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。渗灌在渗灌中，用户无法看到水，容易造成过度灌溉。然而，结合农业灌溉智能系统，渗灌将成为最有效的灌溉系统。