[发明圈]农民发明远程遥控“神奇”灌溉法

□苏弼坤  文/图

“我们自主研发的智能灌溉互联网管理系统，实现了用手机或终端电脑随时调节灌溉工作，并且可以根据土壤湿度、植物需水量设定灌溉程序，在脱离人的情况下给植物按需灌溉，近乎实现了灌溉全程自动化。”昨天上午，在华轩实业有限公司的实验地里，智能灌溉互联网管理系统发明人张俊奇向笔者介绍了他的“小蘑菇头”发明。

智能灌溉系统研发试验。

受国外先进技术刺激搞发明

“虽然生活在一个农业大省，但是我们的农业技术距离发达国家还有一定的差距。就拿灌溉来说，2009年，我在一个科技创新会议上，听到国外的一名农业科技人员提到从节能灌溉到自动化灌溉这一说法。因为技术封闭，我除了听到这一说法外，连一个成熟的技术或方案都没有见到。”张俊奇说。

水是农业发展的命脉，在国外，节水灌溉设备已经有近50年的发展历史，可我国才刚开始研究。2009年，我国的灌溉设备品种很少，而且设备配套功能不完善，相当一部分节水灌溉设备要依赖于国外技术，甚至从国外进口。

“虽然中原地区在大多数情况下是不缺水的，但是我们也经历过大旱。那时候，我们的灌溉技术还停留在喷灌和漫灌上，相当一部分水资源被浪费了。”张俊奇说，他当时并没有想到多年以后自己能把灌溉技术发展成无线智能灌溉系统。

张俊奇介绍，当时节水是全国共商的一个话题，并且微灌技术已经得到了前所未有的推广与应用，其中滴灌是节水效果较好的，是市场发展较快的灌溉技术。考虑到滴灌技术虽然有节水、节肥、控制湿度和温度等众多优点，但是滴灌的灌水器堵塞是当时滴灌应用面临的最主要的问题。“如果是在西北干旱或沙漠地区，合理利用滴灌不得不考虑电力能源问题及锁水问题。如果能设计出一个利用仅有水源便能灌溉，且能很好锁水的灌溉系统，那么将更加高效、节水。”张俊奇说。

“农民发明家”设计出第一代灌溉系统

“很多人都说，我的工作和我的年龄以及外貌不相符，大家总以为搞科研创新的都是年轻有为的大学生，其实他们不知道，我们这些和土地、浇水打了半辈子交道的庄稼人，更能从根本上解决问题。”张俊奇说，如果是一个地地道道的农民，确实会心有余而力不足，因为他们不懂关键性的科技知识。但自己作为中国老科学技术工作者协会的会员，解决一些普通的技术或通过自己的人脉去寻求其他帮助，还是比较简单的。

当时，中国老科协提出了节能、环保、科技兴农的口号，作为老科协的一员，张俊奇身体力行，凭借自己掌握的技术，设计出第一代节能灌溉系统。“我之所以没有给第一代产品冠以‘智能’，是因为第一代产品只有两项功能，第一是太阳能电池板，第二是纳米渗头的锁水。”张俊奇介绍，当时，太阳能电池板能够为灌溉系统提供电力支持，从理论上讲，充电8小时能解决15天的灌溉用电，所以这样的设计很好地解决了在黄土高原和西北沙漠中没有电力能源的问题。而纳米渗头的设计是利用植物向水性，将渗头放在植物根系部位，由于渗头具有锁水功能，让根系围绕渗头的毛细孔生长，久而久之便解决了黄土高原灌溉的节水、节能问题。

“互联网+”让他有了新感触

2012年，国内有人提出了“互联网+”的概念。“有人说过，‘互联网+’是利用互联网的平台、信息通信技术把互联网和包括传统行业在内的各行各业结合起来，从而在新领域创造一种新生态。而怎么找到你所在行业的‘互联网+’，则是企业需要思考的问题。”张俊奇说，从2012年起，他便开始琢磨把自己原本节能、环保的灌溉技术提升为智能、节能、环保的灌溉技术。

张俊奇是一个爱钻研的人。那时，村里的男青年纷纷外出打工，种地的大多是一些中老年人和妇女，并且那时传统的浇地是体力活，对于这些上了年纪的人和家庭妇女来说，灌溉最让他们感到头疼。

于是，张俊奇便产生了发明智能灌溉互联网管理系统的想法。“以前人们浇地，主要靠人扛着水管子给庄稼实施漫灌，这种灌溉方法如果在大旱之年，连想都别想。即便是现在，田间地头有机井，可离水远的地块还是不方便，并且传统的喷头喷灌非常浪费水资源。”张俊奇直言。

“随着互联网和移动数据终端的飞速发展，外出务工的农民，只要身边有网络，无论何时何地，都能清楚地了解自己土壤的湿度，并能根据湿度情况让智能灌溉互联网管理系统自动对干旱土地进行合理灌溉。”张俊奇说，起初，他设想的智能灌溉互联网管理系统，具备直接发送数字控制信号，可以有选择地开启或关闭常规灌溉电磁阀门的功能，根据不同植物的不同需水量适宜地灌溉，因而浇灌的针对性更强，避免了宝贵水资源的浪费。最重要的是，这种灌溉除了可应用于农业灌溉和生态造林项目之外，还能广泛地运用于城市绿地、高尔夫球场、居住区等处。

与高校名师联合

让灌溉更智能

从外表上看，张俊奇是一个其貌不扬的老农民，不过这个老科协的会员，却对互联网和自动化十分精通。说干就干的他，在多方求教、网上“取经”后，对智能灌溉互联网管理系统进行了初步的设计。

说着容易做着难。张俊奇觉得理论上可以实现的问题，在现实中却处处碰壁。比如最现实的就是如何把这些理论上的数据收集设备安装到现实设备中。为了解决这一问题，从2014年开始，他与河南农大电子信息工程专业、安徽农大的电气工程及其自动化专业合作，利用高校技术人才齐备、基础稳健的特点，发展智能灌溉系统。

“平常人或许不理解，如何用手机或电脑控制远在千里之外的灌溉设备，其实说简单点儿就是数据的传输和控制。”张俊奇介绍，长相如“小蘑菇头”（远程土壤水分检测系统）的智能灌溉互联网管理系统是实现智能化控制的关键所在。这个“小蘑菇头”可以收集由湿度传感器测量的土壤湿度情况，根据不同植物的不同湿度，“小蘑菇头”能够给电磁阀发送指令，让其打开或关闭。

说白了，整套智能灌溉互联网管理系统，就是让一台主控制器与电脑连接，根据不同的指令，让主控制器直接通过WiFi信号控制设在田间地头的“小蘑菇头”，并由“小蘑菇头”发出指令进行灌溉或停止灌溉。

据了解，高效节水智能灌溉系统 2015年10月获得的国家发明专利。

继续开发第三代产品

工作人员展示智能光灌溉系统。

“这样一个‘小蘑菇头’灌溉系统，能够满足将近600亩地的使用，并且这种灌溉技术比喷灌、滴灌等节约85%~90%的水。可以说，这套灌溉系统适合任何地区的所有种植业使用。”张俊奇介绍，现在他的这套智能灌溉互联网管理系统已经在山西、陕西等地大量使用。

张俊奇介绍，高效节水智能灌溉系统的使用，为精准种植的研究提供了可靠的技术研究和实施手段。“高效节水智能灌溉系统的精确结果和自动采集的真实数据，为种植专家进一步研究精准种植业提供了依据，从而最终形成精准执行促进精准研究，精准研究指导精准执行的良性循环。”张俊奇说。

    “目前二代系统实现了节约水资源、减少劳动力、降低生产成本的目的，但我觉得它还有需要改进的地方。”张俊奇说，他正在着手改进第三代智能灌溉系统，并将现在技术比较成熟的光伏发电引入其中，更好地解决了无电地区以及地形复杂地区的能源供应问题。而在系统本身的关键设备上也要进一步优化更新，例如主控制器的WiFi信号受地形的影响较大，解决这一问题是他下一步努力的重中之重。