《农业网络信息》2oo4年第12期研究与开发
夏春华，方部玲，金永奎
(农业部南京农业机械化研究所，南京210014)
摘要：自动控制是目前节水灌溉中研究的热点。本文通过实际灌溉工作中的三个实例，简明阐述了自动控制在节水灌
溉系统中的应用。
关键词：微灌；自动控制
农业生产中的微灌(包括滴灌、微喷灌)作业，可以
控制被微灌范围的温度、湿度，为作物提供良好的生长
条件，因此被世界各国广泛采用。微灌可大量节省水、
电、人工，其优越性日渐受人们重视，微灌系统一般由
滴头、微喷头、防滴阀、过滤器、施肥器等部件组成，以
往均是由人工进行操作。
某些作物的初期育苗微喷需连续间断作业时间较
长，待生根后才能停止，人工控制劳动强度很大，精度
也难以保证。
作物的微灌供水质量问题日益突出。一方面要求
提高供水质量的精确化，灌水均匀度高，不要因为压力
的波动造成供水不均；另一方面要求保证供水的可靠
性、连续性。
要解决上面所述问题单靠手工操作已不能满足要
求了，因此灌溉系统的自动控制应运而生。随着电子技
术的发展，国内外逐渐开始了自动控制操作，自动控制
装置在微水灌溉中的应用逐渐受到人们的重视。本文
结合三个实例的自动控制研究应用，介绍我国目前经
济实用的几种控制形式，希望能对致力于节水灌溉自
动控制研究的同行们起到抛砖引玉的作用。
l全自动温室培育花卉的半自动或自动控制
灌溉
1．1半自动控制灌溉【即控制水源)
南京一全自动温室种植仙客来花卉，用温室屋顶
收集的雨水进行灌溉，建有两个水池，一为蓄水池，一
为供水池。蓄水池用于屋顶水量收集储存，供水池用于
收稿日期：2004—10—10
作者简介：夏春华(1976一)，男，助理工程师，研究方向：农业机械化。
滴灌和微喷。两水池基本封闭。按照作物种植的要求设
计了滴灌和微喷的管路灌溉网络。收集的雨水进入蓄
水池前经初级过滤沉淀，然后根据需要从蓄水池里抽
水经二级过滤给供水池。为了防止微灌过程中水池水
位太低泵无水运转损坏，采用浮球式自动供水控制系
统来控制。该半自动控制主要用于供水池与蓄水池的
水位控制。该系统由两台离心泵和三个浮球组成。一台
泵(简称泵1)从蓄水池抽水到供水池，一台泵(简称泵
2)从供水池抽水至灌溉网路。蓄水池里放一浮球(记为
球1)，用于控制低水位与泵1相连接。供水池里放两个
浮球(记为球2、球3)，球2控制高水位与泵1连接，球
3控制低水位与泵2连接。该系统安装在控制箱里，面
板上设置为两个模式：手动状态和自动状态。
(1)手动状态把手动／自动转换开关拨到手动处
后，按起动按钮，运行灯亮，停止灯灭；水泵开始运转，
按停止按钮后，停止灯亮，运行灯灭，水泵停止运转。
泵1将蓄水池水抽到供水池中，泵2再从供水池中抽
水到灌溉网路。
(2)自动状态把手动／自动转换开关拨到自动处
后，此时水泵根据水池的水位自动起停。当供水池水位
较高达到浮球2位置时，泵1停止运行，停止灯亮，供
水池水位较低时，泵1自动运行，运行灯亮，停止灯灭
，当水位达到一个设定的高度时，水泵停止运行，停止
灯亮，如此反复。当蓄水池中的水位低于设定水位时，
水泵停止运行，避免水泵无水运行。
1．2自动控制灌溉(控制微灌)
在滴灌或微喷中可用有线小型智能化灌溉控制器
一l8一
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控制作业，控制器由微电脑构成，微电脑安装在控制箱
内。控制箱再与水泵2相连控制泵的开启。该微电脑可
设置l0组不同的灌溉时间。控制周期可日控(星期为
全显状态)或周控循环。根据需要设置好灌溉的时间
段，按下自动按钮，将“实三角形”指示符号指到“自动”
位置，系统将按设置好的程序自动运行。
2特种苗木全光雾化育苗自动灌溉
南京一柳树研究所进行金边黄杨和红枫育苗，以
往是露天扦插，人工浇水需保持扦插基质湿润，周围小
气侯湿度大才有利于生根。要求每隔5分钟喷雾3秒
钟，人工很难精确控制，同时长时间浇灌更是劳动强度
大。用我所研制的有线时间间隔型自动喷雾系统则很
好地解决了这个问题。
将智能控制器安装在一个控制箱里，然后将控制
箱与水泵连接。这样智能时间控制器就可以按所需设
置任务随时控制水泵的启闭，智能时间控制器核心由
单片机组成。时间间隔型的程序存储在单片机里，可根
据需要任意设置灌溉时间和周期，时、分、秒间隔任意
设定，例如每隔5分钟喷雾3秒钟等等均可设置。在微
灌前，可根据天气、土壤湿度等情况调整设置参数。
为了便于维修或特殊情况处理，设置两种模式：手
动和自动。手动状态：把手／自动转换开关拨到手动后，
按起动按钮，运行灯亮，停止灯灭；水泵开始运转，进
行微喷灌；按停止按钮后，停止灯亮，运行灯灭，水泵
停止运转，微喷工作停止。自动状态：把手／自动转换开
关拨到自动后，此时水泵根据所设定的时间及周期自
动运行和停止。
基地面积为100m，共l0．1万株，自2003年5
月8日始设备使用，昼夜24小时运行，只需1人管理设
备，根据晴雨情况停开机。至2003年9月20日生根后
移栽。与其它措施配套，在生长期内可实现连续扦插育
苗，苗木生根率提高60％以上，微喷系统可靠性达
97％。
3恒压无塔供水PLC自动控制
南京一试验基地要进行微喷和滴灌，同一灌区内
有两种灌溉模式(2条主管路)：微喷和滴灌。作业过
程中微喷时则不滴灌，滴灌时则不微喷，而且在滴灌
或微喷时，能任意关闭某一支路的阀进行灌溉。对
此，本例综合了PLC在多方面的应用，既有开关量I／
0，也有模拟量I／0；既有PID调节的典型使用，又有
复杂的逻辑控制。同时，本例中还使用了变频器和电机
软启动控制。
试验基地简图如图l。Yvl为注水阀，EQ为水位
控制器，SLh为高水位传感器，SLI为低水位传感器。
1#、2#、3#为三台水泵。YV2为电磁阀。从YV2处分
两路，一路为微喷(喷灌)用水管路，一路为滴灌用水管
路。为便于说明将滴灌用水管路列出9条支路，喷灌用
水为3条支路。
图1试验基地简图
用三台泵组成一泵组的滴灌／喷灌恒压无塔供水
系统进行灌溉。建一蓄水池供喷灌或滴灌从中取水。水
源为自来水，用高低水位控制器EQ来控制注水阀
Yvl，它们自动把水注满蓄水池，只要水位低于高水
位，则自动往水池中注水。水池的高／低水位信号也直
接送给PLC，作为低水位报警用。为了保证供水的连续
性，水位上下限传感器高低距离不是相差很大。滴灌用
水和喷灌用水共用三台泵，平时电磁阀YV2处于(失
电)关闭状态，关闭喷灌管网，滴灌网路开通，三台泵根
据滴灌用水的多少，按一定的控制逻辑运行，使滴灌用
水在恒压状态(滴灌用水低恒压值)下进行；当作物需
要喷灌时，电磁阀YV2开启，关闭滴灌用水管网，三台
泵供喷灌用水使用，并根据用水量的大小，使喷灌用水
也在恒压状态(喷灌用水高恒压值)下进行。喷灌结束
后，三台泵再改为滴灌用水使用。
三台泵的电机分别接有电机过载保护用的热继电
器，电机再分别与工频接触器、变频接触器、变频器相
连接。在PLC中设置变频器故障报警信号，水池水位
下限报警信号。逻辑运算和报警处理等放在PLC主程
序中。利用定时器中断功能实现PID控制的定时采样
及输出控制。滴灌用水系统设定值为满量程的70％，喷
灌用水系统设定值为满量程的90％。
微灌时系统为手动和自动两种状态。
手动运行时，用按钮控制三台泵的启／停和电磁阀
YV2的通／断。
自动运行时，系统在PLC程序控制下运行。在
YV2关闭下进行滴灌，根据9条支路的开关情况，远程
压力表模拟电压值将信号传输给变频器，变频器再将
信号传输给泵组，泵组根据信号决定开启几台泵进行
微灌。当喷灌信号传输给控制中心后，YV2得电关闭滴
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灌网路。打开喷灌网路开始喷灌，根据3条支路的开关
情况，远程压力表模拟电压值将信号传输给变频器，变
频器再将信号传输给泵组，泵组根据信号决定开启几
台泵进行微喷灌。灌溉的时间也由传感器反映到PLC
控制中心，再由PLC中心发信号指示给泵组。
随着自动控制在节水灌溉中的深入应用，自动控
制应用的模式将层出不穷。自动控制将给人们带来巨
大的经济效益和社会效益，在节水灌溉中的应用前景
也会越来越好。
参考文献
【1】方部玲主编．蔬菜、园艺保护地机械的使用与维修．南京：
江苏科学技术出版社，1999．
【2】王永华主编．现代电气控制及PLC应用技术．北京：北京
航空航天大学出版社，2003．
Applicationandresearchofauto—。control
inmicro—_irrigation
XIAChun—hua，FANGBu—ling，JINYong—kui
(NanjingResearchInstituteforMechanizationinAgriculture
MinistryofAgriculture，PRC，Nanjing210014，China)
Abstract：Auto—-controlishotspotofmicro—-irrigationat
present．Thispaperexpatiatedtheapplicationofauto—control
inmicro—irrigationthroughthreepracticalexamples．
Keywords：Micro—irrigation；Auto—control
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