現(xiàn)代農(nóng)業(yè)智能灌溉控制系統(tǒng)解決方案原理及設(shè)計(jì)

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡(luò)整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！智能灌溉控制系統(tǒng)簡介需要灌溉，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；可以預(yù)先設(shè)定50%—60%RHA/D模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。針對灌溉水利用系數(shù)較低,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)對系統(tǒng)遠(yuǎn)程管理,,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)。智能灌溉控制系統(tǒng)背景美國每年浪費(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ChrisSpain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)，它們在時(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%70%～80%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，的主要途徑。智能灌溉控制系統(tǒng)工作原理1.智能灌溉控制系統(tǒng)工作原理通過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，的智能控制。2.智能灌溉控制系統(tǒng)工作原理圖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，忽略了溫度對灌溉的影響，因此沒號(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。智能灌溉控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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?cái)U(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，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、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。智能灌溉控制系統(tǒng)通信方式系統(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，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。智能灌溉控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件是控制系統(tǒng)的靈魂，需要與硬件配合，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與專家系統(tǒng)的設(shè)定值并預(yù)留WEB接口，遠(yuǎn)程用戶可以通過瀏覽器查詢有關(guān)的灌溉信息。本系統(tǒng)采用了圖形用戶界面，用戶操作簡單方便。實(shí)時(shí)或定時(shí)采集的田間土?xí)r、定量的無人值守的自動(dòng)灌溉。從數(shù)據(jù)的傳遞路徑可將本系統(tǒng)分為三個(gè)層次，即數(shù)據(jù)匯集層、數(shù)據(jù)處理層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層，如右圖所示：智能灌溉控制系統(tǒng)集群控制田間控制單元傳感器，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。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)測儀空氣溫濕度、輻射和降水量；總共為6個(gè)氣象要素。智能灌溉控制系統(tǒng)功能為了最大限度地節(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/D2.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。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)指中速，低速3種旋轉(zhuǎn)速度，分別對應(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.閥門關(guān)閉，噴頭停止灌溉。9.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。微機(jī)控制微機(jī)控制系統(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。．自動(dòng)灌溉，大大節(jié)省人力資源，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。智能灌溉控制系統(tǒng)意義智能灌溉系統(tǒng)不僅可以提高源利用率，緩解水資源日趨緊張的矛盾，還可以發(fā)展高效農(nóng)業(yè)和精細(xì)農(nóng)業(yè)的必由之路。附錄托普物聯(lián)網(wǎng)簡介套設(shè)備，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域嶄露頭角！GIS信息技術(shù)，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，竭誠為傳統(tǒng)行業(yè)提供信息化、智能化的產(chǎn)品與端到端的解決方案。主要有：大田種植智能解決方案、畜牧養(yǎng)殖管理解決方案、案、溫室大棚智能控制解決方案等。托普物聯(lián)網(wǎng)三大系統(tǒng)產(chǎn)品托普物聯(lián)網(wǎng)模塊化智能集成系統(tǒng)托普物聯(lián)網(wǎng)依據(jù)自身研發(fā)優(yōu)勢，開發(fā)了多種模塊化智能集成系統(tǒng)。1、傳感模塊：即環(huán)境傳感監(jiān)測系統(tǒng)。它依據(jù)各類傳感設(shè)備可以完成整個(gè)園區(qū)或完成對異地園區(qū)所需數(shù)據(jù)監(jiān)測的功能。2、終端模塊：即終端智能控制系統(tǒng)。它可以完成整個(gè)園區(qū)或遠(yuǎn)程控制異地園區(qū)進(jìn)行自動(dòng)灌溉、自動(dòng)降溫、自動(dòng)開啟風(fēng)機(jī)，自動(dòng)補(bǔ)光及遮陽，自動(dòng)卷簾，自動(dòng)開窗關(guān)窗，自動(dòng)液體肥料施肥、自動(dòng)噴藥等各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的自動(dòng)控制。3、視頻監(jiān)控模塊：即實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。主要是通過監(jiān)控中心實(shí)時(shí)得到植物生長信息，在監(jiān)控中心或異地互聯(lián)網(wǎng)上既可隨時(shí)看到作物的實(shí)時(shí)生長狀況。4、預(yù)警模塊：即遠(yuǎn)程植保預(yù)警系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^聲光報(bào)警、短信報(bào)警、語音報(bào)警等方式進(jìn)行預(yù)警。5、溯源