自动灌溉控制系统（精选12篇）
自动灌溉控制系统 篇1
0 引言
为缓解我国副食品供应偏紧的矛盾,农业部于1988年提出建设“菜篮子工程”,建立了肉、蛋、奶、水产和蔬菜生产基地,以保证一年四季都有新鲜的蔬菜供应。同时,大力实施“设施化、多产化和规模化”政策。其中,“设施化”就是大棚化;“多产化”就是指种植多种新品种蔬菜;“规模化”就是大批量种植。从20世纪90年代末期开始,温室大棚的建设迅速发展。由于温室大棚种植品种不同,进而对温度和湿度的要求也不一样,在灌溉时间和程度上也有所差异,从而增加了农业人员的劳动强度,造成了人力和物力的浪费。因此,笔者设计了一种温室大棚自动灌溉系统,自动采集土壤的湿度和大棚的温度,根据不同农作物对湿度和温度的需求采取自动灌溉。
1 系统方案设计
系统分为上下两个控制平台:上层控制平台采用Java语言及Web技术实现,用来实时监控温室大棚内的温湿度,并控制下层平台。下层控制平台以ARM芯片为控制核心,在不同种植区域安放温湿度传感器,实时向上层控制平台上报数据;并配以键盘和显示设备,方便显示及农业人员就地修改设置值;将灌溉设备与ARM芯片相连,实现灌溉自动化。
2 系统硬件设计系统采用型号为S3C2410的ARM9系列微核心处理芯片;传感器分别采用LM温度传感器和FDR型土壤湿度传感器;显示部分采用TFT液晶显示器来显示温度和湿度,按键则采用SPI接口的键盘显示控制芯片ZLG7289,系统框图如图1所示。
三星公司推出的16/32位RISC处理器S3C2410为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗和高性能的小型控制器的解决方案。S3C2410通过提供一系列完整的系统外围设备,无需为系统配置额外器件,大大降低了整个系统的成本。
2.1 数据采集电路
目前常用的土壤湿度传感器有FDR型和TDR型。本设计采用FDR(Frequency Domain Reflectometry)型土壤湿度传感器,它具有简便安全、快速准确和定点连续等优点,目前应用较为广泛。
传感器由一个内含电子器件的防水室和与之一端相连的3个不锈钢针的成形探针组成。这些探针直接插入土壤,探头尾部的电缆线连接适宜的电压源并输出模拟信号。
本设计采用的土壤湿度传感器型号为SM2820M,电源电压范围DC12～24V,测量范围0～100%,测量精度3%FSD,响应时间<1s,输出信号4～20mA,运行环境-30～+85℃,测量区域为以中央探针为中心的周围3cm、高7cm的圆柱区域。
SM2820M设备输出3线接口,红黑线是传感器电源接口,绿线是电流输出接口。由于输出为电流信号,故可以远距离信号传输,理论上最大可以在1 000m距离范围内可靠传输。SM2820M输出信号为4～20mA的电流信号,而S3C2410内置AD转换功能的输入要求为电压信号,因此采用信号隔离放大器进行电流/电压转换。其中,引脚1电流输入,引脚2信号输入GND,引脚8和引角11为电压输出。
温度传感器采用LM35,是一种内部电路已经校准的集成温度传感器,其输出电压与设施温度成正比。精度达0.5℃,测量范围为-55～150℃,可在4～20V的较宽供电电压范围内正常工作。LM35有3个引脚,分别为电源负GND、电源正VCC和信号输出S。
CPU内部内置了8个通道的10-bit ADC转换器。以0.067hm2温室大棚内种植3种不同的农作物为例,则需2个土壤湿度传感器和1个温度传感器。电路框图如图2所示。
2.2 网络通信电路
S3C2410通过以太网口与上层控制平台通信,但CPU本身并没有网络接口,所以需要通过扩展网络接口的模式。本系统利用DM9000实现扩展,它是一款完全集成的快速以太网MAC控制器,有1个一般处理接口、1个10/100M自适应的PHY和4kDWORD值的SRAM。
首先,DM9000读写操作要正确寻址。AEN(地址允许)是输入引脚片选信号与S3C2410的nGCS2引脚相连,CMD引脚与S3C2410的ADDR2相连。CMD引脚高电平是访问数据端口,低电平是访问地址端口。SA4～SA9是地址总线4～9位,当AEN低且SA9和SA8高,而SA7,SA6,SA5和SA4为低时,则DM9000被选中。IOR是处理器读命令,低电平有效,与S3C2410的nOE引脚相连。IOW是处理器写命令,低电平有效,与S3C2410的nWE引脚相连。网络通信电路框图如图3所示。
3 系统软件设计
系统软件设计主要分为两个部分:上层控制平台软件设计和下层控制平台软件设计。上层控制平台软件采用Java语言及Web相关技术实现,下层控制平台软件利用C语言实现。
3.1 上层控制平台
上层控制平台主要完成以下4个功能:
1)温室大棚不同区域的划分;
2)对不同区域种植的农作物进行环境温度和土壤湿度的设定,并将设置下发至下层控制平台;
3)当温度或土壤湿度超过设定门限时,产生声光报警;
4)实时上报传感器采集的数据。
利用上层平台通过网线与S3C2410实现远程通信,可以实时远程控制大棚内的灌溉设备,并可以同时管理和监控多个温室大棚。
3.2 下层控制平台
软件设计的整体流程是上电后,首先进行系统初始化的操作。初始化成功后,进行温度和土壤湿度的采集;而后分别判断采集数据是否超过设定门限值,是否有按键修改设置,是否有上层控制平台下发控制命令等操作。流程图如图4所示。
湿度采集过程中主要测量土壤含水率,计算公式为(湿重-干重)/干重×100%,即土壤中自由水的质量在土壤总质量占的百分比。在实际使用过程中,当土壤中的含水量超过24%时,土壤已经达到饱和且呈溢出水状态,因此检测土壤含水量超过24%没有实际的意义。通常情况下,农作物适宜生长环境的土壤含水率在12%～20%之间,所以传感器的动态定为0～24%,对应0～100%的土壤含水率输出。土壤湿度传感器的输出为模拟量,4～20mA分别对应设定的满量程。电流与湿度的关系为
undefined (1)
式中 D—实际对应的湿度值;
Ec—输出的电流值;
Mr—水分满量程,取值为Mr=24。
DM9000驱动程序部分主要由网卡的初始化、网卡的数据检测获取及中断服务程序组成。数据的发送和接收在中断中进行处理,主要流程如图5所示。
4 结语
该系统利用Java语言及Web技术实现上层平台的设计,利用C语言实现下层平台的设计。整个系统实现了对温室大棚内不同种植区域内的农作物温度和土壤湿度的实时监控和设置,并根据不同农作物对温度和土壤湿度的需求进行自动灌溉。
参考文献
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自动灌溉控制系统 篇2
系统概述：
我国是一个水资源时空分布极不均匀的国家。从空间上说，南多北少，东多西少，地区差异明显；从时间上说，雨季容易出现洪涝灾害，而旱季又经常造成不成程度的旱灾。
为了提高农业抗旱管理水平，快速掌握旱情动态，科学指导抗旱救灾，避免或减少旱灾造成的损失，建立一套现代化的实时土壤墒情监测及抗旱信息管理系统已经成为水利管理部门的任务之一。
我公司致力于水利信息化应用服务，根据多年来的实际项目经验，研制开发了实时监测系统，并在实施应用过程中，发挥了良好的作用。
系统目标：
节水灌溉自动控制系统，是我公司研制的一套专门用于灌溉环境监测的控制管理系统。该系统可实现对灌溉设备的监视、控制，以及环境数据的不间断采集、整理、统计、制图。它有着与WINDOWS相一致的界面风格，完善的内存管理和友善直观的操作方式。功能特点：
节能设计：设备基于低功耗设计方案，主控制器功耗小于2W。且主板集成多路电源供
电功能，使用较低成本的太阳能电池即可满足使用要求。
监视功能：可实时监视各个灌区的当前状态，包括空气温度、空气湿度、光照、土壤湿
度、二氧化碳、土壤PH值、水流量等的信息采集以及各个设备的开关状态。
设定功能：可自由设定各个灌区的运行参数，如土壤湿度目标值、灌溉水量目标值、电
磁阀启动时间和设备的关闭时间等等。
强制手动控制功能：可以实现强制手动控制各灌区内的设备的开关状态。手动/自动切换功能:它可以灵活快速地实现各设备地手动/自动控制地切换。
节水灌溉及其自动化技术分析 篇3
摘 要 我国水资源分布存在着较为明显的地区差异，总体上呈现出南多北少、东多西少的态势，在农业灌溉用水较为紧缺的西北地区，节水灌溉技术显现出了其巨大的作用。节水灌溉是一种用较少的水量灌溉农作物，获取较高经济效益的目标的灌溉技术。当前，我国节水灌溉自动化技术已有了较大的进步，但在实际的发展过程中仍有着一些不足之处。分析我国节水灌溉自动化存在的问题，并结合自身相关经验给出一些改进建议，供有关人员参考使用。
关键词 节水灌溉；自动化技术；灌溉模式
中图分类号：S275 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）06--02
节水灌溉技术在提高我国粮食产量、节约灌溉用水等方面做出了巨大的贡献，在一定程度上促进了我国社会经济的发展。节水灌溉自动化技术不仅能够节约人工成本，还能通过计算机系统控制最佳灌溉水量。我国的节水灌溉自动化技术存在着一些较为严峻的问题，其制约了我国农业的发展，对社会经济发展产生了一定的负面影响。本文指出一些广泛存在于我国节水灌溉自动化技术中的问题，并附上一些改进措施，旨在促进我国节水灌溉及其自动化技术的发展。
1 常用的节水灌溉模式
1.1 喷灌
喷灌灌溉模式是通过特制的喷头将具有一定压力的水分散成小水滴或者小水珠喷洒到农田间，其节水效果较为显著，其能有效地促进农作物产量的增加。喷灌技术不仅将农民从繁重的灌溉劳动中解放出来，还具有高效的节水性能，因此人们利用喷灌技术对农田进行灌溉将大幅降低土壤次生盐碱化的概率。
1.2 微喷
微喷是一种较为新型的灌溉技术，其主要分为地插微喷及吊挂微喷两种灌溉形式。微喷技术通常被人们用于温室大棚的灌溉工作上，并取得了较为显著的成效。微喷技术一般利用PE管送水，其与喷灌模式的不同之处在于前者的节水效果更佳，能更加有效地促进农作物吸水，从而大幅提高其产量。然而由于微喷成本较高，因此一般不适用于露天、大面积的农田灌溉工作。
1.3 滴灌
滴灌是一种能直接将农业灌溉用水滴送到农作物根部的灌溉方式，其对农业灌溉用水的利用率可达到95%。由于滴灌的出色节水性能，因此其是干旱地区人们进行农业灌溉的最佳选择。滴灌通常有半固定式、移动式及固定式3种。在我国发达地区，人们广泛采用固定式的滴灌方式，其干、支管与毛管完全固定，具有高效节约人工成本的特点，而半固定式的滴灌与前者相较毛管部分由人工移动。在经济相对落后的地区，人们一般选择移动式的滴灌方式，该方式能在促进农作物生长的同时节约设备建设成本。
1.4 膜上灌溉及膜下滴灌
在我国一些地区，人们采用膜上灌溉以及膜下滴灌的灌溉形式。膜上灌溉的特点是在其灌溉过程中，灌溉用水流过覆盖于农田垄沟底部的地膜，并经由地膜上的细小孔洞渗入农作物根部土壤，从而达到对农作物进行灌溉的目的。这种灌溉方式融滴灌与地膜覆盖2种形式，有着较好的土壤保湿效果。
膜下滴灌是一种将滴灌管置于地膜下进行农作物灌溉的方式，其能有效节约灌溉用水，在我国水资源较为困乏的北方使用较为广泛。
2 节水灌溉自动化及其存在的问题
节水灌溉自动化是节水灌溉技术的必然发展趋势。节水灌溉自动化系统通常有中央控制系统、监测系统及基础设备组成。中央控制系统是节水自动化系统“大脑”，其控制着灌溉设备水量、水压强度及灌溉范围等方面的工作。监测系统与节水灌溉中央控制系统相连，担负着实时监测灌溉各项指标的任务，一旦出现灌溉异常情况，监测系统便会向中央控制系统发出警报信号，控制系统便会及时切断灌溉用水，并通知检修人员维修设备。由于我国的节水灌溉自动化研究起步较晚，因此各项工作的水平较低，与发达国家之间有着较为明显的差距。节水灌溉自动化系统在降低人工成本、提高农作物灌溉效率的工作上发挥了巨大的作用。目前，我国节水灌溉自动化存在的主要问题有以下几点。
2.1 节水灌溉自动化系统总体技术水平较低
我国国内节水灌溉自动化系统研究起步较晚，总体水平与发达国家之间仍有着较大的差距，造成这一现象的原因之一是我国高校在有关节水灌溉自动化研究方面的人才培养工作力度不够，导致节水灌溉自动化研究人才供应出现断层，使相关的研究企业的节水灌溉自动化系统研究进展缓慢。
2.2 节水灌溉自动化系统研究资金投入不足
我国虽然在节水灌溉自动化系统研究上投入了大量资金，但由于自动化系统研究的长期性与复杂性，政府或者有关企业在研究资金的投入上仍存在着较大的不足，其在一定程度上使我国节水灌溉系统自动化研究发展滞后。
2.3 部分地区居民对节水灌溉自动化系统接纳程度较低
节水灌溉自动化系统的普及离不开广大群众的支持，然而我国部分地区的人们对节水灌溉自动化系统的认识不足，且由于节水灌溉自动化系统的安装与后期维护费用较高，因此许多农民或者企业对其望而却步。
3 如何促进节水灌溉自动化的发展
笔者针对上述节水灌溉自动化系统发展中存在的问题，提出了一些改进建议，用以促进我国节水灌溉自动化技术的发展，具体如下。
3.1 加大节水灌溉自动化研究人才的培养与引进力度
高素质的研究型人才是我国节水灌溉自动化技术研究稳定开展的重要保障，针对于我国目前相关节水灌溉研究型人才较为紧缺的现状，笔者建议，可从以下两个方面着手展开工作。
3.1.1 加大高校改革力度，促进国内节水灌溉自动化研究的发展
目前，我国高校对节水灌溉自动化系统研究型人才的培养工作重视程度不足，相关的专业教育质量较为低下，这在一定程度上使得我国的节水灌溉自动化研究进展缓慢。为此我国教育主管部门应当加大高校教育改革力度。例如，政府可以要求没有开通节水灌溉自动化专业且具有一定教育实力的高校开通节水灌溉自动化专业，并聘请有资历、专业素质较高的教师开展相关的节水灌溉自动化教育工作。而针对已有节水灌溉自动化专业的高校，政府可以建议其设立较为丰厚的奖学金，专门用于奖励在相关课程的学习上取得突出成绩的学生。同时，高校也可以通过降低节水灌溉自动化专业的录取分数线来实现增加人才储备的目的。
3.1.2 积极引进国外高素质人才
当前，世界上拥有较为成熟的节水灌溉自动化技术的国家有美国、以色列等。因此，政府部门与相关企业应当积极引进上述国家的节水灌溉自动化人才，并适当提高这些国外人才的薪酬待遇，如此不仅能促使国外人才更加努力地工作，还能吸引到更多的外国人才来到中国开展相应的节水灌溉自动化研究，最大程度地促进国外先进技术与国内技术的融合，从而促进我国节水灌溉自动化研究的发展。
3.2 增大對节水灌溉自动化研究工作的资金投入
节水灌溉自动化具有一定的复杂性，并且在研究过程中人们需要大量购进新式设备，因此，研究人员需要大量的资金才能顺利开展相关的研究工作。对此政府应当增大对研究的资金投入力度，并且给予相关节水灌溉研究企业政策性支持。例如，降低其银行贷款利息等，保证企业资金链正常运行。
3.3 积极宣传节水灌溉自动化，降低成本
政府部门与相关企业应当积极宣传节水灌溉自动化系统对于农业的深远影响；同时，相关的节水灌溉自动化系统研究企业应当努力控制节水灌溉自动化系统生产、研究环节的成本，同时采取薄利多销的经营模式，在保障企业的基本经济效益的同时，大幅降低人们安装节水灌溉自动化系统的成本，促进节水灌溉自动化系统在国内的普及。
4 结语
中国是一个农业大国，农业的发展是我国经济腾飞的重要基础与保障，因此提高农作物产量是我国农业部门的重要工作。节水灌溉在减少农业用水的同时能大幅增加农作物的产量，因此相关方面应当积极推广节水灌溉，并切实做好其自动化的工作。
自动灌溉控制系统 篇4
1 系统构成
系统是根据水稻控制灌溉节水理论[4]、水稻各生育期灌溉上下限指标、稻田土壤水分与稻田地下水埋深关系曲线 (稻田土壤水分专家系统) 、灌溉水质自动监测系统、小型泵站智能控制保护系统及自力式稻田进水口门与无线遥控技术, 实现水稻全生育期的自动化智能灌溉。
系统主要由灌溉水源、水质监测、提水泵站、输水渠道、自力式进水口门、稻田土壤水分专家和水稻田构成。
1.1.1水源与水质监测
灌溉水源为乡村二、三级河道, 源头为长江水。由于工程所在位置属于沿海工农业混居区, 为防止突发事件污染灌溉水源, 造成农作物受损, 在灌溉泵站进水口前端加装灌溉水源自动监测装置, 如图1所示。
考虑作物生长要求, 本文仅对《地表水环境质量标准》 (GB3838-2002) 中地表水环境质量标准基本项目第2项pH值、第3项溶解氧进行自动监测, 当pH值在6~9之间, 溶解氧≥饱和率90% (或7.5) 、6、5、3、2, 灌溉水质可分类为Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类、Ⅴ类[5]。当检测量超过设定限量时, 通过报警脉冲信号开关自动关闭水泵并进行声光报警。
1.1.2提水泵站
提水泵站配电柜全部加装智能控制板, 诸如配备电动机多功能保护装置 (过载、过流、过压、欠压、缺相等) ;电机起动运行后不出水自停装置;出水池溢流自停装置;进水池超低水位自停装置;泵站不开门水泵起动、停止遥控装置 (≤30m) 、降雨自停控制装置 (实现降雨不出水的节水灌溉模式) ;泵站远程 (手机短信) 遥控开、停机功能;泵站远红外防盗报警装置[6]。
1.1.3自力式进水口门
为让泵站提水通过输水渠道自动进入稻田, 设置了自力式进水口门 (见图2) 。它是根据水稻节水灌溉控制指标, 人工调节浮块关水深度, 采用杠杆原理, 通过水浮力, 当灌水达到控制水层自动关闭进水口。渠水位退水后, 稻田水也不会倒流进输水渠道, 实现了无源自动化灌溉。
1.1.4稻田土壤水分专家系统
稻田土壤水分专家系统 (见图3) , 根据水稻不同生育期节水灌溉控制指标, 以绿色能源太阳能 (5~15V) 作为供电能源, 采用微功耗设计技术的遥控开关, 自动开启灌溉泵站水泵, 通过输水渠道、自力式进水口门向稻田供水, 实现水稻自动化智能灌溉。该专家系统环保、简便, 适合室外安装与使用[7]。
根据多年水利技术推广经验, 推广水稻节水灌溉技术时, 其灌水下限以根层土壤水分为控制灌溉指标, 因而, 及时、准确地获取稻田土壤水分, 成为提高推广水稻节水灌溉技术水平的关键。常规的取土烘干称重法虽数据准确, 但工作量大, 数据提供也不及时;中子土壤水分仪投资大, 且测定表层土壤水分不尽准确;运用电阻和电容原理制作的各式水分仪 (如土壤湿度计、查墒仪等) , 对接近田间持水量 (高水分段) 的土壤水分测定误差较大;水银负压计可较准确测得土壤水吸力, 但大面积推广应用在操作管理上还存在一定的难度。用稻田地下水埋深来反映根层土壤水分状况, 将会为水稻节水灌溉技术的推广提供一种简便而更有效的测试方法。研究结果表明, 根层土壤水分与地下水埋深大致呈幂函数的变化规律[8], 即随浅层地下水埋深加深, 土壤含水率由大变小, 其经验公式见表1。
根据土壤含水率与地下水埋深的关系曲线, 即可按土壤含水率占饱和含水量的百分比推算确定灌水下限的地下水埋深指标。这样, 只要在稻田设置地下水位观测井, 自动测记稻田地下水埋深, 在一次灌水后自动检测地下水埋深, 当达到某生育期灌水下限时的地下水埋深指标时, 就触发遥控开关运行 (见图4) , 自动开启水泵进行灌水。
注:H为浅层地下水埋深, m;Wa为土壤含水率 (占干土重百分数) 。
本控制系统采用直接控制稻田的方法, 按照控制灌溉的要求, 根据稻田各生育期需水量 (换算成水层深度) , 通过水稻生育期波段开关 (见图5) 执行控制动作, 本生育期灌溉水上、下限控制值预置在生育期波段开关内。渠系控制田块灌水结束, 渠水位自动抬高, 同时自动关闭控制闸门, 由农、支、干渠逐级上传, 最后泵站关机, 完成一次自动智能灌水过程。在水稻各生育期均依此进行。这种操作方法不仅简便、节水、省工、节能, 而且适应当前农村的管理水平, 容易大面积推广。
1.1.5水稻田
水稻田是自动化智能灌溉系统的中心。所有方案全部围绕水稻高产、节水、省工、降低成本和增加收益来实施。
2 系统自动运行过程
自动化智能灌溉系统的运行, 首先是将水稻控制灌溉的高产节水模式和水稻各生育期土壤水分控制指标输入土壤水分专家系统。将稻田土壤水分专家系统的水稻生育期波段开关拨至水稻相应的生育期。稻田土壤水分专家系统对稻田耕作层土壤水分进行自动跟踪检测。达到灌水下限指标时, 由稻田土壤水分专家系统启动遥控器, 向提水泵站发送遥控命令, 自动启动水泵抽水灌溉, 同时对灌溉水源的水质进行自动监测, 如水质不符合农田灌溉水源标准将自动关闭水泵。灌溉水经渠道引向自力式进水口门自动注入稻田, 当达到相应生育期灌水上限指标时, 自动关闭进水口。农、支渠系节制闸根据渠系水位自力式调节, 灌水结束渠水位抬高, 直至关闸。农、支渠关闸最后导致干渠水位抬升到一定高度, 泵站自动关机, 停止抽水, 完成一次自动化智能灌溉过程。以后周而复始, 自动检测至下一个灌溉周期的到来。系统自动运行流程图如图6所示。
3 运行效果分析
3.1 安全可靠, 田间无触电事故发生
该系统的田间信号采集与传输电源为绿色环保的太阳能光伏能源, 直流电压12V, 可防止触电事故发生, 安全可靠。
3.2 操作简便, 便于推广
所有控制器件和操控码盘便于广大群众易学好用。自力式进水口门、水位调节闸口采用杠杆力平衡原理制作, 平时的维护与调节简单易行;提水泵站加装了智能控制装置, 能实现无人值守的自动化运行;自控信号传输与执行是采用国家规定的开放频段315mHz, 抗干扰的滚动编码方式, 安全可靠;根据控制灌溉的高效节水模式和自动化智能灌溉说明, 便能轻松运用水稻自动化智能灌溉系统。
3.3 节水、节能、省工, 效益明显
根据控制灌溉的高效节水模式, 实现精确灌溉, 比正常灌溉节水1 845m3/hm2, 节能 (省电) 22.275元/hm2, 省工187.5元/hm2, 增产 (2012年度) 390kg/hm2 (按市场价4.2元/kg计算, 增效1 638元/hm2) 。直接综合效益达1 847.775元/hm2。小型灌区以66.67hm2为例, 投资1 548元/hm2 (设备寿命≥10a) , 净增收益达1 548元/hm2, 当年便可收回全部投资。
4 结语
此系统虽不及现代化的集监视测量、控制、保护、管理于一体的计算机农田灌溉自动化控制综合系统。但它结构简单、投资省、技术易懂、效益明显, 推广前景广阔。它能对泵站智能控制、灌溉水源水质自动监测、通过稻田土壤水分专家系统来实现控制灌溉节水模式的精确实施, 大大提高泵站的劳动生产力, 提高泵站运行的安全可靠性, 发挥了巨大的经济效益和社会效益, 对我国现阶段农田水利精确灌溉、节水增效有着重大的现实意义, 可促进农田水利现代化的早日实现。
参考文献
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自动灌溉控制系统 篇5
农田水利灌溉设施的完善不仅有利于农业的发展，在维护农村和谐的方面也担负着重要的责任，因此要加强对农田水利灌溉渠道系统的维护，为农业发展提供坚实的保障。
我国是一个农业大国，农业在我国社会稳定、经济发展中占据着重要的地位，对于我们这样一个农业大国来说，农田水利设施的建设是非常重要的，它可以保障农业生产的用水，使农业生产与发展不再靠天气，从被动状态向主动转变，有效地解决了灌溉用水的问题，调节了各个地区的水情，有效地防治了旱涝等灾害，对于提高农业产量有着举足轻重的作用。农田水利灌溉渠道系统日常维护的必要性
1.1 当前农田水利灌溉面临的主要问题
1.1.1 渠道淤积严重、灌溉效益低。我国近些年来在水利灌溉设施方面有了很大的进展，建造了很多造福百姓的水利灌溉设施。然而由于一些水利灌溉渠道是沿着山坡开挖的，时常受到坍塌或者沉陷等问题的影响，导致水利灌溉渠道严重的淤积。
很多水利灌溉渠道都是修了很长时间的，长时间的运行，很多地方都已经老化了，再加上没有及时地对老化的地方进行维修，导致渠道的渗透量逐渐增大，灌溉效率逐渐降低，特别是后来人们的人为活动给水利灌溉渠道造成了破坏，侵占渠道建房、甚至是乱种植、乱排放等情况时常发生，这些不良的行为给水利灌溉渠道造成了不良的影响，直接压低了灌溉效益。
1.1.2 缺乏维护意识、专业水平低。虽然水利灌溉渠道系统对于农业生产有很重要的作用，农民对此也有深刻的认识，但是这种深刻的认识却没能提高农民的日常维护意识。
政府帮助农民建立了水利灌溉渠道系统之后没有意识到后期使用维护管理的重要性，同样农民只知道利用水利灌溉渠道系统进行灌溉，但是却没有加强对其维护。由于认识不足、重视不够，因此在对水利灌溉渠道系统进行维护的时候缺乏相应的设备、技术、以及专业人才的支持。
如今，基层的水利灌溉渠道系统管理人员的专业素质以及专业技术能力不高，没有专业的教育与培训，不仅如此，他们的工作积极性也有待于提高，没有先进的管理经验和思想的支持，使得维护管理模式相当落后。
1.1.3 维护管理资金支持力度不够。水利灌溉渠道系统常年使用，维护是少不了的，但是维修水利灌溉渠道系统是一项巨大的工程，它牵涉到很多问题与内容，以及众多的施工环节、步骤，成本比较高，因此需要大量资金的支持，政府在这方面担负着重要的责任，但是从资金投入来看，很多地方政府的资金投入都是很有限的，在所需维护资金中仅占一小部分，这部分资金对于维护水利灌溉渠道系统这一项浩大的工程中，犹如杯水车薪，难以实现维护的目的，无法落实维护水利灌溉渠道系统的工作，从而给农业发展埋下了隐患。
1.1.4 缺乏管护机制、管护主体缺位。在实行家庭联产责任制之前，水利灌溉渠道系统等设施都是由乡镇、村委等来管理维护的，但是在家庭联产责任制实行之后，对水利灌溉渠道系统的管理与维护逐渐缺失了管理主体，维护管理渐渐沦为一种形式，由于责任不明、产权不清导致了水利灌溉渠道系统有人建设、却没有人管理的情况，总体来说就是国家管不着、集体管不好、农民管不了的现状。
在这种情况之上，再加上没有健全的管护机制，以及缺乏管护经费、没有专业的管理人员、管理水平不高等问题，导致水利灌溉渠道系统缺乏相应的日常维护，使其逐渐老化、灌溉功能逐渐减退。
1.2 发展农业的需要
我国处于产业升级转型时期，第二产业与第三产业有了很大的发展，第一产业却有些止步不前。我国地区经济发展不平衡，东部地区经济很发达，于是出现了打工热潮，很多农民背井离乡出外打工，使农业发展缺少了必要劳动力，面对这种情况，如果水利灌溉渠道系统由于老化或者维护不妥，会给原本就比较严峻的第一产业的发展雪上加霜。
由于环境的恶化、生态的破坏，城镇化建设等导致很多农田耕地被占用，耕地面积减少，在这种形势下，想要保证粮食产量除了依靠先进的技术，还要有良好的灌溉条件的支持。加强农田水利灌溉渠道系统日常维护的措施
2.1 加大维护资金的投入
水利灌溉渠道系统的维护本身就是一个内容繁杂的大工程，有着很长的投资周期，并且规模也很大，需要很大一笔资金的支持，仅仅依靠农民的微薄收入是无法实现的，这个时候政府的作用就显得十分重要了，政府一定要充分发挥自身的职能，加大财政支持，但是政府的财政毕竟是有限的，因此号召社会各界的力量进行捐助是很必要的，通过吸纳社会各界的捐助资金保障水利设施的维护。
2.2 增强维护意识
水利灌溉渠道系统的使用主体主要是农民，只有增强农民自身的维护意识才能对水利设施进行合理、妥善地维护，因此要使农民从根本上认识到水利设施在农业发展中的基础性作用，从而使其树立起正确的维护意识，只有发动广大人民群众的力量，使维护意识深入人心，切实地把维护水利设施与人民的利益联系起来，才能真正调动人们的积极主动性，才能给维护水利灌溉渠道系统提供深厚的群众基础。
除此之外，维护还要有专业技术水平的支持，因此要加强对农民维护设施的教育，使其掌握维护的技术，使其在实践中不断积累经验，从而保障水利设施的管理与维护，只有这样才能切实地提高水利灌溉渠道系统等水利设施的经济效益和社会效益。
2.3 注重管理体系的建设
目前，很多地方关于水利灌溉渠道系统都没有一套完整的管理体系，管理体系对于维护水利设施来说是有标准作用的，很多人只知道用但是不知道如何去维护，所以就要根据当地的具体情况，制定出一套完整的具有针对性的管理体系，为人们日常维护水利灌溉渠道系统提供一个行为准则和方法手段，还要对维护资金以及维护技术等内容进行明确地规范和限制，并对产权以及责任、义务等明确到位，避免水利设施无人管的情况再次发生，政府与用水户都要团结起来，共同维护水利灌溉渠道系统，才能真正实现水利设施的经济效益和社会效益，促进我国农业的健康可持续的发展。结束语
园林灌溉系统施工技术探讨 篇6
关键词：园林；灌溉系统；施工技术
一、前言
当今园林灌溉工程存在不少问题需要引起我们的重视，因此园林工程中的灌溉系统施工技术显得尤其重要，园林灌溉工程直接关系到园林工程的质量。所以，对园林灌溉系统施工技术的研究有助于确保园林工程的质量。
二、园林灌溉系统存在的问题
1、对自动控制认识不足
灌溉系统管理水平的提高是园林绿化数量与质量提高的必然要求，提高灌溉系统管理水平的有效途径之一就是采用自动控制。一方面，可以显著降低人工费用；另一方面，随着园林绿化乔、灌、草相结合发展的趋势，不同植物群落的需水特性需要不同的灌水方式和不同的灌水量才能满足，而这在同一灌溉系统靠人为控制已难于实现。同时，自动控制灌溉系统可完成精量灌水。由此可知，自动控制灌溉系统的综合效益会远远高于普通的手动灌溉系统。
2、灌溉设备选择不足
目前园林灌溉系统经常会出现与园林景观很不协调的普通农用摇臂喷头和微喷头，这些喷头基本不能调节喷洒范围，容易喷洒到非种植区，浪费宝贵的水资源。在灌溉系统的设计和安装时，某些工程为追求所谓的水景效果，将中大射程的旋转喷头与小射程的散射喷头等各种性能完全不同的喷头安装在一起。但不同喷头的灌水强度相差较大，极易造成灌溉水量的较大差别，很可能出现一些地皮刚湿，另一些区域已喷水过度，影响灌溉效果的均匀度，还会影响植物生长，浪费水资源。在某些实际工程中，为降低成本而减少喷头数量，我们常常会看到安装了灌溉系统的园林草坪上由于喷头间距不合理造成草坪长势高低不均、颜色深浅不匀的情况。
3、必要性认识不足
园林灌溉主要是为了弥补自然降水的不足和降水在时间和空间的不均匀分布，保证植物健康生长所需的水分能适时适量地得到满足。在西北和华北等干旱与半干旱地区采用灌溉系统弥补自然降水十分必要。在南方，虽然年平均降水总量充足，但时间分布不均匀，灌溉系统能保证绿化植物在降雨稀少的旱季生长良好。
三、园林节水灌溉系统的建设与发展
1、应以不同植物的灌溉特点优选灌溉方式及灌溉器具
低矮易蒸发的草地宜采取射程较远的喷灌以降低水的雾化程度和空气中的漂移损失；自然型灌木宜采用滴灌方式，将滴头设置在植物的根部附近减少水的损失；大型乔木可用根部灌水器和涌泉喷头将水分直接送入其根系，解决表层压实土透水性、透气性差的问题；而时令花卉与修剪型灌木则应分析具体情况，以滴灌、微灌或人工浇灌相结合的方式操作。
2、管材和配件的选择直接关系到节水的效果
管材的人为损坏、老化、冻裂等情况，都可能破坏其密闭性，产生漏水现象，故应选择质量较好，柔韧度较高的UPVC或PE材料。将某一区域的入口水压保持在同一最佳范围内，可产生更为均匀的灌溉效果，因此可在入口管道处设置水压调节器，使灌溉器在最适压力下工作。此外，灌溉系统后期的维护和对自动化程序的不断修正也将起到良好的作用。总之，市政工作者应合理设计和运用灌溉技术，根据不同的园林环境设置不同的灌溉模式，为城市节约型生态园林的建设贡献力量。
3、微灌是一种新型的节水灌溉技术
它通过低压管道和滴头或其他微喷头，根据园林植物的需水量，以持续和受控的方式向其根系输送所需水分及养分。
4、开发雨水、城镇中水的灌溉效益，走持续发展道路
在降水量较低的地区，如西北地区聚集雨水用于园林灌溉具有重要意义。绝大部分园林绿地分布于人口密集、供水紧张的城镇，所以，城镇中水用于园林灌溉，将是园林灌溉，甚至整个节水灌溉事业可持续发展的必由之路。
5、园林植物需水信息采集及精量控制灌溉技术研究
研究园林植物对水分亏缺信息的感受、传递与信号的传导过程，开发园林植物水分诊断体系；研制具有自主知识产权，符合我国国情的土壤水分动态快速测定与预报技术及产品。建立具有监测、传输、诊断决策功能的园林植物精量灌溉控制系统；研制智能化的灌溉信息采集装置、田间灌溉自动控制设备及相关支持软件。
6、大力加强相关基础材料及生化制剂的研究
加强灌溉专用基础材料的研究及高强度、轻型金属管材，高分子复合材料管材、管件及配套设备的生产，利用纳米技术改进基础材料的性能；研制新型长效保水剂与节水抗旱种衣剂、植物蒸腾抑制剂、土壤结构改良制剂.控制灌溉水流入渗的化学制剂。
四、灌溉系统施工技术措施
1、灌溉系统设计
灌溉系统由水源、首部枢纽、管网以及喷头等部分组成。首先应保证水源的水量及水质，在市政园林灌溉中通常选择城市供水系统；首部枢纽一般包括动力设备、水泵、水表、压力表，以及控制设备等，用于取水、加压、水质处理和系统控制。在设计中应根据水源条件、灌溉产品类型及灌溉对象适当增减设备。管网包括不同管径的干管、支管、毛管等，作为压力水的运输通道，通常以防锈蚀的UPVC管、PE管等作为首选。喷头是使灌溉水均匀喷洒在绿化区域的设施，可根据不同情况选择不同射程的喷灌、滴灌或微灌产品。
在灌溉方式上，应以整体喷灌与局部滴灌或微灌的方式相结合，并根据设计需要选择全自动或半自动控制系统，其中全自动系统可通过预先编制好的控制程序和根据反映植物需水的某些参量（土壤气候条件、植物群落条件等）自动开闭水泵并按一定的轮灌顺序进行灌溉，可极大地降低人工成本和资源浪费。
2、灌溉系统施工
牵连到有关建筑物的施工更改，应严格符合现行规范的要求，在施工开始之前，需要确定好相应的水源位置，测量并记录静态水压，清晰把握整体布局设计规划，并了解当地的冻土层厚度，明确水管线的埋深度。根据不同型号喷头的工作压力、出水量，做好选择合适的喷头型号工作。根据不同喷头直径所喷洒的距离，确定两个喷头之间的间距，同时还需要考虑当时给水的压力、当地的气候条件等。点喷头之前，其控制点，边角点必须先点上，并统计管材管件数量。一般的布置方式选用正三角形布置，而对于正方形布置，应注意的一个限制因素就是最大间距对角线的限制。开挖喷灌沟。开挖之前，要分开放置表层土与下面的阴土或者建筑垃圾，管沟找准坡度，其下面不能有尖锐的东西阻截，要保证平与直。先用大号砂纸打磨接口，再用干净的抹布擦拭干净，在接口处用水胶均匀涂抹，接着迅速插入并用力转一圈，停一分钟以防接口接触不全面。测试压力，回铺管沟。先在管材上面回铺一层好土，然后把原先挖出的土回填，清理好当地的建筑垃圾。
4、节水灌溉系统的建设
随着世界性能源问题的出现，市政园林除了其发挥其美化城市生活、调节生态环境等作用外，其节能性也逐渐受到人们的关注。节约型生态园林概念的提出，对灌溉系统提出了更高的要求，促进灌溉系统不断向低成本、低能耗、多样化、自动化的节水、节能、节劳的方向发展。
五、结束语
随着园林工程的不断完善，灌溉系统施工技术将会得到更多管理者的重视，在可持续性发展的背景下，园林灌溉系统施工技术将会发挥着越来越重要的作用。
参考文献：
[1]伊志谦．关于园林灌溉认识问题的探讨．中国花卉园艺．2010
[2]刘建明，金利飞．浅谈市政园林灌溉系统施工与设计．科技资讯．2011
自动灌溉控制系统 篇7
利用太阳能增温技术,提出了一种基于PLC控制的自动灌溉系统,既达到节水目的,又可以提高水温、避免井水冷害、促进水稻增产、提高品质。井水温度一般为4～6℃,远低于水稻生长的最低温度要求,从而导致井灌水稻生长进程延迟,产量低、品质差。为了解决以上问题,传统的增温技术包括晒水池、雾化增温、延长灌渠等技术,能够起到一定的增温效果;但是以上技术对气温的依赖程度大,而对太阳能的利用率不高。为此,拟引入太阳能加热器对井水增温,提高太阳能的利用率。同时,探索该技术的增温效果与水温、水量、气温、太阳辅射强度之间的关系,并结合传统的增温技术,确定其所占增温设施规模的最佳比例,以得到高性价比;利用计算机自动控制技术、水稻节水灌溉技术和决策支持系统等最大限度地提高水温,节水灌溉,提高水资源的利用率。该研究对于井灌稻区节水增温、提高水稻产量以及稻米品质具有重要的作用。
1 系统组成及结构功能
该系统由上位机组态监控系统、PLC、无线数传电台、太阳能加热控制系统、管道灌溉自动控制系统以及温湿度采集系统等组成。其系统结构框图,如图1所示。
1.1 上位机组态监控系统
主机选用研华工业控制机IPC-610,实现对各项参数的监控,对数据进行管理和网络监控。
1.2 数传电台
采用日本日精超小型ND250A数传电台。该电台功率较大,连续的工作能力强,具有一定的抗干扰能力,数话兼容,数传可优先。此控制系统应用面积广,布线耗量大且不方便,所以采集到的数据信息均通过电台传输。
1.3 太阳能加热控制系统
该地区一般灌溉用地下水水温在5℃左右,直接用来灌溉不利于苗生长。利用太阳能对灌溉水进行加温调控,不仅能够快速将水温调节到理想温度,而且节约能源。太阳能加温可以使水温升高,将水温控制在设定的上下限温度之间(22～36℃)。当温度传感器采样值低于下限值时,循环水泵将水送入加热管进行热交换,然后重新进入晒水池,反复循环;当温度传感器采样值达到上限值后,循环水泵停止工作,此时水温正适合用于灌溉。
1.4 管道灌溉自动控制系统
在控制中心计算机上,对前端温度、水位、土壤湿度等信息的采集采用无线数传电台传输。用PLC控制灌溉闸门,将温度合适的水直接输送田间沟畦灌溉农田。本系统使农业生产用水由粗放向精细转变,实施精准灌溉,按需供水,达到节约用水,提高水资源利用率的目的。
1.5 温湿度采集系统
基于无线传输技术,可以实现大规模、自组织、低功耗。低电压的无线传感网络系统,能将测量到的温度、湿度数据发送到中心监控主机,主机保存实时或历史数据可以通过局域网或互联网传送至更远端。通过温度、湿度、液位、流量等传感器采集相应的数据信息,经数传电台送入PLC中,程序判断何时灌溉、灌溉用时以及灌溉用水量。
2 太阳能加热自动控制系统设计
2.1 系统硬件设计
本文讨论的太阳能加热系统的控制装置的设计,以PLC为主控器,系统将通过温度、水位、光强等传感器把灌溉池以及灌溉田里的相关数据采集到PLC中;然后,根据相关算法来驱动供水阀、开启以及关闭太阳能加热设施。
2.1.1 PLC控制器
通过对多种PLC性能的指标、适用性和性价比等进行分析比较,最后采用了美国罗克韦尔公司的SLC500系列可编程控制器。它是一种模块结构的小型PLC, 提供最大容量最多可达64K字(128K字节)的数据/程序内存,SLC 500的模块化I/O系统提供了包括开关量、模拟量和专用模块在内的60多种I/O模块。模拟量模块电路,如图2所示。在模拟量电路中,各传感器采集信号通过数传电台与数传转换设备使PLC获取能够识别的模拟量信号。
2.1.2 温湿度采集系统
温度采集系统选用WCP-R系列 Pt100温度传感器,测温范围-80～500℃,允许偏差值△℃:A级±(0.15+0.002│t│), B级±(0.30+0.005│t│,热响应时间<30s,热电阻的最小置入深度≥200mm,允通电流≤5mA。Pt100温度传感器具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。湿度采集系统选用德国TRIME-PICO TDR便携式土壤水分测量仪,基于TDR(Time domain Reflectometry with Intelligent MicroElements)时域反射技术,用以直接测量土壤或其它介质的介电常数。介电常数又与土壤水分含量的多少有密切关系,土壤含水量即可通过模拟电压输出被读数系统计算并显示出来。测量范围为0～100%体积含水量,电导率范围为0～6dS/m,土壤温度测量范围为-15～+50℃(可定制其他温度量程)。本仪器具有防水结实、使用简单、支持中文、供电时间长、屏幕亮度高,且阳光下可见等特点,有多种通讯方式及接口,扩展性强,可接GPS,MODEM等。
2.1.3 液位采集系统
选用美国banner T30UINA5芯电缆式液位传感器。检测距离可选150～1 000mm 和300～ 2 000mm 两种。宽范围操作温度 -20 ～ +70℃,开关量输出可选 NPN 和 PNP型,模拟量输出可选0 ～ 10V或 4 ～ 20mA。U-GAGE T30系统是超声波检测方面一种操作简便、效果理想的超声波传感器。
2.1.4 WS科研级自动气象站
WS自动气象站核心部分由DL2e数据采集器组成,可对常规12种气象因子(大气温度、环境湿度、平均风速风向、瞬时风速风向、降水量、光照时数、太阳直接辐射、露点温度、土壤温度、土壤热通量、土壤水分、叶面湿度)进行直接测量。
2.2 系统软件设计
太阳能热水器与晒水池进行热循环,从晒水池入水口处取水,进入太阳能加热管里进行热交换,出来后重新进入晒水池的出水口位置。经过反复循环,当温度传感器采样值达到设定的上限值,如36℃—水稻生长较理想的温度,循环泵停止工作。智能灌溉系统可以根据当前某一块田的土壤情况(土壤湿度,稻田液位等),决策是否灌溉,排出晒水池中被加温过的水。灌溉结束后,智能灌溉系统启动机井水泵,向晒水池中注入井水。由于井水的注入,晒水池水温会降低,温度传感器采样值低于设定的温度下限值,如22℃—水稻生长的低温度。太阳辐射光强采样值高于下限值,太阳能加热循环泵重新开始工作。具体软件控制流程图,如图3所示。
Visual Studio .net 是微软公司推出的开发环境,是目前最流行的 Windows 平台应用程序开发环境。该系统采用微软Visual Studio .net 2005作为集成开发环境,使用SQL Server2005作为后台数据库,采用C#开发语言,完成软件的设计与实现。
3 结束语
本系统已投入使用,在实际应用中,太阳能加热自动控制系统成功地克服了该地区地下水温过低的难题,满足了灌溉的要求,而且降低了操作人员的劳动强度,是较理想的灌溉自动控制系统。实践证明,基于太阳能加热的水稻灌溉自动控制系统具有显著的经济和社会效益,是发展高效节能农业的有效途径之一。
摘要：生产实践表明,温度是影响水稻生长发育的重要因素之一。合适的水温,对水稻的生长发育起到了促进作用。为此,提出了一种由太阳能加热的自动控制灌溉系统的设计思想;同时,介绍了该系统的工作原理,并给出了软、硬件设计方法。实践证明,该系统具有节能环保,提高水稻质量与产量等优点,研究价值较高。
关键词：自动控制,太阳能,水稻,灌溉
参考文献
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自动灌溉控制系统 篇8
本文将分别从硬件编程和软件上位机两个方面, 结合外围电路, 介绍一种以M S P 430为主控制器的、稳定的农田自动灌溉系统。
1 系统整体构架及工作原理概述
这种农田自动灌溉系统的整体执行思路如图1所示, 本系统采用的是离散型控制系统, 其具有三级结构。系统从下到上依次为:传感器检测与灌溉执行部分, M CU自动检测控制部分, 田间监控中心。
底层的传感器有多种, 分别对土壤的温度、湿度等进行检测。本系统能根据采集到的土壤湿度情况进行自动控制灌溉, 其余采集到的环境参数供人员参考, 做出合适的施肥灌溉决定。这些传感器或设备受到M CU控制, 将信息呈递到单片机, 通过其内部集成的12位ADC对数据进行处理, 从而判断是否需要灌溉, 并将数据通过无线通讯模块发送到田间监控中心。
田间监控中心可以修改田间各节点判断灌溉的标准值, 能够按时接收并储存各节点的环境参数, 记录灌溉情况, 通过折线图或列表形式显示。当田间发生火灾或其他异常情况时, 软件通过网络自动发出短信提示人员前去查看。此外, 上位机能自动从网上下载天气信息, 协助实现自动灌溉功能。
2 系统硬件部分
2.1 主控芯片
M SP430系列单片机是由T I公司1996年推出的一种16位超低功耗、具有精简指令集的混合信号处理器。
本系统的主控模块采用M S P 430F 2553微处理器。M S P 430系列单片机是具有精简指令集的超低功耗的16位单片机。它的最高工作频率可达25M H z, 同时具有256K B
F lash、16K B R AM, 内含硬件乘法器、12位ADC, 以及S P I模块[3]等, 四种超低功耗模式, 非常适合低功耗产品开发。它具有五种低功耗模式, 在不同的模式下消耗电流为0.1~340u A[4], 是目前功耗最低的单片机。另外它从低功耗模式转到活跃模式, 需要的时间仅为6us, 可以被快速唤醒。因此该微处理器被广泛用在智能传感器、实用检测仪器、点击控制、便捷式仪表等领域[5,6]。
2.2 传感器选用
本系统的检测部分分别对土壤的温度、湿度等环境参数进行检测, 其中土壤温度传感器采用DS18B 20, 土壤湿度传感器采用F DR土壤湿度传感器。
土壤温度传感器采用的是不锈钢封装的DS18B 20, 如图2所示。其具有现场安装简单、控制方便、系统性能好、易于扩展等特点[7], 插入土壤对地温进行检测, 精度较高、工作稳定, 单片机与其进行单总线通讯获取温度值。
F DR (F requency Domain R eflectometry) 土壤湿度传感器, 见图3, 利用电磁脉冲原理, 根据电磁波在土壤中传播频率测试土壤的表观介电常数ε, 得到土壤容积含水量 (θv) [8,9]。其输出信号为模拟电压0~1.1V, 本系统利用M S P 430F 5438内部的12位ADC直接对其采集到的数据进行处理得到土壤湿度。
2.3 电源模块
系统供电采用电源转换器直接将220V交流电转为12V直流电, 用于给水泵和土壤湿度传感器供电。M S P 430单片机的供电电压为3.3V, 为保证散热效果, 采用二级降压的方式分散热量, 集成L M 2596与L M 1117, 依次将12V直流电压转为5V和3.3V电压, 取3.3V为M S P 430F 5438、土壤温度传感器及无线通讯模块供电。电路图如图4所示。
2.4 灌溉控制模块
灌溉控制模块由单片机、继电器和水泵组成。单片机根据采集到的土壤湿度, 结合此时地温等条件, 判断是否需要进行灌溉。满足灌溉条件时, 由P 3.0口送出控制信号控制至光耦, 光耦接通使继电器开启, 从而开启水泵。系统中水泵的额定电压为12V, 继电器作为水泵的开关, 选用12V继电器, 因此在电路中并联续流二极管保护电路。如图5所示。
2.5 无线通讯模块
本系统采用的无线通讯模块为美国T I公司出品的CC1101。CC1101是一款低于1G H z高性能射频收发器, 其内部集成了一个高度可配置的调制解调器, 支持多种调制格式, 最高数据传输率为500kb/s。在发射状态下, 其发射功率可通过编程调节, 最大发射功率可达+10d B m, 接收灵敏度最佳为-110d B m, 抗干扰能力强, 且功耗极低, 可用于极低功耗的R F应用。它与M S P 430F 5438结合, 使系统更为节能。
3 单片机控制部分
3.1 田间节点及灌溉控制部分
田间节点以M SP430F 5438为控制核心, 结合各传感器、继电器、水泵、无线模块, 共同构成。以开发平台IAR E mbedded W orkbench为开发环境, 对M S P 430F 5438进行C程序开发, 这款软件具备高度优化的IAR AV R C/C++编译器, 可以有效提高用户的工作效率。
对田间节点的环境参数检测、数据发送及控制灌溉, 由M S P 430F 5438单片机控制执行。土壤湿度的上下阈值保存在E 2P R O M中, 可通过上位机软件发送更改预设值命令, 更改土壤湿度预设值即灌溉条件。单片机控制灌溉的基本流程如图6所示。
田间监控中心有中央通讯模块, 通讯模块由M SP430F 5438和CC1101组成。中央通讯模块通过串口与上位机进行通讯, 对田间节点采用轮询方式进行无线传输, 避免信息拥塞。
此外, 用户还可直接使用上位机软件发送灌溉命令到单片机, 开启水泵灌溉。
3.2 无线通讯部分
本系统中无线收发模块采用CC1101, 正常情况下, 每隔固定的时间发送一次数据, 因此通讯模式为轮询通讯模式。轮询方式的工作原理为, 总线信道上有一个主站和N个子站, 主站向子站发送询问命令, 子站收到后才可利用信道, 以避免信息拥塞。通过M SP430编程对CCll01的4线SPI接口和G DO 2测试接口进行配置, 结合M S P 430的时钟, 将各田间节点的CC1101设置成轮询通讯模式。
4 系统上位机软件部分
4.1 开发环境
本上位机软件收集单片机检测的温度、湿度、P H值等数据, 经过适当处理, 存储到数据库中并以折线图和列表的形式显示。由于W indows AP I复杂、难度大, 本上位机采用C#语言, 在V isual Studio 2010.N E T环境下开发完成。.NET集成了大量类库, 使用非常方便, 可以满足用户的各种要求。
4.2 软件上下位机通讯设计
本上位机使用Serial Port类进行串口通信, Serial Port类为应用程序提供了通过串口收发数据的简便方法, 具有功能强大, 通信快速, 实时性好等特点。此外还使用了Timer控件, 当Timer控件启动后, 每个一个固定时间段触发相同时间。用Timer控件实现了数据接收。
4.3 自动绘图功能的实现
关于折线图的显示, 本上位机使用Zed Gragh控件进行折线图的绘制, Zed Gragh是一个开源的.NET图表类库。此类库比.NET自带类库使用更加灵活方便。使用Data Grid View控件实现以列表的形式显示数据。Form1窗体是本上位机的主窗体, 拥有各种功能按钮, 并进行折线图显示, List窗体是Form1窗体的子窗体, 负责进行列表显示。
系统采集全天的温度信息并以折线图显示界面如图8所示。
4.4 异常时短信报警功能的实现
报警是指, 当上位机接收到的某些数据超过上限值时会发送短信提醒用户, 如田间发生火灾等。手机短信发送是本上位机的扩展功能。通过C#编程, 实现上位机给手机发送短信, 当客户不在PC端时提示客户的功能。该功能的原理是通过一些运营商提供的接口实现的。本上位机采用可发送短信的Web Service, Web Service是新浪网提供的、可供用户直接调用的发送短消息的Web Service。Web Service中提供了一个发送短消息的方法"send Xml"。此方法的语法格式如下:
4.5 上位机软件其他功能原理及实现
数据保存, 通过上位机控制根据用户需求将接受到的数据保存起来, 以便以后可以再次读取历史数据。为了数据的安全性, 本上位机将数据保存到数据库中, 使用的是Oracle数据库。基本功能实现流程如图9所示。天气信息通过中国气象局提供的API获取, 根据获得的晴雨天气, 给下位机发送信息协助判断、控制灌溉。历史数据可按照温度、湿度、p H值按钮显示不同数据, 可以选择具体时间或具体节点查看环境情况。
5 结语
本文介绍的节水灌溉自动控制系统, 利用M S P 4 3 0单片机内部的A D C模块使得电路设计简单化, 田间各节点的单片机收集环境参数并自动判断灌溉, 上位机通过网络获取天气信息、检测环境参数正常, 辅助判断是否应灌溉, 并且能对田间每各节点的灌溉参数进行修改, 实现自动控制灌溉。
实验证明, 该系统具备较好的稳定性, 节能且运行可靠, 可以满足基本农业生产需要, 使用方便, 节水节能。但对于数据的处理性不强, 仍需做完善。在硬件和软件方面仍具备可延展性, 可采集周边环境参数如光照、雨量、CO2等, 结合信息融合、PID等算法, 提高系统对周围环境的分析能力, 满足不同用户的需求。
参考文献
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自动灌溉控制系统 篇9
在推进农业信息化建设的实践中,发展高效节水灌溉农业是我国农业持续性发展的首要条件。作为一种全新的信息获取和处理技术,无线传感器网络凭借其功耗低、成本低、可靠性高等特点,已充分被利用到农业领域。例如,英特尔公司率先在俄勒冈州建立了第一个无线传感葡萄园,通过检测土壤湿度、温度以及有害物的数量来确保葡萄健康生长,从而获得大丰收[1]。中国农业科学院韩华峰等开发了基于ZigBee网络的温室环境远程监控系统,目前已在天津的宝坻、静海、宁河和北京等地温室安装运行,总体达到了预期的设计目标[2]。华南农业大学的樊志平等研制了柑橘园土壤墒情远程监控系统。该系统采用具有ZigBee技术的Xbee-PRO模块和ECH2O型土壤水分传感器组成的传感器节点,部署于柑橘园的各个采集点对土壤墒情信息进行采集、预处理和无线发送等工作,通过远程监控中心系统实现远程传输和实时监控[3]。本文考虑农田应用环境的特殊性,充分利用无线传感器网络的特点,设计了适用农业生产的自动节水灌溉控制系统,并在安徽农业大学实验基地进行了试验。该系统可实时检测土壤水分、空气温(湿)度以及冠层温度数据并且打印。
1 系统总体设计及工作原理1.1 系统总体设计
1.1 系统总体设计
为了达到实时远程监控与管理的目的,设计了无线自动节水灌溉控制系统,总体结构如图1所示。它大致可分为3部分:基于ZigBee无线传感器网络的子站、TD-SCDMA网、远程监控中心。子站实现数据采集、数据存储显示、数据的通信;TD-SCDMA网实现远程监控中心与子站的通信;远程监控中心配有数据库和PC机,能实现用户管理、子站管理、数据管理、日志管理以及智能决策。
1.2 系统工作原理
系统的工作方式采用命令应答方式,远程监控中心下达命令,子站对发出的地址信息进行处理与甄别,若与本机地址相符则执行命令。传感器节点将土壤水分传感器、温湿度传感器以及红外热电偶温度传感器采集的数据经信号处理、A/D转换后送到微处理器。微处理器对采集过来的数据进行编码并对编码数据加起始位和校验码,构成传输的数据帧,帧信号通过无线收发芯片按照协议打包,将信号通过TD-SCDMA网发送到远程监控中心,远程监控中心将接收的信号经滤波电路消噪并解调,解调后的信号经PC机存入数据库,同时根据软件设计的灌溉预报模块和灌溉控制模块决策出农田需水量情况,并经过驱动电路控制电磁阀的开闭以及电磁阀打开的时间。
2 基于ZigBee无线传感器网络的子站设计
目前,节点部署方式分为随机部署和网格化部署,网格化部署有正四边形、正六边形部署等。因农田覆盖范围广,传感器节点多,故无线传感器网络子站采用正六边形网格化部署[4,5]。子站的结构如图2所示。其中,汇聚节点采用全功能设备FFD(Full Function Device),在系统中它承担网络协调者的功能,可以与网络中任何类型的设备进行通信。传感器节点采用简化功能设备RFD(Reduced Function Device),主要是与汇聚节点通信,由于RFD内部电路比FFD简单,只有很少的能量内存,因此便于节约能耗[6,7,8]。
每个传感器节点有4个模拟通道,它们把采集数据通过ZigBee网络发送到汇聚节点,传感器节点与汇聚节点之间通过ZigBee协议无线通信。汇聚节点通过无线TD-SCDMA网络和Internet对接将数据发送到远程监控中心。
2.1 无线传感器节点
随着承载ZigBee技术的片上系统(SOC)的不断推出,SOC芯片具有成本低、功耗低、短时延、设计简单和易于开发等优点,非常适合运用于农田灌溉。本系统采用英国Jennic公司的JN5139无线处理模块,使设计大为简化,且成本低廉。
无线传感器节点主要有4个功能:一是土壤水分、空气湿度和温度、作物冠层温度数据的采集;二是采集数据的存储显示;三是语音提示功能;四是无线数据的传输。根据以上需求,无线传感器节点的结构如图3所示。
因为对农田灌溉的采样频率要求不高,故采用主动轮回方式工作。作为网络协调器的汇聚节点接收到远程监控中心的命令后,依次向各传感器节点发送数据采集请求;传感器节点收到请求后,从休眠状态切换为工作状态,采集各通道的传感器数据,并向汇聚节点发送采集到的数据;汇聚节点收到数据后,向传感器节点发送确认应答,传感器节点收到应答后,由工作状态切换为休眠状态,等待下一次采集请求。
2.2 无线传感器汇聚节点
当汇聚节点工作时,首先进行初始化操作,包括ZigBee协议栈的初始化及硬件外设的初始化;接着,对采样时间、输入通道等参数进行设定;设定完成后,开始采集数据、存储显示数据,并进行语音提示是否需要灌溉,同时将数据通过无线模块传送到远程监控中心。汇聚节点主程序流程图如图4所示。
3 远程监控中心设计
3.1 PC机界面
PC机进行通信需要设计一个简单美观的软件界面。软件界面设计具体包括软件启动界面设计、软件架构设计、按钮设计、面板设计、菜单设计和标签设计等多方面的设计[9]。
本系统采用Java最新发展的成熟框架技术—Struts应用框架技术以及Hibernate应用框架技术设计了界面。之后,在安徽农业大学的实验基地针对小麦进行了试验,其中实时在线监测子站1的界面如图5所示。
3.2 远程监控中心软件实现
远程监控中心是通过移动TD-SCDMA网的点对多点与子站进行通信的。该系统软件功能大致分为5大模块:子站管理模块、用户管理模块、数据管理模块、日志管理模块以及智能决策模块。子站管理模块主要实现子站工作状态(数据的采集、处理、显示、语音提示等)的管理;用户管理模块负责添加/删除用户、用户权限分配以及用户密码维护等工作;数据管理模块提供数据的传输、查询、打印与统计等操作;日志管理模块是系统对事件的记录,因为子站是部署在无人值守的农田环境里,系统运行过程中难免会产生错误信息和警告信息等一些重要的日志信息,同时日志管理模块对了解系统运行状态和保障系统安全有重要作用;智能决策模块包含灌溉预报模块和灌溉控制模块,它主要是将传感器采集的数据采用层次分析法和模糊算法(AHP&Fuzzy)融合分析作物需水规律,并探索作物的适度缺水效应,从而指导农田灌溉。其软件模块如图6所示。
4 结束语
本系统设计融合了嵌入式系统技术、TD-SCDMA广域网无线通信技术、ZigBee局域网无线通信技术,能够实现农田定点采集、移动采集与传输,具有结构简单、功耗低、设计成本低、实用性强、检测数据实时显示实时上传和可重复性好等显著特点。无线传感器网络是多学科高度交叉、知识高度集成的高科技技术,它与国内外现有类似产品比较,有以下一些特点:
1)系统节能的设计。能量是子站宝贵的资源,它决定了子站的寿命。由于系统应用环境的特殊性,本系统采用太阳能电池供电,节省了能源,提高了效率。
2)作物本身是决定是否需要灌溉的最佳指示物,只有它们才能把控制作物水分平衡的土壤因子和大气因子整合起来。子站除了采集影响作物生长的环境参数外,还采集了作物的冠层温度,通过大气温度与作物冠层温度双向动态平衡反映作物受水分胁迫的情况。本系统正是利用作物自身指标冠层的温度,揭示其需水规律,具有极高的理论意义和实际的应用价值。
3)系统的语音提示功能。本系统增加了真人语音发声功能,在系统检测到被测参数超过正常范围时,能够及时、准确地提醒用户进行调控,从而改善作物的生长环境,提高农作物的产量。
4)充分考虑传感器节点部署区域环境复杂、大型遮挡物较多等因素[10]。为了克服环境复杂、遮挡物较多等干扰因素,在软件编程时进行信道编码,引入差错控制技术,提高数据传输的可靠性。同时,考虑受异构系统干扰的问题,引入了基于簇的动态多信道的灵活组网策略[11]。通过动态多信道的策略,有效避开了其它同频、领频信道的干扰,从而有效拓宽了ZigBee的组网范围。
5)将无线数据传输技术和节水灌溉技术结合起来,采用无线数据传输和控制,对提高节水灌溉的自动化水平,更快更准确地掌握作物的生长环境及生长规律,更精确、及时地控制灌溉节约劳动力,对提高农业投入的经济效益具有重要的意义[12]。
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自动灌溉控制系统 篇10
随着传统农业逐步向现代化农业的转变,实现高产、优质、高效以及节能节水的农业生产方式是农业现代化的基本要求。利用现有的工业控制技术,设计一种通过环境系数的采集实现灌溉的合理、自动控制的装置,对农业现代化具有重要的意义。现有的自动灌溉设备因为算法问题,存在控制精度问题[1,2]。本控制器利用单片机控制技术,通过传感器采集温度和土壤湿度,并在软件设计中加入工业控制中常用的Mamdani模糊算法,将人们的灌溉经验转换为程序控制,有效地提高了系统的控制精度。
2 总体结构
在自动灌溉器的整个系统设计中,采用单片机AT89C52作为控制单元,通过对温度和土壤湿度的采集、处理,实现自动灌溉。
系统的主要结构如图1所示,将系统分为3个模块:人机界面、驱动模块、环境系数采集模块。系统上电启动,初始化完成后进入正常工作模式。用户可通过人机界面,输入密码进入参数设置,更改系统参数。温度传感器和湿度检测电路采集环境参数传给单片机,通过Mamdani模糊算法确定模糊量的值,并根据用户设置好的各项参数进行判断,实现对端口的开关控制。
3 Mamdani型模糊控制
1974年Mamdani成功地将模糊控制应用于锅炉和蒸汽机控制以来,模糊控制器被广泛应用于各种工业控制领域。其基本思想把操作人员的控制经验归纳成一组条件语句,生成模糊控制器,对无法获得精确的数学模型系统给出有效的控制[3]。它的输入输出变量都采用模糊集合形式的语言变量表示,具体为:
Ri:if x1(k) is Ai1and x2(k) is Ai2and…and xm(k) is Aim;
then y(k) is Bi,i=1,2,…,l。
其中,Ri表示第i条规则,l为总的规则数,A
目前,Mamdani模糊控制广泛应用于工业控制领域,但在农业自动控制领域仍很少使用。控制器包含两个输入量和一个输出量,输入量和输出量之间的关系具有高度非线性,无法建立精确的数学模型,故引入Mamdani模糊控制。
4 系统模糊控制器设计
4.1 确定输入、输出量
浇灌器利用温度和土壤湿度传感器,测出环境中的温度x∈[0,40](℃),土壤湿度y∈[620,1 023](数字量),模糊控制器根据x和y的数据,选择灌溉时间t∈[0,60](min)。
4.2 输入、输出量模糊化
所有模糊子集都选取三角形隶属函数[6]。
4.2.1 温度值模糊化
选用低温(ST)、中温(MT)和高温(LT)3个模糊子集,涵盖输入量x的论域[0,40],隶属函数如下:
ST(x)=(20-x)/20,0≤x≤20;
4.2.2 土壤湿度值模糊化
选用含水少(NW),含水中(MW)和含水多(LW)3个模糊子集,涵盖输入量y的论域[620,1 023],隶属度函数如下:
NW(y)=(200-y)/200,620≤y≤820;
4.2.3 选定5个模糊子集
选用很短(VS)、短(S)、中等(M)、长(L)和很长(VL)5个模糊子集,涵盖输出量t的论域[0,60],隶属函数如下:
VS(t)=(10-t)/10,0≤t≤10;
4.3 建立模糊关系表
根据操作经验,对温度和土壤湿度进行组合搭配,可建立9条模糊控制规则,见表1。
表格中的(1),(2),…,(9),是9条规则的序号,每条模糊规则对应一个F蕴涵关系Ri(i=1,2,…,9),系统总的模糊蕴涵关系为:
4.4 近似推理
可根据公式(1),求近似推理总输出。
其中,U*表示总输出量,A*表示输入量的论域,Rj表示模糊蕴涵关系,Uj表示各条规则下求出的输出量 [6]。
A*、Rj、Uf3者之间的对应关系参照表1,根据3节中的语言变量表示方法,分别求出U1……U9,最后可根据公式(1)求出U*,总输出U*是个模糊子集,最大隶属度为0.4,论域为[10,40](min)。
4.5 输出量清晰化
采用最大隶属度法[4,5,6],最大隶属度法最大的特点是计算简单,在一些控制要求不高的场合,采用最大隶属度法非常方便。由上可知总输出的最大隶属度为0.4,论域为[10,40](min)。通过前文节中的隶属函数,求出的最小值为16min,最大值为34min,平均值为25min。
5 硬件设计
5.1 人机界面设计
控制器采用AT89C52单片机,通过74LS374与74LS138对I/O口进行扩展,供人机界面和端口模块使用。人机界面由6位数码管、6个LED指示灯和4个按键构成。LED指示灯显示当前工作状态。4个按键功能分别为:确定、返回、上移、右移。用户可通过按键和数码管对系统的参数进行查询和设置。
5.2 端口驱动设计
驱动模块采用24V外部供电电源,外接电磁阀,单片机通过光耦TLP521实现对端口的开关控制,有很好的抗干扰效果。图2为其中一个端口的电路,端子J22外接24V水阀。
5.3 采集模块设计
环境系数采集模块由时钟模块、温度传感器DS18B20、土壤湿度采集转换电路构成。时钟模块采用PCF8563,外接32.768kHz的晶振,该晶振保证平均误差可达5min/年,为系统提供准确的时间日期[7];温度系数采集采用美国DALLAS公司生产的 DS18B20可组网数字温度传感器,可提供准确、稳定的环境温度[1]。
图3为其中的一路土壤湿度采集电路,本控制器采用电阻法[8]测土壤湿度,有效减少了成本。AD转换芯片采用TLC1543,该芯片有11路模拟输入通道,10位的分辨率[2],输入端通过锁存器74LS374接到I/O口。传感器的制作,用两根长10cm,直径3mm的不锈钢棒,上端固定,间距10cm,两端分别接入图3中的J10口,测量时插入土壤中长8cm。模拟量和数字量可通过公式x/1 023=y/5来处理,其中,x为转换的数字量,y为采集的模拟量,通过实际测量,得到的数字量范围为[620,1 023]。
6 软件设计
6.1 模糊控制器软件编写
根据上述算法及求出的输出量,编写相应软件,图4为流程图的一部分,程序对照表1,通过对采集的温度值和土壤湿度值的判断,选择灌溉时间。
6.2 系统整体软件编写
图5为系统软件流程图。设备开机后进入初始化,通过定时器1对按键和数码管进行扫描,实现实时显示和按键判断,之后通过时间以及实时采集的温度、土壤湿度来判断各个端口是否进行灌溉。在判断是否灌溉的环节中,引入上文所设计的基于Mamdani型模糊控制的判断程序,对采集到的温度和土壤湿度电压信号进行分析,提高系统的精确度。
系统中的参数查看和设置放在按键处理环节,用户必须输入正确密码才能进入,可根据当地气温、土壤、农作物等情况设置各项参数。参数包括日期时间、各个驱动端口对应的湿度和温度阀值、查看湿度值内码等。其中,湿度阀值可根据烘干法[8]确定最佳湿度值,然后对此湿度进行测量,读取湿度值内码,用户就可将此内码设为阀值。
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对兴办水利灌溉工程系统的探讨 篇11
摘要：坚决贯彻中央关于“三农”政策，农业是安天下的产业，“三农”问题始终是关系到改革开放成败的根本问题。而农业的命运落实在农田水利灌溉系统工程上，更是稳固农业发展的“基础的基础”，这个“基础”关系到“三农”政策落实成败的大事，本文论述了农田水利灌溉系统工程势在必行。
关键词：农田灌溉系统；势在必行
民间谚云：“人是铁，饭是钢，一天不吃饭饿得慌。”农业是生命之本，离开农业人就没有饭吃，就要饿肚子，难于生存，更谈不上社会稳定和经济发展，一切无从谈起了，这是人人都知道的普遍真理。
农谚曰：“农作物有收无收在于水，收多收少在于肥。”水利是农业的命脉，而水是靠农田水利灌溉系统工程流到地里，是农作物旱涝保收的重要保证，更是农业发展的基础，是提高农业综合能力的一项关键的重要措施，因此，落实农田水利灌溉系统工程势在必行了。
一、农田水利灌溉工程系统概况
随着气候变暖、水资源缺乏、自然灾害的频繁发生、人口骤增，人们吃饭成了问题，农业更加步履维艰和举足轻重，使占全国人口80%以上的农民致富奔小康迫在眉睫。农业的发展是靠水利把水资源灌溉庄稼。目前的农田水利灌溉系统工程已经不能适应农田灌溉的需求，阻碍了农业的发展和出路，已经到了不改不行的地步。
1、农田水利灌溉系统工程严重老化。农田水利灌溉系统工程一般始建于“人民公社”和“农业学大寨”（20世纪50年代至60年代）的鼎盛时期，由于勘测粗放――凭人按地形走向定位、规划狭窄――随心所欲、设计仓促――只顾眼前局部利益、经费不足――靠人海战术、配套不全一穷凑合、施工简陋――因地制宜、质量极差―根本无科技含量的“土法上马”工程，土沟土渠，渗漏十分严重，渠系利用系数极低，沟渠淤满泥沙和杂草丛生，每年要花费大量的人力、物力、财力，彻底挖沟清淤和除杂草疏通渠道，后期又缺乏维修和管理，经过几十年的运行，不少农田水利灌溉系统工程已超过规定的使用期，普遍老化損坏。大型灌区骨干建筑物的完好率不足35%，效益下降。中小型灌区以及农田水利灌溉现状更是令人担忧，导致输水效率低，渗漏损失大，本来水资源严重缺乏，更是雪上加霜。
2、重视农田水利灌溉系统工程不足。国家投建的大型农田水利灌溉系统枢纽工程基本上停留在过去的水平上，已经不能适应日益开荒造田和发展现代化农业水利灌溉系统工程的需求，农民常有争水、抢水、偷水等违法乱纪的事件发生。县、乡、村三级的农田水利灌溉系统工程经费不足。有的根本无经费，基本上维持现状。主干渠、支、斗、龙、毛渠年久失修，已是百孔千疮，顺其自然，过一年算一年。想节省经费，又不想掏腰包，美其名曰：“谁兴修水利，谁受益。”到头来，谁也没有必修水利，谁也没有受益，还是一个乱摊子。
县、乡、村各自为政，农民随意挖沟引渠，乱挖水口子，放任自流，灌溉系统工程遭到严重破坏，无人过问，长此以往渠道坍塌，水土流失，人身财产安全受到严重的威胁，农业旱涝无收。
3、农田水利灌溉系统工程令人堪忧。农田水利灌溉系统有关部门领导很少下基层，即使为了“使命”来了，也是走马观花、蝽蜒点水、敷衍塞责、草草了事，对存在的问题睁一只眼、闭一只眼，对农民反映的灌溉问题只是解释经势不足呀、自行解决呀，美名引导说：“谁兴修水利，谁受益。”给农民吃了一颗定心丸，算是推卸了责任，作了交待，问题丝毫没有得到解决。
有关领导干部不进使命：参观――写心得体会：检查――指示发号施令；考察――报告文章漂亮；调研――论文呱呱叫，胡编乱凑了一通，交了答卷，什么事也没有发生。
有关部门领导开会时头头是道，表示关怀和重视，会后全忘到了后脑勺，究其原因：①上级划拨经费不足；②经费被挪用，没有专款专用；③经费被腐化掉了；④往下转嫁：谁兴修水利，谁受益；⑤严重的官僚主义作风，拖而不办，其结果，一事无成，年复一年。农田水利灌溉系统工程失修和老化，失去作用。
二、如何兴办农田水利灌溉工程
以“三农”为本，农业的根本出路是农田水利灌溉系统工程，没有良好的灌溉系统工程，遇到今年干早、明年涝灾、后年饥荒，农民怎么增产丰收增效益，人民吃饭和穿衣得不到保障，自然会影响社会稳定和发展生产。
1、 依靠“三农”政策办实事。当今，农村的青壮年大部分外出打工，挣钱养家糊口。大多数老弱病残和妇女儿童留守在家里，种那几亩几分地，地少人多，粮食价廉，收入甚微。各自为政的小农经济，能指望农民搞什么“谁必修水利，谁受益”？现实么？只好抱着现有的农田水利灌溉系统工程年复一年凑合着过就行了。要兴办农田水利灌溉系统工程建设，关键在于有关部门的领导，简单地说：①重视；②力行；⑤办事；④落到实处，只有通过这“四道工序”，农田水利灌溉系统工程建设才有希望，才能得到发展。
这就要贯彻中央每年关于“三农”的一号文件精神，以科学发展观为指导思想，解放思想，破除禁锢的小农经济束缚，深化改革，创新机制，加强领导，精心组织，融于社会，顾全大局，统筹规划，措施得力，加大投入，明确权责，规范管理，依托优势，因地制宜，依法办事，增加收入，力行去做，落到实处，一定能够把农田水利灌溉系统工程建设搞好。
2、 立即着手从头做起。我国是以农业为主的经济大国，耕地面积大，地形复杂，缺乏水资源，土质各异。水土流失严重，农业现代化滞后，生产价值低廉，农田水利灌溉系统工程战线长和网状密，耗资大，尽管改革开放加大了农田水利灌溉系统工程建设力度，仍然远远满足不了农业发展的需要，况且农田水利灌溉系统工程建设不是一朝一夕和一蹴而就就能办好的事情，是一个长期投入、年年兴建、不断完善的宏大的工程，需要从头抓起、立即规划、马上动手、常抓不懈，才能改变农田水利灌溉系统工程落后和瘫痪的状态。
3、兴办农田水利灌溉系统工程建设势在必行。当今，科技兴农，致富奔小康的新形势下，农田水利灌溉系统工程仍停留20世纪50年代至60年代中徘徊，极大地阻碍了农业经济和周民经济的健康发展。在无农不稳、无工不富的改革时期，这真是逼上梁山，兴办农田水利灌溉系统工程建设势在必行，到了必须加大力度非办不可的地步。这就需要有关部门领导高度重视。以农为本，拿出办法，加大力度，长远规划，科学设计，采取措施，精心施工，保质保量，重点放在防渗――采用砼板或石头或戈壁铺砌防渗渠；跌水――落差适当，加大流量：闸门――多设，放水自如。总之，力行又好又快把灌溉系统工程建设搞上去。
三、兴办农田水利灌溉工程的重要性
我国是一个农业大国，农业生产为主，所以必然离不开农田水利灌溉工程的兴办。兴办农田水利灌溉不仅可以使得农业得到很好的发展，解决农民后顾之忧，而且还可以改善我国农业概况，加快我国进入小康社会的步伐。
结束语
随着改革开放时代，随着社会文明进步和发展，随着农业现代化的前进步伐，随着亿万农民致富奔小康。真正把农业搞上去，农田水利灌溉系统工程建设势在必行。
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自动灌溉控制系统 篇12
节水灌溉分滴灌、喷灌、渗灌及微喷灌等, 传统节水灌溉监测手段较为单一, 如温度计、湿度计等, 观测较为简单, 无法全面准确地掌握作物施肥及需水情况。自动控制技术因其全面、自动、高效等优点, 应用较广。
1自动控制技术应用类型
1.1按物理控制量分
包括压力型、土壤湿度型、时间型、雨量型、空气湿度型、综合型等。
压力型主要对灌溉管道压力予以控制, 以提高灌溉的均匀性, 常结合变频控制器应用。针对相同压力灌溉系统, 设置压力传感器, 便能达到控制目的, 但成本较高, 操作复杂, 适用于灌水均匀性高要求场所。
土壤湿度型控制物理量是土壤湿度, 达到土壤含水量控制效果, 常结合渗灌及滴灌应用。此类型多用于温室大棚及大田中, 范围广。针对土壤湿度, 设定最小值和最大值, 并由传感器对土壤湿度进行探测, 若达最大值, 则关闭系统;若达最小值, 则开启系统, 使用较方便, 成本相对较高[1]。
时间型主要对灌水时间进行控制, 可按事先设定的时间进行自动开启及关闭, 如设定每日上午8:00到9:00运行和下午4:00到5:00运行;并能事先对开启及关闭时间间隔进行设定, 如育苗微喷灌为保证湿度, 设定开启10 s和关闭5 min连续运行, 满足用户要求。该技术成本低, 制造简单, 适用范围广, 使用方便, 可促进生产效率提高。
雨量型控制物理量是降雨量, 主要对灌水量进行控制, 常结合微喷灌和喷灌应用。传感器对灌溉降雨量进行采集, 达到设定值后关闭系统。
空气湿度型主要对空气温度予以控制, 确保环境适宜作物生长, 常联合微喷灌应用, 多用于大棚及温室中, 尤其是育苗灌溉, 控制较准确。针对空气湿度, 设定最小值和最大值, 并由传感器对空气湿度进行探测, 若达最大值, 则关闭系统;若达最小值, 则开启系统加湿, 使用方便简单, 但实际应用少。
综合型同时控制灌溉管理压力、土壤湿度、灌水时间、降雨量、空气湿度中的几种, 如控制空气湿度+时间, 空气湿度+时间+压力, 压力+时间等, 针对系统开启和关闭设定条件, 物理量满足条件时便能执行动作。
1.2按控制系统复杂程度分
包括多路控制型、简易型及中央计算机控制型。
多路控制型包括输出信号及多路输入, 可对多台设备予以控制, 适用于大面积灌溉。多路控制较微机控制操作缺乏方便及直观, 但能够满足基本控制需求且价格低, 实际应用有较好前景。
简易型适用于小面积灌溉, 空气湿度型1路信号采集, 1路或2路信号控制;时间型1路输出, 对一台设备进行控制, 如电磁阀、水泵等。
中央计算机控制型主机控制依靠中央计算机, 辅以编制软件, 操作控制较直观, 其子系统为多路控制型, 可按照需要进行无限扩展, 适用于大面积灌溉。微机软件进行数据输入, 显示各设备数据及状态, 并保存数据, 利于决策。将辐射、温度、风速、相对湿度等气象参数, 经电子气象站传输至中央计算机, 进行自动决策, 通知执行设备关闭或开启子系统[2]。此外, 还可控制单个部件。微喷灌及滴管灌水器内部的水流道尺寸小, 水中杂质多, 极易堵塞, 需选择配套过滤器, 同时过滤器本身易堵塞, 引起进出口压力差, 一旦压力差过大, 则通过水量达不到灌溉要求, 甚至引起过滤器爆裂, 故应定期清洗过滤器, 也可选择具有自动清洗功能的过滤器。
2自动控制技术应用现状及发展方向
2.1应用现状
国外电子技术发展快, 水平高, 节水灌溉有很长发展时间, 故自动控制技术更先进、更完善。有国家使用地下湿度传感器, 对土壤湿度进行探测;运用智能系统, 测得植物果、茎等直径变化, 分析作物灌溉量及灌溉计划。小型控制器多用在设施较多的场所, 一般可控制几路到十几路的电磁阀, 管理程序有多套, 可事先设定开始时间、间隔时间及结束时间, 智能化及自动化控制更为可靠、精密, 操作方便, 节省人力。
我国自引进节水灌溉后, 多为示范性应用并未大面积使用, 特别是自动控制技术使用方面较为缺乏。近几年节水灌溉及自动控制技术发展加快, 在自行研制方面取得一定成果, 从简易型控制到中央计算机控制, 均有实际应用。
2.2发展方向
未来自动控制技术方向多为专家化、智能化、网络化及系列化, 在小面积灌溉上, 如塑料大棚、家庭庭院及温室等, 推广智能化小型化控制系统, 使用更为方便。在大面积灌溉上, 需结合各种传感器, 并辅以农艺系统, 科学编制软件, 促进施肥及灌水精确控制, 并结合无线遥控, 实现在家中或办公室远程控制。发展同时监测气温、土壤储水量、土温、有效储水量、相对湿度、田间湿度、灌溉水pH值、气温、降水量、土壤pH值、蒸发量等参数的整套系统[3]。采用图表显示、打印输出及曲线显示等, 使计算及监测结果更加直观显示, 并经无线传输, 定量定时控制管道阀门及水泵, 对于故障进行报警及控制。采用数学模型, 根据每日湿度的监测数据, 预报灌溉时间, 并参考气象站阴天及降雨等数据, 对预报进行自动修改。
3结语
节水灌溉属于高标准先进技术, 对促进农业可持续高效发展有重要作用。节水灌溉中运用自动控制技术, 可更加准确、迅速的掌握作物情况, 如生长环境、生长情况、生长规律等, 对灌溉施肥进行及时精确控制, 促进自动化水平提高, 进而提升农业经济效益。
参考文献
[1]王文新.自动控制技术在园林节水灌溉中的应用[J].电子制作, 2013 (5) :67.
[2]金永奎, 方部玲, 夏春华.自动控制技术在节水灌溉中的应用[J].计算机与农业 (综合版) , 2003 (12) :18-20.