玻璃钢井房节水灌溉控制系统总体设计原理

我国是世界上种植水稻面积最大的国家，在我国的水稻种植中，采用最广泛的是淹水灌溉方式，水稻生长过程中需要大量的水来保持水层厚度，该灌溉方式水资源消耗量巨大，使水稻成为耗水量最多的农业作物，水稻种植的耗水量占全国农业总用水量的65%以上，急需采用信息化技术赋能发展精细化水稻灌溉系统，进一步提高水分生产利用率。

围绕稻田“需水感知-智能决策-高效调控”的关键环节，构建了稻田节水灌溉控制系统。在需水感知方面，建立面向稻田土壤-水稻生长-小气候环境的在线监测系统，实现对水稻SPAC（土壤-作物-大气）连续体的需水信 全面感知；在智能决策方面，构建适用于淹灌、控制灌溉等不同灌水模式的精量灌溉决策模型；在高效调控方面，提出从供水首部到输水末端的全渠道闸门测控调度系统。基于此，利用云原生技术开发了玻璃钢井房稻田智慧灌溉管控平台，实现设备的接入、数据的可视化分析与云端在线管控等，为用户提供水稻灌溉的监测和管理服务。稻田智能节水灌溉控制系统的结构如图1。

稻田智能玻璃钢井房节水灌溉控制系统

稻田水分在“土壤-植物-大气”构成的SPAC(soil-plant-atmosphere continuum)系统中传输，为准确监测稻田水分的运移过程，稻田需水信 感知用水监测系统针对SPAC系统中水分传输的界面，形成对稻田需水的有效感知。针对“土壤-植物-大气”系统分别实现对土壤墒情、稻田覆水层厚度、水稻长势和田间气象的原位在线监测，应用的监测设备包括稻田土壤墒情监测、水稻群体长势监测系统、稻田田间气象监测系统。

通过全面调研国内外稻田水分管理先进适用性技术，基于水量平衡原理，结合水稻生长覆盖度、株高等生理特性，采用动态连续的水层厚度、土壤多剖面土层含水量、温度数据，融合稻田微气象因子等指标因素，针对传统淹灌、控水灌溉、交替灌溉等分别构建了多源时空数据融合的稻田精量灌溉决策模型，实现灌溉时机的诊断和需水量的计算，稻田精量灌溉决策模型的构建方法如图5。

稻田灌溉用水通常由首部引入稻田的输水斗渠，然后通过田间农渠的进水口进入地块。因此，按照从首部到田间的控制过程，稻田的用水高效管理系统主要由首部和渠系监控设备两部分构成。玻璃钢井房自动控制设备实现首部水泵或闸门的远程控制、水情和工况监测；量控一体化闸门实现对斗渠流量的监测和闸门开度的控制并结合监控软件平台，保障斗渠输水均匀稳定，防止渠道水的溢出和去首去尾的输水不均；农渠自动闸门实现农田进水口开关控制。