自动化灌溉系统的简介

中国是一个农业大国，智能农业是中国现代农业进程中不可或缺的力量。这也是未来全球农业发展的方向。应用物联网、云计算、大数据、移动互联网等现代信息技术，大力推进“互联网加现代农业”，促进农业产业升级，提高农业技术装备和信息技术水平，推动我国由农业大国向农业强国迈进。智慧农业是一种新型的农业生产模式，它与现代管理系统相结合，集成各种信息技术，实现在农业中的综合应用。目前，它已被广泛应用于温室种植、畜牧业和水产养殖业。

近年来，随着全球水资源的日益短缺，世界各国都在积极探索节水的有效途径和措施。自动控制节水灌溉技术代表了农业现代化的发展，灌溉系统自动化水平低是我国农业高效发展的主要原因。节水灌溉作为一项现代工程技术，无论是工程节水、节水农业还是节水管理，都必须以节水灌溉设备为基础，从而实现工业化生产。节水灌溉技术是为解决水资源短缺和提高灌溉效率而发展起来的现代灌溉技术之一。

智能农业灌溉系统不需要人工控制。该系统可以动态测量何时需要灌溉以及需要灌溉多长时间。该系统可以自动开启或关闭灌溉；土壤过干时可增加喷灌量，土壤过湿时可减少喷灌量。

智能农业灌溉系统涉及传感器技术、自动控制技术、计算机技术和无线通信技术等高新技术。这些新技术的应用为中国农业从传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要基础

智能农业灌溉系统-智能农业灌溉系统可以根据植物和土壤类型、光照量和降雨后监测土壤湿度水平来优化用水量。研究表明，智能农业灌溉系统的成本与传统灌溉系统相同，但可节水16%至30%。在中国，农业用水量约占总用水量的80%。由于农业灌溉效率低，水资源利用率只有45%，而在水资源利用率高的国家，水资源利用率达到了70% ~ 80%。因此，解决农业灌溉用水问题对缓解水资源短缺具有重要意义。我们的智能农业灌溉系统就是在这种背景下应运而生的。

该系统遵循以下几点:

1.系统模块化、分层，提高了效率，增加了可维护性，易于扩展；

2.灵活的硬件配置，用户可以在不改变软件的情况下升级和更换被控硬件；

3.友好的人机界面，实现了灌溉过程的无人值守，减轻了工作人员的工作强度，提高了灌溉效率；

4.抗电磁干扰能力强，保证系统能在强电磁干扰的恶劣环境下可靠运行；

5.自动故障检测功能提高了系统的健壮性，要求各种设备都有美观的布局。

为了实现喷灌的节水和智能控制，灌溉系统必须具备以下功能:

1.数据采集功能:可接收土壤湿度传感器采集的模拟量。模拟信号处理就是将模拟信号转换成数字信号(A/D转换)。

2.控制功能:具有定时控制和周期控制功能，用户可根据需要灵活选择控制方式。

3.电机过载保护功能:当电机过载时，电机会立即停止运行，灌水过程暂停，故障指示灯闪烁报警，过载消除后电机自动恢复运行。

4.雨天自动停机:湿度传感器开关作为可编程控制器的输入信号，实现控制相关程序的功能。

5.省电功能:定时控制器会在断电时计时，并作为可编程控制器的电源控制。在定时灌溉控制时间内，定时器与可编程控制器的电源相连。可编程控制器根据预先编制的程序依次接通各控制装置的电源，并根据输入信号的变化随时调整程序的执行。在系统外工作时间，定时器自动切断可编程控制器的电源，降低了系统的能耗，延长了设备的使用寿命。

6.急停功能:遇到紧急情况，按下急停按钮，电机立即停止运转，阀门关闭，喷头停止冲洗。

7.故障自动检测功能:当灌溉系统出现故障时，如水管破裂(零水压)、传感器故障、电机故障、变频器故障、电磁阀故障等。，泵立即停止运行，电磁阀关闭，故障报警灯闪烁并发出报警声。 *** 作者可以按下“消声器”按钮停止响铃，但故障指示灯仍在闪烁，直到故障消除，故障指示灯会自动停止闪烁。

智能农业灌溉系统方案

每种植物都有适合生长的水。如果含水量过高，植物的根会在土壤中腐烂。如果含水量太低，就不能提供植物生长所需的水分。灌溉是在适合植物生长的范围内，使土壤含水量最大化的过程。可分为大于、等于、小于三种情况。根据可编程控制器中的可编程程序，系统按照一定的水量自动灌溉。最后由系统自动实现灌溉，无需人类直接参与。人的作用只是调整控制程序，检修控制设备。

控制器、传感器和变频器是实现智能灌溉不可或缺的设备。但是，要想让整个草坪获得相同的水量，实现均匀智能灌溉，必须设计一套完整的系统。

一套完整的智能农业灌溉系统由水源、电源、可编程控制器、开关值、模拟输入、现场仪表、显示面板等组成。

水源:包括各种可利用的水源，如自来水、河流、井水、池塘等。根据到灌区的距离，重要的是选择的水源必须有足够的供水量。

电源模块:稳定可靠的电源是整个系统安全可靠运行的重要前提。

显示面板:显示面板上的指示灯使 *** 作人员可以清楚地看到系统的运行状态，便于控制和维护。

其他辅助设备:冷却风扇、UPS等辅助设备是整个系统完善的必要设备，对提高系统的可靠性和使用寿命有很大的帮助。

1.智能农业灌溉系统的工作原理

灌溉系统工作时，湿度传感器采集土壤中的干湿信号。检测到的湿度信号通过A/D模块转换，将标准电流模拟信号转换成数字湿度信号，输入到可编程控制器。在可编程控制器中，50%rh~60%rh预设为标准湿度值。相对于50%~60%rh，实测湿度信号可分为三种情况:在此范围内、超出此范围和小于此范围。可编程控制器将控制信号传送给变频器，变频器根据湿度值调节电机转速。电机带动水泵从水源抽出要灌溉的水，电磁阀会自动打开通过主管道和支管道洒水，喷头会根据各自的宣传角度自动旋转。冲洗结束时，电磁阀自动关闭。为了防止原理水源的喷头提供的压力不够，在电磁阀的侧面安装了压力表，保证喷头的水压符合设定的喷灌范围，避免了因水压不足导致喷头范围缩小的现象。整个系统协同工作，实现草坪灌溉的智能控制。

2.智能农业灌溉系统的结构

要实现智能灌溉，系统需要可编程控制器、传感器、A/D模块、变频器、电机、水泵、电磁阀、管网等设备。

(1)可编程控制器:负责发送和接收各种运行程序指令，是整个控制系统的中枢部分。

(2)传感器:由于设计时间比较仓促，忽略了温度对灌溉的影响，所以没有使用温度传感器，只使用了土壤湿度传感器。传感器接收土壤中的湿度信号，以确定是否需要灌溉。

(3)A/D模块:由于可编程控制器不能接收模拟信号，需要将传感器的电压或电流信号转换成数字信号。

(4)变频器:通过改变电机转速，可以调节喷灌流量，节约用水。

(5)电机和水泵:电机带动水泵从水源抽水，为喷灌系统提供一定的压力。

(6)电磁阀:控制洒水车是否洒水。

(7)管网:灌溉系统中输送水的管道。

3.多种高效节水灌溉技术

(1)喷灌，比漫灌节水30%。主要用于大田密植作物，适合区域防治。具有增产、提高耕地利用率的优点。

(2)滴灌，滴灌是利用安装在最终管道上的滴头或集成有毛细管的滴灌，以滴状的压力水湿润土壤。滴灌灌水器的流量为2-12L/H，整个系统从第一配水网运行到滴头，保证系统在最经济的条件下安全可靠运行。与其他灌溉方式相比，滴灌具有以下优点:蒸发损失少，土壤局部湿润，节水，根据作物生长特点自动控制，土壤不板结，改变作物根系环境，施肥和喷药与灌溉相结合，适时适量灌溉，提高产量和质量。滴灌系统通常分为温室滴灌系统、田间滴灌系统和果树滴灌系统。适用范围广”等特点。

4.高效节水灌溉技术的优势

(1)高效节水灌溉技术的推广应用，不仅大大提高了水的利用率，而且引发了农业生产方式的转变，改变了传统的农田水利建设模式，提高了土地利用率。

(2)改变了传统的工作模式，大大降低了运营成本，提高了劳动生产率。

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