國(guó)外節(jié)水灌溉系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

　　自動(dòng)化灌溉控制系統(tǒng)自 20 世紀(jì) 80 年代開始在美國(guó)、以色列等國(guó)家得到研究和應(yīng)用，由于技術(shù)復(fù)雜、應(yīng)用難度大、價(jià)格昂貴，控制灌溉設(shè)備最早主要應(yīng)用于園林綠化.20 世紀(jì) 90 年代，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，使得構(gòu)建自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)的難度、成本逐漸降低，從而使自動(dòng)化灌溉控制系統(tǒng)在農(nóng)田灌溉中逐漸得到應(yīng)用。在國(guó)外，節(jié)水灌溉發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，電子技術(shù)水平高，節(jié)水灌溉配套的自動(dòng)控制系統(tǒng)較先進(jìn)。

　　1. 1. 1 作物信息技術(shù)在灌溉系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　以作物信息技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)作物水分狀況進(jìn)行準(zhǔn)確、快速和可靠評(píng)價(jià)，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精量灌溉工程系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分.Marsal 等通過(guò)研究植物水潛能進(jìn)行灌溉控制，但其需人工測(cè)量且過(guò)程非常復(fù)雜不便實(shí)際應(yīng)用.S. A. OShaughnessy 等以作物冠層溫度作為棉花灌溉的控制參數(shù)取得了良好的效果，棉花產(chǎn)量比人工經(jīng)驗(yàn)灌溉高出許多.Noble Abraham 等根據(jù)作物葉面溫度、作物含水量、土壤電導(dǎo)率和土壤含水量之間的關(guān)系，于 2000 年設(shè)計(jì)了基于作物葉片溫度和土壤電導(dǎo)率的自動(dòng)灌溉系統(tǒng)，并得到推廣應(yīng)用。

　　1. 1. 2 無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在灌溉系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)處理決策部分和用戶接受裝置組成，其在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用是推進(jìn)農(nóng)業(yè)灌 溉 智 能 化 的 最 可 行 方 法 之 一.J. A. LopezRiquelme 等應(yīng)用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行水分管理，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件和硬件，并內(nèi)置一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

　　該系統(tǒng)能耗低、可靠性好，在應(yīng)用過(guò)程中取得較好的效果［8］.2011 年，LI ZHEN 等使用混合無(wú)線傳感器和網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器研發(fā)了閉環(huán)滴灌控制系統(tǒng)，共 10 個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)、5 個(gè)灌溉控制節(jié)點(diǎn); 監(jiān)測(cè)和控制節(jié)點(diǎn)能夠采集土壤不同深度的溫度、含水率和電導(dǎo)率，并據(jù)此進(jìn)行水分自動(dòng)灌溉控制.J. M. Blonquist Jr 研發(fā)了基于土壤水分傳感器信息反饋原理的 TDT 系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于城市綠化節(jié)水灌溉中，根據(jù)草坪根區(qū)土壤水分的動(dòng)態(tài)變化和設(shè)定的土壤水分含量特定值進(jìn)行自動(dòng)灌溉，節(jié)約灌溉用水，降低灌溉成本。

　　1. 1. 3 人工智能技術(shù)在灌溉系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　人工智能技術(shù)包括專家系統(tǒng)、模糊邏輯系統(tǒng)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等.Ahmed Rafea 等研究了基于知識(shí)自動(dòng)獲取的水肥管理專家系統(tǒng)，解決了水肥灌溉的時(shí)間問(wèn)題，并進(jìn)行了大量的驗(yàn)證試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果證明，該系統(tǒng)精度高，可靠性好［11］.M. Bahat 等在分析現(xiàn)有灌溉普遍存在的問(wèn)題基礎(chǔ)上，研發(fā)了基于模糊控制的灌溉控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制精度高.Abd-ulelah Al - Faraj 等以溫室內(nèi)高羊茅生長(zhǎng)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用模糊邏輯建立了 FL - CWSI 水力檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)無(wú)需考慮作物冠層阻力、空氣動(dòng)力學(xué)阻力和土壤熱通量等參數(shù)，適用于市售大部分微噴頭且可重新編輯控制程序.Huang Binbin 等使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和模糊理論優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，通過(guò)遺傳算法獲取節(jié)水灌溉最佳模型。該技術(shù)可避免模糊理論中人為干涉加權(quán)值引起的誤差，獲得較好的效果