[發明圈]農民發明遠程遙控“神奇”灌溉法

□蘇弼坤  文/圖

“我們自主研發的智能灌溉互聯網管理系統，實現了用手機或終端電腦隨時調節灌溉工作，并且可以根據土壤濕度、植物需水量設定灌溉程序，在脫離人的情況下給植物按需灌溉，近乎實現了灌溉全程自動化。”昨天上午，在華軒實業有限公司的實驗地里，智能灌溉互聯網管理系統發明人張俊奇向筆者介紹了他的“小蘑菇頭”發明。

智能灌溉系統研發試驗。

受國外先進技術刺激搞發明

“雖然生活在一個農業大省，但是我們的農業技術距離發達國家還有一定的差距。就拿灌溉來說，2009年，我在一個科技創新會議上，聽到國外的一名農業科技人員提到從節能灌溉到自動化灌溉這一說法。因為技術封閉，我除了聽到這一說法外，連一個成熟的技術或方案都沒有見到。”張俊奇說。

水是農業發展的命脈，在國外，節水灌溉設備已經有近50年的發展歷史，可我國才剛開始研究。2009年，我國的灌溉設備品種很少，而且設備配套功能不完善，相當一部分節水灌溉設備要依賴于國外技術，甚至從國外進口。

“雖然中原地區在大多數情況下是不缺水的，但是我們也經歷過大旱。那時候，我們的灌溉技術還停留在噴灌和漫灌上，相當一部分水資源被浪費了。”張俊奇說，他當時并沒有想到多年以后自己能把灌溉技術發展成無線智能灌溉系統。

張俊奇介紹，當時節水是全國共商的一個話題，并且微灌技術已經得到了前所未有的推廣與應用，其中滴灌是節水效果較好的，是市場發展較快的灌溉技術。考慮到滴灌技術雖然有節水、節肥、控制濕度和溫度等眾多優點，但是滴灌的灌水器堵塞是當時滴灌應用面臨的最主要的問題。“如果是在西北干旱或沙漠地區，合理利用滴灌不得不考慮電力能源問題及鎖水問題。如果能設計出一個利用僅有水源便能灌溉，且能很好鎖水的灌溉系統，那么將更加高效、節水。”張俊奇說。

“農民發明家”設計出第一代灌溉系統

“很多人都說，我的工作和我的年齡以及外貌不相符，大家總以為搞科研創新的都是年輕有為的大學生，其實他們不知道，我們這些和土地、澆水打了半輩子交道的莊稼人，更能從根本上解決問題。”張俊奇說，如果是一個地地道道的農民，確實會心有余而力不足，因為他們不懂關鍵性的科技知識。但自己作為中國老科學技術工作者協會的會員，解決一些普通的技術或通過自己的人脈去尋求其他幫助，還是比較簡單的。

當時，中國老科協提出了節能、環保、科技興農的口號，作為老科協的一員，張俊奇身體力行，憑借自己掌握的技術，設計出第一代節能灌溉系統。“我之所以沒有給第一代產品冠以‘智能’，是因為第一代產品只有兩項功能，第一是太陽能電池板，第二是納米滲頭的鎖水。”張俊奇介紹，當時，太陽能電池板能夠為灌溉系統提供電力支持，從理論上講，充電8小時能解決15天的灌溉用電，所以這樣的設計很好地解決了在黃土高原和西北沙漠中沒有電力能源的問題。而納米滲頭的設計是利用植物向水性，將滲頭放在植物根系部位，由于滲頭具有鎖水功能，讓根系圍繞滲頭的毛細孔生長，久而久之便解決了黃土高原灌溉的節水、節能問題。

“互聯網+”讓他有了新感觸

2012年，國內有人提出了“互聯網+”的概念。“有人說過，‘互聯網+’是利用互聯網的平臺、信息通信技術把互聯網和包括傳統行業在內的各行各業結合起來，從而在新領域創造一種新生態。而怎么找到你所在行業的‘互聯網+’，則是企業需要思考的問題。”張俊奇說，從2012年起，他便開始琢磨把自己原本節能、環保的灌溉技術提升為智能、節能、環保的灌溉技術。

張俊奇是一個愛鉆研的人。那時，村里的男青年紛紛外出打工，種地的大多是一些中老年人和婦女，并且那時傳統的澆地是體力活，對于這些上了年紀的人和家庭婦女來說，灌溉最讓他們感到頭疼。

于是，張俊奇便產生了發明智能灌溉互聯網管理系統的想法。“以前人們澆地，主要靠人扛著水管子給莊稼實施漫灌，這種灌溉方法如果在大旱之年，連想都別想。即便是現在，田間地頭有機井，可離水遠的地塊還是不方便，并且傳統的噴頭噴灌非常浪費水資源。”張俊奇直言。

“隨著互聯網和移動數據終端的飛速發展，外出務工的農民，只要身邊有網絡，無論何時何地，都能清楚地了解自己土壤的濕度，并能根據濕度情況讓智能灌溉互聯網管理系統自動對干旱土地進行合理灌溉。”張俊奇說，起初，他設想的智能灌溉互聯網管理系統，具備直接發送數字控制信號，可以有選擇地開啟或關閉常規灌溉電磁閥門的功能，根據不同植物的不同需水量適宜地灌溉，因而澆灌的針對性更強，避免了寶貴水資源的浪費。最重要的是，這種灌溉除了可應用于農業灌溉和生態造林項目之外，還能廣泛地運用于城市綠地、高爾夫球場、居住區等處。

與高校名師聯合

讓灌溉更智能

從外表上看，張俊奇是一個其貌不揚的老農民，不過這個老科協的會員，卻對互聯網和自動化十分精通。說干就干的他，在多方求教、網上“取經”后，對智能灌溉互聯網管理系統進行了初步的設計。

說著容易做著難。張俊奇覺得理論上可以實現的問題，在現實中卻處處碰壁。比如最現實的就是如何把這些理論上的數據收集設備安裝到現實設備中。為了解決這一問題，從2014年開始，他與河南農大電子信息工程專業、安徽農大的電氣工程及其自動化專業合作，利用高校技術人才齊備、基礎穩健的特點，發展智能灌溉系統。

“平常人或許不理解，如何用手機或電腦控制遠在千里之外的灌溉設備，其實說簡單點兒就是數據的傳輸和控制。”張俊奇介紹，長相如“小蘑菇頭”（遠程土壤水分檢測系統）的智能灌溉互聯網管理系統是實現智能化控制的關鍵所在。這個“小蘑菇頭”可以收集由濕度傳感器測量的土壤濕度情況，根據不同植物的不同濕度，“小蘑菇頭”能夠給電磁閥發送指令，讓其打開或關閉。

說白了，整套智能灌溉互聯網管理系統，就是讓一臺主控制器與電腦連接，根據不同的指令，讓主控制器直接通過WiFi信號控制設在田間地頭的“小蘑菇頭”，并由“小蘑菇頭”發出指令進行灌溉或停止灌溉。

據了解，高效節水智能灌溉系統 2015年10月獲得的國家發明專利。

繼續開發第三代產品

工作人員展示智能光灌溉系統。

“這樣一個‘小蘑菇頭’灌溉系統，能夠滿足將近600畝地的使用，并且這種灌溉技術比噴灌、滴灌等節約85%~90%的水。可以說，這套灌溉系統適合任何地區的所有種植業使用。”張俊奇介紹，現在他的這套智能灌溉互聯網管理系統已經在山西、陜西等地大量使用。

張俊奇介紹，高效節水智能灌溉系統的使用，為精準種植的研究提供了可靠的技術研究和實施手段。“高效節水智能灌溉系統的精確結果和自動采集的真實數據，為種植專家進一步研究精準種植業提供了依據，從而最終形成精準執行促進精準研究，精準研究指導精準執行的良性循環。”張俊奇說。

    “目前二代系統實現了節約水資源、減少勞動力、降低生產成本的目的，但我覺得它還有需要改進的地方。”張俊奇說，他正在著手改進第三代智能灌溉系統，并將現在技術比較成熟的光伏發電引入其中，更好地解決了無電地區以及地形復雜地區的能源供應問題。而在系統本身的關鍵設備上也要進一步優化更新，例如主控制器的WiFi信號受地形的影響較大，解決這一問題是他下一步努力的重中之重。