□蘇弼坤  文/圖

“我們自主研發(fā)的智能灌溉互聯(lián)網管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了用手機或終端電腦隨時調節(jié)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(xiàn)了灌溉全程自動化。”昨天上午，在華軒實業(yè)有限公司的實驗地里，智能灌溉互聯(lián)網管理系統(tǒng)發(fā)明人張俊奇向筆者介紹了他的“小蘑菇頭”發(fā)明。

智能灌溉系統(tǒng)研發(fā)試驗。

受國外先進技術刺激搞發(fā)明

“雖然生活在一個農業(yè)大省，但是我們的農業(yè)技術距離發(fā)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(chuàng)新會議上，聽到國外的一名農業(yè)科技人員提到從節(jié)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(yè)發(fā)展的命脈，在國外，節(jié)水灌溉設備已經有近50年的發(fā)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(jié)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(qū)在大多數(shù)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(fā)展成無線智能灌溉系統(tǒng)。

張俊奇介紹，當時節(jié)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(jié)水效果較好的，是市場發(fā)展較快的灌溉技術?？紤]到滴灌技術雖然有節(jié)水、節(jié)肥、控制濕度和溫度等眾多優(yōu)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(qū)，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(tǒng)，那么將更加高效、節(jié)水。”張俊奇說。

“農民發(fā)明家”設計出第一代灌溉系統(tǒng)

“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(chuàng)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(xié)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(xié)提出了節(jié)能、環(huán)保、科技興農的口號，作為老科協(xié)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(jié)能灌溉系統(tǒng)。“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(tǒng)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(jié)水、節(jié)能問題。

“互聯(lián)網+”讓他有了新感觸

2012年，國內有人提出了“互聯(lián)網+”的概念。“有人說過，‘互聯(lián)網+’是利用互聯(lián)網的平臺、信息通信技術把互聯(lián)網和包括傳統(tǒng)行業(yè)在內的各行各業(yè)結合起來，從而在新領域創(chuàng)造一種新生態(tài)。而怎么找到你所在行業(yè)的‘互聯(lián)網+’，則是企業(yè)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(jié)能、環(huán)保的灌溉技術提升為智能、節(jié)能、環(huán)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(tǒng)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(fā)明智能灌溉互聯(lián)網管理系統(tǒng)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(xiàn)在，田間地頭有機井，可離水遠的地塊還是不方便，并且傳統(tǒng)的噴頭噴灌非常浪費水資源。”張俊奇直言。

“隨著互聯(lián)網和移動數(shù)據終端的飛速發(fā)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(lián)網管理系統(tǒng)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(lián)網管理系統(tǒng)，具備直接發(fā)送數(shù)字控制信號，可以有選擇地開啟或關閉常規(guī)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(yè)灌溉和生態(tài)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(qū)等處。

與高校名師聯(lián)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(xié)的會員，卻對互聯(lián)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(lián)網管理系統(tǒng)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(xiàn)的問題，在現(xiàn)實中卻處處碰壁。比如最現(xiàn)實的就是如何把這些理論上的數(shù)據收集設備安裝到現(xiàn)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(yè)、安徽農大的電氣工程及其自動化專業(yè)合作，利用高校技術人才齊備、基礎穩(wěn)健的特點，發(fā)展智能灌溉系統(tǒng)。

“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(shù)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(tǒng)）的智能灌溉互聯(lián)網管理系統(tǒng)是實現(xiàn)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(fā)送指令，讓其打開或關閉。

說白了，整套智能灌溉互聯(lián)網管理系統(tǒng)，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(fā)出指令進行灌溉或停止灌溉。

據了解，高效節(jié)水智能灌溉系統(tǒng) 2015年10月獲得的國家發(fā)明專利。

繼續(xù)開發(fā)第三代產品

工作人員展示智能光灌溉系統(tǒng)。

“這樣一個‘小蘑菇頭’灌溉系統(tǒng)，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(jié)約85%~90%的水。可以說，這套灌溉系統(tǒng)適合任何地區(qū)的所有種植業(yè)使用。”張俊奇介紹，現(xiàn)在他的這套智能灌溉互聯(lián)網管理系統(tǒng)已經在山西、陜西等地大量使用。

張俊奇介紹，高效節(jié)水智能灌溉系統(tǒng)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(jié)水智能灌溉系統(tǒng)的精確結果和自動采集的真實數(shù)據，為種植專家進一步研究精準種植業(yè)提供了依據，從而最終形成精準執(zhí)行促進精準研究，精準研究指導精準執(zhí)行的良性循環(huán)。”張俊奇說。

    “目前二代系統(tǒng)實現(xiàn)了節(jié)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(tǒng)，并將現(xiàn)在技術比較成熟的光伏發(fā)電引入其中，更好地解決了無電地區(qū)以及地形復雜地區(qū)的能源供應問題。而在系統(tǒng)本身的關鍵設備上也要進一步優(yōu)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。