農(nóng)業(yè)自動化灌溉系統(tǒng)也叫智能灌溉控制系統(tǒng),是由浙江托普云農(nóng)運(yùn)用現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計研發(fā)的。農(nóng)業(yè)自動化灌溉系統(tǒng)由自動控制技術(shù)和專家系統(tǒng)技術(shù),傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)等于一體的灌溉管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要面向農(nóng)田,園林,設(shè)施農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的日常灌溉控制和管理而設(shè)計,并通過現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)手段,達(dá)到降低人力成本,提高自動化生產(chǎn)效率,節(jié)約水資源的目的。該系統(tǒng)具有實用性和良好的展示性,系統(tǒng)硬件具備良好的穩(wěn)定性,以及防水、防潮、抗高溫的能力。
要知道,資源日益緊缺已經(jīng)成為性的問題,節(jié)約用水并實現(xiàn)高效用水時人類生存與發(fā)展的需求,也是經(jīng)濟(jì)社會的需求。我國作為13個貧水國家之一,水資源的不足已經(jīng)對我國經(jīng)歷社會發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅,甚至成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的“瓶頸”,大力發(fā)展節(jié)約用水不僅是一種革命措施,也是我國的基本策略之一。農(nóng)業(yè)用水占據(jù)了我國總用水量中的70%,農(nóng)業(yè)灌溉效率低下和用水浪費(fèi)的問題普遍存在。
目前全國灌溉水利用率約為43%,單方水糧食生產(chǎn)率只有10公斤左右,大大低于發(fā)達(dá)國家灌溉水利用率70-80%、單方水糧食生產(chǎn)率2.0公斤以上的水平,因此發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)、提高農(nóng)業(yè)用水利用效率是我國節(jié)水戰(zhàn)略中的重要環(huán)節(jié)。
而農(nóng)業(yè)自動化灌溉系統(tǒng)采取因地制宜的原則依據(jù)不同地區(qū)、不同作物的不同需求,選擇不同的灌溉設(shè)施,并利用計算機(jī)、無線數(shù)據(jù)通訊、采集控制器、傳感器等先進(jìn)技術(shù)對農(nóng)田灌溉進(jìn)行監(jiān)控管理,保證適時適量地滿足作物生長所需要的水分從而達(dá)到節(jié)水灌溉及節(jié)水灌溉自動化的目的。
系統(tǒng)架構(gòu)本方案給出了一個農(nóng)業(yè)自動化灌溉系統(tǒng)的基本框架,它主要由中心主控系統(tǒng)、采集控制模塊、無線通訊模塊、土壤水分傳感器、氣象觀測站、電磁閥等設(shè)備組成,具體結(jié)構(gòu)框圖如下:系統(tǒng)介紹從節(jié)水灌溉自動化系統(tǒng)的框架圖中,我們看以看出該系統(tǒng)可分為傳感器與電磁閥、采集控制、數(shù)據(jù)傳輸及控制中心四部分,現(xiàn)對各個部分做進(jìn)一步的描述:
1、傳感器與電磁閥:是數(shù)據(jù)的采集者與系統(tǒng)自動化功能的執(zhí)行者。傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。,本系統(tǒng)中主要包括測量土壤水分的土壤水分傳感器,測量養(yǎng)分的養(yǎng)分儀,測量氣象要素的雨量傳感器,空氣溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器等; 電磁閥是本系統(tǒng)中自動化的執(zhí)行設(shè)備,可與水泵、養(yǎng)分補(bǔ)充設(shè)備等相連。
2、采集控制設(shè)備:是指掌控數(shù)據(jù)采集設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備工作的數(shù)據(jù)采集控制模塊,主要作用為: 通過作物決策灌溉軟件的設(shè)置,掌控數(shù)據(jù)采集設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài); 根據(jù)作物決策灌溉軟件發(fā)出的指令,掌控執(zhí)行電磁閥的開啟/關(guān)閉。
3、數(shù)據(jù)傳輸:本系統(tǒng)中采用的為無線傳輸模塊。無線傳輸模塊能夠通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)將與之相連的用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet中一臺主機(jī)上,可實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程的透明傳輸。
4、控制中心主要由計算機(jī)和作物決策灌溉決策軟件組成,作物決策灌溉軟件是數(shù)據(jù)接收者及指令發(fā)出者,是整個系統(tǒng)的靈魂。主要由以下功能:系統(tǒng)配置、功能設(shè)置:設(shè)置數(shù)據(jù)采集時間段、采集間隔、控制系統(tǒng)執(zhí)行條件等參數(shù);數(shù)據(jù)存儲顯示、打印等操作:將采集到的數(shù)據(jù)實時顯示,可用圖表表達(dá)并能執(zhí)行打印等操作; 發(fā)送指令:將指令通過無線傳輸模塊發(fā)送給數(shù)據(jù)采集控制模塊,控制電磁閥的開啟或關(guān)閉;自動灌水功能:根據(jù)不同的地區(qū)、不同的作物在不同生長階段對水分需求的不同,設(shè)置相應(yīng)的參數(shù),當(dāng)值低于或超出一定的范圍時,自動開啟灌水功能。自動補(bǔ)充養(yǎng)分功能:在無土栽培中,根據(jù)不同的作物在不同生長階段對養(yǎng)分需求的不同,設(shè)置相應(yīng)的參數(shù),當(dāng)值低于或超出一定的范圍時,自動補(bǔ)充相應(yīng)的養(yǎng)分。
自動報警:可設(shè)置設(shè)備的正常運(yùn)行參數(shù)、農(nóng)田氣象因子范圍,實現(xiàn)設(shè)備故障或氣象因子劇烈變化的報警功能。結(jié)論農(nóng)業(yè)自動化灌溉系統(tǒng)將傳統(tǒng)的充分灌溉向非充分灌溉發(fā)展,對灌區(qū)用水進(jìn)行檢測預(yù)報,實現(xiàn)動態(tài)管理。該系統(tǒng)采用傳感器采集土壤墑情信息、氣象信息和作物的生長狀況,通過無線網(wǎng)絡(luò)對農(nóng)田灌溉用水量實時遠(yuǎn)程監(jiān)控,按照作物的需求實施灌水、補(bǔ)給養(yǎng)分的操作。
其主要優(yōu)點(diǎn)為:
1、可以根據(jù)系統(tǒng)建設(shè)區(qū)域的具體情況選擇不同的灌溉方式,大限度的提高了灌溉用水的利用率;
2、采用了無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),真正實現(xiàn)了農(nóng)田灌溉的遠(yuǎn)程監(jiān)控,減小了勞動強(qiáng)度;
3、作物灌溉決策軟件中可引入專家決策系統(tǒng),對不同地區(qū)的不同作物在不同生長階段的需水信息做定量評估;
4、在灌溉設(shè)備中加入了流量計,對灌水的用量做到精確控制。該系統(tǒng)滿足了高效農(nóng)業(yè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中對提高灌溉用水利用率的需求,達(dá)到了節(jié)水灌溉的目的并實現(xiàn)了灌溉過程的自動化,具有極大的推廣和應(yīng)用價值。
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