【灌溉系統(tǒng)】-農(nóng)田墑情監(jiān)測與灌溉自動化系統(tǒng)簡要方案

農(nóng)田墑情監(jiān)測與灌溉自動化系統(tǒng)簡要方案農(nóng)田墑情監(jiān)測與灌溉自動化系統(tǒng)簡要方案農(nóng)田墑情監(jiān)測與灌溉自動化系統(tǒng)簡要方案1、系統(tǒng)建設(shè)要求農(nóng)田墑情監(jiān)測與灌溉自動化系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)滿足以下要求：1182、通過該系統(tǒng)的建設(shè)，實現(xiàn)去灌區(qū)內(nèi)的183、該系統(tǒng)設(shè)置一個中心控制站，通過中心控制站實現(xiàn)全部的監(jiān)測控制功能；4、由于灌區(qū)覆蓋面積較廣，選擇的通訊方式應(yīng)滿足信息遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊螅?、要保證系統(tǒng)對墑情信息，設(shè)備信息的實時采集、傳輸。2、系統(tǒng)建設(shè)應(yīng)考慮的因素通訊方式的選擇在信息和命令的傳輸中有線通訊和無線通訊兩種方式。1、有線通訊是在通訊距離較近和地形、地勢較好的條件下，通過包括：雙絞線、同軸電纜、光纖等有線介質(zhì)來傳輸測量數(shù)據(jù)和控制命令的通訊方式。它有以下一些特點：建設(shè)投資省、無需自身維護(hù)通道，配套設(shè)備簡單便宜，但容易受到風(fēng)暴和人為的破壞。2GSMGPRSGPRSGPRS(GeneralPacketRadioService)是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱。它是利用“分組交換”的概念所發(fā)展出的一套無線傳輸方式，是代移動通信產(chǎn)品?？膳c互聯(lián)網(wǎng)或企業(yè)網(wǎng)相連，向移動客戶提供豐富的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。IP。GPRS允許用戶在端對端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，提供了一種高效、低成本的無線分組業(yè)務(wù)。GSM9．6Kbpsl15Kbps，該項業(yè)務(wù)適合墑情數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?。GPRSGPRSGPRSGPRS數(shù)據(jù)是以包來的形式傳輸，采用了斷續(xù)傳輸?shù)牟呗?，InterneIntraneIP協(xié)議的天下，Internet及大部分局域網(wǎng)應(yīng)用也是基于IP協(xié)議的。GPRS從協(xié)議上提供了和IP網(wǎng)絡(luò)的互通功能，能夠?qū)崿F(xiàn)從空中接口到外部網(wǎng)絡(luò)之間的分組數(shù)據(jù)傳輸，GPRS可以接入基于TCP／IP協(xié)議的外部網(wǎng)絡(luò)和X．25網(wǎng)絡(luò)。用戶可以通過GPRS系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)連接到互聯(lián)網(wǎng)，對于Interact網(wǎng)絡(luò)的其它GPRS網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)只是一個普通的子網(wǎng)。GPRS網(wǎng)絡(luò)是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)中增加GGSN和SGSN來實現(xiàn)的。GPRSGPRS無線通訊方式。供電系統(tǒng)的配備系統(tǒng)建設(shè)時，考慮到監(jiān)測點分布較廣，不能采用市電統(tǒng)一供電，為了保證墑情監(jiān)測點不間斷工作的需求，為每個墑情監(jiān)測點配備了太陽能供電系統(tǒng)。（組）組成。各部分的作用為：①太陽能電池組件：太陽能電池組件是太陽能供電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能供電系統(tǒng)中價值最高的部分。其作用是將太陽的輻射能量轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，20W的個24V5～8天監(jiān)測點的供電。太陽能供電系統(tǒng)具備以下特點：15-20年；高性能：晶體硅太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)具有抗臺風(fēng)、抗冰雹、抗4070度環(huán)境下正常工作；電；直流無干擾電源：太陽能電池發(fā)電設(shè)備，無噪聲、電源無高次諧波干擾，特別適用于通信電源；不受地理環(huán)境影響：平原、河道、海洋、高ft、雪原、海島、3、系統(tǒng)建設(shè)方案18個灌區(qū)土壤墑情信息18181個監(jiān)控中心和分布在18號設(shè)備控制箱18號信息采集箱太陽能供電系統(tǒng)1號信息采集箱

Internet網(wǎng)絡(luò)1號設(shè)備控制箱 GPRS網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測中心計算機(jī)作物灌溉決策系統(tǒng)2號設(shè)備控制箱2號信息采集箱 ??

17號設(shè)備控制箱17號信息采集箱系統(tǒng)整體框架圖灌溉區(qū)現(xiàn)場硬件布設(shè)、硬件的選擇該系統(tǒng)主要是實現(xiàn)遠(yuǎn)距離土壤墑情信息的實時采集和噴灌機(jī)的自動控制，為達(dá)到以上目的，系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)包含以下硬件：1、土壤水分傳感器：可長期埋設(shè)與土壤和堤壩內(nèi)使用，對表層和深層土壤進(jìn)行墑情的定點監(jiān)測和在線測量，本系統(tǒng)中采用SWCP1型號的土壤水分傳感器，具體參數(shù)詳見附錄；2、角度傳感器：固定在圓形噴灌機(jī)上，實時測量噴灌機(jī)轉(zhuǎn)過的角度，以確定噴灌機(jī)具體的位置；3、數(shù)據(jù)采集控制模塊：用于信息采集及控制設(shè)備自動化過程控制的產(chǎn)品。它下接土壤水分傳感器、角度傳感器，上連通訊模塊，用于傳遞傳感器采集的信息和接收上位機(jī)所發(fā)出的控制指令。本系統(tǒng)中采用DMG-1數(shù)據(jù)采集控制模塊，具體參數(shù)詳見附錄；4GPRS網(wǎng)絡(luò)將與其相連的用戶設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet5、太陽能供電系統(tǒng)：用于在市電供電不方便的區(qū)域為采集、執(zhí)行設(shè)備提供電源。主要由太陽能板、太陽能控制器、電瓶組成及支架等附件組成。6、電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)：用于將220V的交流電轉(zhuǎn)換成24V直流電，可為系統(tǒng)的中的其他設(shè)備提供工作電源。7、配電箱：用于存放數(shù)據(jù)采集控制模塊、無線傳輸模塊、太陽能電瓶。并內(nèi)置繼電器、接線柱等。8、支架：用于固定配件箱的設(shè)備。、硬件的布設(shè)方案1111個數(shù)據(jù)采集控2個土壤水分傳感器。設(shè)備控制性，主要用來控制噴灌機(jī)和水泵的設(shè)備，主要包括1個監(jiān)控中心

打印機(jī)

工控機(jī) 上位機(jī)軟件系統(tǒng)Internet網(wǎng)絡(luò)GPRS網(wǎng)絡(luò)太 無線傳輸模塊 無線傳輸模塊陽 電能 源轉(zhuǎn)供 數(shù)據(jù)采集控制模塊電系

數(shù)據(jù)采集控制模塊 系信息采集箱

統(tǒng) 土壤水分傳感器

土壤水分傳感器

角度傳感器

統(tǒng)繼電器

設(shè)備控制箱配電箱，11個數(shù)據(jù)采集控制模21個角度傳感器。各個灌區(qū)設(shè)備配置相同，基本的硬件框架圖如上圖。設(shè)備控制箱角度傳感器噴灌機(jī)設(shè)備控制箱角度傳感器噴灌機(jī)水泵土土壤水信息采集箱壤水分分傳傳感感器器監(jiān)控中心建設(shè)監(jiān)控中心主要是指裝有作物灌溉決策系統(tǒng)并能聯(lián)入Internet網(wǎng)絡(luò)的工控機(jī)。監(jiān)控中心環(huán)境搭建：1、由于整個系統(tǒng)的信息傳輸和命令傳遞是采用GPRS進(jìn)行無線傳輸，因此監(jiān)控中心的設(shè)備必須聯(lián)入Internet網(wǎng)絡(luò)；2、由于要保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定的運(yùn)行，在硬件設(shè)備方面，選擇臺灣研華的工控機(jī)和三星22寸存液晶顯示器；3、在軟件設(shè)計方面，除了要滿足土壤墑情信息的實時顯示和噴灌機(jī)、抽水機(jī)泵的實時控制外，軟件還應(yīng)該能長久穩(wěn)定的運(yùn)行，并具備良好的擴(kuò)展。系統(tǒng)基本的控制流程圖如下：開始灌溉開始灌溉正常監(jiān)測點一水分信息干旱打開水泵和噴灌機(jī)未達(dá)到灌溉要求監(jiān)測點二水分信息達(dá)到灌溉要求等于監(jiān)測點二角度判斷角度不等于監(jiān)測點二的角度轉(zhuǎn)到起始位置后，停水泵，停噴灌機(jī)停水泵，轉(zhuǎn)到起始位置后，停噴灌機(jī)結(jié)束一次灌溉1的2的土壤水分信息、角度傳感器作為噴灌機(jī)和水泵關(guān)閉的條2的土壤水分信息等于或大于作物生長適宜水分信摘要：農(nóng)田水利灌溉工程在農(nóng)業(yè)發(fā)展中十分重要，關(guān)系農(nóng)業(yè)發(fā)展效果，也影響人們生產(chǎn)生活。節(jié)水灌溉技術(shù)運(yùn)用于農(nóng)田水利工程當(dāng)中，可以極大程度上促進(jìn)水利智能化的提升，保證水利管理水平，并且使生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展獲得充分基礎(chǔ)保證，提高農(nóng)作物質(zhì)量。關(guān)鍵詞：農(nóng)田水利；灌溉工程；節(jié)水技術(shù)我國是農(nóng)業(yè)大國，需重視農(nóng)業(yè)發(fā)展，在農(nóng)業(yè)中積極應(yīng)用節(jié)水灌溉技術(shù)，在此情況下，需加強(qiáng)研究節(jié)水技術(shù)，加大技術(shù)推廣力度，實現(xiàn)對水資源的合理利用，保證農(nóng)業(yè)節(jié)水效果，促進(jìn)節(jié)水目標(biāo)的有效實現(xiàn)，推動節(jié)約型農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展［1］。一、農(nóng)業(yè)水利工程當(dāng)中節(jié)水灌溉技術(shù)運(yùn)用的作用首先，有利于水資源利用率的提高。農(nóng)田水利工程進(jìn)行建設(shè)過程中，水資源為重要內(nèi)容，植物生長需要獲得水的滋潤，水資源在充足情況下才能實現(xiàn)農(nóng)業(yè)高產(chǎn)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)田水利工程水資源浪費(fèi)的出現(xiàn)會使水資源實際使用量降低，部分農(nóng)田水利工程會通過漫灌方式對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行輔助，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)問題比較嚴(yán)重，節(jié)水灌溉技術(shù)的運(yùn)用，可以極大程度上提高水資源整體利用率。其次，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展［2］。節(jié)水灌溉技術(shù)的實施，可以使水資源利用更具生態(tài)性，使當(dāng)前水資源匱乏這一問題獲得有效解決，推動水系統(tǒng)的優(yōu)化，使生態(tài)系統(tǒng)獲得可持續(xù)發(fā)展。二、農(nóng)田水利灌溉當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀當(dāng)前農(nóng)田生產(chǎn)正在向信息化和現(xiàn)代化方向轉(zhuǎn)變，農(nóng)田灌溉中運(yùn)用的傳統(tǒng)方式已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前實際需求，其中比較突出的問題為農(nóng)田節(jié)水。農(nóng)田多數(shù)情況下為大規(guī)模和大面積的形式，需通過大量水資源展開全面積澆灌，實際澆灌時受多種因素影響會出現(xiàn)水資源浪費(fèi)問題［2］。灌溉現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在這幾方面。首先，水資源存在浪費(fèi)問題，部分農(nóng)田進(jìn)行灌溉時對于播種生產(chǎn)過于重視，進(jìn)行水資源投入時規(guī)劃性欠缺，水資源浪費(fèi)問題比較嚴(yán)重［3］。其次，節(jié)水灌溉技術(shù)相對傳統(tǒng)，并且具有滯后性，技術(shù)相對陳舊老套，不能和先進(jìn)生產(chǎn)模式結(jié)合，灌溉效果受到了較大程度限制。三、農(nóng)田水利灌溉工程當(dāng)中的節(jié)水技術(shù)1.滴灌技術(shù)滴灌技術(shù)在運(yùn)用時，主要是將自身需水量作為依據(jù)，運(yùn)用特殊設(shè)備，設(shè)備會安裝于管道尾部，使作物生長過程中所需水量合理向農(nóng)作物根部運(yùn)輸，將水量流失盡量減少，防止水資源發(fā)生浪費(fèi)問題。運(yùn)用此種灌溉技術(shù)的主要優(yōu)勢在于流量小，并且灌溉時間長、壓力小，且實際周期較短，可以使農(nóng)民在種植時的壓力明顯減少，獲得較高水資源利用率，主要運(yùn)用在果樹、蔬菜等農(nóng)作物中。2.噴灌技術(shù)這一技術(shù)在運(yùn)用時，會運(yùn)用專業(yè)設(shè)備針對水資源展開加壓，也可以運(yùn)用地形存在的高低差異進(jìn)行增壓，促進(jìn)水流分散，使水流成為細(xì)小水珠，和天空將雨比較類似，優(yōu)勢主要體現(xiàn)在保證水資源具有較高利用率，整體利用率可以在百分之九十以上，這種方式可以使農(nóng)作物實際產(chǎn)量獲得明顯提高，并且使農(nóng)田在生態(tài)環(huán)境方面獲得改善，將農(nóng)業(yè)工作難度降低，促進(jìn)農(nóng)業(yè)工作量的減少。并且對減少農(nóng)田灌溉經(jīng)濟(jì)成本，促進(jìn)農(nóng)民增收，使農(nóng)民產(chǎn)生更為強(qiáng)烈的幸福感。3.低壓管道灌溉技術(shù)這種技術(shù)在運(yùn)用時，會通過管道使水直接進(jìn)入到農(nóng)田當(dāng)中，優(yōu)勢在于將水在運(yùn)用時的浪費(fèi)減少，防止在人為因素作用和影響下發(fā)生水資源流失問題，管道比較常用的材質(zhì)為塑料管和混凝土，在系統(tǒng)壓力方面多數(shù)低于0.02MPa，特點在于節(jié)水、迅速、省力，在農(nóng)田水利中獲得了比較廣泛的應(yīng)用。4.步行式灌溉這種灌溉技術(shù)在運(yùn)用時，需運(yùn)用電力資源以及農(nóng)用機(jī)械，以及和灌溉設(shè)備對應(yīng)的移動灌溉技術(shù)。當(dāng)前此種灌溉技術(shù)受歡迎程度較高，可以極大程度上節(jié)約勞動力和資金，具有較強(qiáng)適應(yīng)性，并且在各種地形和眾多地區(qū)中均適用。同時機(jī)動性較強(qiáng)，可以針對急需進(jìn)行灌溉的農(nóng)作物展開灌溉。但是也存在一定局限性，即難以進(jìn)行大規(guī)模灌溉，并且對于農(nóng)作物有所要求，在小型農(nóng)作物中比較適用，并不適用于中高型農(nóng)作物中。5.雨水集蓄技術(shù)這種技術(shù)在半干旱、干旱以及季節(jié)性干旱區(qū)域中比較合適，技術(shù)優(yōu)點比較明顯，能夠避免水土流失，實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境的有效保護(hù)。但是這種技術(shù)造價相對較高，需構(gòu)建儲水設(shè)施，也需建設(shè)輸水管道以及集水管道，技術(shù)在實施時也具有一定難度，在建設(shè)地點上具有要求。四、節(jié)水技術(shù)在運(yùn)用時的注意事項1.做到因地制宜我國地域面積十分遼闊，緯度整體跨度較大，并且地形具有多樣性，造成農(nóng)業(yè)在發(fā)展水平方面呈現(xiàn)出不一狀態(tài)，同時農(nóng)作物類型比較豐富。因此農(nóng)田灌溉水利這一工程進(jìn)行發(fā)展時，對于節(jié)水技術(shù)的運(yùn)用不能進(jìn)行一刀切，也不能大規(guī)模推廣，需重視因地制宜的實現(xiàn)，結(jié)合農(nóng)作物基本類型和地區(qū)實際地形特點展開合理運(yùn)用，也需考慮到區(qū)域農(nóng)業(yè)實際發(fā)展水平?；谵r(nóng)作物類型對節(jié)水技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步合理選擇。總體來講，節(jié)水技術(shù)在運(yùn)用時，需和區(qū)域農(nóng)作物特點、地形等結(jié)合在一起，做到因地制宜。2.關(guān)注性價比在科技不斷發(fā)展與進(jìn)步過程中，需注重節(jié)水技術(shù)水平的提升，促進(jìn)農(nóng)田水利灌溉節(jié)水技術(shù)獲得不斷完善，農(nóng)田水利灌溉方面的工程造價來講，不同灌溉工程在價格上的差距較大，其中價格比較高的為滴灌設(shè)備，但是從效果方面分析，滴灌獲得的效果最好。步行灌溉技術(shù)雖然獲得的節(jié)水效果并不是十分理想，但是農(nóng)民對其滿意度和接受程度比較高，這主要是由于這一技術(shù)造價比較低，同時能夠展開集