智能灌溉gài農田灌溉控制系統tǒng

系統簡介jiè

       智能灌溉一種現代高效節水的灌溉方式shì，智能灌溉自動化控制系統是集自動控制技術shù，傳感器技術shù、通訊技術shù、計算機技術等於一體的灌溉管理系統tǒng。隨着農業及園林業的發展zhǎn，水資源的不斷升值zhí，傳統灌溉方式正在被現代智能型微機控制灌溉系統所取代並得以推廣guǎng，是有效解決灌溉節水問題的必要措施之一yī。

       海角自主研發的de智能灌溉系統tǒng是集傳感器技術shù、自動控制技術shù、計算機技術shù、無線通信技術等多種新技術於一體的de智能灌溉控制系統tǒng，該系統的應用使我國的農業由傳統的勞動密集型向技術密集型轉變奠定了重要的基礎chǔ。 系統既可以根據植物和土壤種類lèi，光照數量liàng來優化用水量，也可以在雨後監控土壤的溼度dù。據研究統計顯示shì，海角智能灌溉系統和傳統灌溉系統的成本差不多duō，卻可實現節水shuǐ16%到dào30%。

智能灌溉系統tǒng-軟件設計jì 

       軟件是控制系統的靈魂hún，需要與硬件配合hé，將實時數據與專家系統的設定值進行比較判斷duàn，來控制電磁閥的開啓和延續時間的長短duǎn，實現智能控制zhì。中央控制室的計算機系統使用了大型關係數據庫kù，能對各種數據進行分類存儲和自動備份fèn，並能根據定製條件進行查詢xún。本系統能夠實現全自動dòng、無人值守的數據處理lǐ，並預留liúWEB接口kǒu，遠程用戶可以通過瀏覽器查詢有關的灌溉信息xī。

       本系統採用了圖形用戶界面miàn，用戶操作簡單方便biàn。實時或定時採集的田間土壤水分fēn、土壤溫度dù、空氣溫溼度等數據jù，均可以實時地以圖形或者表格方式在中央控制計算機上顯示shì。用戶可以通過圖形界面設定每個地塊的灌溉策略lüè，實現定時shí、定量的無人值守的自動灌溉gài。

控制流程圖tú

智能灌溉系統tǒng-優點diǎn

       與傳統灌溉方式相比bǐ，海角智能灌溉控制系統有如下優點diǎn：
       1．微機控制噴灌guàn和滴灌，大大節省日趨寶貴的水資源yuán，具有巨大的社會效益yì和經濟效益。
       2．根據植物對土壤水份的需求特點設定不同的灌溉方式shì，使植物按最佳生長zhǎng週期生長， 達到增產增收的de目的。

       3．自動灌溉gài，大大節省人力資源yuán，提高勞動生產率lǜ。

智能灌溉系統tǒng-功能néng

爲了節約噴灌用水和實現智能控制zhì，灌溉系統具備以下功能néng： 

       1．數據採集功能néng：可接收土壤溼度傳感器採集的模擬量liàng。模擬量信號hào的處理是將模擬信號轉變成數字信號（A/D轉換huàn）。 
       2．控制功能néng：具有定時控制zhì、循環控制的功能néng，用戶可根據需要靈活選用控制方式shì。 
       ①自動控制功能néng：可編程控制器通過程序將傳感器檢測的溼度信號與預先設定的標準溼度範圍值相比較jiào，如果檢測的溼度值zhí超出了設定溼度值，（低於設定值則調大電動機轉速sù，高於設定值則調小電動機轉速sù）則自動調節電動機轉速sù，進行灌溉操作zuò。 
       ②定時控制功能néng：系統可對電磁閥設定開kāi、關時間jiān，當灌溉的溼度值達到設定的溼度值時shí，電動機自動停止灌溉gài。 
       ③循環控制功能néng ：用戶在可編程控制器內預先編好控制程序xù，分別設定起始時間jiān、結束時間jiān、灌溉時間jiān、停止時間jiān，系統按設定好的時間自動循環灌溉gài。 
       3．變速功能néng:當前所測的土壤溼度值zhí與預先設定的最適宜草坪生長的溼度值50%—60%RH比較jiào，分爲大於yú、等於yú、小於三種結果guǒ，即可將溼度dù分爲高溼度、中溼度dù、低溼度三種狀態tài。在控制面板上表現爲高溼度dù、中溼度dù、低溼度三個指示燈dēng。變頻器根據土壤溼度的三個狀態自動調節電動機的轉速sù，電動機設有高速sù，中速sù，低速sù3種旋轉速度dù，分別對應高速sù，中速sù，低速三個指示燈dēng。 
       4．自動轉停功能néng：控制系統根據土壤的乾溼度情況自動啓動噴灌guàn，控制電動dòng機以所需的轉速轉動，噴頭噴灌guàn5分鐘zhōng，停tíng2分鐘zhōng，再噴pēn5分鐘後自動停轉zhuǎn。 
       5．電動機過載保護功能néng：當電動機過載時shí，電動dòng機立即停止轉動，灌溉過程中止zhǐ，並且故障指示燈閃爍報警jǐng，過載消除後自動恢復運轉zhuǎn。 
       6．陰雨天自動停止zhǐ：利用溼度傳感器的開關量作爲一個可編程控制器的輸入信號hào，實現控制相關程序的功能néng。 
       7．省電功能néng：定時shí控制器在斷電時正常計時，故採用其作爲可編程控制zhì器的電源控制。在定時灌溉控制時間之內nèi，由定時器接通可編程控制器的電源yuán，可編程控制器按預先編制的程序依次打開各控制設備電源yuán，並根據輸入信號的變化隨時調整程序的執行xíng。在非系統工作時間裏lǐ，定時器自動斷開可編程控制器的電源yuán，這樣既減少了系統耗費的電能又延長了設備的使用壽命mìng。 
       8．急停功能néng：當出現緊急意外事故時shí，按下急停按鈕niǔ，電動機立即停止運轉zhuǎn，閥門關閉bì，噴頭停止灌溉gài。 
       9．故障自動檢測功能néng：當灌溉系統出現故障zhàng，如水管破裂liè（水壓爲零líng），傳感器故障zhàng，電動機故障zhàng，變頻器故障zhàng，電磁閥故障等děng，水泵立即停止運行xíng，電磁閥關閉bì，故障報警燈閃爍並伴有警笛聲響起qǐ。操作人員可以按下xià“消音yīn”按鈕以解除鈴響xiǎng，但故障指示燈仍在閃爍shuò，直到故障消除chú，故障指示燈才自動停止閃爍shuò。

智能灌溉系統tǒng-方案與設計jì 

       每種植物都有適合其生長的溼度dù，溼度過大dà，植物的根系就會在土壤中腐爛làn，溼度過小xiǎo，就不足以滿足植物生長所需要的水分fēn。灌溉就是滿足土壤的溼度在適宜植物生長的溼度範圍之內nèi。經資料查證最適宜草坪生長的溼度是shì50%—60%RH。此信號與yǔ50%—60%RH比較jiào，可以分爲wèi：大於yú，等於yú，小於三種情況kuàng。系統按可編程控制器內預先編好的程序自動按一定的灌水量進行灌溉gài。實現不需要人的直接參與yǔ，由系統自動實現灌溉gài，人的作用只是調整控制程序和檢修控制設備bèi。 

       可編程控制器qì、傳感器qì、變頻器是實現智能灌溉不可缺少的設備bèi。但要想使整個草坪都得到相同的水量liàng，對草坪實現均勻而智能的灌溉gài，必須要設計一套完整的系統tǒng。一套完整的de海角智能灌溉系統由水源yuán、電源yuán、可編程控制器qì、開關量liàng、模擬量輸入rù、現場儀表biǎo，顯示面板等組成chéng。 
       1．水源yuán：包括各種可能使用的水源的類型xíng，如自來水shuǐ、河流liú、井水shuǐ、池塘等děng。視距離灌溉區的遠近而定dìng，重要的是所選水源必須要有足夠的供水量liàng。 
       2．電源模塊kuài：穩定可靠的電源供應是整個系統安全quán、可靠運行的重要前提tí，要求電源模塊穩定dìng、可靠kào，留有一定的功率餘量liàng。 
       3．可編程控制器主控模塊kuài：負責發出和接收各種運行程序指令lìng，是整個控制系統的中樞部分fēn，要求具有高可靠性xìng和穩定性，通信方式靈活huó，具有可擴展的功能néng。 
       4．開關量liàng、模擬量輸入rù、輸出模塊kuài：該部分是可編程控制器裝置正確接收信息和發出指令的關鍵設備bèi，要求有高可靠性xìng、穩定性xìng，能實現某些電diàn、磁的隔離功能néng。 
       5．現場儀表biǎo：可編程控制器系統通過接收現場儀表設備發出的信號判斷被控設備的運行狀況kuàng，以及是否符合設備運行的環境條件jiàn，因此要求現場儀表設備具有高可靠性xìng、穩定性xìng和精確性。 
       6．顯示面板bǎn：通過顯示面板上的指示燈dēng，使操作人員能清晰的看到系統的運行狀態tài，便於控制和維修xiū。 
       7．其他輔助設備bèi：輔助設備如冷卻風扇shàn、UPS不間斷電源等是完善整個系統所必須的de，對提高系統的可靠性和使用壽命有很大的幫助zhù。

前景展望wàng

       海角智能灌溉系統的研發與應用yòng，在實現節約灌溉gài、智能灌溉gài、高效灌溉的同時shí，不僅可以提高水資源利用率lǜ，緩解水資源日趨緊張的矛盾dùn，還可以增加農作物的產量liàng，降低農產品的成本běn。