[练习]农业物联网建设项目之智能农业灌溉系统方案设计
详细解析
农业物联网建设项目之智能农业灌溉系统方案设计详细解析
托普物联网认为所谓智能农业灌溉系统就是不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间;系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉;可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。要实现此功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。
智能农业灌溉系统产生背景 十九世纪是煤的世纪 ; 二十世纪是油的世纪 ; 二十一世纪是水的世纪 。
农业(包括日益活跃的园艺行业)作为国家的经济命脉和用水大户，长期以来，由于思想意识、资金、技术等方面的原因，一直沿用传统落后的大水漫灌。但随着水资源短缺与需水量逐年增加之间的矛盾日益加剧，大水漫灌正逐渐被注重精确灌水的农业灌溉智能化系统所取代。
现代科学灌溉技术,不仅可以有效利用有限的水资源，缓解地下水开采过量、地壳下沉的严峻局面，同样重要的是，能够通过与精确施肥的有机结合，改善农作物、果树等的生长条件，提高单产和果实品质，具有良好的社会效益和经济效益。
智能农业灌溉系统总体结构: 灌区水、雨情测报系统;
水费征收系统;
遥测系统设备管理系统; 配水用水调度系统; 监控信息实时采集系统; 监控数据查询系统; 办公自动化系统; 远程数据访问及传送系统; 灌区综合数据库; 智能农业灌溉系统特点
整个系统全部可采用快速以太网进行数据通讯，稳定性和实时性强; 重要部件可冗余配置，使系统具有高可靠性; 数据处理能力强，响应速度快; 系统维护能力强，减轻用户负担; 开放式系统设计，软硬件均可升级; 实时显示灌溉水情、闸位、水位信息; 实现水量计算、水费征收电子化; 实现遥测系统设备监控管理功能;
通过现代通讯手段向相关单位发送灌溉数据与灌溉信息。 智能农业灌溉系统组成
智能农业灌溉系统——硬件部分。由多组集群控制单元组成，每组集群控制单元管理一片区域，每一个片区由多台控制器、电磁阀、传感器组成。因此本系统可以根据用户的需求，方便快速地组建智能灌溉系统。用户只需增加各级控制设备的数量即可实现整个系统的无限扩容。本系统可适用于小到某块菜地的自动灌溉，大
到整个作物地块，包括绿地的自动灌溉。并且系统容量越大，平均投资成本愈低，生产效率也越高。
智能农业灌溉系统——软件部分。它是整个智能控制系统的灵魂，它需要与硬件配合。传感器将采集的信号送入智能控制模块，通过通讯系统上传至上位机或控制中心进行显示、处理及存储(可采集到的数据有大气温度、大气相对湿度、土壤水势、土壤含水量、降雨量、地下水位、蒸发量等)。系统根据实时采集并接收的数据与系统的设定值进行比较判断，来控制电磁阀的开启和延续时间的长短，实现智能控制。如图1
智能农业灌溉系统——软件部分设计要求 A. 数据传输通讯稳定; B. 数据存储安全; C. 操作界面美观; D. 整个系统人性化; E. 系统整体稳定; F. 整个系统的高速运行; G. 系统容错性强; H. 操作帮助功能要求强大; I. 要考虑后续工作的接口;
智能农业灌溉系统效果图 智能农业灌溉系统——软件部分的主要功能 A. 操作人员的权限管理;
B. 图形化动态显示各种参数; C. 自动记录各个站点传来的数据; D. 自动分析各站点传来的数据; E. 可随时干预控制各站点的灌溉状态;
F. 可根据实地情况随意组合站点，分区; G. 对所分的区进行各种参数设置; H. 随时记录操作员的信息; I. 随时记录操作信息; J. 能随时显示各站点的状态;
K. 能随时查询数据库中记录的各种信息; L. 能对管理员有档案管理; M. 历史记录的随时打印; N. 自动生成灌溉记录报表;
O. 根据参数随时报警提示或直接分析处理; 智能农业灌溉系统——通讯方式。
本系统所有测量控制单元和智能控制系统通过无线\\有线方式进行通讯，实现“遥测、遥控、遥信、遥调”四遥控制目标，在总控中心可以知道整个灌区的气象
条件，点动鼠标就可以控制整个灌区的灌溉。并能够实现全自动、无人值守的数据处理，用户还可以通过远程浏览器查询有关的灌溉信息。如图2
智能农业灌溉系统在不同灌溉方式中的应用
漫灌 确定灌溉水渗透到作物根域的时间，选择适合的水流速，确保在此时间内灌溉水能从地头流到地尾。可在距地头或地尾1,3处埋设土壤水分探头，控制灌溉起始和停止时间。
喷灌 因灌溉系统的延迟，即使停止灌溉，灌溉水仍继续下渗。因此，需两个土壤水分探头来监测入渗速率。
滴灌 滴灌系统中的常见问题是灌溉时间过长，灌溉次数不够。结合智能灌溉系统可实现短期、多次灌溉，阻止水渗透到根层以下。
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