基于智能控制的农自业动化灌溉系统解决方案.docVIP

基于智能控制的农业自?动化灌溉系统解决方案? 前言 我国是一个水?资源严重缺乏，水旱灾?害频繁的国家。虽然水?资源的总量居世 界第?6 位，但是按人均水?资源量计算，人均占有?量只有 2500 立?方米，约为世界人均水?量的 1/4，在世界?排 110 位，已被?联合国列为 13 个?贫水国家之一。另一方?面，我国水资源的分布?很不平衡。北方有些地?区水资源的占有量仅为? 900 立方米，低?于国际公认的 100?0 立方米的水资源下?限。有些地区的人均占?有量甚至低于世界最贫?水的国家埃及和以色列?的水平。我国农业用水?量约占总用水量的 8?0% 左右，由于农业?灌溉用水的利用率普遍?低下，就全国范围而言?，水的利用率 仅为 ?45 % ，而水资源?利用率高的国家已达 ?70% 一 80% ?，因而，解决农业灌溉? 用水的问题，对于缓?解水资源的紧缺是非常?重要的。在灌溉系统合?理地推广自动 化控制?，不仅可以提高资源利?用率，缓解水资源日趋?紧张的矛盾，还可以增?加农 作物的产量，降?低农产品的成本。灌溉?系统自动化的水平较低?，这也是制约我国 高?效农业发展的主要原因?。以色列、日本、美国?等一些国家已采用先进?节水灌溉 制度。由传?统的充分灌溉向非充分?灌溉发展，对灌区用水?进行监测预报，实际动? 态管理。采用传感器?来监测土壤的墒情和农?作物的生长，实现水管?理的自动化。 高效农?业和精细农业要求我们?必须提高水资源的利用?率。要真正实现水资源?的高 效，仅凭单项节?水灌溉技术是不可能解?决的。必须将水源开发?、输配水、灌水技 术?和降雨、蒸发、土壤墒?情和农作物需水规律等?方面统一考虑。做到降?雨、灌溉 水、土壤水?和地下水联合调用，实?现按期、按需、按量自?动供水。 1、自动化?控制灌溉系统的工作原?理 托普物联网指出所?谓的自动化控制灌溉即?利用田间布设的相关设?备采集或监测土壤信息?、 田间信息和作物生?长信息，并将监测数据?传到首部控制中心，在?相应系统软件分析决策?下，对终端发出相应灌?溉管理指令。 托普物?联网研制的农业灌溉自?动化控制系统的工作原?理为:通过土壤、气象?、作物等类传感器及监?测设备将土壤、作物、?气象状况等监测数据通?过墒情信息采集站，传?到计算机中央控制系统?，中央控制系统中的各?类软件将汇集的数值进?行分析， 比如将含水?量与灌溉饱和点和补偿?点比较后确定是否应该?灌溉或停止灌水， 然?后将开启或关闭阀门的?信号通过中央控制系统?传输到阀门控制系统，? 再由阀门控制系统实?施某轮灌区的阀门开启?或关闭， 以此来实现?农业的自动化控制。 ?与国际水平相比， 我?国的农业传感器生产水?平相对落后， 而土壤?水分传感器生产水平已?达到了国际同类水平。? 2、自动化控制系统?设备的组成 自动化控?制系统的设备主要有中?央控制器、田间工作站?、RTU(远程网络终?端单位)或解码器(阀?门控制器)、电磁阀及?田间信息采集或监测设?备 5 个部分组成。? 中央控制器 中?央控制器(主站):主?要有微机等设备及控制?系统软件组成。 微机?设备与目前办公设备类?似，由电源控制箱、主?控计算机、中央控制器?和激光打印机等设备组?成。 控制系统软件是?安装于微机设备上的，? 其内容有信息采集与?处理模块、 信息数据?显示模块、信息记录与?报警模块、阀门状态监?控模块和首部控制模块?等组成。 现有自动化?监测、 控制系统除了?具有预测预报等功能外?， 还在计算机上实现?如下功能:过程监视、?数据收集、数据处理、?数据存储、报警、数据?显示、数据管理和过程?控制等。并实现实时过?程智能决策，达到完全?自动控制。 田间工作?站(中继站) 田间工?作站的设计根据地形及?设备信号接收的限制来?确定布设位置及个数。? 在实际操作中若地形?平坦，无遮挡物，信号?传输效果好。则相应一?个田间工作站可控制面?积较大，反之，则田间?工作站布设较多。 田?间工作站是中央控制器?与 RTU 或解码器?及田间信息采集监测设?备的中转站。采集的信?息需要通过中间站输送?到中央控制器， 而中?央控制器发送的指令则?需通过田间工作站传达?到各个 RTU 或解?码器。 RTU(远程?网络终端单位)或解码?器(阀门控制器) R?TU(远程网络终端单?位)或解码器(阀门控?制器)是接收由田间工?作站传来的指令并实施?指令的下端。 解码器?(阀门控制器)直接与?管网布置的电磁阀相连?接，接收到田间工作站?的指令后对电磁阀的开?闭进行控制，同时也能?够采集田间信息，并上?传信息至田间工作站。?一个阀门控制器可控制?多个电磁阀。 电磁阀? 电磁阀是控制田间灌?溉的阀门。 电磁阀由?田间节水灌溉设计轮灌?组的划分来确定安装位?置及个数。 墒情信