灌溉系统的一部分或全部操作不直接由人工操纵的措施。对于不同国家或地区，灌溉系统自动化的目的可能是不同的。但主要可以归纳为以下三个方面：①提高劳动生产率，节省劳力和减轻繁重的灌水劳动，降低管理费用；②提高灌水质量，保证准确地根据作物的需要按时按量地进行灌溉，对整个灌溉系统进行合理调度，节约用水，节约能源；③保证灌溉设备（水泵、喷灌机等）安全可靠的运行。

灌溉系统自动化设备一般应包括控制机构、执行机构、传感器、显示机构、手动开关和动力源等部分。控制机构是其核心部分，它根据人们通过手动开关直接或预先给予的指令或传感器送来的反馈信息决定某种操作（如启动水泵、开启闸门、开始灌水等）的执行时刻和幅度，并向执行机构（如水泵起动装置、电动闸门、电磁阀、水动阀等）发出指令，从而使控制对象（如水泵、闸门、阀门、土壤水分、气温等）达到人们所要求的状态。图示即为一个自动喷灌系统，它的控制机构是一个操纵箱，上有手动开关，电路总开关、灌水量或灌水时间调节旋纽，工作状态指示灯等。我们可以通过这些开关和旋纽将要求的灌水时刻、灌水量和轮灌方式等输入到操纵箱中去，它就能按要求通过电缆先后启闭各个支管上的电磁阀，使各支管上的喷头按计划进行轮灌。在喷灌过程中操纵箱上的指示灯会显示出喷头工作的状态，如发生事故则会发出警报。

完整的自动化灌溉系统应当包括自动检测、自动操纵和自动调节三个方面。按其自动化的程度可以分为远动化、半自动化和全自动化。远动包括遥测、遥控、遥讯、遥调，也就是在离开控制对象一定距离的地方进行测量、控制和操纵调整。远动化灌溉系统是将灌溉系统中分散的控制对象（各分水口的闸门、各支管式喷头前的闸阀等）集中到中心控制室来控制和管理。半自动化灌溉系统中只有一部分操作是自动的。有的是主要操作过程是自动的，但仍要人来发出一些基本操作指令（例如开始灌水的指令）。全自动化灌溉系统的运行步骤是由人们事先编制成程序并输入到系统内，在运行过程中完全不需要人直接参与而能长时间地（几个星期、几个月甚至整个生长季节）根据作物的需要自动进行灌溉（可以包括灌水、防霜冻、降温、施肥、施除草剂或杀虫剂等）。发生事故时，能自动调整或停机。人的作用只是通过显示机构了解整个系统的工作状况，在必要时调整（包括制定系统的工作程序和把程序输入到系统中去）和检修自动化设备和灌溉系统上的设施（包括事故停机时的修复与处理）。

自动喷灌系统示意图

在自动化灌溉系统中，控制机构和执行机构大致可以分为以下三大类型：①机械操纵：利用机械的原理进行操作，最常用的是水力（液压）操纵。通常是分散自动控制，自动化程度一般较低。在自动化发展初期多用此种方式。例如水力控制自动闸门就是各自根据上下游水位的变化，依靠水的浮力作用自动启闭。在各控制点上利用机械定时器控制时间，用浮子控制水位等。也有集中控制的，例如在管道式灌溉系统中的一些水力控制阀可由中央控制室控制。②电力操纵：控制机构一般由继电器回路组成，可以作一些简单的逻辑运算，自动确定某些参数，例如，可以用时间继电器定时，自动化程度一般会高一些。执行机构是由电力带动的（如电动闸门、电磁阀等）。而传感器一般是将控制对象的参量（土壤含水量、水位、水压力、流量、气温、蒸发量、水层深度等）转换为电信号送到控制机构。控制机构与执行机构及传感器之间的联系可以是有线的也可以是无线的。③电子操纵：信息的传输与电力操纵相似，而控制机构则主要由电子回路构成。近年来则进一步用电子计算机作为控制机构的核心。自动化程度可以达到很高。现有的由微型电子计算机控制的灌溉系统，可以自动根据田间观测到的信息及事先输入的程序和资料，每天制定一次灌溉计划，并自动发出指令，使灌溉系统按新制定的灌溉计划工作。控制的总面积可达20多万亩。

用明渠输配水和地面灌水方法（沟灌、畦灌、淹灌等）的灌溉系统控制对象多而且分散，实现自动化较难。目前很多灌溉系统只是实现了输配水的自动化，田间灌水仍为手工操作。近数十年来，越来越多地采用管道输配水（包括低压的和高压的）和喷灌、滴灌，这些系统比较容易控制，大大降低了实现自动化的难度，但是高压灌溉（喷灌）耗能较多，机械设备投资也较高。因此，最近又有一些国家致力于地面灌溉（沟灌、畦灌等）田间灌水自动化的试验，取得了较好的效果。