数字化信息技术在农业节水中的应用_刘保伟

DOI:10.16815/j.cnki.11-5436/s.2024.02.034

在有限的水资源基础上如何减少资源浪费提高耕地单位产 出效率是当前农业发展面临的问题，随着信息技术的快速发展， 农业信息化智能化成为现代农业发展的必然趋势，农业发展中 应用信息技术使现代农业向精准农业转型，精准农业将粗放型 农业向技术型现代智慧农业转变。美国与日本精准农业发展技 术趋于成熟，在大型智能化农具上应用远程控制装置实现合理 施肥及灌溉。信息技术的发展推动数字化农业进步，农业节水 灌溉需要数字化信息自动控制技术，获得空气土壤湿度等控制 参数实现按需自动供水。现代农业发展中要完善节水灌溉系统， 优化灌溉效果促进农业节水。

1 国内外农业节水数字化信息技术现状

水是国民经济的基础，随着社会经济的发展，水资源问题 日益突出制约社会的发展。农业作为主要水行业面临巨大的节 水压力，为优先满足城镇工业用水，农业灌溉用水大幅度削减。 中国水利必须向资源可持续发展水利转变 [1] 。数字技术紧密跟 踪当前科技最新成果，以计算机为核心的信息技术引入水利行 业。现代社会发展以信息技术为核心产业升级成为行业创新的 重要内容，农业产业发展需要水资源保障，信息技术涉及到多 方面内容为现代农业节水工程发展提供支持，利用信息化技术 可以提高水资源利用效率。如大数据技术可以分析区域云层得 出地区降雨量数据为农业节水工程开展提供条件。中国农业灌 溉技术已有数千年历史，随着现代农业节水的发展，灌溉技术 出现滴灌渗灌与分根交替灌溉等，发达国家研发先进的节水灌 溉技术提高水资源利用率。由于系统投资运行及维修中需要较 大的费用投入，中国引入节水灌溉技术但对水资源利用率较低，

当前对农业节水灌溉技术研究方向是降低系统投入成本及运行 费用。

2 农业节水中的数字化信息技术

农业灌溉用水占用水量比重较大，很多发达国家设计出灌 溉产品工艺精湛功能完善。新世纪无线通信技术应用于农业领 域，发达国家从机器与水利控制发展到机电一体化，节水灌溉 系统智能化与精确度不断提高 [2] 。为更好地普及信息化技术系 统，需要针对实际问题分析，熟悉成熟的数字化智能灌溉技术。 中国农业水利研究滞后技术手段落后，目前国际上成熟的数字 智能化灌溉技术分为专家系统与微机测控技术，需要对技术比 较分析适应中国农业发展。目前数字水利应用技术包括通信技 术，数学模拟与数据库技术等。

专家系统是经专家建立模拟人脑思维方式系统，将农业节 水知识与专家灌溉管理经验总结归纳整理了数据，如农作物不 同阶段需水量，各阶段可遇到的病害及解决措施等。以信息化 形式输入电脑便于智能决策。将农作物相应状态输入计算机借 助存储大量解决措施产生详细做法，如灌溉量的增减根据指示 进行对应操作 [3] 。专家系统依据知识改变地点需要调整，如引 进国外相关系统不符合中国情况需要调整数值，对知识进行技 术处理耗费大量时间。应用专家系统需要考虑地域差异对系统 的影响。水利信息自动化采集基础通过合理布置信息采集点， 通过传感器转化水利信息监控指标实现远程自动化遥控。水资 源信息传播必须依赖通信网络技术，数据库为水资源信息存储 与检索提供技术手段。数学模拟技术是运用数学模型对水资源 动态定量分析的技术。见图 1 智能灌溉系统结构。

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图 1 智能灌溉系统结构

微机测控节水技术是对不同区域情况针对性处理，引入通 信技术提高控制效果。传感技术可以对环境变化及时反应调整 灌溉时间，通讯技术将传感器产生结果传递给上位机，输出灌 溉指令提高效果控制 [4] 。专家系统技术可以对出现情况及时处 理但成本投入较高，结合中国当前农业节水灌溉要求需要考虑 经济性目标，使用专家系统会引起成本压力，无法保障专家系 统技术作用的发挥。微机测控技术应用地域跨度大但成本较高， 可以增加系统控制范围减少相应的硬件建设成本。农业节水数 字化灌溉技术应用需要考虑推广性、经济性与回报性，农业投 入较低所需设备过于昂贵无法在农村地区推广，不利于实现节 水目的。中国地域广阔不同地区农业发展情况不同，要选择符 合区域实际的农业节水灌溉系统，推广性与实行区域地理特征 有关，系统推广下需要考虑实行效果。

3 数字化信息技术在农业节水中的应用

当今水资源日趋匮乏，农业高度集约化种植方式日益显著， 运用高科技与高新技术装备是发达国家发展现代化农业的主要手 段，很多发达国家农业灌溉系统采用计算机控制技术实现系统职能 化 [5]。农业生产环境复杂多变，农作物生长受到病虫害环境等多种 因素影响，需要通过信息技术对农田信息采集设计低成本易推广的 节水灌溉系统，及时掌握农田作物动态实时监控土壤及灌溉控制参 数，达到高效节水高产保质的目的。近年来全国地方防汛抗旱指挥 系统，水利管理系统等得到很大发展。见图 2 系统功能图。

目前农业节水应用数字化信息技术包括绿地节水灌溉自动 化系统，高速公路中央隔离带灌溉监控系统等。国内节水灌溉 自动化水平较低，国外公司产品为英文操作界面用户难以掌握， 国家农业信息化工程技术研究中心吸收国外控制器经验研发绿 水系列节水灌溉自动化控制系统，系列监控器可以广泛应用于 农业园林节水灌溉监控，温室环境监控等多个领域，目前系统 在多个示范区应用取得良好效果。绿化隔离带是高速公路中的

图 2 系统功能图

重要基础设施，具有调节驾驶员视觉缓解视觉疲劳的作用，中 央隔离带灌溉存在采用水车喷洒行车安全隐患大，采用大水漫 灌路基存在塌方隐患。国家农业信息化工程技术研究中心养殖 高速公路中央隔离带自动灌溉监控系统解决远程监控问题，网 络系统由主控机统一调度管理，通过模块主控机可以监控系统 设备。系统采用图形操作方式，可以实时以图形方式显示，用 户可以进行灌水决策实现定时定量灌水。

4 结语

信息化背景下农业节水中数字化信息技术应用至关重要， 可以促进农作物优质高产。基于信息化技术的应用农业节水领 域引发多种质变，实现中国农业节水工程的健康发展。节水分 为工程与农艺节水，近年来数字技术下的管理节水通过智能控 制与可视化表达等手段将工程与农艺节水连接。国内外专家在 节水方面作出大量研究取得丰富科研成果，在高速公路中央隔 离带自动灌溉监控系统，节水灌溉计算机辅助设计系统研制等 方面取得很大进展。通过学习引进国外先进数字农业与水利技 术，在吸收基础上实现自主创新，促进成熟的节水技术成果转化。 随着精准农业技术的曙光，节水技术应用前景更加广阔。

[引用信息]刘保伟 . 数字化信息技术在农业节水中的应用[J].农业工程技 术,2024,44(2):78-79 .

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