國外節(jié)水灌溉系統(tǒng)研究現(xiàn)狀

　　自動化灌溉控制系統(tǒng)自 20 世紀 80 年代開始在美國、以色列等國家得到研究和應用，由于技術(shù)復雜、應用難度大、價格昂貴，控制灌溉設(shè)備最早主要應用于園林綠化.20 世紀 90 年代，計算機技術(shù)和通訊技術(shù)的飛速發(fā)展，使得構(gòu)建自動化灌溉系統(tǒng)的難度、成本逐漸降低，從而使自動化灌溉控制系統(tǒng)在農(nóng)田灌溉中逐漸得到應用。在國外，節(jié)水灌溉發(fā)展時間長，電子技術(shù)水平高，節(jié)水灌溉配套的自動控制系統(tǒng)較先進。

　　1. 1. 1 作物信息技術(shù)在灌溉系統(tǒng)中的應用

　　以作物信息技術(shù)為基礎(chǔ)，對作物水分狀況進行準確、快速和可靠評價，是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)精量灌溉工程系統(tǒng)的一個重要組成部分.Marsal 等通過研究植物水潛能進行灌溉控制，但其需人工測量且過程非常復雜不便實際應用.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、土壤電導率和土壤含水量之間的關(guān)系，于 2000 年設(shè)計了基于作物葉片溫度和土壤電導率的自動灌溉系統(tǒng)，并得到推廣應用。

　　1. 1. 2 無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在灌溉系統(tǒng)中的應用

　　無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)處理決策部分和用戶接受裝置組成，其在農(nóng)業(yè)中的應用是推進農(nóng)業(yè)灌 溉 智 能 化 的 最 可 行 方 法 之 一.J. A. LopezRiquelme 等應用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行水分管理，設(shè)計系統(tǒng)的軟件和硬件，并內(nèi)置一個實時監(jiān)測系統(tǒng)。

　　該系統(tǒng)能耗低、可靠性好，在應用過程中取得較好的效果［8］.2011 年，LI ZHEN 等使用混合無線傳感器和網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行器研發(fā)了閉環(huán)滴灌控制系統(tǒng)，共 10 個監(jiān)測節(jié)點、5 個灌溉控制節(jié)點; 監(jiān)測和控制節(jié)點能夠采集土壤不同深度的溫度、含水率和電導率，并據(jù)此進行水分自動灌溉控制.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)土壤水分的動態(tài)變化和設(shè)定的土壤水分含量特定值進行自動灌溉，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 等研究了基于知識自動獲取的水肥管理專家系統(tǒng)，解決了水肥灌溉的時間問題，并進行了大量的驗證試驗。試驗結(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)簡單，控制精度高.Abd-ulelah Al - Faraj 等以溫室內(nèi)高羊茅生長數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用模糊邏輯建立了 FL - CWSI 水力檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)無需考慮作物冠層阻力、空氣動力學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