农业智能化灌溉设施施工调试实操技术及应用论文
2026-03-24 16:37:49 来源: 作者:xuling
摘要:农业智能化灌溉设施是现代农业发展的技术支撑,其施工调试质量直接关系到系统运行效果和节水增效目标的实现。
摘要:农业智能化灌溉设施是现代农业发展的技术支撑,其施工调试质量直接关系到系统运行效果和节水增效目标的实现。从前期准备、施工安装、系统调试、运维管理等方面对农业智能化灌溉设施的全过程技术要点进行了总结,提出依据作物的生长周期与气候条件动态优化灌溉参数机制,采用物联网远程监控技术提高灌溉系统管理效率。智能化灌溉设施施工调试实操技术及应用为同类项目提供技术要点、风险控制、性能优化的全周期指导,对提高我国农业节水灌溉工程标准化水平具有重要的实践意义。
关键词:智能化灌溉;施工技术;系统调试;实操经验;节水增效
农业智能化灌溉设施将传感器技术、自动控制技术、信息通信技术相融合,实现灌溉过程精准化、自动化管理。伴随着现代农业的迅速发展,智能化灌溉设施建设项目逐年增加。灌溉设施施工调试作为系统投入使用的重要环节,对工程质量、运行效果起着决定性的作用。系统施工调试过程中实操技术及应用经验对于智能化灌溉设施的推广应用具有重要的价值。
1.农业智能化灌溉设施系统组成与技术特点
农业智能化灌溉设施由供水系统(水源、水泵、过滤设备)、输配水管网(PVC/PE管材分级配送)、田间灌水器(滴灌管、喷头等)、传感监测系统(土壤墒情、气象、流量、压力传感器等实时获取数据)、控制系统(控制器、电磁阀等根据监测数据和策略自动启停灌溉)、管理平台(数据汇集分析、远程控制)组成[1]。该系统的技术特点是自动化程度高、控制精度高、响应速度快,能根据需要供水,系统集成度高、设备标准化、远程管理提效明显。施工调试需要技术人员具备多学科知识,严格按照图纸规范进行操作,管道坡度埋深接口严实,电气安全接地,调试时验功能、测精度、排隐患,建立质量管理体系并留存记录,保证后期运维。
2.施工准备与现场勘察技术要点
供水系统施工任务启动后需要核查设计图纸,比对现场实际条件,重点确认地形、水源、电力点、作物布局等关键要素,如果存在不符问题即与设计单位沟通调整。执行施工材料设备进场验收制,到场的材料设备必须检验。依照作业图进行现场测量放线,采用全站仪或者RTK精确标定水源、泵房、管道路径等重要位置,地面设置醒目标识防止施工偏移。清障平整作业面,预标开挖沟槽防止损坏地下管线。确定用电接入点,敷设临时线路,安装配电箱和漏电保护器。分区设料场、分类堆料、防雨晒;规设施工道路以保通行。设置安全警示、划出作业区和警戒区,保证施工作业有条不紊进行。
3.系统施工安装关键技术
3.1供水系统与首部枢纽安装
水源工程根据类型采取不同的措施,地表水源设置取水口和沉淀池(容积不小于日用水量的20%),地下水源完成机井开挖(井深根据含水层确定)和井管安装。泵房按设计土建施工,预埋穿墙套管,预留设备基础(强度≥C 20)。水泵安装前检查基础强度和平整度,用垫铁调水平(偏差≤0.1 mm/m),地脚螺栓紧固,与管道用橡胶软接头(公称压力≥1.6 MPa)柔性连接减振。过滤设备安装在易于维修的地方,进出水口方向正确,滤网排液管路畅通;施肥罐或水泵的位置合理,吸肥管、注肥管连接牢固。首部枢纽按规范安装总阀、压力表(量程0—1.0 MPa)、流量计、逆止阀,管路密封紧固。试运行检查水泵振动速度≤4.5 mm/s,阀门灵活性,压力流量误差≤5%。

3.2输配水管网铺设技术
管网按照干管、支管、毛管的顺序施工。沟槽标定中心线,深度干管≥1.2m、支管≥0.8m、毛管≥0.3m(SL310-2019),沟底夯实铺砂垫层(厚10cm)。PE管热熔连接温度为210±10℃,加热时间为每毫米管径1—2秒,保持顺直,转弯用弯头(曲率半径不小于8倍管径),坡度设排气阀(每500m)、排水阀(每1000m)。三通、四通位置正确,支墩护接口。回填分层(管侧和顶部30cm以内用细土人工夯实),恢复地表标管道走向。地面管用管卡固定(间距不大于1.5m),穿路加钢套管(壁厚不小于4mm)。
3.3田间灌水器布设方法
毛管间距依作物行距确定,玉米60cm、蔬菜40cm,平行种植行铺,滴头朝上,末端封堵。地埋滴灌管埋深10—15cm(对准根系区),用旁通、稳流器保持流量均匀。喷灌喷头选择匹配压力(0.3—0.5MPa)、流量型号,竖管垂直,高度0.8—1.2m,旋转喷头转角自如;间距按射程15m设置12—14m(组合喷强≤8mm/h)。微喷头安装支架调整高度(0.5m到1.0m)、角度,雾化达标[2]。安装后逐个检查灌水器,处理不出水或流量偏差>10%的问题灌水器。
3.4传感监测设备安装规范
土壤墒情传感器的布设要选择有代表性监测点,不能放在田埂、沟渠等处。开挖传感器安装坑,深度按传感器监测层次确定,一般设置多层监测点反映不同土层的水分状况。压力传感器的安装位置可以反映系统的运行压力,取压口设置合理。传感器线缆用防水接头连接,走线整齐,埋地保护或穿管保护,防止损坏。
3.5控制系统与电气安装
控制箱的安装位置要便于操作维护,防雨、防潮措施要到位。电磁阀安装在管道分支控制点,阀体方向正确,电气连接可靠,动作灵敏。变频器安装在配电柜内,接线按照接线图施工,参数设置合理。配电线路敷设用穿管保护,管径适当,线径满足载流量要求。电源线与信号线要分开走线,防止干扰。接地系统施工严格按照规范进行,接地电阻满足要求。所有的电气设备金属外壳都可靠接地。漏电保护装置需安装到位,按照要求定期进行动作性能试验。按照设计要求做好电器装置防雷工作,保证系统的运行安全。
4.系统调试与性能检测
4.1分步调试实施程序
系统调试按单机先于联动、局部先于整体、手动先于自动的原则。管网水力调试就是对管道的逐段试压检测其密封性、承压性,试验压力为工作压力的1.5倍,稳压时间不小于规定要求,压降在允许范围内。冲洗管道排除施工过程中进入管道的杂物,从干管到支管再到毛管依次冲洗,直到出水清澈无杂质[3]。水泵单机调试检查电机转动方向以及空载电流和负载电流,测试运行状态。调节变频器的参数,进行变频启动和调速测试。用标准设备对照检测,保证测量精度达到要求。控制器功能测试逐项检测输入输出通道,检测通信功能,检测控制逻辑。
4.2系统联动调试要点
建立传感器和控制器的通信连接,检查数据传输是否正常,数值显示是否正确。设置灌溉控制策略,输入土壤湿度阈值、灌溉持续时间、灌溉周期等参数。启动自动控制模式,观察系统的响应情况。对不同分区轮灌功能进行测试,查看分区切换是否正常,轮灌时序是否符合设置。测试手动控制功能,用手机或者电脑远程操作来检验指令的执行情况。对故障状态检测报警功能的有效性、故障保护措施是否启动进行模拟检测。
4.3灌溉均匀度测试分析
灌溉均匀度是评价灌溉系统性能的一个重要指标,必须采用田间试验来测定。在灌溉区域设置测试点,测试点数量及位置按规范要求确定。沿毛管选取测试点,用量筒收集一定时间内的出水量。在喷灌覆盖范围内均匀布置雨量筒来收集喷洒水量。微喷系统用与喷灌相似的测试方法。记录各测试点的水量数据,求出平均值、最大值、最小值,利用公式计算出灌溉均匀度系数。如灌溉均匀度系数未能达到设计要求,应采取调整压力、更换灌水器、优化管网布置等措施进行改进,重新测试直到达标为止。
5.常见问题处理与运维建议
5.1施工调试常见问题及解决
管道漏水问题多发生接口部位,原因是连接不牢固、密封不良、管材破损等。处理方法需重新连接接口,更换密封圈,修补或更换破损管材[4]。灌水器堵塞问题是由水质差、过滤不充分、灌水器质量问题所引起,解决办法是加强过滤,定时清洗过滤器,更换优质灌水器,定时冲洗管道。压力不足问题可以是水泵选型偏小、管径偏小、管网水头损失大、漏水严重等造成。传感器数据异常的原因有传感器故障、传感器安装不规范,信号干扰,线路损坏等,排查故障点,校准或更换传感器,改善安装条件,检修线路。控制系统失灵问题可以是程序错误、通信中断、电磁阀故障、电源问题等。
5.2系统运行维护管理要点
观察水泵运转是否正常,有无异响和漏水。检查管道有无破损漏水,支架固定是否牢固。检查灌水器工作情况,清除堵塞。对监测传感器数据的变化进行判断,确定是否存在异常。检查控制设备工作状况,记录报警信息。做好过滤器清洗维护工作,根据水质情况确定清洗频次,保持过滤效果。灌溉季节结束之后进行系统排空,防止冬季冻坏。排空管道和设备内存水,拆卸易损部件妥善保存。对暴露设备做好防护,防止日晒雨淋。定期对传感器进行校准、保养,保证测量的准确性。及时更新控制系统软件,修补已知漏洞,增加新功能。建立设备档案,把设备型号参数、安装时间、维修等进行记录。
5.3技术改进与优化方向
根据作物生长阶段以及气候条件的改变来调节灌溉制度和参数,从而改善灌溉启动阈值与灌溉定额,使水分控制目标更加精准。完善传感器布置,在发现原有监测点代表性不足时,增加或者改变监测点的位置,提高监测数据的质量。升级控制策略,用作物需水模型和气象预报信息来达到更智能的灌溉决策。改进管网布置,对压力分布不均、灌溉均匀度低等问题采取增设调压阀、改变管径、调节灌水器间距等措施来改善。采用节能技术,合理地设置水泵的运行工况,使用变频调速技术来减少能源的消耗。
6.结束语
农业智能化灌溉设施施工调试是供水系统创建的重要组成部分,须具备坚实的理论基础并拥有诸多的实际操作经验。通过科学的组织施工、规范的操作流程、严格的质量控制、系统的调试验证,可以保证工程质量及系统性能达到预期目的。提高施工调试水平,防止重复出现错误。伴随着技术的发展和应用范围的扩大,智能化灌溉设施将会不断升级完善,施工调试技术也需不断创新发展。工程技术人员要注意总结经验、加强交流、提高专业能力,为现代农业节水灌溉事业的发展作出贡献。
参考文献:
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[3]张东生.农田水利工程中节水灌溉设施的施工技术探讨[J].南方农机,2025(13):182-184,187.
[4]王胜男,卢元刚.农田水利管理与水利设施建设施工技术问题探讨[J].居舍,2021(11):154-155,157.