農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目之智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)詳細(xì)解析.doc

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農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目之智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)詳細(xì)解析 托普物聯(lián)網(wǎng)認(rèn)為所謂智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)就是不需要人的控制，系統(tǒng)能自動感測到什么時候需要灌溉，灌溉多長時間；系統(tǒng)可以自動開啟灌溉，也可以自動關(guān)閉灌溉；可以實(shí)現(xiàn)土壤太干時增大噴灌量，太濕時減少噴灌量。要實(shí)現(xiàn)此功能就要充分利用可編程控制器的控制作用。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)自動感測土壤濕度的功能必須要有土壤濕度傳感器。要實(shí)現(xiàn)灌溉水量的多與少的調(diào)節(jié)，必須要有變頻器。在可編程控制器內(nèi)預(yù)先設(shè)定50%—60%RH為標(biāo)準(zhǔn)濕度，傳感器采集的濕度模擬信號經(jīng)A/D模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)產(chǎn)生背景 十九世紀(jì)是煤的世紀(jì) ； 二十世紀(jì)是油的世紀(jì) ； 二十一世紀(jì)是水的世紀(jì) 。 農(nóng)業(yè)（包括日益活躍的園藝行業(yè)）作為國家的經(jīng)濟(jì)命脈和用水大戶，長期以來，由于思想意識、資金、技術(shù)等方面的原因，一直沿用傳統(tǒng)落后的大水漫灌。但隨著水資源短缺與需水量逐年增加之間的矛盾日益加劇，大水漫灌正逐漸被注重精確灌水的農(nóng)業(yè)灌溉智能化系統(tǒng)所取代。 現(xiàn)代科學(xué)灌溉技術(shù),不僅可以有效利用有限的水資源，緩解地下水開采過量、地殼下沉的嚴(yán)峻局面，同樣重要的是，能夠通過與精確施肥的有機(jī)結(jié)合，改善農(nóng)作物、果樹等的生長條件，提高單產(chǎn)和果實(shí)品質(zhì)，具有良好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)： 灌區(qū)水、雨情測報(bào)系統(tǒng)； 水費(fèi)征收系統(tǒng)； 遙測系統(tǒng)設(shè)備管理系統(tǒng)； 配水用水調(diào)度系統(tǒng)； 監(jiān)控信息實(shí)時采集系統(tǒng)； 監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)查詢系統(tǒng)； 辦公自動化系統(tǒng)； 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問及傳送系統(tǒng)； 灌區(qū)綜合數(shù)據(jù)庫； 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)特點(diǎn) 整個系統(tǒng)全部可采用快速以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，穩(wěn)定性和實(shí)時性強(qiáng)； 重要部件可冗余配置，使系統(tǒng)具有高可靠性； 數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快； 系統(tǒng)維護(hù)能力強(qiáng)，減輕用戶負(fù)擔(dān)； 開放式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，軟硬件均可升級； 實(shí)時顯示灌溉水情、閘位、水位信息； 實(shí)現(xiàn)水量計(jì)算、水費(fèi)征收電子化； 實(shí)現(xiàn)遙測系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控管理功能； 通過現(xiàn)代通訊手段向相關(guān)單位發(fā)送灌溉數(shù)據(jù)與灌溉信息。 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)組成 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)——硬件部分。由多組集群控制單元組成，每組集群控制單元管理一片區(qū)域，每一個片區(qū)由多臺控制器、電磁閥、傳感器組成。因此本系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需求，方便快速地組建智能灌溉系統(tǒng)。用戶只需增加各級控制設(shè)備的數(shù)量即可實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)的無限擴(kuò)容。本系統(tǒng)可適用于小到某塊菜地的自動灌溉，大到整個作物地塊，包括綠地的自動灌溉。并且系統(tǒng)容量越大，平均投資成本愈低，生產(chǎn)效率也越高。 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)——軟件部分。它是整個智能控制系統(tǒng)的靈魂，它需要與硬件配合。傳感器將采集的信號送入智能控制模塊，通過通訊系統(tǒng)上傳至上位機(jī)或控制中心進(jìn)行顯示、處理及存儲（可采集到的數(shù)據(jù)有大氣溫度、大氣相對濕度、土壤水勢、土壤含水量、降雨量、地下水位、蒸發(fā)量等）。系統(tǒng)根據(jù)實(shí)時采集并接收的數(shù)據(jù)與系統(tǒng)的設(shè)定值進(jìn)行比較判斷，來控制電磁閥的開啟和延續(xù)時間的長短，實(shí)現(xiàn)智能控制。如圖1 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)——軟件部分設(shè)計(jì)要求 A. 數(shù)據(jù)傳輸通訊穩(wěn)定； B. 數(shù)據(jù)存儲安全； C. 操作界面美觀； D. 整個系統(tǒng)人性化； E. 系統(tǒng)整體穩(wěn)定； F. 整個系統(tǒng)的高速運(yùn)行； G. 系統(tǒng)容錯性強(qiáng)； H. 操作幫助功能要求強(qiáng)大； I. 要考慮后續(xù)工作的接口； 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)效果圖 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)——軟件部分的主要功能 A. 操作人員的權(quán)限管理； B. 圖形化動態(tài)顯示各種參數(shù)； C. 自動記錄各個站點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)； D. 自動分析各站點(diǎn)傳來的數(shù)據(jù)； E. 可隨時干預(yù)控制各站點(diǎn)的灌溉狀態(tài)； F. 可根據(jù)實(shí)地情況隨意組合站點(diǎn)，分區(qū)； G. 對所分的區(qū)進(jìn)行各種參數(shù)設(shè)置； H. 隨時記錄操作員的信息； I. 隨時記錄操作信息； J. 能隨時顯示各站點(diǎn)的狀態(tài)； K. 能隨時查詢數(shù)據(jù)庫中記錄的各種信息； L. 能對管理員有檔案管理； M. 歷史記錄的隨時打?。? N. 自動生成灌溉記錄報(bào)表； O. 根據(jù)參數(shù)隨時報(bào)警提示或直接分析處理； 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)——通訊方式。 本系統(tǒng)所有測量控制單元和智能控制系統(tǒng)通過無線\有線方式進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)“遙測、遙控、遙信、遙調(diào)”四遙控制目標(biāo)，在總控中心可以知道整個灌區(qū)的氣象條件，點(diǎn)動鼠標(biāo)就可以控制整個灌區(qū)的灌溉。并能夠?qū)崿F(xiàn)全自動、無人值守的數(shù)據(jù)處理，用戶還可以通過遠(yuǎn)程瀏覽器查詢有關(guān)的灌溉信息。如圖2 智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)在不同灌溉方式中的應(yīng)用 　　漫灌 確定灌溉水滲透到作物根域的時間，選擇適合的水流速，確保在此時間內(nèi)灌溉水能從地頭流到地尾?？稍诰嗟仡^或地尾1／3處埋設(shè)土壤水分探頭，控制灌溉起始和停止時間。 　　噴灌 因灌溉系統(tǒng)的延遲，即使停止灌溉，灌溉水仍繼續(xù)下滲。因此，需兩個土壤水分探頭來監(jiān)測入滲速率。 　　滴灌 滴灌系統(tǒng)中的常見問題是灌溉時間過長，灌溉次數(shù)不夠。結(jié)合智能灌溉系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)短期、多次灌溉，阻止水滲透到根層以下。 　　滲灌 在滲灌中，用戶無法看到水，容易造成過度灌溉。然而，結(jié)合農(nóng)業(yè)灌溉智能系統(tǒng)，滲灌將成為最有效的灌溉系統(tǒng)。