态，同时泵站还设置完善的故障检测和处理系统，提高了农业灌排泵站的智能化和自动化。

于此同时，国内的公司开始对国外引进的监测系统和软件平台进行改进，初步形成较为完善的SCADA系统。现在国内比较流行的水厂计算机控制系统主要是PLC和DCS两类，建立供水管网数据采集中心，实现了一定程度的管控一体化。目前在用的煤矿安全监控系统，基本上是我国自主开发的产品，在国内煤矿所使用的自动控制系统通常采用单片机和PLC两种控制体系，采用单片机技术的控制装置，适应不变的控制流程，而采用PLC控制，现场可根据现场情况及控制对象进行编程，逻辑控制能力强，可满足不同的控制对象，组网方便，选择不同的通讯模块可组成各种网络结构。

3 水泵自动控制技术的发展趋势

水泵自动控制技术的发展依赖于传感测量、控制器、通信领域、控制算法的发展。随着传感器精度的不断提高，控制器结构更加精密、体积不断减小，控制算法不断完善，水泵的自动控制技术势必具有更高速、温度、自动化、智能化。同时水泵自动控制技术的发展也更多依赖用户的需要，在市政供水中，随着市场供水压力大增大，给管网内合理的调度和安全监控提出的更高的要求，在工业排水尤其是煤矿排水中，随着煤矿企业的规模增大，其排水系统的安全性的需要不断提高，这就要求监控系统将会朝更高精度、高速度和更优算法方向发展，在农业灌溉排水中，随着人力成本的上涨，灌排泵站对系统的自动化和智能化要求更高，这就需要提高各类传感器的检测精度，并不断的根据需要优化控制过程，降低人工成本，实现高度的自动化。

水泵的应用涉及到工业、农业、市政等方方面面，水泵控制的自动化水平影响着整个工农业供排水的经济性、安全性和稳定性。而针对具体的应用场合，根据供排水的实际需要，其控制系统的智能化成为该领域发展的热点和趋势。随着计算机领域、通信领域、传感测量领域的不断发展，水泵的自动化控制也将不断迈上新的台阶。

参考文献：

[1]鄢光辉，PLC和变频器在灌溉节水自动控制中的应用[J].电气技术，2006（04）：13-15.

[2]钟震，沈日迈，黄逸中，董益林，窦以松，何希杰，穆建新，国内外泵站监控自动化技术设备现状与发展[J].中国农村水利水电，1998（02）：19-20.

[3]毛东，城镇水厂智能监控系统[D].太原理工大学，2008.

[4]高胜国，黄修桥，齐学斌，樊向阳，李平，基于经济组网方式的灌溉远程自动控制系统[J].农业机械学报，2005，36（02）：79-81.

[5]郑东强，郭庆凯，彭担任，煤矿井下水泵机组监控技术[J].煤矿机械，2012，33（03）：150-152

[6]袁博，我国矿井水资源开发、利用的法律问题研究[D].山西财经大学，2009.

[7]温国栋，基于ARM的煤矿自动排水监控系统的研究[D].西安科技大学，2009.

[8]杜礼霞，基于SMS的城市供水调度遥测系统的设计[D].昆明理工大学，2005.

[9]谭一川，煤矿工业水泵自动化监控系统研究与应用城镇水厂智能监控系统[D].重庆大学，2009.

篇(7)

精确农业是社会不断发展下的必然趋势，此农业管理方式结合了现代化的科学技术手段。同时精确农业背景下的农业机械改变了传统机械的部分技术手段，满足了农民对机械的要求，并在保证农产品质量的同时，大大提高了农业机械的工作效率。因此，我国应大力推广精确农业背景下农业机械的进一步发展，进而为我国经济的发展打下良好的基础。

1我国农业机械发展存在的问题

1.1产品种类少

目前，我国针对不同的农业产品生产制造出了不同的农业机械，但是就我国目前农业机械发展的现状来看，其还无法满足农业生产对农业机械的要求。例如，对于农产品深加工种类的农业机械，由于我国目前在这方面的技术还比较薄弱和不够成熟，导致在农产品生产过程中必须要引进其他国家的农业机械，进而增加了农业产品的投资成本[1]。

1.2农业技术人才缺乏

我国农业机械的操作者一般是农民本身，而由于其没有成熟的农业机械操作技术，以至于面对大型的农业机械不知该如何使用，从而使机械的价值在农业产品的生产中无法发挥出来。同时，部分农业机械的操作人员，由于没有经过专业的培训，因此其机械操作水平较低，进而影响了农业机械的使用效率。在这种情况下，国家应着重培养一批高技术的农业人才，为农业产品生产的发展提供有利的条件。

1.3农机手收入低

农业机械的使用多数只是在特定的季节，因此农机手在其他的时间都是空闲的，以至于其年收入不高，此现象的发生将导致农机手人才流失的现象越发严重，致使农业生产工作无法有序开展。

2精确农业对农业机械化的要求

2.1农业机械精确化

为了实现精确农业的发展，农业机械必须要在播种和施肥时保证其准确性。同时改变传统灌溉无法精准而产生的干旱等现象，为农业生产提供有利的条件，实现农业精准化，省去农业生产时的人力、物力的同时，确保了农产品的质量进一步提高。未来我国在农业生产方面，应大力推广农业机械精准化，并将此设置为农业发展的一个有效目标[2]。

2.2农业服务体系化

在精确农业的背景下，我国农业机械实现智能化的同时，还要确保农业服务体系化。在农业生产之前，要制定出一系列的生产计划，保证生产到使用过程中各个环节的协调性。同时保证在农业产品生产过程中，农业生产管理要符合服务体系化的生产要求，进而促进农业生产顺利进行。

3我国农业机械化的未来发展趋势

3.1农业机械朝着智能化发展

为了满足农业生产的需求，农业机械应朝着自动化和智能化的方向发展，从而解决传统农业机械存在的由于其种类少而无法满足农业生产的现象。随着我国科学技术的进一步发展，农业机械智能化的趋势是势必可行的。通过农业机械智能化的实现，可在保证农产品生产质量的同时，大大提高生产效率，降低生产成本，从而解决传统机械带来的一些问题。例如，我国棉花由于生产效率低、价格高而降低了销售产量，若我国实现了农业机械智能化，那么销售产量必然会因为生产效率的提高而上升[3]。

3.2农业机械化朝着绿色产品发展

随着人们生活水平的不断提高，人们对农产品质量要求也随之增加。而为了满足人们的生活要求，在农业产品生产中应对农业设备进行详细的检查，以免因有害物质影响机械设备的使用，从而避免农产品因农业机械而产生食品安全问题，促使农业机械化朝着绿色产品方向发展。为人们提供健康食物的同时，提高人们生活环境的质量，为人们营造一个舒适、健康的生活氛围。针对此，相关部门应努力配合农业机械化绿色产品的研发，限制农业生产中污染物排放超标的现象，并推动绿色产品生产的有效开展。