了得網農業/林業_信息技術在農業節水中的應用

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信息技術在農業節水中的應用
該商品所屬分類：農業/林業 -> 農業/林業
【市場價】	347-502元
【優惠價】	217-314元
【作者】	趙春江、鄭文剛
【所屬類別】	圖書農業/林業農業工程
【出版社】	科學出版社
【ISBN】	9787030311511
【折扣說明】	一次購物滿999元台幣免運費+贈品一次購物滿2000元台幣95折+免運費+贈品一次購物滿3000元台幣92折+免運費+贈品一次購物滿4000元台幣88折+免運費+贈品
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內容介紹

開本：16開

紙張：膠版紙

包裝：精裝

是否套裝：否

國際標準書號ISBN：9787030311511

作者：趙春江、鄭文剛

出版社：科學出版社

出版時間：2012年04月

內容簡介

本書較為全面繫統地介紹了信息技術應用於農業節水的技術方法和應用實踐，主要包括農業節水信息繫統網絡架構、墑情監測技術、節水灌溉自動化控制技術、農用水管理技術、水質監測技術、節水灌溉自動化工程設計與施工、典型應用案例等。

本書是作者多年研究成果的彙總，內容突出新穎性和實用性，可作為農業節水相關專業高年級本科生和研究生的參考用書，也可供從事農業節水教學、科研和管理人員參考使用。

前言
第1章緒論
1.1 信息技術與農業節水
1.1.1 農業信息節水的內涵
1.1.2 農業節水信息技術現狀
1.2 農業信息節水關鍵支撐技術
1.2.1 傳感器技術
1.2.2 數據傳輸技術
1.2.3 自動控制技術
1.2.4 智能決策支持繫統
1.3 本章小結
第2章農業節水信息繫統網絡架構
2.1 繫統網絡結構
2.1.1 集中式監控繫統前言
第1章緒論
1.1 信息技術與農業節水
1.1.1 農業信息節水的內涵
1.1.2 農業節水信息技術現狀
1.2 農業信息節水關鍵支撐技術
1.2.1 傳感器技術
1.2.2 數據傳輸技術
1.2.3 自動控制技術
1.2.4 智能決策支持繫統
1.3 本章小結
第2章農業節水信息繫統網絡架構
2.1 繫統網絡結構
2.1.1 集中式監控繫統
2.1.2 基於串行總線的分布式繫統
2.1.3 基於工業以太網的網絡監控繫統
2.1.4 基於無線傳感器網絡的監控繫統
2.1.5 多層遠程監控繫統
2.2 常用通信設備
2.2.1 支持Modbus的RTU模塊
2.2.2 GPRS透明傳輸模塊
2.2.3 嵌入式以太網模塊
第3章土壤墑情監測技術
3.1 概述
3.1.1 土壤墑情監測意義
3.1.2 土壤墑情監測技術現狀
3.1.3 土壤墑情監測繫統構成與核心技術
3.2 墑情監測傳感器
3.2.1 土壤水分傳感器
3.2.2 土壤溫度傳感器
3.2.3 氣像傳感器
3.3 遠程墑情采集站
3.4 墑情監測繫統軟件設計
3.4.1 總體設計
3.4.2 關鍵技術
3.4.3 主要功能
第4章節水灌溉自動控制技術
4.1 概述
4.1.1 灌溉自動控制意義
4.1.2 灌溉自動控制技術現狀
4.1.3 灌溉自動控制繫統
4.2 節水灌溉自動控制設備
4.2.1 低功耗簡易直流灌溉控制器
4.2.2 ZigBee無線自組網灌溉控制器
4.2.3 ASE可擴展中央灌溉控制器
4.3 組態化灌溉控制軟件繫統
4.3.1 總體結構
4.3.2 繫統架構
4.3.3 要素管理模型的建立
4.3.4 關鍵技術
4.3.5 組態化灌溉控制軟件應用
第5章農業用水信息化管理技術
5.1 概述
5.1.1 農業用水信息化管理的意義
5.1.2 農業用水管理技術現狀
5.1.3 用水管理繫統
5.2 用水管理設備
5.2.1 無線IC卡預付費水表
5.2.2 IC卡水電雙重計量灌溉控制器
5.2.3 GSM和GPRS遠程抄表設備
5.2.4 手持無線抄表終端
5.3 農業用水管理軟件繫統
5.3.1 農村用水計量與調度管理繫統
5.3.2 村鎮集中供水遠程控制繫統
5.3.3 基於GIS的用水計量管理繫統
第6章水質監測與調控技術
6.1 概述
6.1.1 水質監測與調控的意義
6.1.2 水質監測技術現狀
6.1.3 水質監測和調控繫統的組成
6.2 水質監測傳感器技術
6.2.1 水溫傳感器技術
6.2.2 pH傳感器技術
6.2.3 鹽分傳感器技術
6.2.4 溶解氧傳感器技術
6.2.5 水深傳感器技術
6.2.6 亞硝酸鹽的光纖倏逝波傳感器技術
6.2.7 水體葉綠素的熒光傳感器技術
6.3 農業用水消毒技術
6.3.1 氯消毒技術
6.3.2 二氧化氯消毒技術
6.3.3 臭氧消毒技術
6.3.4 紫外線消毒技術
6.3.5 氯胺消毒技術
第7章節水灌溉自動化工程設計與施工
7.1 工程設計與施工準備
7.1.1 工程方案設計
7.1.2 工程施工準備
7.2 工程施工與驗收
7.2.1 工程施工
7.2.2 工程驗收
7.3 常見故障處理方法
第8章典型應用案例分析
8.1 溫室節水灌溉控制繫統
8.1.1 基本情況與需求分析
8.1.2 繫統設計
8.1.3 繫統實現與效果分析
8.2 果園節水灌溉控制繫統
8.2.1 基本情況與需求分析
8.2.2 繫統設計
8.2.3 繫統實現與效果分析
8.3 大田節水灌溉控制繫統
8.3.1 基本情況與需求分析
8.3.2 繫統設計
8.3.3 繫統實現與效果分析
8.4 公園綠地節水灌溉控制繫統
8.4.1 基本情況與需求分析
8.4.2 繫統設計
8.4.3 繫統實現與效果分析
8.5 墑情監測繫統
8.5.1 基本情況與需求分析
8.5.2 繫統設計
8.5.3 繫統實現與效果分析
8.6 用水管理繫統
8.6.1 基本情況和需求分析
8.6.2 繫統設計
8.6.3 繫統實現和效果分析
8.7 水質監測繫統
8.7.1 基本情況與需求分析
8.7.2 繫統設計
8.7.3 繫統實現與效果分析
第9章總結與展望
9.1 對信息節水的再認識
9.2 存在的問題
9.3 發展趨勢與展望
參考文獻
作者團隊研發的主要產品介紹

在線試讀

第1 章緒論
農業節水是我國農業可持續發展的重要方向，信息技術是融合各種農業節水技術、充分發揮灌溉設施作用、實現農業節水效果化的重要技術手段。本章提出了信息節水的概念，繫統總結分析了國內外信息技術在農業節水中研究應用現狀。
1.1 信息技術與農業節水
我國總體上是一個干旱缺水的國家。隨著工業化和城市化進程的加快，供水形勢將更加嚴峻，水資源短缺已成為我國經濟與社會持續發展的制約因素。
農業是我國的用水大戶。2008 年，農業用水占全國總用水的62.0 % （中華人民共和國水利部，2010），其中90 % 以上是灌溉用水。目前，我國農業水資源浪費嚴重，灌溉水有效利用繫數僅為世界發達國家的56 % ～ 62 % 。農業用水效率方面，全國平均單方灌溉水產糧是世界先進水平國家的30 % ～ 40 % ，單位農產品產量耗水農業產值耗水量明顯高於發達國家水平，旱作農業降水利用率低，進一步提高的潛力很大。隨著農產品需求的日益增長，農業用水需求不斷增加，但根據我國水資源條件和用水中長期規劃，今後相當長時間內農業用水不可能有較大增加。要解決農業用水日趨嚴重的供需矛盾，必須從根本上調整農業發展思路，轉變發展方式，大力發展節水農業。
根據農業用水過程分析，農業節水技術通常可歸納為工程節水技術、農藝節水技術、生物（生理）節水技術和管理節水技術四類。世界發達國家圍繞提高灌溉（降）水利用率和作物水分生產率，將信息技術應用於農業節水中，從而大幅度提高了工程節水、農藝節水、生物（生理）節水、管理節水的效果，顯現出信息技術對農業節水的重要作用。這種基於信息科學技術而實現農業節水的方式，我們定義為“農業信息節水”（information-based agri-cultural water saving）。用於農業節水的信息技術，我們定義為“農業節水信息技術”（information technology for agricultural water saving）。“農業信息節水”是“農業節水信息技術”的應用過程或結果，“農業節水信息技術”是實現“農業信息節水”的方法手段，也是實現農業節水的重要技術途徑，對促進農業節水向現代化方向發展具有重要意義。
1.1.1 農業信息節水的內涵
農業信息節水是指把先進的感知技術、數據傳輸技術、自動控制技術以及智能決策等現代信息技術與傳統的農業節水技術相融合，用信息流調控農業用水過程，形成的一種新的農業節水技術方式。支持和實現農業信息節水的是農業節水信息技術，主要包括土壤墑情自動監測技術、節水灌溉自動控制技術和用水管理技術、水質自動監測技術等。第1 章緒論

農業節水是我國農業可持續發展的重要方向，信息技術是融合各種農業節水技術、充分發揮灌溉設施作用、實現農業節水效果化的重要技術手段。本章提出了信息節水的概念，繫統總結分析了國內外信息技術在農業節水中研究應用現狀。

1.1 信息技術與農業節水

我國總體上是一個干旱缺水的國家。隨著工業化和城市化進程的加快，供水形勢將更加嚴峻，水資源短缺已成為我國經濟與社會持續發展的制約因素。

農業是我國的用水大戶。2008 年，農業用水占全國總用水的62.0 % （中華人民共和國水利部，2010），其中90 % 以上是灌溉用水。目前，我國農業水資源浪費嚴重，灌溉水有效利用繫數僅為世界發達國家的56 % ～ 62 % 。農業用水效率方面，全國平均單方灌溉水產糧是世界先進水平國家的30 % ～ 40 % ，單位農產品產量耗水農業產值耗水量明顯高於發達國家水平，旱作農業降水利用率低，進一步提高的潛力很大。隨著農產品需求的日益增長，農業用水需求不斷增加，但根據我國水資源條件和用水中長期規劃，今後相當長時間內農業用水不可能有較大增加。要解決農業用水日趨嚴重的供需矛盾，必須從根本上調整農業發展思路，轉變發展方式，大力發展節水農業。

根據農業用水過程分析，農業節水技術通常可歸納為工程節水技術、農藝節水技術、生物（生理）節水技術和管理節水技術四類。世界發達國家圍繞提高灌溉（降）水利用率和作物水分生產率，將信息技術應用於農業節水中，從而大幅度提高了工程節水、農藝節水、生物（生理）節水、管理節水的效果，顯現出信息技術對農業節水的重要作用。這種基於信息科學技術而實現農業節水的方式，我們定義為“農業信息節水”（information-based agri-cultural water saving）。用於農業節水的信息技術，我們定義為“農業節水信息技術”（information technology for agricultural water saving）。“農業信息節水”是“農業節水信息技術”的應用過程或結果，“農業節水信息技術”是實現“農業信息節水”的方法手段，也是實現農業節水的重要技術途徑，對促進農業節水向現代化方向發展具有重要意義。

1.1.1 農業信息節水的內涵

農業信息節水是指把先進的感知技術、數據傳輸技術、自動控制技術以及智能決策等現代信息技術與傳統的農業節水技術相融合，用信息流調控農業用水過程，形成的一種新的農業節水技術方式。支持和實現農業信息節水的是農業節水信息技術，主要包括土壤墑情自動監測技術、節水灌溉自動控制技術和用水管理技術、水質自動監測技術等。

農業節水信息技術大幅度提升了現有節水設施的利用效率和用水管理水平，從而提高了水的利用效率和生產效率，促使農業水資源管理由單因素、單目標的靜態管理，向多因素、多目標、多層次的動態管理方向發展，推動了傳統灌溉管理模式向信息化、數字化、精準化管理模式發展，是對傳統農業節水技術的進一步提升。農業信息節水的廣度和深度決定了其豐富的內涵，主要表現為農業信息節水的基本目的、實現方法和基本作用。

農業信息節水的基本目的是針對我國農業水資源短缺以及水土資源流失等問題，利用信息技術手段，實現水資源的優化配置、合理開發、高效利用和有效保護，促進我國農業與水資源的可持續發展。農業信息節水給農業節水注入了新的活力，大力發展農業節水信息技術是進一步挖掘農業節水潛力、實現農業高效節水的重要方向。

農業信息節水是感知技術、傳輸技術、自動控制技術和智能決策等現代信息技術與傳統農業節水有機融合的結果。感知技術是農業信息節水的“感覺器官” ，主要完成對農田信息（土壤溫濕度和氣像信息）、水資源信息以及作物生長生理信息的采集；傳輸技術是農業信息節水的“神經繫統” ，主要完成采集信息從感知部分到智能決策終端的傳送，同時負責把決策終端的命令發送到農業節水信息繫統的各執行設備；自動控制和智能決策是農業信息節水的“大腦” ，它負責融合各種采集信息，形成相應的智能決策和下發相應的執行命令。

信息技術與傳統農業節水技術的相互融合，將使農業水資源的管理方式和開發利用方式發生重大變革，改變過去傳統粗放的用水管水方式，實現集約式現代管理。通過建立農業水資源動態監測網絡，可實時獲取農業水資源廣域、大範圍的實時動態信息，進而實現農業水源的聯合調度與合理優化配置，從而從全局上保證水資源安全；通過智能決策分析技術，可根據農產品市場價格和國家戰略發展需求，動態調整農業用水結構，從而限度發揮水資源的社會經濟價值；通過建立數字化、自動化的灌溉施肥控制繫統，不僅可實現農業水資源的高效利用，減少水資源浪費，而且還可大幅度減少傳統施肥對環境的污染，從而實現“精細灌溉” 。

1.土壤墑情自動監測技術

土壤水分條件直接關繫到農業收成。土壤水分是指作物整個根區剖面的土壤含水量。一個地區氣候、地貌、土質、植被及農業生產活動等因素共同決定了當地的農田土壤水分狀況，其中大氣降水是影響土壤水分變化的主要因素。此外，土壤水分還受到溫度、濕度和風等氣候要素的影響。隨著季節變化，不同的氣候要素使土壤水分狀況也出現明顯的變化（鄭建星等，2002）。掌握土壤剖面水分的長期變化規律可以有效指導農業生產過程，但獲取深層含水量信息比表層含水量困難得多（張麗麗等，2007）。對土壤水分狀況進行監測、預報，采集作物對缺水反應等信息，從而根據作物缺水程度進行精量灌溉是建立高效灌溉制度的基礎。

土壤墑情，是指作物根繫層的土壤含水量狀況，與作物的生長和產量有著直接的聯繫。墑情監測是對作物耕作層土壤水分的增長和消退程度進行跟蹤，是制定合理的灌溉制度從而進行適時適量灌水的必要前提。在世界範圍內水資源日益緊缺的情況下，實施農業節水、優化配置水資源、提高灌區灌排管理水平、實現灌溉現代化，必須開展對土壤墑情監測和預報研究。國內外學者以及廣大農業領域從業人員已經取得了共識，並對相關領域的研究給予了極大關注。

對田間土壤水分監測方法的研究已經進行了一個多世紀，出現了多種測定方法，包括取土烘干法、張力計法、中子儀法、γ 射線儀法、時域反射儀法（time domain reflectmetry ，TDR）、頻域反射法（frequency domain reflectmetry ， FDR）以及遙感監測法等。經過多年的研究發展，土壤墑情監測繫統從原始的人工報告、手工記錄發展到數據自動采集、發送和發布的自動化時代，並不斷融合新的計算機、電子、自動控制等技術，體現出更高的智能化。

2.節水灌溉自動控制技術

農業節水技術正日益走向精準化和可控化，以便滿足現代農業發展對灌溉繫統在靈活性、準確性、快捷性等方面的要求。精量控制灌溉是現代節水灌溉發展的前沿技術，該技術的研究與應用，不僅可以有效提高灌溉水利用率和作物產量與品質，還可以大幅度提高化肥和農藥的有效利用率，減少對農田生態環境的污染。精量控制灌溉技術的核心是節水灌溉自動控制繫統，該繫統綜合利用計算機技術、傳感器技術及人工智能方法，通過對作物生長狀況及環境的監測數據來科學預測灌溉時間與灌溉量，並依據對管網供水和作物需水狀況的智能分析完成灌水調度工作。

大力發展和應用節水灌溉自動控制技術是提高作物產量與效益的有效途徑，是實現農業節水走向信息化、數字化和精準化的必然選擇。“精準灌溉依賴於自動化控制繫統，自動化控制為精準灌溉提供技術支撐。”節水灌溉自動控制技術可以實現以下目標：① 遵守灌溉制度，實現水利設計目標要求，保證灌溉均勻度；② 提高設備運轉效率和電能利用率；③ 根據作物不同生育期的需水規律合理分配灌水量；④ 靈活調整灌溉水量，使有限的水資源得到合理的分配；⑤ 減輕勞動強度，提高勞動生產率，節約人力成本，完成不適宜人工勞動的工作。隨著工業控制技術與相關技術產品成本的大幅度下降，節水灌溉必將逐步走向自動化控制，研制和推廣節水灌溉自動控制繫統是農業節水的重要發展方向。

3.數字化用水管理技術

現代化的灌溉用水管理可以合理配置灌溉水資源以及優化調度灌溉繫統，利用有限的水資源獲得較大的效益，達到節水增產的目的，是實現農業高效用水的重要措施。目前，世界發達國家已將農業節水灌溉的重心由灌溉工程建設轉移到加強工程管理和水資源合理優化配置上。我國的現代化用水管理起步較晚，急需加快灌溉用水管理技術與現代化信息技術相結合的研發與應用。

灌溉用水管理體繫包括管理體制、管理層次和管理技術三部分。

經過多年的發展，我國已經形成了中央、流域、省市、地市、縣五級的水資源行政管理體制。

管理層次可分為流域、灌區和田間管理等層次，在流域管理中，需要將流域內灌溉用水作為整體，綜合考慮流域內資源、環境、經濟、社會和技術等因素，優化作物種植結構，充分利用降水，實現地表水和地下水統一調度，使流域內灌溉用水獲得的經濟社會效益；在灌區管理中，將灌區內輸配水繫統作為整體考慮，合理分配灌區內渠道上下遊用水戶之間水量，在水的輸配過程中限度地減少損失和棄水，使灌區內灌溉用水獲得的經濟效益；在田間管理中，根據農田土壤墑情、作物需水量及可供水量，采用適時預報技術，制定合理的灌溉制度，提高田間灌溉水利用率及作物生產率。

灌溉管理技術的核心是自動灌溉繫統（周垂田，2004）。為實現信息采集、處理、決策、反饋和監控的一體化管理，自動控制、通信、計算機、地理信息繫統和遙感等現代技術已經廣泛用於不同層次的用水管理繫統中。隨著計算機技術和繫統分析技術的發展，基於模型預測和目標優化方法的灌溉用水計算機管理繫統已開始應用於灌區灌溉用水管理中，使灌區灌溉用水實現了由靜態用水向動態用水的轉變，為提高灌區水資源的利用率提供了技術手段。將數據庫、模型庫、知識庫與地理信息繫統（ geographic information sys-tem ，GIS）、遙感技術（remote sensing ，RS）、全球定位繫統（ global position system ，GPS）有機融合，建立灌區節水灌溉綜合決策支持繫統，可實現渠道水量、流量實時調控、渠繫優化配水和田間灌水量的科學決策。近年來，發達國家基於田間作物長勢和農田水肥等生產要素的空間差異性，大力發展精準灌溉技術，並與施肥有機結合，實現了GPS 支持下的農田水分、養分的精細管理，為充分挖掘田間水肥差異性所隱含的增產潛力創造了條件，大幅度提高了水、肥資源的利用效率。

4.水質自動監測技術

水質監測是水資源管理與保護中一項重要的基礎性工作，也是政府管理與保護水資源的基本手段。近年來，由於水資源緊張，污水處理後的中水開始用於農田灌溉，水質監測顯得非常重要，另外水產養殖業的發展也要求進行水質監測。我國的農業用水量占全國總用水量的62 % 左右，水資源的污染使得農業用水供需矛盾日益突出。在水資源比較豐富的浙、滬、蘇地區，由於經濟的快速發展和人口的增加，污染物排放量持續增加，造成“水鄉缺水” ，這是典型的水質型缺水。水質型缺水是我國水資源危機的重要方面甚至是主要方面。為彌補水源的嚴重不足，利用工業廢水和城市污水進行農業灌溉的現像在我國非常普遍。利用工業廢水和城市污水進行農田灌溉，灌溉渠道下遊近取水點的水質必須符合農田灌溉水質標準，這一標準與污染物排放標準不是同一個標準。發達國家都規定了嚴格的水質控制指標和日常監測要求，如日本的水稻灌溉水的高錳酸鹽指數標準為8mg/L 。我國目前選擇的水質參數、水質標準和在線監測條件與發達國家相比還有較大差距。

水質信息一般要求很強的時效性，水質動態信息關繫到人民的生活和各行各業的生產，也關繫到社會的穩定。因此，水質預警預報要求快速、準確、實時地采集和傳遞監測信息。以實驗室為主的檢測手段已經不能滿足水資源保護的多方位、高水平管理的要求，不能滿足快速準確和實時測報水質信息的需要（劉曉茹等，2004）。2007 年5 月底，江蘇省無錫市因太湖藍藻引發公共飲用水危機，一夜之間讓上百萬群眾的生活受到嚴重干擾。

這既說明了治理水污染的迫切性，也暴露了監測手段和能力的不足。

水質自動監測可以對水質進行自動、連續監測，數據遠程自動傳輸，隨時可以查詢到所設站點的水質數據。水質自動監測工作的開展，可以解決現行的水質監測周期長、勞動強度大、數據采集和傳輸速度慢等問題，改變過去總在事後纔向有關部門提供水質信息的被動局面，實現了在水質發生惡化時儀器自動報警或響應，對流域及下遊發出水質污染的預警預報，防患於未然，具有重大的社會效益和經濟效益（錢國明等，2008）。

未來物聯網技術將廣泛用於水質和水環境的動態監測預警，水質監測物聯網包括水質感知層、信息傳輸層和應用決策層。目前，水質監測傳感器缺乏，水質監測繫統工作環境惡劣、通信不.，導致信息采集缺乏實時性。因此，必須突破水質感知層和低成本通信技術，纔能使物聯網技術在水質監測中得到廣泛應用。

1.1.2 農業節水信息技術現狀

1.國外農業節水信息技術現狀

美國、日本和歐洲等發達國家和地區在農業節水信息技術的研究應用開展較早，在農業信息采集感知技術、傳輸技術、自動控制技術以及智能決策方面具備比較堅實的基礎，開展了信息技術在土壤墑情自動監測預報繫統、節水灌溉自動控制繫統、用水管理以及水質自動監測繫統中的應用研究，形成了完善的農業節水信息技術產品體繫，並得到廣泛應用，促進了本國節水農業和生態農業的發展。

在土壤墑情自動監測技術方面，發達國家利用時域反射法技術、頻域反射法（ fre-quency domain reflectmetry ， FDR）技術和近紅外線技術研發出的土壤水分傳感器和測量儀已經大面積應用在土壤墑情監測繫統中，開發的基於作物蒸騰過程、葉面空氣溫差與作物受旱脅迫狀況的快速測量儀表，可用於測量植物生理生態信息。代表性的公司包括美國的TRASE 公司、TRIME 公司以及澳大利亞的Enviroscan 公司等，他們均有自己繫列土壤墑情監測傳感器和植物生理信息傳感器，並具有一整套成熟的土壤墑情解決方案。另外，美國、澳大利亞、以色列等國在研究土壤墑情及作物生理生態理論關繫的基礎上，通過各種傳感器，從作物水分生理出發，綜合考慮作物光合、呼吸、干物質分配、水分吸收以及蒸騰等過程，監測作物水分狀態，建立土壤墑情與農作物生長的動態模型，形成比較完善的土壤墑情監測與預報繫統。在大面積土壤墑情、作物旱情的監測和預報中，發達國家采用大尺度的遙感技術，能夠監測短、中、長期的土壤墑情、作物旱情。如美國加利福尼亞州通過建立的162 個農業氣像站，測定不同區域的基礎蒸騰蒸發量，利用3S 技術，建立加州灌溉管理信息繫統，並通過互聯網對外發布。

在節水自動控制技術方面，美國、澳大利亞、加拿大、日本、以色列等發達國家已經將自動控制方式從早的水力控制、機械控制及機械電子混合協調式控制，發展到目前的計算機控制、模糊控制、神經網絡、專家繫統控制，形成了先進的灌溉設備與控制繫統。同時，發達國家運用先進的電子技術、計算機和控制技術，開發和制造了一繫列控制精度高、功能強大的數字式灌溉控制器，並得到廣泛的應用，使傳統的充分灌溉向現在的非充分灌溉方向發展。其中具有代表性的包括以色列的Eldar-Shany ，美國的RainBird 、Toro 、Hunter 等公司，他們均有自己繫列灌溉控制繫統。以色列通過發展節水農業和節水灌溉工程技術，全國農業土地基本上實現了灌溉管理自動化，並且普遍推行自動控制繫統。

Netfim 公司生產的自動灌溉繫統基本由計算機自動控制運行，可根據作物的生長及水、肥狀況進行灌水和施肥，可節約大量人力，且管理及時，使作物產量和品質都有較大幅度的提高。美國Toro 公司在先後並購澳大利亞哈迪灌溉公司和美國DRIPIN 公司後，大大豐富了其在農業及園林灌溉控制方面產品的種類，其JC 、IBOC 繫列干電池控制器，RD 、TC 繫列灌溉控制器，MM4500 農業專用中央控制繫統等產品能夠面對不同應用提供多種解決方案。

在用水管理技術方面，發達國家的灌溉水管理技術正朝著信息化、自動化和智能化的方向發展。近年來，發達國家開始以田間水肥等生產要素的空間差異性為基礎，利用GPS 、GIS 、RS 和計算機控制繫統，進行精準灌溉技術的研究應用，為限度地優化農業投入、充分挖掘田間水肥差異性所隱含的增產潛力提供了技術支撐，大大提高了灌溉繫統的運行性能與效率。國外多采用基於下遊控制模式的自控運行方式，利用中央自動監控（即遙測、遙信、遙調）繫統對大型供水渠道進行自動化管理，開展灌區輸配水繫統的自控技術研究。在明渠自控繫統運行軟件方面，著重開展對供水繫統的優化調度計劃的研究，采用明渠非恆定流計算機模擬方法，結合閘門運行規律，編制繫統運行的實時控制軟件。

在水質監測技術方面，美國和歐洲等發達國家和地區的水質監測研究和應用開展得較早，開展了水質關鍵指標感知技術和多功能水質監測設備應用示範研究，實現了水質監測設備在飲用水源地、工業污水、水產養殖等多個方面的推廣使用，形成了良好的產業化應用模式，形成了一批水質監測設備開發廠商，推動了相關產業的發展。如美國YSI 公司研制的便攜式電極法溶解氧測量儀和OXYMON 氧氣測量繫統、瑞士DMP 公司的MICROXI 型的溶解氧測量儀，以及日本FOX 5000A 光纖溶解氧傳感器等，可高質量地完成實驗室和野外環境下的水溶解氧監測工作。德國WTW 儀器公司生產的Turb355 T型便攜手持式濁度檢測儀、美國EUTECH 公司的TNl00 型便攜式濁度儀、意大利哈納公司的H193703-11 型微電腦便攜式濁度儀等，在水質濁度監測方面處於領先地位。

2.國內農業節水信息技術現狀

我國從20 世紀50 年代就開始進行信息技術在土壤墑情監測、灌溉、用水管理以及水質監測方面的研究應用工作。通過半個世紀的努力，農業節水信息技術取得了很大進展。

但總體來說我國的墑情監測技術、智能灌溉控制技術以及水質監測技術還處於初級發展階段，沒有形成成套的繫統，智能化程度較低。國內開發的土壤墑情監測繫統、智能灌溉控制繫統以及水質監測繫統多處於研制、試用、示範階段，功能可擴展、邏輯可編程的信息處理、運算和控制設備在節水灌溉控制繫統中的應用還不多見。

在土壤墑情監測技術方面，我國也取得了一批優秀的研究成果。例如，中國農業大學王一鳴教授利用駐波原理開發的駐波比（standing wave ratio ，SWR）土壤水分傳感器，在性能上接近國外水平，目前已經得到了廣泛的應用。國家農業信息化工程技術研究中心開發的基於熱平衡的莖流傳感器，可準確監測作物體內的水分和物質運輸狀況；開發的葉面溫度、蒸騰、莖稈增長、果實膨大傳感器，可有效地在線監測作物的呼吸、蒸騰及作物器官的生長速度，可用於研究作物生長與土壤墑情之間的定量關繫；開發的基於傳感器技術、GSM/GPRS 技術以及GIS 技術的遠程墑情監測站，能夠實時采集土壤的墑情信息、氣像信息以及地理位置信息，並通過互聯網同步發布，方便用戶查詢墑情信息。此外，高迎娟在理論分析計算的基礎上，開發了主要作物各發育階段土壤墑情跟蹤分析及預測的應用軟件。

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