基于智能农业的电子遥控灌溉系统

基于智能农业的电子遥控灌溉系统国家农业新政•以“农业科技”为关键词的2013年中央一号文件《中共中央、国务院关于加快发展现代农业，进一步增强农村发展活力的若干意见》这是新世纪以来第10个聚焦“三农”问题的中央一号文件。今年中央一号文件的一大亮点是创新农业生产经营体制，提出鼓励专业大户、家庭农场以及农民合作社的发展。目前，传统的农业生产经营体制并不利于我国农业生产效率的提高。•2013年中央一号文件给从业者指明了方向，未来黄金十年，是农业产业的天下。城市反哺农村的里程时刻从现在开始，农村经营主体全新改版，合作社成为重要经营主体。农村劳动力短缺现状、影响•一、农村劳动力短缺现状。•劳动力的有效供给是产业顺利发展的基础保障。随着劳务人员输出的持续增加和农村人口老龄化趋势加快,农村留守劳动力急剧减少.农村劳动力短缺集中表现在数量性短缺和质量性短缺状态下的劳动力实质性短缺。•1.留守劳动力总量持续减少。•2.留守务农人员结构性特征明显。目前，虽然中国拥有9亿农民，但大部分男性青壮年劳动力都在外务工，留在农村的群体被称为“386199”部队，即妇女、小孩、老人。•3.农村留守劳动力已进入实质性短缺阶段•二、农村劳动力短缺的影响•1.土地撂荒成面积蔓延。•2.劳动力质量下滑影响农业产业化进程。•3.粮食保产增量目标受到严重冲击。智能农业•是指在相对可控的环境条件下，采用工业化生产，实现集约高效可持续发展的现代超前农业生产方式，就是农业先进设施与露地相配套、具有高度的技术规范和高效益的集约化规模经营的生产方式。它集科研、生产、加工、销售于一体，实现周年性、全天候、反季节的企业化规模生产；它集成现代生物技术、农业工程、农用新材料等学科，以现代化农业设施为依托，科技含量高，产品附加值高，土地产出率高和劳动生产率高，是我国农业新技术革命的跨世纪工程。•智能农业产品通过实时采集温度、土壤温度、湿度信号以及光照、叶面湿度、露点温度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可以根据用户需求，随时进行处理，为设施农业综合生态信息自动监测、对环境进行自动控制和智能化管理提供科学依据。通过模块采集温度传感器等信号，经由无线信号收发模块传输数据，实现对土地远程控制。农业灌溉•水资源是人类赖以生存的重要资源之一。我国水资源匮乏，人均水资源占有量仅为世界人均值的20％。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。•灌溉用水在我国总用水量中占很大的比重，但灌溉效率低和灌溉水浪费问题普遍存在。因此，发展和推广节水灌溉技术对缓解我国水资源危机有着重要的现实意义。国内外节水灌溉现状•发达国家灌溉水利用率为70%—80%。在节水技术研究应用中均采用先进的喷灌和微灌及自动化控制灌水技术。在美国大型灌溉区设有调度中心，实行自动化控制，许多地方采用遥感技术。简单的设备通过计时仪表进行控制；复杂的设备根据不同作物品种，土壤性质，田间持水量和当地气象数据通过分布在土壤中的传感器由计算机自动控制•近年来我国从国外引进微灌自动灌溉自动控制系统，电子自动控制灌溉配水系统等自动控制系统。我国在开发灌溉自动控制系统方面与发达国家还有一定差距。基于红外遥控器的智能节水灌溉系统设计•最佳灌溉系统：在恰当的时间灌溉适量的水•用户每天需解决的2个重要问题是：何时灌溉和灌多少。•解决何时灌溉的问题，用户需监测作物根域的土壤水分；•解决灌多少的问题，用户需精确地确定目前土壤中的含水量。•技术路线：本系统通过传感器接受输入信号（温度、湿度），然后对所采集的数据进行比较分析后，单片机系统发出是否灌水的指令。系统根据指令通过红外遥控器启动电机，实现节水灌溉的自动运行。系统构成•数据采集模块：温度采集，湿度采集，实时检测土壤中的温湿度•灌溉控制模块：单片机综合各种传感器传送过来的数据有针对性的发出浇灌指令，通过红外遥控器开启电机进行灌溉。当湿度传感器检测到土壤水分过少或者温度偏高时，启动电机进行灌溉，时刻检测水分，当湿度达到最适值时，关闭电机停止灌溉，以达到智能控制的效果。工作原理•本系统的设计方案是基于红外遥控技术，采用湿度传感器采集农田的湿度信息，并把数据打包传回总机，总机根据采集的相应数据，并且可以通过总机远程设置分机的湿度判决门限，分别设置通过红外遥控器进行遥控放水。使得不同农田里的分机及时、精确、高效地控制流到田地的水流量大小。不同分机系统根据传感器反馈的数据的大小控制流到田间的水量，使农作物及时的获得所需的水分，控制过程中当灌溉到作物所需的水量时，系统发出指令通过红外遥控器关闭水源的流入，这样则避免水资源的浪费，有效的实现节水灌溉的设计要求。原理框图红外遥控器的工作原理红外接收设备可由红外接收电路、红外解码芯片、电源和应用电路组成。电源部分由电源接口、稳压管和稳压电容等组成。红外接收处理部分由红外感光元件、放大器、施密特整形电路、解码电路组成。继电器驱动部分由驱动芯片、继电器组成。原理图土壤温湿度感应器•土壤温湿度传感器是用于精确测量土壤温、湿度的一体化传感器。体积小，携带方便，安装操作维护简便。•适用范围广泛应用于土壤墒情监测，节水灌溉，精细农业，温室大棚，花卉蔬菜，草地农场，土壤速测，植物培养，水利气象，科学试验等领域。单片机•采用ATMEL公司生产的AT89S52单片机。其特点是支持ISP在线可编程写入技术。串行写入，其频率高达33MHz，故其速度更快，其内部集成了看门狗计时器。是一款高性能、低功耗的8位单片机，片内含8K字节的可反复擦写1000次的Flash只读写程序存储器。