摘 要：传统农业灌溉模式属于粗放型灌溉，其不仅效率低，对周围环境容易产生污染，而且在灌溉过程中还会产生大量水资源浪费现象。因此，为了避免这种灌溉模式给农业生产带来的不利影响，就要将电气自动化技术积极引入到农业灌溉系统中。本文也会结合该技术在农业灌溉中的重要性以及在相关实践中的应用表现，针对新型水肥一体化智能灌溉系统的设计和应用进行着重分析，以便为进一步扩大电气自动化技术在农田灌溉中的应用范围提供可靠的参考依据。
关键词：电气自动化技术；农业灌溉；重要性；应用分析
现如今，电气自动化技术已覆盖到各个行业中，随着其不断的改革创新，所获得的应用长效也是越来越明显，尤其在农业水利灌溉工作中的应用，不仅大大提高了农业生产效率，而且也有效推动了我国农业的可持续性发展，提高了国民生活水平。因此，要想进一步提升农业灌溉效益，就要对其灌溉工作中所用的电气自动化技术进行深入的分析。
1 农业灌溉中电气自动化技术应用的重要性
无论是从生产效益上还是社会效益上，电气自动化技术在农业领域中的应用都极具必要性。具体来讲，电气自动化技术在农业灌溉中的应用价值主要表现在以下几个方面：
1.1 有利于提升农业水利工程的运行效益
传统农业灌溉方式一般会耗费大量的人力和物力才能完成相应的灌溉任务。另外，在实际灌溉过程中，也会常常因为人员技术操作水平的不足而出现一些问题，尤其是水资源浪费现象尤为明显。而这一现象的改善完全可以通过电气自动化技术的应用来得以实现，因为利用电气自动化技术可以有效控制农业灌溉系统，达到无人操作的现代化作业水平，其不仅对农业水利灌溉情况进行全面的监督，避免出现水资源浪费情况。而且还能有效降低人工成本，提高水利工程的整体运行效益。此外，通过与电气自动化技术的完美融合，农田水利工程在灌溉期间，还能通过科学合理的方式对各地区的水利分布情况进行合理调节，并充分改善地产地区土壤，制定针对性的灌溉方案，以便在提高农作物产量的同时，最大化控制水资源的浪费，提高水资源利用率。
1.2 有利于提高农业灌溉作业效率和质量
灌溉自动化技术是当前农业灌溉工作中最为流行的灌溉方式，其在实际应用过程中，主要是通过远程遥控技术来对种植区土壤的变化进行监督和检测，并自动调整区域用水情况，真正达到农业灌溉的自动化管理效果。因为灌溉自动化系统是以电气自动化技术为基础的新型灌溉系统，具有较强的自动检测功能和运行机制，不仅可以最大化提高农业灌溉工作效率和整个作业流程的安全稳定性，而且还能够提高农业灌溉监测效率，节省系统操作成本，进而为农业生产经济效益的快速提升创造良好条件。 与此同时，该系统的创新应用还实现了对传统农业灌溉模式的全面完善，使其整体灌溉工作程序越来越简便，越来越高效，并且还通过新型监控技术的应用，实现了对系统故障的自动修理和检测，进而最大化提高农业灌溉作业效率和质量，从而为农业经济的快速发展打下良好的基础。
1.3 有利于提升农业灌溉系统的监控能力
在运用电气自动化技术进行农业灌溉作业时，可以大大提升整个作业流程的监控能力，弥补以往农业灌溉系统人工监控的弊端，最大化减少水资源浪费现象，提高农业灌溉效率和质量。现如今，随着电气自动化技术的不断发展，各种新型的电子监控技术也开始应运而生，如：传感器探测技术、红外线检测技术、远程操控技术等，这些新技术都可以对农作物的生产情况进行实时监控，并详细采集和记录相关数据，进以根据实际检测指标，合理调节农作物的用水情况，从而在满足农作物生长需求的基础上，更好的提高农业生产产量，降低农业灌溉用水量，节约农业灌溉成本。
1.4 有利于提升农业灌溉的环保功能
以往农业生产大多以人工灌溉方式为主，这种作业模式虽然能够满足农作物的生长需求，但是所耗费的人力、物力、财力及时间等也是十分明显，尤其在作业过程中一旦获得的相关信息与实际情况不相符，就会很容易出现大量水资源浪费现象。因此，为了改善现状，实现农业灌溉的环保化，就要积极采用电气自动化技术来控制农业灌溉系统，尽可能按照相应的规范要求准确计算用水量，并结合实际灌溉需求，合理调整灌溉次数。在整个作业过程中，相关技术人员只需通过监控系统在旁进行监督操作即可，并对日常灌溉作业中存在的具体问题进行详细记录，以便以此为依据找出作业流程中存在的风险故障，提出安全可靠的解决策略，这样才能提高农业灌溉工作效率，降低农业灌溉成本，从而在节约水资源的基础上真正突出自动化灌溉系统的环保性优势。
2 农业灌溉中电气自动化技术的应用表现
在农业现代化发展的过程当中，将电子自动化技术应用于灌溉管理工作当中，既是科学满足农作物灌溉需求的主要保障，也是实现水资源高效利用与有效节约的重要举措。现阶段，电气自动化技术主要可应用于农业灌溉工作的以下几个领域：
2.1 温室大棚中的应用
随着国内市场竞争趋势的白热化，各企业为了更好的顺应市场潮流，都会积极采用电气自动化技术来促进农业的发展。现如今，温室大棚电气自动化控制研究及相关产品受到了广大农民群众的一致认可和信赖。因为通过远程自动化监控系统的运用，大大实现了对温室大棚中农作物生长情况的全方位监控，进以帮助农民朋友准确判断大棚中土壤湿度、光照情况、空气中二氧化碳浓度及农作物水分含量等， 一旦发现异常，系统会自动发出预警功能，并针对存在的异常问题自动采取措施进行解决和处理。例如，农作物一旦缺少，系统就会自动触发灌溉功能对农作物进行浇水，这样既可以减少人工投入成本，又能提高农作物的生产产量。
2.2 节水灌溉中的应用
农业灌溉的最终目的是为了进一步提高农作物的生产产量和生产效益。其在灌溉过程中需通过农田水利工程的正常运转来满足农作物的基本生长需求。近年来，随着社会经济的不断发展，水资源短缺现象也变得越来越明显，基于此，在开展农田水利灌溉工作时，就要对其节水灌溉技术进行不断的创新研究，在实际运行时，可以充分利用电气自动化技术来提升节水灌溉技术的应用优势，使其在农作物生长过程中，可以对农作物的生产情况和生长情况进行全面了解，进以通过对土壤质量、土壤湿润度以及农作物水分含量等数据的监测来合理调节灌溉用水资源，避免其出现较大程度的浪费。另外，通过节水灌溉技术的运用，还实现了对土壤的优化改良，以便使其透气性和营养性能够更好的满足农作物健康生长需求，这样才能在提高农业生产产量的基础上达到节能降耗的农业灌溉目的。
2.3 无土栽培中的应用
现阶段，随着城市化进程的不断加快，农业用地的实际面积也在日益减少。为了改善这种现状，就要通过无土栽培技术的应用来节省农业用地面积，解决城市用地紧张问题。该技术是指采用轻质材料，如：雾培材料、水培材料等，或人工培养液来代替传统的土壤进行农作物种植，进以通过农作物根部对相应肥料和水分的吸收来达到一次成苗的目的。为了进一步提高无土栽培质量，确保农作物的良好生长，就要将电气自动化技术与无土栽培技术进行充分融合，进以通过便捷的控制系统和精准的检测平台，来帮助农作物种植人员对农作物的整体生长情况进行全面了解，这样才能随时查看营养液成分，进而根据实际情况利用水肥滴灌等技术对农作物适当增加营养元素，调整栽培环境，真正实现优质、高产、节能、低耗的无土栽培效果。
2.4 水处理中的应用
通常情况下，农田灌溉用水在流动、渗透等过程中，很容易会沾染大量的化肥、农药、虫卵等污染物质。若是这些水源不经处理直接排放到自然水体中，势必会对自然水环境产生较大程度的污染，严重时，还会破坏生态系统的平衡，降低市政水源质量。 因此，要想彻底改善这种现状问题，就要将电气自动化技术应用到农业灌溉处理系统中。在实际运用过程中，通过电气自动化水处理系统，相关工作人员可预先获得农田灌溉水中含有的各项污染物数据阈值，进而为平台系统后续的信息采集与分析提供可靠的参考依据。另外，电气自动化水处理系统还能够通过布设在农田周边的传感器进行数据采集，进以准确分析灌溉水体中各类污染物的含量，一旦发现超出定额基准，系统就会自动关闭排水设备，并向相关人员发出警报信息，提示其要及时对存在污染问题的农业废水进行现场处理。同时，电气自动化水处理系统还可准确分析出农业废水中含有的化肥等污染物含量，进以帮助相关工作人员准确判断肥水的成分及量级，从而在此基础上提出科学合理的处理方案，这样才能减少农业废水的排放，实现对生态环境的全面保护。
3 水肥一体化智能灌溉系统的设计与应用实践分析
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图一（水肥一体化智能灌溉系统结构图）
3.1系统结构与功能作用
如图一所示，该灌溉系统主要是由无线传感器网络、远程PC端、移动端控制平台以及水肥一体化灌溉系统所组成，其灌溉方式是以无线网络和物联网技术为基础的水肥一体化智能灌溉方式，在运转过程中，具体功能作用可以从以下几个方面去分析：首先，监测功能。该智能灌溉系统可以对整个农作物种植环境进行有效监测，能够清晰准确的获取到各种农业生产环境信息和水肥灌溉参数，如：土壤湿度、空气湿度、光照强度、空气温度、水压、营养液EC、营养液pH值等信息；其次，控制功能。该智能灌溉系统同时兼备手动控制功能和自动控制功能，主要是通过电磁阀、水泵、施肥泵等设备来对灌溉水流量进行合理调度和控制。为了更好的提升系统的智能性，操作面板上还设置了自动启动和自动停止按钮，其中，左侧面板上包括三个电磁阀、水泵和施肥泵，右侧面板上则包括一个灌溉总阀和四个灌溉支阀。这种结构设计可以结合农田实际灌溉需求，自动调节灌溉时间、水肥EC值以及水肥pH值等，进而在提高农作物生产产量的同时，大大提高农业灌溉效率，避免出现水资源浪费现象；第三，数据查询功能。该智能灌溉系统具有较强的数据查询功能，可以全面获取农业生产环境信息和水肥灌溉参数，并自动调取系统的监测数据和设备状态信息等，以便在发现风险故障因素时，能够第一时间结合所获取的信息采取有效措施进行处理和解决；最后，图表生成功能。该智能灌溉系统可以快速处理所获取的农业灌溉信息，如：管道中水肥流量情况、阀门闭合情况等，并将这些信息自动转化成清晰的图表或动态画面，以便帮助相关技术人员更好的监督和分析农田水利灌溉情况，进而从根本上提高农业灌溉工作效率和灌溉质量。
3.2系统设计要求
该水肥一体化智能灌溉系统的硬件设计是以ZigBee技术和PLC技术为基础，运用无线网络来实现对农田水肥灌溉情况的全面监测。在整个检测过程中，主要控制器采用了stm32设备，进以实现对控制器、过滤器、文丘里吸肥器、传感器、液位计、水泵、施肥泵、电磁阀等部件的合理选型。另外，系统中还要布置3个抗腐蚀性强的母液罐，以便通过载装营养液、酸液和碱液等介质来实现对水肥EC值和pH值的有效协调。与此同时，为了进一步提升系统的稳定性，应尽量确保各零部件的可拆卸功能，这样既可以增强系统的抗压能力，又能减少其维护工作量。此外，在设计系统硬件时，还要遵循节能、节时、节水、节工的设计原则，不仅要采用电源模块作为系统正常运转的主要源动力，而且还要采用云平台操作，利用无线网络传输数据、手机端、PC端以及现场大屏幕端3个终端系统来进行相关信息的采集、传输和分析、处理等，这样既可以提高信息的准确性，又能突出系统操作的便捷性和智能化程度，从而通过自动化调节功能实现对水肥灌溉的合理调节，真正达到定时定量的科学灌溉标准。
3.3系统工作原理
水肥一体化智能灌溉系统能够结合实际灌溉需求，自动设定水肥EC值和pH值，当系统启动后，水泵就会自动将水抽入到混肥灌中，并且还会通过过滤系统对灌溉水质进行改善和处理。一旦水位超过低位液位计时，就会激活施肥泵系统，这时，所需的灌溉水肥就会直接进入支路，流向文丘里吸肥器。在这一过程中，若系统传感监测设备检测到灌溉水肥的EC值和pH值无法满足实际灌溉值时，系统控制器就会依照既定算法重新进行运算，并依据运算结果合理控制母液罐、酸液罐以及碱液罐的电磁阀，进而通过对电磁阀开启时间的控制来达到调整水肥EC值和pH值的目的。但由于该智能灌溉系统的管道过长，所以传感器在进行信息反馈时，就会出现一定的延迟状态，再加上系统参数会遇到各种随机因素所干扰，因此，函数的精确性就会受到很大影响。另外，当水与母液混合时，还会常常因为物理作用而导致水流不稳，这些应用弊端都需要在不断的创新过程中通过技术人员进行彻底的解决。
结束语：
综上所述，将电气自动化技术应用到农业灌溉领域当中，可以有效改善传统农业灌溉管理工作的粗放化、经验化问题，进而最大化提高水资源利用率。在实际应用过程中，相关人员必须在电气自动化技术及相关平台系统、仪器设备的支持下，对农田中的农作物状态、土壤质量等进行动态分析与自动控制，这样才能在提高农作物生产产量和质量的基础上，真正实现科学化、高效化的农业灌溉作业效果。
参考文献：
[1]林文森, 王宏斌. 电气自动化技术在灌溉管理中的创新及应用[J]. 农业工程, 2019(08)778-78.
[2]马鑫.浅议电气自动化技术在农业水利中的应用[J]. 山西农经, 2019, (02):112-113.