我國農(nóng)業(yè)方面的一種專有系統(tǒng)。
中文名稱 | 智能灌溉系統(tǒng) | 外文名稱 | Smart irrigation systems |
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應(yīng)????用 | 農(nóng)業(yè) | 作????用 | 自動(dòng)控制 |
采用了可以無限擴(kuò)展的開放式設(shè)計(jì)思路,并采用先進(jìn)的集木式構(gòu)建。整個(gè)系統(tǒng)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(gè)片區(qū)由多臺(tái)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(jí)控制設(shè)備的數(shù)量即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的無限擴(kuò)容。本系統(tǒng)可適用于小到某塊棉田的自動(dòng)灌溉,大到整個(gè)兵團(tuán)所有作物地塊,包括綠地的自動(dòng)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。本系統(tǒng)遵循了以下設(shè)計(jì)原則:
1、系統(tǒng)模塊化、層次化設(shè)計(jì),以提高效率,增加可維護(hù)性,便于擴(kuò)展;
2、靈活的硬件配置,用戶可以任意升級(jí)、更換被控硬件設(shè)備,而不需要更換軟件;
3、人機(jī)界面友好,實(shí)現(xiàn)灌溉過程的無人值守,減少人員的工作強(qiáng)度,提高灌溉效率;
4、抗電磁干擾的能力強(qiáng),保證系統(tǒng)在野外強(qiáng)電磁干擾的惡劣環(huán)境下能可靠地運(yùn)行;
5、故障自動(dòng)檢測功能,提高系統(tǒng)的健壯性,各種設(shè)備的布局要求美觀。
系統(tǒng)上行數(shù)據(jù)與下行數(shù)據(jù)均采用了基于廣域網(wǎng)的先進(jìn)的無線傳輸方式進(jìn)行傳輸。上行數(shù)據(jù)包括:空氣溫度、濕度;土壤溫度、顯度;電磁閥及各控制器的工作狀態(tài)等信息。下行數(shù)據(jù)是指中央計(jì)算機(jī)向各控制單元發(fā)出的各種控制指令,包括電磁閥的開關(guān)指令;各工作單元的狀態(tài)查詢指令以及對(duì)各控制單元的參數(shù)預(yù)設(shè)等。由于采用了先進(jìn)的無線數(shù)字網(wǎng)絡(luò),因此本系統(tǒng)能夠快速地任意規(guī)模地構(gòu)建而且不受時(shí)間、空間和其它條件的限制。無線數(shù)字網(wǎng)絡(luò)還具有誤差小、抗干擾能力強(qiáng)、成本低、便于擴(kuò)展等多種優(yōu)點(diǎn),使無線數(shù)字網(wǎng)成為智能灌溉系統(tǒng)首選的組網(wǎng)方式。
無線通信技術(shù)的使用,拓寬了控制器的應(yīng)用范圍,只要有無線信號(hào)覆蓋的地區(qū),都可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無線采集與控制。實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)和控制器等多方面的互動(dòng)性,系統(tǒng)還具有自動(dòng)報(bào)警功能,控制器檢測出系統(tǒng)異常,會(huì)及時(shí)將故障相關(guān)信息上報(bào)給中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng),以便迅速地定位并排出故障。
美國每年浪費(fèi)掉的水資源高達(dá)8,520億升,而若安裝一種智能灌溉系統(tǒng)則可有效地控制水流量,達(dá)到節(jié)水目的。
HydroPoint公司負(fù)責(zé)可持續(xù)領(lǐng)域業(yè)務(wù)的Chris Spain援引美國用水工程協(xié)會(huì)的報(bào)告稱,美國住宅區(qū)和商業(yè)區(qū)的草坪、植物灌溉用水浪費(fèi)了30%到300%。
水資源被浪費(fèi)的原因是技術(shù)不行,美國有4,500萬個(gè)僅是安有簡易計(jì)時(shí)器的灌溉系統(tǒng),它們?cè)跁r(shí)間控制上還可以,但精準(zhǔn)度不高。Spain稱,城市灌溉系統(tǒng)占城市用水的58%,這些被浪費(fèi)的水資源每年生產(chǎn)54.4萬噸溫室氣體。
在中國農(nóng)業(yè)用水量約占總用水量的80%左右,由于農(nóng)業(yè)灌溉效率普遍低下,水的利用率僅為45%,而水資源利用率高的國家已達(dá)70%~80%,因而,解決農(nóng)業(yè)灌溉用水的問題,對(duì)于緩解水資源的緊缺是非常重要的。我們的智能灌溉系統(tǒng)在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生了。
不僅美國,英國也開始關(guān)注節(jié)水問題。英國節(jié)能信托基金會(huì)和能源部警告,隨著越來越多的家庭開始節(jié)約能源,使用熱水可能會(huì)超過取暖成為制造二氧化碳的主要途徑。
在完成噴頭選型、布置和輪灌區(qū)劃分之后,即可計(jì)算各級(jí)管道的流量和進(jìn)行水力計(jì)算。某一支管流量為該支管上同時(shí)工作的噴頭流量之和,干管流量為系統(tǒng)中同時(shí)工作的噴頭流量之和。流量確定后,即可選擇管徑并計(jì)算管道和系...
從水源取水,通過渠道、管道及附屬建筑物輸水、配水至農(nóng)田進(jìn)行灌溉的工程系統(tǒng)。可分為渠道灌溉系統(tǒng)和管道灌溉系統(tǒng)兩類。
分為噴灌系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)和低壓管道輸水灌溉系統(tǒng)等,主要由首部取水加壓設(shè)施、輸水管網(wǎng)及灌溉出水裝置三部分組成,通常按其可動(dòng)程度將管道灌溉系統(tǒng)分為固定式、半固定式和移動(dòng)式三種類型。20世紀(jì)50年代,中國在經(jīng)...
?所謂智能就是不需要人的控制,系統(tǒng)能自動(dòng)感測到什么時(shí)候需要灌溉,灌溉多長時(shí)間;系統(tǒng)可以自動(dòng)開啟灌溉,也可以自動(dòng)關(guān)閉灌溉;可以實(shí)現(xiàn)土壤太干時(shí)增大噴灌量,太濕時(shí)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(dòng)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(hào)經(jīng)A/D模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
針對(duì)灌溉水利用系數(shù)較低,文中提出一種基于嵌入式智能灌溉控制系統(tǒng)。依托無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采集灌區(qū)作物需水信息,匯聚到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)發(fā)送給主控中心,中心主機(jī)根據(jù)信息確定灌溉狀態(tài)并計(jì)算灌水量,控制灌溉設(shè)備工作實(shí)現(xiàn)智能灌溉;依托Internet管理員有權(quán)對(duì)系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理,滿足了規(guī)模化灌溉的需求。根據(jù)示范區(qū)觀測,灌溉水利用系數(shù)由原來的0.6提高到0.9。系統(tǒng)結(jié)合了無線傳感、計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù),解決了精確農(nóng)業(yè)亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。
智能灌溉系統(tǒng)涉及到傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、無線通信技術(shù)等多種高新技術(shù),這些新技術(shù)的應(yīng)用使我國的農(nóng)業(yè)由傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變奠定了重要的基礎(chǔ)。
智能灌溉系統(tǒng)可以根據(jù)植物和土壤種類,光照數(shù)量來優(yōu)化用水量,還可以在雨後監(jiān)控土壤的濕度。有研究現(xiàn)實(shí),和傳統(tǒng)灌溉系統(tǒng)相比,智能灌溉系統(tǒng)的成本差不多,卻可節(jié)水16%到30%。 加州出臺(tái)的新法案要求2012年起新公司必須使用智能灌溉系統(tǒng)。
田間控制單元 田間控制單元控制著電磁閥和各種數(shù)據(jù)采集儀器。土壤濕度傳感器一般是采集土壤水份含量大小,也叫土壤水分傳感器。本系統(tǒng)選用世界最先進(jìn)的土壤水分傳感器,它把土壤水含量轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的電壓信號(hào),經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換、信號(hào)處理后傳到集群控制單元,微電腦處理器根據(jù)獲得的土壤信息確定灌溉量,然后輸出控制信號(hào)并結(jié)合中央計(jì)算機(jī)指令,控制電磁閥的開關(guān),即可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌溉。土壤濕度傳感器用來測量土壤的濕度,以了解土壤的真實(shí)灌溉需求,據(jù)此確定灌溉與否以及灌溉時(shí)間長短。本系統(tǒng)還配有EC(電導(dǎo)率)值和pH值傳感器,可對(duì)進(jìn)水和出水進(jìn)行EC值和pH值的檢測,以便控制自動(dòng)營養(yǎng)液的配給。
系統(tǒng)控制方式靈活性 灌溉控制系統(tǒng),具有多種灌溉控制方式:系統(tǒng)可以脫離上微機(jī)而常年獨(dú)立運(yùn)行,有手動(dòng)灌溉,自動(dòng)連續(xù)灌溉,自動(dòng)間隙灌溉等不同灌溉方式,系統(tǒng)可以任意設(shè)定輪灌組,每個(gè)輪灌組可以設(shè)定按照任意天間隔進(jìn)行灌溉,每天可以設(shè)定多組不同啟動(dòng)時(shí)間。
供電系統(tǒng) 遵循方便、穩(wěn)定、可靠的原則,結(jié)合的氣候條件,本系統(tǒng)各個(gè)控制單元均采用了目前最先進(jìn)的太陽能設(shè)備,用于供給控制單元電能。太陽能電站具有能效轉(zhuǎn)換高、維護(hù)成本低、部署方便等諸多優(yōu)點(diǎn),成為本系統(tǒng)田間供電最理想的選擇??紤]到長時(shí)間陰雨天氣、太陽能系統(tǒng)需要檢修等特殊情況,作為太陽供電系統(tǒng)的備份,使用了風(fēng)能發(fā)電裝置,作為供電系統(tǒng)的必要補(bǔ)充。
六要素氣象站 由于氣象條件的空間變異特征明顯,因此在示范區(qū)內(nèi)配備氣象數(shù)據(jù)監(jiān)測儀器,自動(dòng)采集所需的氣象數(shù)據(jù),作為當(dāng)?shù)貧庀髤?shù)的補(bǔ)充。自動(dòng)觀測氣象站是由一個(gè)能自動(dòng)測量、記錄與存貯數(shù)據(jù)的記錄儀與一套相應(yīng)的傳感設(shè)備所組成的一個(gè)氣象觀測記錄系統(tǒng),該站安裝的農(nóng)業(yè)氣象自動(dòng)站其探測內(nèi)容在室外有風(fēng)向、風(fēng)速、空氣溫濕度、輻射和降水量;總共為6個(gè)氣象要素。
每種植物都有適合其生長的濕度,濕度過大,植物的根系就會(huì)在土壤中腐爛,濕度過小,就不足以滿足植物生長所需要的水分。灌溉就是最大限度地滿足土壤的濕度在適宜植物生長的濕度范圍之內(nèi)。經(jīng)資料查證最適宜草坪生長的濕度是50%—60%RH。此信號(hào)與50%—60%RH比較,可以分為:大于,等于,小于三種情況。系統(tǒng)按可編程控制器內(nèi)預(yù)先編好的程序自動(dòng)按一定的灌水量進(jìn)行灌溉。最終實(shí)現(xiàn)不需要人的直接參與,由系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)灌溉,人的作用只是調(diào)整控制程序和檢修控制設(shè)備。
可編程控制器、傳感器、變頻器是實(shí)現(xiàn)智能灌溉不可缺少的設(shè)備。但要想使整個(gè)草坪都得到相同的水量,對(duì)草坪實(shí)現(xiàn)均勻而智能的灌溉,必須要設(shè)計(jì)一套完整的系統(tǒng)。一套完整的智能灌溉系統(tǒng)由水源、電源、可編程控制器、開關(guān)量、模擬量輸入、現(xiàn)場儀表,顯示面板等組成。
水源:包括各種可能使用的水源的類型,如自來水、河流、井水、池塘等。視距離灌溉區(qū)的遠(yuǎn)近而定,重要的是所選水源必須要有足夠的供水量。
電源模塊:穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)是整個(gè)系統(tǒng)安全、可靠運(yùn)行的重要前提,要求電源模塊穩(wěn)定、可靠,留有一定的功率余量。
可編程控制器主控模塊:負(fù)責(zé)發(fā)出和接收各種運(yùn)行程序指令,是整個(gè)控制系統(tǒng)的中樞部分,要求具有高可靠性和穩(wěn)定性,通信方式靈活,具有可擴(kuò)展的功能。
開關(guān)量、模擬量輸入、輸出模塊:該部分是可編程控制器裝置正確接收信息和發(fā)出指令的關(guān)鍵設(shè)備,要求有高可靠性、穩(wěn)定性,能實(shí)現(xiàn)某些電、磁的隔離功能。
現(xiàn)場儀表:可編程控制器系統(tǒng)通過接收現(xiàn)場儀表設(shè)備發(fā)出的信號(hào)判斷被控設(shè)備的運(yùn)行狀況,以及是否符合設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件,因此要求現(xiàn)場儀表設(shè)備具有高可靠性、穩(wěn)定性和精確性。
顯示面板:通過顯示面板上的指示燈,使操作人員能清晰的看到系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),便于控制和維修。
其他輔助設(shè)備:輔助設(shè)備如冷卻風(fēng)扇、UPS不間斷電源等是完善整個(gè)系統(tǒng)所必須的,對(duì)提高系統(tǒng)的可靠性和使用壽命有很大的幫助。
為了最大限度地節(jié)約噴灌用水和實(shí)現(xiàn)智能控制,灌溉系統(tǒng)必須具備以下功能:
1.數(shù)據(jù)采集功能:可接收土壤濕度傳感器采集的模擬量。模擬量信號(hào)的處理是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)(A/D轉(zhuǎn)換)。
2.控制功能:具有定時(shí)控制、循環(huán)控制的功能,用戶可根據(jù)需要靈活選用控制方式。
①自動(dòng)控制功能:可編程控制器通過程序?qū)鞲衅鳈z測的濕度信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)濕度范圍值相比較,如果檢測的濕度值超出了設(shè)定濕度值,(低于設(shè)定值則調(diào)大電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,高于設(shè)定值則調(diào)小電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速)則自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,進(jìn)行灌溉操作。
②定時(shí)控制功能:系統(tǒng)可對(duì)電磁閥設(shè)定開、關(guān)時(shí)間,當(dāng)灌溉的濕度值達(dá)到設(shè)定的濕度值時(shí),電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止灌溉。
③循環(huán)控制功能 :用戶在可編程控制器內(nèi)預(yù)先編好控制程序,分別設(shè)定起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、灌溉時(shí)間、停止時(shí)間,系統(tǒng)按設(shè)定好的時(shí)間自動(dòng)循環(huán)灌溉。
3.變速功能:當(dāng)前所測的土壤濕度值與預(yù)先設(shè)定的最適宜草坪生長的濕度值50%—60%RH比較,分為大于、等于、小于三種結(jié)果,即可將濕度分為高濕度、中濕度、低濕度三種狀態(tài)。在控制面板上表現(xiàn)為高濕度、中濕度、低濕度三個(gè)指示燈。變頻器根據(jù)土壤濕度的三個(gè)狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,電動(dòng)機(jī)設(shè)有高速,中速,低速3種旋轉(zhuǎn)速度,分別對(duì)應(yīng)高速,中速,低速三個(gè)指示燈。
4.自動(dòng)轉(zhuǎn)停功能:控制系統(tǒng)根據(jù)土壤的干濕度情況自動(dòng)啟動(dòng)噴灌,控制電動(dòng)機(jī)以所需的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng),噴頭噴灌5分鐘,停2分鐘,再噴5分鐘后自動(dòng)停轉(zhuǎn)。
5.電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)功能:當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí),電動(dòng)機(jī)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng),灌溉過程中止,并且故障指示燈閃爍報(bào)警,過載消除后自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
6.陰雨天自動(dòng)停止:利用濕度傳感器的開關(guān)量作為一個(gè)可編程控制器的輸入信號(hào),實(shí)現(xiàn)控制相關(guān)程序的功能。
7.省電功能:定時(shí)控制器在斷電時(shí)正常計(jì)時(shí),故采用其作為可編程控制器的電源控制。在定時(shí)灌溉控制時(shí)間之內(nèi),由定時(shí)器接通可編程控制器的電源,可編程控制器按預(yù)先編制的程序依次打開各控制設(shè)備電源,并根據(jù)輸入信號(hào)的變化隨時(shí)調(diào)整程序的執(zhí)行。在非系統(tǒng)工作時(shí)間里,定時(shí)器自動(dòng)斷開可編程控制器的電源,這樣既減少了系統(tǒng)耗費(fèi)的電能又延長了設(shè)備的使用壽命。
8.急停功能:當(dāng)出現(xiàn)緊急意外事故時(shí),按下急停按鈕,電動(dòng)機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn),閥門關(guān)閉,噴頭停止灌溉。
9.故障自動(dòng)檢測功能:當(dāng)灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故障,如水管破裂(水壓為零),傳感器故障,電動(dòng)機(jī)故障,變頻器故障,電磁閥故障等,水泵立即停止運(yùn)行,電磁閥關(guān)閉,故障報(bào)警燈閃爍并伴有警笛聲響起。操作人員可以按下“消音”按鈕以解除鈴響,但故障指示燈仍在閃爍,直到故障消除,故障指示燈才自動(dòng)停止閃爍。
1.智能灌溉系統(tǒng)工作原理 灌溉系統(tǒng)工作時(shí),濕度傳感器采集土壤里的干濕度信號(hào),檢測到的濕度信號(hào)通過A/D模塊轉(zhuǎn)換,將標(biāo)準(zhǔn)的電流模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為濕度數(shù)字信號(hào),輸入到可編程控制器??删幊炭刂破鲀?nèi)預(yù)先設(shè)定50%—60%RH為標(biāo)準(zhǔn)濕度值,實(shí)際測得的濕度信號(hào)與50%—60%RH比較,可以分為:在這個(gè)范圍內(nèi),超出這個(gè)范圍,小于這個(gè)范圍三種情況??删幊炭刂破鲗⒖刂菩盘?hào)傳給變頻器,變頻器根據(jù)濕度值,相應(yīng)的調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵從水源抽水,需要灌溉時(shí),電磁閥就自動(dòng)開啟,通過主管道和支管道為噴頭輸水,噴頭以各自的旋轉(zhuǎn)角度自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。灌溉結(jié)束時(shí)電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。為了避免離水源遠(yuǎn)的噴頭不能被供給足夠的壓力,在電磁閥的一側(cè)安裝一塊壓力表,保證個(gè)噴頭的水壓滿足設(shè)定的噴灌射程,避免發(fā)生因?yàn)樗畨翰蛔悖瑖婎^射程減少的現(xiàn)象。整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作,實(shí)現(xiàn)對(duì)草坪灌溉的智能控制。
2.智能灌溉系統(tǒng)工作原理圖 綜上所述,要實(shí)現(xiàn)智能灌溉,系統(tǒng)需要有可編程控制器、傳感器、A/D模塊、變頻器、電動(dòng)機(jī)、水泵、電磁閥、管網(wǎng)和噴頭等設(shè)備。
①可編程控制器:負(fù)責(zé)發(fā)出和接收各種運(yùn)行程序指令,是整個(gè)控制系統(tǒng)的中樞部分。
②傳感器:由于本次設(shè)計(jì)時(shí)間比較倉促,忽略了溫度對(duì)灌溉的影響,因此沒有使用溫度傳感器,只使用了土壤濕度傳感器。通過傳感器采集土壤里的濕度信號(hào),判斷是否需要灌溉。
③A/D模塊:因?yàn)榭删幊炭刂破鞑荒芙邮漳M信號(hào),所以需將傳感器的電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
④變頻器:通過改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)噴灌流量,達(dá)到節(jié)水的目的。
⑤電動(dòng)機(jī)、水泵:由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵從水源抽水,為噴灌系統(tǒng)提供一定的壓力。
⑥電磁閥:控制噴頭的噴灌與否。
⑦噴頭:實(shí)現(xiàn)均勻噴灑,便于充分吸收。
⑧管網(wǎng):灌溉系統(tǒng)輸送水的管路。
系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)或園林灌溉系統(tǒng)的自動(dòng)控制或手動(dòng)控制。
隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)及園林業(yè)的發(fā)展,隨著水資源的不斷升值,傳統(tǒng)灌溉方式正在被現(xiàn)代智能型微機(jī)控制灌溉系統(tǒng)所取代,與傳統(tǒng)灌溉方式相比,TLG-2型智能灌溉控制系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn):
a.微機(jī)控制噴灌和滴灌,大大節(jié)省日趨寶貴的水資源,具有巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
b.根據(jù)植物對(duì)土壤水份的需求特點(diǎn)設(shè)定不同的灌溉方式,使植物按最佳生長周期生長, 達(dá)到增產(chǎn)增收的目的。
c.自動(dòng)灌溉,大大節(jié)省人力資源,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
智能灌溉系統(tǒng)不僅可以提高源利用率,緩解水資源日趨緊張的矛盾,還可以增加農(nóng)作物的產(chǎn)量,降低農(nóng)產(chǎn)品的成本?;趥鞲衅骷夹g(shù)的智能灌溉系統(tǒng)是中國發(fā)展高效農(nóng)業(yè)和精細(xì)農(nóng)業(yè)的必由之路。
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灌溉系統(tǒng)的保護(hù)裝置——我國是一個(gè)水資源嚴(yán)重短缺的國家,干旱缺水成為制約我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要因素,河北省每年僅缺少保護(hù)裝置就要報(bào)廢1000臺(tái)(套)設(shè)施。為了保證灌溉系統(tǒng)的正常運(yùn)行,系統(tǒng)必需安裝必要的保護(hù)裝置。
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小管出流灌溉系統(tǒng) 小管出流灌溉系統(tǒng)具有下列特點(diǎn): ①節(jié)能、堵塞問題小、水質(zhì)凈化處理簡單。小管灌水器的流道直 徑比滴灌灌水器的流道或孔口的直徑大得多,而且采用大流量出流, 解決了滴灌系統(tǒng)滴水器易于堵塞的難題。 因此,一般只要在系統(tǒng)首部 安裝 60-80目的篩網(wǎng)式過濾器就足夠了 (滴灌系統(tǒng)過濾器的過濾介質(zhì) 則需要 120-200目)。如果利用水質(zhì)良好的井水灌溉或水質(zhì)較好的水 池灌溉,也可以不安裝過濾器。同時(shí),由于過濾器的網(wǎng)眼大,水頭損 失小,既減少能量消耗,又可延長沖洗周期。 ②果樹施肥時(shí)施肥方便, 可將化肥液注入管道內(nèi)隨灌溉水進(jìn)入作 物根區(qū)土壤中,也可把肥料均勻地撒于滲溝內(nèi)溶解,隨水進(jìn)入土壤。 特別是施有機(jī)肥時(shí), 可將各種有機(jī)肥埋入滲水溝下的土壤中, 在適宜 的水、熱、氣條件下熟化,充分發(fā)揮肥效,解決了滴灌不能使施有機(jī) 肥的問題。 ③省水小管出流灌溉是一種局部灌溉技術(shù), 只濕潤滲水溝兩側(cè)作
智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)系統(tǒng)方案
通尚智能灌溉系統(tǒng)的控制層由控制中心、首部控制層和田間控制層三個(gè)層級(jí)構(gòu)成。該控制中心采用"分散控制,集中管理"的模式,灌溉系統(tǒng)中的首部控制器及其所控制的面積形成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的智能灌溉單元,可單獨(dú)操作。在此基礎(chǔ)上將地理位置接近,同屬一個(gè)管理機(jī)構(gòu)的灌溉單元組網(wǎng),接入到一個(gè)中央控制室進(jìn)行集中管理。同時(shí)可配合小型氣象站和土壤墑情監(jiān)測站實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化精準(zhǔn)節(jié)水灌溉。該方案集前端數(shù)據(jù)采集監(jiān)測,后端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析于一體,真正形成一套基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)解決方案。
控制中心可單獨(dú)控制某個(gè)首部控制器或田間控制器。監(jiān)控中心可實(shí)時(shí)顯示和控制整個(gè)灌區(qū)的灌溉情況,通過GPRS通訊方式與首部控制器連接,灌溉計(jì)劃由控制中心下達(dá)到首部控制器,由其存儲(chǔ)并執(zhí)行控制中心下發(fā)的指令,并根據(jù)灌溉計(jì)劃實(shí)時(shí)控制田間控制器的開啟。
該系統(tǒng)解決方案,可實(shí)時(shí)采集并存儲(chǔ)各類數(shù)據(jù)參數(shù),如土壤溫濕度,氣象參數(shù),不同植物生長參數(shù),通過對(duì)這數(shù)據(jù)的長期跟蹤和分析,可針對(duì)不同的區(qū)域、不同的場景、不同的種植作物,制定更加合理的施肥和灌溉計(jì)劃,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉、精準(zhǔn)施肥,真正達(dá)到節(jié)水,增效,增產(chǎn)的目的,大力提升農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉的科學(xué)管理水平。
從水源取水,通過渠道、管道及附屬建筑物輸水、配水至農(nóng)田進(jìn)行灌溉的工程系統(tǒng)??煞譃榍拦喔认到y(tǒng)和管道灌溉系統(tǒng)兩類。
水源工程包括河流、湖泊、水庫和井泉等都可以作為噴灌的水源,但都必須修建相應(yīng)的水源工程,如泵站及附屬設(shè)施、水量調(diào)節(jié)池等,對(duì)于實(shí)驗(yàn),可找滿足要求水槽代替。
噴灌需要使用有壓力的水才能進(jìn)行噴灑。通常是用水泵將水提吸、增壓、輸送到各級(jí)管道及各個(gè)噴頭中,并通過噴頭噴灑出來。噴灌可使用各種農(nóng)用泵,如離心泵、潛水泵、深井泵等。在有電力供應(yīng)的地方常用電動(dòng)機(jī)作為水泵的動(dòng)力機(jī)。
在用電困難的地方可用柴油機(jī)、拖拉機(jī)或手扶拖拉機(jī)等作為水泵的動(dòng)力機(jī),動(dòng)力機(jī)功率大小根據(jù)水泵的配套要求而定,實(shí)驗(yàn)中,可采用電動(dòng)機(jī)作為水泵的動(dòng)力機(jī)。
管道系統(tǒng)一般包括干管、支管兩級(jí),豎管三級(jí),其作用是將壓力水輸送并分配到田間噴頭中去。干管和支管起輸、配水作用,豎管安裝在支管上,末端接噴頭。管道系統(tǒng)中裝有各種連接和控制的附屬配件,包括閘閥、三通、彎頭和其他接頭等,有時(shí)在干管或支管的上端還裝有施肥裝置。
噴頭將管道系統(tǒng)輸送來的水通過噴嘴噴射到空中,形成下雨的效果撤落在地面,灌溉作物。噴頭裝在豎管上或直接安裝于支管上,是噴灌系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)條件選擇合適噴頭
移動(dòng)式噴灌機(jī)在田間作業(yè),需要在田間修建水渠和調(diào)節(jié)池及相應(yīng)的建筑物,將灌溉水從水源引到田間,以滿足噴灌的要求。
其作用是從水源取水,并對(duì)水進(jìn)行加壓、水質(zhì)處理、肥料注入和系統(tǒng)控制。一般包括動(dòng)力設(shè)備、水泵、過濾器、施肥器、泄壓閥、逆止閥、水表、壓力表,以及控制設(shè)備,如自動(dòng)灌溉控制器、衡壓變頻控制裝置等。首部設(shè)備的多少,可視系統(tǒng)類型、水源條件及用戶要求有所增減。如在利用城市供水系統(tǒng)作為水源的情況下,往往不需要加壓水泵。