万亩高效节水自动化灌溉工程赋能农业创新发展

——晋中市祁县智慧农业创新发展案例

一、基本情况

水资源紧缺是中国的基本国情，北方地区尤其是山西的严重缺水，已成为区域经济社会可持续发展的瓶颈。

祁县紧紧围绕破解本县水资源制约经济社会发展这一难题，全面实施兴水战略，大力推广先进实用的节水灌溉技术，为推进高效节水灌溉发展创造了前所未有的契机。

祁县万亩高效节水自动化灌溉工程项目，覆盖园区 15000 亩基本农田。以数字化技术为支撑，通过高起点、高标准、高效益园区建设，实现了节水灌溉技术可应用、可推广、可收益的目的，使园区建设发挥其示范作用，带动节水理念的推广，把节水知识送给农民，把节水技术融进农业，使农民得到了实惠，增加了收入。

二、主要做法

（一）以新型节水技术推广应用为主线，创新设计节水自动化灌溉工程

1.工程设计理念

示范园区以新型节水技术推广应用为主线，以现代化信息技术为依托，结合现代农业发展趋势，建设具有示范性的节水灌溉技术设计、施工、应用的生产模式，推广先进技术，引领农业节水。采用先进的节水灌溉技术，选用先进的节水灌溉设备，使用先进的自动化监控系统，运用先进的数据传输系统，建设具有示范性的节水灌溉技术应用和推广中心。

2.工程方案设计思路

①统筹规划，分步实施。结合工作需要，统筹规划系统建设目标，在统一的技术框架结构设计下，长远目标与近期目标相结合，逐一落实，协调推进，分期分阶段实施。

②需求牵引，应用主导。坚持以需求为导向，满足不同用户的业务需求，并紧密结合机井用水计量工作实际的各种需求与应用，满足实际工作的需要。

③平台共用，资源共享。充分利用公共信息基础设施和已建的水利信息基础设施，避免重复建设，推进标准化与规范化建设。注重对国家水资源监控能力建设、节水型社会试点县机井用水计量系统等一系列信息化成果的利用，在统一的综合性共享业务平台基础上，促进信息资源广泛共享。对于业务应用系统，采用“明确需求、共同设计、统一开发、个性化定制、分级使用”的建设模式。

（二）以智慧赋能农业创新发展为目标，科学构建节水灌溉工程体系

本项目以信息展示中心为核心，涉及三个重要片区，自动化大棚区域、高标准梨园区域、大田作物区域，在不同区域施行不同节水灌溉方式，实现各区域系统独立应用、整体管理、综合分析的现代化。

1.自动化大棚区域。主要包括大棚自动化控制系统、农产品溯源视频采集、水资源高效利用土墒监测等。大棚自动化控制系统，实现大棚全自动化控制。并通过终端智能设备采集温湿度、二氧化碳、光照、土壤墒情及肥力，实现大棚的自动化控制，同时实时监控大棚作物情况，为农产品网上销售提供视频数据。

2.高标准梨园区域。主要通过高标准梨园灌溉控制系统，实现蓄水池恒压供水、阀控一体流量计、农产品溯源视频采集、水资源高效利用土墒监测、地下水位监测等功能。具体是：在修善村进行高标准梨园现代化灌溉技术应用，将地表水和地下水引入蓄水池，通过加压泵站将水输送到灌溉管网，实行分户计量控制方式，可满足多户同时灌溉，用户通过手机 APP 实行远程控制灌溉。监测土壤墒情、视频采集为农业灌溉提供指导，为农产品溯源和信息公开提供平台。灌溉示意图如图 1 所示。

图1 灌溉示意图

3.大田作物区域。主要是通过大田及其他灌溉控制系统，实现机井灌溉控制、农产品溯源视频采集、水资源高效利用土墒监测、地下水位监测等功能。具体是：大田作物采用地下水灌溉，通过机井控制器控制潜水泵满足灌溉需求。用户通过手机 APP 或 IC 卡开启机井，配备流量计量设施，实现用水的精准计量。监测土壤墒情、视频采集为农业灌溉提供指导，为农产品溯源和信息公开提供平台。监测区域地下水位，为合理灌溉水源保证提供数据支撑，为灌区地下水位变化提供数据依据。

（三）以 5G + 传感器为基座，赋能智慧田野精准灌溉

1.针对不同应用的区域，采用不同网络传输方式，通过服务器与大屏展示系统、视频监控系统等接入信息平台，查看平台信息和公共网络浏览信息。网络拓扑图如图 2 所示。

图2 网络拓扑图

2.运用了 5G+ 技术，5G+ 传感器赋能智慧田野精准灌溉。以节水优先、绿色发展为导向，以提高农业灌溉用水效率和粮食生产能力为核心，以高效节水灌溉创建为抓手，基于物联网、云计算等技术，通过地理信息系统 (GIS) 对农田时空数据处理分析，实现对规模化农田土壤、作物、气象数据的综合利用，从而进行科学灌溉指导。

3.通过网络协议进行设备间的通讯，实现田间数据由传感器实时获取和向服务器的实时传输；通过数据库对数据进行分析，结合农作物生长条件判断，并向田间智能水阀发送指令，实现远程控制实时灌溉；运GIS 技术通过云灌溉平台可视化发布农田时空信息。

三、主要成效

节水灌溉是以较少的灌溉水量取得较好的生产效益和经济效益的若干种灌溉方式，为农业、林业、生态环境治理等提供灌溉服务。通过该项目的实施，园区内的农作物得到及时的灌溉，提高了灌溉保证率，能有效促进粮食增产增收，实现节水、节地、节电等经济效益。据统计，园区节水灌溉面积已达到约 15000 亩，喷灌、微灌等高效节水灌溉面积达到约 13000 亩，对建立节水型园区、保证全县供水安全和农作物生产需要发挥了重要作用。主要成效体现在下列几个方面：

1.减少了园区的用水量，维持了水资源的可持续利用。

2.节约了当前给水系统的运行和维护费用。

3.减少了园区延缓污水处理构筑物的扩建，使现有系统接纳更多用户的污水，减少受纳水体的污染，节约建设资金和运行费。

4.增强了对园区干旱的预防能力，长期节水大大降低了水资源的消耗量，提高了园区正常时期的干旱防备能力。

5.园区实施节水灌溉工程后，减少了灌溉过程中劳动力配置，滴灌通过局部湿润灌溉，田间土壤疏松，通透气性良好，易溶性肥料、植物生长调节剂、内吸杀虫剂等可随水滴入，减少了农耕、施肥、喷药、锄草等的作业次数和劳动力投入，节省了大量的人力物力。

6.具有明显的环境效益，除了提高水资源承载能力、水环境承载能力等方面的效益外，在园区美化环境、维护园区生态平衡等方面产生了可观的经济效益和社会效益。

四、案例备注

申报单位：中国联通祁县分公司。

该公司是中国联合网络通信有限公司山西省分公司的下属企业，下设 10 个农村网格、5 个城市网格、1 个自营厅专业网格、2 个政企客户服务部。目前拥有营业网点 17 个，从业人员 141 人，服务用户 10 万户，提供全县党政通信、专用通信、应急通信以及普遍通信服务。

联 系 人：苗社杨

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