新时代背景下智能水肥一体机的应用与分析_朱仁登.pdf

2023 年 4 月下157Agricultural Machinery and Equipment农业机械与装备新时代背景下智能水肥一体机的应用与分析朱仁登（武汉轻工大学，湖北 武汉 430000）摘要：随着我国社会经济的快速发展，先进的科学技术逐步应用到农业领域，一些便利的农用机械也日渐兴起，例如智能化的水肥一体机，其与新型灌溉技术相结合，不仅能有效利用现有水资源，而且能科学合理地施用肥料，提高农作物的产量和质量。将智能水肥一体机应用到现代农业中，对于提升整个农业的灌溉和施肥的工作效率有着重要作用。笔者对智能化的水肥一体机进行了详尽的介绍，分析了该机具的应用优势及不足，并提出了相关建议。结果表明，智能水肥一体机作为新兴的农业机械设备，不仅能够有效节省水肥资源，提高水肥资源的利用率，而且能够降低农业生产成本，提高农作物的产量和质量，提升农业经济收益，助推农业农村现代化。关键词：新时代；智能化；水肥一体机；应用分析中图分类号：S365；S224 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-3872.2023.08.047智能水肥一体机将施肥和灌溉两个功能有效结合，是一种新型的农业机械，该机器可以利用现代的信息技术收集相关农作物的生长数据，建立相应的生长模型，并预测各阶段农作物生长所需要的肥料和水量，再进行准确施加，极大地促进了农作物的健康生长，最大化地对肥料和水资源进行有效利用，提升灌溉效率和质量1-4。1 智能水肥一体机的结构和功能介绍1.1 智能水肥一体机的结构智能水肥一体机包括灌溉和施肥两种功能的系统，主要由水源系统、首部枢纽系统、施肥系统等组成。1）水源系统。该系统一般可以利用附近的河流或水库作为水源，只要水质达到相应的标准即可，且为了充分使用附近的各种水源来进行灌溉，需要修建相应的引水、蓄水等工程，这些都是水源系统的组成部分。2）首部枢纽系统。该系统主要包括水泵、过滤器、控制水流压力和流量等的设备仪器，其主要发挥水资源的检测、驱动和调控等作用，管控整个智能水肥一体机的调度，是灌溉系统的核心。3）施肥系统。该系统可以将水和肥料混合。根据农作物的生长情况将特定比例的水和肥料进行融合，通过灌溉泵、控制器和田间的灌溉管来进行具体工作，该系统的关闭泵和稳压阀主要用于稳定抽取相应的肥料液，过滤器主要用于过滤水资源中存在的大颗粒杂质或其他无用物质，这些肥料通过分布在田间的灌溉管进行施肥和施水。4）输水管系统和灌水系统。这两个系统主要用于灌溉工作，因每次灌溉时间较长，灌溉次数较多，从而需对其流量和压力进行严格管控，把水分和养分灌溉到农作物的根部土壤中，实现资源的充分利用5。1.2 智能水肥一体机的功能智能水肥一体机不仅可以对灌溉的水量进行精准控制，对于整个机器的运行状态进行实时监控，还具有运行维护的功能。1）严格控制灌溉水量。由于该机器能对出口的水量进行实时监测，进而对水流量进行精准计算，在每个出管口都有压力传感器，对灌溉的水量进行实时数据收集；还设置了相应的自动阀门，用来对水量进行精准控制，若水量短缺，则通过水泵引入相应的水量，若水量超过预设，则进行远程控制，限制部分区域的灌溉水量。2）实时监控机器运行的状态。通过实时监测整个滴灌系统的水位变化情况来掌握机器的工作状态，通过测定出水口的压力及水管的流量，能够实时监测灌溉的实际情况，若出现管道漏水等现象也能够被及时发现，并及时通知相关的人员进行维修，保障整个灌溉系统可以正常工作。3）能够自动控制出水的阀门。由于该机器能够对农作物的具体生长情况、具体的土壤墒情和天气信息进行监测和收集，可通过相关技术对相应的阀门进行定时开关。同时，根据机器收集到的具体信息，结作者简介：朱仁登（1996），男，湖北恩施人，硕士研究生，研究方向为智能水肥一体机。1582023 年 4 月下Agricultural Machinery and Equipment农业机械与装备合预测的农作物模型和具体的灌溉次数制定开启水泵阀门的具体时间和大小，从而实现无人工控制的智能化灌溉，避免因人工出现失误。4）机器的运行数据能在电脑或手机上展示。通过建立相应的监测平台，能够实现向用户展示实时的监测数据和预警信息，实现远程监控的功能，通过传感器等设备对具体数据进行采集、处理，通过平台将这些数据传输给用户，为用户提供有效的管控方案，用户能够随时随地对监控目标进行管理，也可以远程通过手机或电脑来实现关闭阀门等操作。5）自动运营维护的管理功能。智能水肥一体机能够对整个系统进行日常维护，对特定区域的灌溉量进行统计管理，根据当地旱情和专家预测，实现远程管理。另外，可对灌溉所需要使用的水量和肥料进行统计，核算出具体成本，进而生成相应的设备维护计划，实现整个工程的具体运行维护管理。综上，智能水肥一体机能够节省资源，优化资源分配，通过智能化的管理技术，节约人工管理成本，提升灌溉效率和质量，使得整个灌溉的过程更加方便科学6。2 智能水肥一体机的发展现状及其应用优势2.1 智能水肥一体机的发展现状今年来，随着我国社会经济的发展，我国的农业设施迅速发展。但由于发展周期较短，存在部分问题，如用于农业耕种的设施种类相对单一，应用和研究的区域范围较窄，主要集中在对农业大棚温室的研究，对于整体的生态环境不能进行有效控制。我国农业的生产效率与发达国家仍有一定差距，加之目前我国农业设备的整体现代化水平不高，管理意识相对粗放。为此，有关科研人员要加大力度研发符合我国农业发展特点的设施，以提高现有农业设备的应用水平。随着我国自动控制技术、物联网技术等新兴技术的蓬勃发展，其应用领域在不断扩大，在农业领域也有一定的应用，但是其应用程度不深且范围不广，相关的农业管理人员应用意识不足，这就使得现代化农业的发展水平不均衡。不能从整体上对农作物的生长进行实时的监控，无法进行准确的数据记录和分析处理，不能为农作物提供最佳的生长环境，农作物的种植成本也不能得到有效控制，因此必须加强先进技术与农业设备之间的有效结合，为农作物生长环境提供更有效的保护，降低种植成本，同时提高农作物的产量和质量7。2.2 智能水肥一体机的应用优势智能水肥一体机具有独特的应用特点，使用该设备时，必须选择能够溶于水的肥料或液体肥料。而且在相关的灌溉系统存储的水资源并不是直接从附近河流抽取的水资源，而是按照特定比例混合的肥料水溶液，通过压力可以将这些肥料水溶液传送到农作物的根部，保证农作物在得到合适水分的同时接收到充足的养分，从而实现水肥一体化管理，这不仅有利于保护环境，而且极大地减少了病虫害对农作物的伤害，提高了农业生产效率8。相比传统的灌溉和施肥方式，智能化的水肥一体机结合了自动化技术，实现了农作物的科学管理，根据农作物的生长需求精准供给，方便又省力。而且该机器一般是通过滴灌的方式来进行，在保证为农作物提供足够水分和养分的同时，合理控制水肥施用量，而且将肥料水直接灌溉到作物的根部，有效降低了土传病害的发生概率，有效提升了资源的利用效率，使得水资源二次污染的概率得到了很好的控制。在冬季使用滴灌的方法进行水养分供给，有利于改善土壤的物理性质，降低土壤环境湿度，提高地温，冬季土壤常出现的板结现象也会得到有效控制，大大减少了农作物出现根部腐烂、黄叶的问题，对于提高作物的品质有着极大的帮助9。3 智能水肥一体技术存在的不足3.1 宣传力度不够，应用意识不强目前，我国正大力推行智能水肥一体机的应用，但由于我国农业设备发展时间较短，未意识到该设备的重要性，故对于该设备的宣传力度不够，导致其应用范围不广。同时对于一些水资源相对富裕的地区来说，灌溉的成本较低，尚未形成较完整的节水意识，没有使用智能水肥一体机的想法，加之有很多人都是根据以往的经验来进行作物的施肥工作，未了解该设备的技术优势，这就为该设备的推广工作增加了难度10。3.2 成本投入较大，接受度不高由于水肥一体机的应用涉及的设备较多，一次性投入的成本很高，导致了人们对于该设备的接受度较低。且设备的规格、智能化程度、品牌均会影响应用效果。此外，政府没有建立完善的智能水肥一体机补2023 年 4 月下159Agricultural Machinery and Equipment农业机械与装备贴政策，面对前期高成本的投入，很多人都选择了放弃，这也阻碍了该设备的大范围推广。3.3 技术较复杂，缺乏专业性指导由于智能水肥一体机的应用涉及多方面的技术和知识，例如自动化技术、传感器技术、栽培学等，故在没有专业的人员指导或者培训的情况下，该设备难以发挥出真正的优势。3.4 土地分布范围广，不利于集中管理我国的土地分布范围很广，相较于北方平原地区，南方多丘陵山地，土地的分布较散，且地形、地势不一，不利于进行集中管理。但是智能水肥一体机的应用对于土地条件有一定的要求，这就使得该设备的应用受到阻碍11。4 智能水肥一体机推广应用的建议4.1 政府加强引导并提供政策支持对于现代化农业的发展而言，智能水肥一体机是一种新型的农业设备，需由政府加以引导并提供相应的政策支持。政府应健全完善农业科技服务体系，加大对智能水肥一体机的宣传力度，吸引农户购买并使用水肥一体机。此外，政府也要加大财政投入，鼓励更多社会资本参与到标准化的设备建设中，降低智能水肥一体机的价格。4.2 强化相关技术，形成配套管理智能水肥一体机应用涉及多种技术，在实际的灌溉工作中可能会遇到技术方面的难题，例如在没有相关技术人员的指导下，一些复杂的系统管理很难进行，而且有的农业机械生产厂商只关注销售和生产方面，后期的售后服务没有做到位。因此，需要从实际需求出发，加强智能水肥一体机的技术培训，制定完善的售后服务管理模式，降低产品价格，简化设备的操作流程，制造出满足大众需求的机械设备，为人们提供更优质的产品体验12。4.3 加强专业培训，做好示范推广为了更好地推广智能水肥一体机，不仅要对相关人员进行专业的技术培训，还要做好机械设备的示范推广工作。可以通过技术课堂或者现场的指导来对相关农户进行培训，近距离为农民解答相关疑问。生产农业机械设备的企业也要把关注点放在售后服务上，为他们提供免费的售后服务，如技术咨询等，让广大农户放心使用智能水肥一体机13-14。5 小结综上所述，智能水肥一体机作为新兴的农业机械设备，有着不同于传统灌溉施肥方式的独特优势，该机械的使用，不仅能够有效节省水资源，提高水肥资源的利用率，而且对建设现代化的农业有着极大的推动作用。应加大资金和科研投入力度，研发出更好的智能水肥一体机，吸引更多的有志青年加入到乡村振兴队伍中，从而更好地推动农业发展，提高作物产量，降低生产成本，提升经济收益，助推农业农村现代化发展。参考文献：1 王杰，马军，宋昌博，等.温室大棚智能水肥一体机的设计与试验J.农机化研究，2021，43(12)：98-103+109.2 姜岩，唐勇伟，李成攻，等.基于专家系统的水肥一体机智能控制系统J.现代农业科技，2018(10)：191-193.3 宋成秀，李合营，王雪莹.水肥一体智能灌溉设备的研发及应用J.山东水利，2020(3)：43-45.4 杨超辉.基于“互联网+”模式的水肥一体机智能终端设计J.农机化研究，2023，45(6)：231-234.5 张守艳，宗峰.基于物联网技术的水肥一体化智能灌溉系统设计J.电子测试，2022(19)：30-32+11.6 林向阳.烟台农田节水与水肥一体化的分析 J.南方农机，2018，49(4)：60.7 安胜鑫，王晓丽，薛宝松，等.基于云平台的智能水肥一体机控制系统研发J.农业工程，2022，12(7)：29-34.8 王付才.基于多元数据融合的温室大棚水肥一体机控制策略及系统研究D.济南：齐鲁工业大学，2020.9 赵景波，张文彬，朱敬旭辉，等.智能混肥控制系统水肥浓度控制策略研究J.农机化研究，2020，42(5)：236-242.10 姜浩.农业水肥一体化智能监控系统的研究与开发D.兰州：兰州理工大学，2019.11 周杰，马良，杨景文，等.物联网技术在水肥一体化中的应用J.南方农机，2018，49(19)：4+7.1