果園節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)

1、果園節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)一 基本情況與需求分析果園節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)選擇“忠縣柑橘智能灌溉控制系統(tǒng)”為例進行介紹。忠縣位于重慶市中部、三峽庫區(qū)腹心地帶，是重慶市重點柑橘生產(chǎn)基地縣。忠縣柑橘生產(chǎn)主要涉及石寶、甘井、黃金、拔山、雙桂、新立和涂井等八個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。忠縣正在打造國家級農(nóng)業(yè)旅游示范區(qū)“中國柑橘城”。提出了“中國柑橘看重慶，重慶柑橘看忠縣”的口號，忠縣建成了全國最大的工廠化柑橘脫毒容器育苗基地、國家柑橘工程技術(shù)中心、15 萬畝高標準加工橙基地果園和亞洲第一條nfc 非濃縮橙汁加工線；重慶三峽建設集團和重慶博富文柑橘公司兩大龍頭企業(yè)進駐忠縣建設橙汁加工廠，建立了完整的現(xiàn)代柑橘栽培技術(shù)標準，以柑橘產(chǎn)、加、

2、銷、研、學、旅為核心的產(chǎn)業(yè)集群初具雛形，產(chǎn)業(yè)競爭優(yōu)勢明顯。忠縣先后被評為“全國農(nóng)業(yè)(柑橘 )標準化示范縣”、 “全國工農(nóng)業(yè)旅游示范點” ，忠縣錦橙獲得重慶市“消費者最喜愛柑橘”稱號。為進一步提高忠縣柑橘產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化水平，忠縣果業(yè)局提出以“果樹信息、智能決策、精準管理、優(yōu)質(zhì)高效技術(shù)”多種技術(shù)相結(jié)合為基礎， 以研發(fā)核心技術(shù)與裝備、建設核心示范基地為主要載體，以整合資源、由淺入深、循序漸進、以點帶面為策略，通過現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)應用解決忠縣柑桔產(chǎn)業(yè)鏈條中的主要技術(shù)問題，使忠縣率先在我國果樹行業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)過程現(xiàn)代化，以科技進步提升忠縣柑桔產(chǎn)業(yè)的素質(zhì)、核心競爭力和國內(nèi)外的影響力，再次引領中國柑桔產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代高新技術(shù)

3、發(fā)展方向。2009 年 6 月，忠縣果業(yè)局委托北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心進行柑橘精細管理技術(shù)的技術(shù)集成應用與示范，示范基地位于忠縣拔山鎮(zhèn)楊柳村，基地覆蓋面積約300 畝柑橘園，灌溉方式為滴灌。二 系統(tǒng)設計忠縣柑橘智能灌溉控制系統(tǒng)圍繞信息監(jiān)測決策控制系統(tǒng)集成三個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，綜合運用傳感器技術(shù)、計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)及現(xiàn)代通訊技術(shù)，實現(xiàn)了柑橘種植過程的精準監(jiān)測、高效灌溉和科學管理。系統(tǒng)根據(jù)重慶忠縣拔山鎮(zhèn)柑橘種植特征，對示范點“山頂”、 “山腰”、 “山腳”不同海拔高度柑橘生理生態(tài)信息及本地氣象進行實時監(jiān)測，同時配套灌溉施肥系統(tǒng)，為柑橘生長提供了最優(yōu)的水肥保障。系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由 1 個氣

4、象信息采集點、3個作物生理信息采集點、1 個井房控制點、現(xiàn)場控制中心及遠程服務器組成。另外，系統(tǒng)設計中充分考慮用戶需求，對系統(tǒng)的供電和通訊進行了完善的冗余設計，保障了監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性和安全性。工作整體流程如下：氣象信息采集點與作物生理信息采集點采集各類傳感器數(shù)據(jù)，通過485 總線將上述數(shù)據(jù)上傳到控制中心；控制中心接收到數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)進行處理分析，形成決策指令，通過無線數(shù)傳電臺發(fā)送到井房控制點；井房控制點接收到控制指令后， 首先啟動柴油機供水系統(tǒng)，待檢測到供水壓力正常后，開啟指定閥門供水。同時，系統(tǒng)實時將現(xiàn)場數(shù)據(jù)與遠程服務器同步， 所有數(shù)據(jù)均在遠程服務器中備份，用戶只需錄入服務器指定網(wǎng)址，通過密

5、碼登錄，即可實時獲取所有數(shù)據(jù)，并掌握整個系統(tǒng)的運行情況。 圖 1 為忠縣柑橘智能灌溉控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖。圖 1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖三 系統(tǒng)實現(xiàn)與效果分析（一） 、氣象信息采集點氣象信息采集點由采集模塊、太陽能充放電設備、各種氣象傳感器及安裝支架組成，利用485 總線與控制中心連接。氣象傳感器監(jiān)測空氣溫度、空氣濕度、風速、風向、輻射、降雨量6個信息。氣象信息采集點及作物生理信息采集點均設計冗余供電方式，通常情況下采用市電供電，當市電掉電時， 自動切換到太陽能供電，保證傳感器數(shù)據(jù)信息采集正常。實際項目建設中， 為真實反映柑橘園中的實際氣象信息，因地制宜的采用較高支架將氣象信息采集點設置在柑橘園中。

6、圖 2為氣象信息采集點實物圖。圖 2 氣象信息采集點實物圖（二） 、作物生理信息采集點作物生理信息采集點由采集模塊、太陽能充放電設備、各種作物生理信息傳感器及安裝支架組成，利用485 總線與控制中心連接。作物生理信息傳感器監(jiān)測葉面溫度、葉面濕度、植物徑流、及土壤水分4 個信息。 供電冗余方式同氣象信息采集點。實際項目建設中，為保護傳感設備，防止人為或放養(yǎng)動物破壞，專門建設了不銹鋼護欄。圖3 為作物生理信息采集點實物圖。圖 3 作物生理信息采集點實物圖（三） 、井房控制點井房控制點采用改建的方式建設，由新增的ase 灌溉控制器、無線數(shù)傳電臺、柴油機采集控制柜、遠傳壓力表、液位傳感器及原有的柴油機

7、供水設備、自動反沖洗過濾器及電磁閥組成。因井房控制點與控制中心間隔距離較遠，且間隔兩個山包， 所以采用無線數(shù)傳電臺進行數(shù)據(jù)交互。其中，柴油機采集控制柜負責柴控制油機供水設備的啟停，同時通過采集液位傳感器信息換算剩余油量信息， 提醒用戶及時補充油量。圖 4 為井房控制點實物圖。圖 4 井房控制點實物圖（四） 、現(xiàn)場控制中心現(xiàn)場控制中心由采集控制一體機、無線數(shù)傳電臺、手機模塊、液晶電視、 ups 及配套網(wǎng)絡設備組成?，F(xiàn)場控制中心供電、通訊采用綜合冗余方案：市電供電時， 由采集控制一體機獲取采集點傳感器數(shù)據(jù)， 并實時與遠程服務器進行數(shù)據(jù)同步；市電掉電時，自動切換成ups僅為手機模塊供電，由遠程服務器通過gprs 網(wǎng)絡直接獲取集點傳感器數(shù)據(jù)。待市電正常時， 由遠程服務器將掉電期間的數(shù)據(jù)返回到現(xiàn)場控制中心。圖5 為控制中心實物圖。圖 5 控制中心實物圖中央控制軟件是柑橘智能灌溉控制系統(tǒng)的核心，采用力控組態(tài)軟件開發(fā)，具有安全管理、傳感器參數(shù)集中顯示、數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計分析、 自動灌溉控制、 數(shù)據(jù)遠程發(fā)布等功能。圖 6 為中央控制軟件截圖。圖 6 中央控制軟件截圖忠