發(fā)布時(shí)間：2019-04-27所屬分類：農(nóng)業(yè)論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要:為了改善農(nóng)用噴灌的用水方式，達(dá)到節(jié)約用水、自動(dòng)化精準(zhǔn)噴灑的目的，設(shè)計(jì)了環(huán)境監(jiān)測(cè)式自動(dòng)化噴頭。該設(shè)備由金屬管、水閥、干濕監(jiān)測(cè)設(shè)備、電子閥門、噴頭構(gòu)成。設(shè)備使用時(shí)，監(jiān)測(cè)噴灌后一定深度泥土或空氣中的干濕程度，進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋處理，通過電子閥門控
摘要:為了改善農(nóng)用噴灌的用水方式，達(dá)到節(jié)約用水、自動(dòng)化精準(zhǔn)噴灑的目的，設(shè)計(jì)了環(huán)境監(jiān)測(cè)式自動(dòng)化噴頭。該設(shè)備由金屬管、水閥、干濕監(jiān)測(cè)設(shè)備、電子閥門、噴頭構(gòu)成。設(shè)備使用時(shí)，監(jiān)測(cè)噴灌后一定深度泥土或空氣中的干濕程度，進(jìn)行數(shù)據(jù)反饋處理，通過電子閥門控制水流大小，實(shí)現(xiàn)噴頭水量的精準(zhǔn)噴灌。該設(shè)備真正解決了農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)的現(xiàn)狀，提高了水資源的利用效率。
關(guān)鍵詞:自動(dòng)化噴灌;干濕監(jiān)測(cè)設(shè)備;農(nóng)業(yè)用水
一、我國(guó)農(nóng)業(yè)灌溉現(xiàn)狀
我國(guó)是一個(gè)水資源極其匱乏，是全球13個(gè)貧水國(guó)家之一，在世界上水資源排名第121位，接近世界公認(rèn)的水資源緊缺國(guó)家最低標(biāo)準(zhǔn)水平，解決水資源的分配和利用問題是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的頭等大事。水資源的嚴(yán)重短缺已對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。此外，我國(guó)水土流失面積達(dá)295萬(wàn)km，占國(guó)土面積的30.7%，嚴(yán)重的水土流失，導(dǎo)致土地退化、草場(chǎng)沙化、生態(tài)環(huán)境惡化，造成河道和湖泊泥沙淤積，加劇了江河下游地區(qū)的洪澇災(zāi)害，造成土地受災(zāi)，糧食減產(chǎn)。[1]
農(nóng)業(yè)用水一直是我國(guó)的主要用水，占全部耗水總量的55%以上，這其中灌溉用水又占農(nóng)業(yè)用水90%左右。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)落后造成了大量浪費(fèi)，目前我國(guó)的灌溉，即水的有效利用系數(shù)為0.53。[2]《全國(guó)水資源綜合規(guī)劃》指出，到2020年，全國(guó)用水總量力爭(zhēng)控制在6，700億立方米以內(nèi)，到2030年，全國(guó)用水總量力爭(zhēng)控制在7，000億立方米以內(nèi)，農(nóng)田灌溉水有效利用系數(shù)提高到0.6。我國(guó)人多地少、水資源短缺且時(shí)空分布不均、水土資源與生產(chǎn)力布局不相匹配、水旱災(zāi)害頻發(fā)等特點(diǎn)，是我國(guó)的基本水情。[3]
二、農(nóng)用灌溉方式闡述
提高水資源的利用效率始終是各個(gè)國(guó)家解決水資源浪費(fèi)的重要途徑之一。各地農(nóng)業(yè)用水需求量大，灌溉時(shí)間長(zhǎng)。在漫灌逐漸淘汰的今天，噴灌和微灌實(shí)現(xiàn)了普及。[1]在現(xiàn)實(shí)運(yùn)用過程中，噴灌的噴灑水量始終是人為控制，沒能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，相較于漫灌用水量減少，還是造成了一定的浪費(fèi);微灌則在前期基礎(chǔ)設(shè)備建設(shè)費(fèi)用高;灌溉范圍小。
限制了根系發(fā)展;容易出現(xiàn)鹽分積累，不適合大面積灌溉。為解決以上現(xiàn)實(shí)問題，本環(huán)境監(jiān)測(cè)式自動(dòng)化噴頭，通過干濕監(jiān)測(cè)設(shè)備在泥土或空氣中的信息反饋(懸掛式、掩埋式)，根據(jù)灌溉目標(biāo)的需求，通過電子閥門控制噴灑，真正實(shí)現(xiàn)了水資源的高效使用，使用范圍廣，安裝簡(jiǎn)便，可實(shí)現(xiàn)以上領(lǐng)域集中推廣。
三、基于現(xiàn)狀研發(fā)的環(huán)境監(jiān)測(cè)式自動(dòng)化噴灌器創(chuàng)新之處
(1)將電子閥門安裝在噴頭下方與金屬管的連接處，精確控制水流。(2)所述的金屬管兩端有外螺紋可安裝不同尺寸的金屬進(jìn)水口，適應(yīng)不同尺寸的水管，也可通過金屬鎖緊套連接橡膠管。金屬管本身做防氧化處理，延長(zhǎng)了實(shí)用壽命。(3)所述的電子閥門閥做防水處理與干濕監(jiān)控設(shè)備相連。(4)干濕監(jiān)控設(shè)備根據(jù)由單片機(jī)控制，根據(jù)所需場(chǎng)地干濕程度提前寫入數(shù)值，也可實(shí)現(xiàn)拆卸重新設(shè)置數(shù)據(jù)與檢修。(5)水閥安裝在金屬管上，為水流總開關(guān)。當(dāng)水閥打開后，水流觸發(fā)電子閥門，根據(jù)干濕監(jiān)控設(shè)備指令實(shí)現(xiàn)噴頭的噴灌。
四、環(huán)境監(jiān)測(cè)式自動(dòng)化噴灌器的形式
(一)掩埋式
將本環(huán)境監(jiān)測(cè)式自動(dòng)化噴頭垂直埋設(shè)于水平地面下，同時(shí)應(yīng)將干濕監(jiān)測(cè)設(shè)備整體低于地面20-30mm，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確。水閥旋鈕露于水平地面之上，可人為控制供水開關(guān)。電子閥門與干濕監(jiān)測(cè)設(shè)備相連，且做好防水處理，保證使用過程中的安全，干濕監(jiān)測(cè)設(shè)備接通電源，設(shè)備安裝完畢。打開水閥，此時(shí)電子閥門觸發(fā)，干濕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)泥土干濕程度，控制打開電子閥門，噴頭噴灑灌溉;當(dāng)濕度到達(dá)預(yù)設(shè)值的時(shí)候，信息反饋，電子閥門關(guān)閉。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，高效利用。
(二)懸掛式
現(xiàn)溫室大棚懸掛式噴水管網(wǎng)簡(jiǎn)陋，只是簡(jiǎn)單的地面鋪設(shè)漏管或者頂部懸掛噴頭。懸掛式農(nóng)用環(huán)境監(jiān)測(cè)式自動(dòng)化噴灌器安裝在大棚穹頂。水管連接于水閥處，電子閥門與干濕監(jiān)測(cè)設(shè)備相連，干濕監(jiān)測(cè)設(shè)備位于設(shè)備最下方，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)的空氣干濕程度。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，打開水閥供水，干濕檢測(cè)設(shè)備中所預(yù)設(shè)的濕度數(shù)據(jù)和空氣中的濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，通過電子閥門控制水流大小，實(shí)現(xiàn)頂部噴灌。也可人為設(shè)定定時(shí)噴灑，據(jù)作物生長(zhǎng)習(xí)性對(duì)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)置。
(三)加裝水肥混合
作物所需的化肥存放于罐裝容器中，安裝在水閥處，化肥與水混合，可方便結(jié)合施肥。由于化肥同灌溉水結(jié)合在一起，肥料養(yǎng)分直接均勻地施到作物，真正實(shí)現(xiàn)了資源利用，提高了肥料的有效利用率，直接經(jīng)過噴頭噴灑，滋養(yǎng)作物生長(zhǎng)。此設(shè)計(jì)節(jié)約了人力資源，又綠色環(huán)保，避免了土地污染。
五、主要突出優(yōu)勢(shì)
(1)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，造價(jià)低，便于推廣。(2)節(jié)約水資源，提高水的利用率。(3)自動(dòng)化控制，節(jié)省人力資源，精確噴灌。(4)水肥同步，綠色環(huán)保，保證了農(nóng)作物的長(zhǎng)勢(shì)和食品安全。(5)模塊化結(jié)構(gòu)，方便檢修。(6)使用壽命長(zhǎng)。可實(shí)現(xiàn)拆卸回收，二次利用。
六、結(jié)語(yǔ)
隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和節(jié)約型社會(huì)的理念深入人心，節(jié)水灌溉的理念也越來越為農(nóng)民和用水戶所接受，必將成為提高水資源利用效率的保障。[2]政府部門一方面通過規(guī)范措施提高農(nóng)用水的戶自我節(jié)水意識(shí)，多方面加強(qiáng)提高水利用率的宣傳;另一方面加大水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資，增加節(jié)水灌溉工程配套基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，確保水資源的合理使用、合理配置。國(guó)家對(duì)節(jié)水灌溉設(shè)備行業(yè)的開發(fā)支持以及農(nóng)用水戶節(jié)水意識(shí)的增強(qiáng)，促進(jìn)了節(jié)水灌溉技術(shù)的進(jìn)步和節(jié)水灌溉行業(yè)的發(fā)展，也成為行業(yè)持續(xù)發(fā)展的不竭動(dòng)力。
參考文獻(xiàn):
[1]劉雙雙，韓鳳鳴，蔡安寧，張可，金巍.區(qū)域差異下農(nóng)業(yè)用水效率對(duì)農(nóng)業(yè)用水量的影響[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2017，(12).
[2]黃昌碩，耿雷華，陳曉燕.農(nóng)業(yè)用水效率影響因素及機(jī)理分析[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2018，(1).
[3]馬劍鋒，王慧敏，佟金萍.技術(shù)進(jìn)步與效率追趕對(duì)農(nóng)業(yè)用水效率的空間效應(yīng)研究[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2018，(7).
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