自动化灌溉控制系统的问题使用电子技术的解决措施说明

　　国外节水灌溉系统研究现状

　　自动化灌溉控制系统自 20 世纪 80 年代开始在美国、以色列等国家得到研究和应用，由于技术复杂、应用难度大、价格昂贵，控制灌溉设备最早主要应用于园林绿化.20 世纪 90 年代，计算机技术和通讯技术的飞速发展，使得构建自动化灌溉系统的难度、成本逐渐降低，从而使自动化灌溉控制系统在农田灌溉中逐渐得到应用。在国外，节水灌溉发展时间长，电子技术水平高，节水灌溉配套的自动控制系统较先进。

　　1. 1. 1 作物信息技术在灌溉系统中的应用

　　以作物信息技术为基础，对作物水分状况进行准确、快速和可靠评价，是现代农业精量灌溉工程系统的一个重要组成部分.Marsal 等通过研究植物水潜能进行灌溉控制，但其需人工测量且过程非常复杂不便实际应用.S. A. OShaughnessy 等以作物冠层温度作为棉花灌溉的控制参数取得了良好的效果，棉花产量比人工经验灌溉高出许多.Noble Abraham 等根据作物叶面温度、作物含水量、土壤电导率和土壤含水量之间的关系，于 2000 年设计了基于作物叶片温度和土壤电导率的自动灌溉系统，并得到推广应用。

　　1. 1. 2 无线传感网络技术在灌溉系统中的应用

　　无线传感网络结构由传感器节点数据处理决策部分和用户接受装置组成，其在农业中的应用是推进农业灌 溉 智 能 化 的 最 可 行 方 法 之 一.J. A. LopezRiquelme 等应用无线传感器网络技术进行水分管理，设计系统的软件和硬件，并内置一个实时监测系统。

　　该系统能耗低、可靠性好，在应用过程中取得较好的效果［8］.2011 年，LI ZHEN 等使用混合无线传感器和网络执行器研发了闭环滴灌控制系统，共 10 个监测节点、5 个灌溉控制节点; 监测和控制节点能够采集土壤不同深度的温度、含水率和电导率，并据此进行水分自动灌溉控制.J. M. Blonquist Jr 研发了基于土壤水分传感器信息反馈原理的 TDT 系统，并成功应用于城市绿化节水灌溉中，根据草坪根区土壤水分的动态变化和设定的土壤水分含量特定值进行自动灌溉，节约灌溉用水，降低灌溉成本。

　　1. 1. 3 人工智能技术在灌溉系统中的应用

　　人工智能技术包括专家系统、模糊逻辑系统及神经网络技术等.Ahmed Rafea 等研究了基于知识自动获取的水肥管理专家系统，解决了水肥灌溉的时间问题，并进行了大量的验证试验。试验结果证明，该系统精度高，可靠性好［11］.M. Bahat 等在分析现有灌溉普遍存在的问题基础上，研发了基于模糊控制的灌溉控制系统。该系统结构简单，控制精度高.Abd-ulelah Al - Faraj 等以温室内高羊茅生长数据为基础，采用模糊逻辑建立了 FL - CWSI 水力检测系统。该系统无需考虑作物冠层阻力、空气动力学阻力和土壤热通量等参数，适用于市售大部分微喷头且可重新编辑控制程序.Huang Binbin 等使用神经网络技术和模糊理论优化神经网络参数，通过遗传算法获取节水灌溉最佳模型。该技术可避免模糊理论中人为干涉加权值引起的误差，获得较好的效果