PART 01
农田水利工程节水灌溉技术智慧化的一般界定
农田水利工程节水灌溉技术智慧化指的是在传统的农田水利工程节水灌溉技术的基础上，合理利用现代智慧化技术进行创新改进。传统的农田水利工程节水灌溉系统一般包括农田水力学、生态学等基础学科知识，现代智慧化技术的内涵十分广泛，如地理信息系统知识、人工智能技术、现代化通讯技术、遥感技术等。智慧化技术可用于节水灌溉技术的环节较多，如改进设备，建立精准灌溉体系等，从而更好的满足农作物不同时期、不同部位对于水分的不同需求，实现“精准灌溉”。
PART 02
农田水利工程节水灌溉智慧化化技术主要要求
农田水利工程节水灌溉智慧化化技术带来的好处明显，但并非所有智慧化技术均可用于节水灌溉。一般来说，实现智能化节水灌溉的技术系统需要满足这些要求：
首先，节水灌溉智慧化系统应当具有多个子技术模块，各个模块针对农田水利工程的灌溉环节需求发挥不同的作用。既能够作用于不同的控制环节实现层次化设计和控制，这里的层次化主要取决于各个环节的重要性优先级。
其次，节水灌溉智慧化系统需要有合理的配置，这里的配置是指技术运行的内外部配置，包括投资成本、运行空间、操作便捷性、运行环境等。节水灌溉智慧化技术的应用必须要符合前述指标的要求，以确保“低配高效”、“简单便捷”的实现最大的作用。
最后，节水灌溉智能化技术要能够实现一定的创新作用，如高效的采集水利工程的运作数据，包括气象、土壤、生长等指标。或具有强大的控制功能，如远程控制等功能以实现自动化灌溉。再如考虑到绿色生态的作用，能够巧妙的利用生态资源实现节水的目的。
PART 03
推进农田水利工程节水灌溉智慧化进程的措施
积极应用相关节水灌溉配套技术
节水灌溉相关配套技术是指在传统的农田水利工程技术基础上发展形成的一些比较先进的、新型的灌溉技术，常见的有低压灌溉技术、滴灌技术、微喷技术等，这些技术在推进农田水利工程节水灌溉智慧化进程中均扮演了重要的角色。相关配套技术在国内当前的农田水利工程中应用均比较频繁。
1. 低压灌溉技术
低压灌溉技术突破了农田水利工程的地形限制，成本较低，操作简便，显著提升了传统大水漫溉的水资源利用率。有学者指出，其提升率在10%～15%。
2. 滴灌技术
滴灌技术需要在作物根系附近铺设滴灌管道，管道的铺设参数需要考虑品种、种植模式、地形特色、具体需求等。滴灌能够调节管道水泵压力控制供水量的大小，精准控制农田灌溉的时间和水量，还能够避免水资源的浪费。现代讲究“水肥一体化”的农田管理原理，滴灌技术有利于实现灌溉和用肥的一体化，降低成本，提高效率。
3. 微喷技术
微喷技术包括固定式、移动式两种，微喷技术需要借助一定的设备实现，能够对农作物不同器官的具体需求实现节水灌溉。利用微喷技术可以适时调节喷头，更有效地提高水资源的利用率，也可以利用水肥一体机实现精准施肥。但是微喷技术具有一定的局限性，例如对应用环境有一定的要求，大风天气可能会出现灌溉不均匀问题；再如对应用水质也有一定的要求，如果水资源中具有较多的沉积物，则可能会堵塞喷头。
综合应用现代智慧化技术
1. 物联网技术
物联网技术是现代化通讯技术的重要组成，常用于农田水利工程技术中的物联网技术有LoRa通信技术、NB-IOT技术等。以LoRa通信技术为例，该技术具有远距离无线通信、抗干扰、灵敏度高、低功耗等优势，在农业灌溉系统中应用非常广泛。利用LoRa传感器实现通信，通过MQTT消息传送协议和云端服务器通信，实现数据的采集、存储、分析。有学者报道，基于LoRa通信技术的节水灌溉技术能够减少33%的灌溉用水，在农田水利工程中具有良好的应用前景。
2. 计算机控制技术
计算机控制技术是农田水利工程节水灌溉智能化发展的重要技术手段，能够依据不同的需求发挥不同的作用。工作人员借助计算机控制技术对节水灌溉系统进行合理的设计，深度开发利用，能够显著助力农业的现代化发展。应用于农田水利工程中常见的计算机控制技有无线控制技术、有限控制技术、网络控制技术、智能控制技术等，一般来说需要合理设计的模块包括系统原理、采集端硬件、采集端程序、系统通信、数据服务、客户端应用软件等。计算机控制技术的应用，为农田现代化发展和高标准农田建设提供了智慧化支撑。
3. 3S技术
3S技术是一种智慧化的综合技术的集成，其中包括了三大领域的现代智慧化技术，一是遥感技术（RS），二是全球定位系统（GPS），三是地理信息系统（GIS）。农田水利工程节水灌溉系统中应用3S技术对于农田现代化发展具有积极的作用。利用3S技术能够精准获取农作物的生长信息，通过计算和分析，掌握依据不断时间、不同需求、不同灌水量的需求，实现精准灌溉，发挥节水灌溉的目的，增加农业经济效益。
加强管理工作
农田水利工程节水灌溉技术智慧化发展离不开有效的、科学的管理体系，其中涉及最重要的管理要素就是水资源，包括水资源的总量、用水量、节水激励制度等。建议控制好水资源总量，通过科学的管理实现引水和耗水的合理规划。同时，应当做好农田水利工程用水量的计量工作，建立阶梯水价等管理模式，实现水资源保护和生态农田建设。最重要的是，推行有效的“节水激励制度”，依据农田实际的引水和耗水指标，对节水表现优异的区域予以适当的奖励，帮助经营者和管理者提高节水意识，激发节水积极性，促进节水灌溉技术的应用。
农田水利工程节水灌溉技术智慧化发展对于现代化农田的发展具有显著意义，一方面是智慧化技术能够大幅减少农田水利工程节水灌溉所需的成本，包括人力、财力、物力成本等，从而提升农田的经营利润；另一方面，利用智慧化技术构建的智慧化节水灌溉技术系统，能够对农田进行检测，分时段分需求的确定灌溉时间和灌水量，实现智能灌溉、智慧灌溉。此外，由于智慧化技术伴随时代的发展在不断的更新和升级，有利于进一步提高农业智能化水平，降低生产成本，提高生产效率和效益。
来源：《农业工程技术-农业信息化》2023年第12期，目次33。作者：吴进元（菏泽市牡丹区牡丹街道办事处）
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