農(nóng)業(yè)自動化灌溉系統(tǒng)的功能特點(diǎn)與優(yōu)勢

     水資源日益緊缺已經(jīng)全球性的問題，節(jié)約用水并實(shí)現(xiàn)高效用水是人類生存與發(fā)展的需求，也是全球經(jīng)濟(jì)社會的需求。我國作為全球13個貧水國家之一，水資源的不足已經(jīng)對我國經(jīng)歷社會發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，甚至成為經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的“瓶頸”，大力發(fā)展節(jié)約用水不僅是一種革命措施，也是我國的基本策略之一。農(nóng)業(yè)用水占據(jù)了我國總用水量的70%，農(nóng)業(yè)灌溉效率低下和用水浪費(fèi)的問題普遍存在。目前全國灌溉水利用率約為43%，單方水糧食生產(chǎn)率只有10公斤左右，大大低于發(fā)達(dá)國家灌溉水利用率70%~80%、單方水糧食生產(chǎn)率2.0公斤以上的水平，因此發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)、提高農(nóng)業(yè)用水利用效率是我國節(jié)水戰(zhàn)略中的重要環(huán)節(jié)。

農(nóng)業(yè)自動化灌溉系統(tǒng)由自動控制技術(shù)和專家系統(tǒng)技術(shù)，傳感器技術(shù)、通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等于一體的灌溉管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要面向農(nóng)田、園林、設(shè)施農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的日常灌溉控制和管理而設(shè)計(jì)，并通過現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)手段，達(dá)到降低人力成本，提高自動化生產(chǎn)效率，節(jié)約水資源的目的。該系統(tǒng)具有實(shí)用性和良好的展示性，系統(tǒng)硬件具備良好的穩(wěn)定性，以及防水、防潮、抗高溫的能力。

節(jié)水灌溉自動化系統(tǒng)采取因地制宜的原則依據(jù)不同地區(qū)、不同作物的不同需求，選擇不同的灌溉設(shè)施，并利用計(jì)算機(jī)、無線數(shù)據(jù)通訊、采集控制器、傳感器等先進(jìn)技術(shù)對農(nóng)田灌溉進(jìn)行監(jiān)控管理，保證適時地滿足作物生長所需要的水分從而達(dá)到節(jié)水灌溉及節(jié)水灌溉自動化的目的。

系統(tǒng)架構(gòu)本方案給出了一個節(jié)水灌溉自動化系統(tǒng)的基本框架，它主要由中心主控系統(tǒng)、采集控制模塊、無線通訊模塊、土壤水分傳感器、氣象觀測站、電磁閥等設(shè)備組成，現(xiàn)對各個部分作進(jìn)一步的描述∶

1、傳感器與電磁閥：是數(shù)據(jù)的采集者與系統(tǒng)自動化功能的執(zhí)行者。傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。本系統(tǒng)中主要包括測量土壤水分的土壤水分傳感器，測量養(yǎng)分的養(yǎng)分儀，測量氣象要素的雨量傳感器，空氣溫濕度傳感器、風(fēng)速傳感器、風(fēng)向傳感器等；電磁閥是本系統(tǒng)中自動化的執(zhí)行設(shè)備，可與水泵、養(yǎng)分補(bǔ)充設(shè)備等相連。

2、采集控制設(shè)備∶是指掌控?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備和執(zhí)行設(shè)備工作的數(shù)據(jù)采集控制模塊，主要作用為∶通過作物決策灌溉軟件的設(shè)置，掌控?cái)?shù)據(jù)采集設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；根據(jù)作物決策灌溉軟件發(fā)出的指令，掌控執(zhí)行電磁閥的開啟/開關(guān)。

3、數(shù)據(jù)傳輸∶本系統(tǒng)中采用的為無線傳輸模塊。無線傳輸模塊能夠通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)將與之相連的用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet中一臺主機(jī)上，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程的透明傳輸。

4、控制中心主要由計(jì)算機(jī)和作物決策灌溉決策軟件組成，作物決策灌溉軟件是數(shù)據(jù)接收者及指令發(fā)出者，是整個系統(tǒng)的靈魂。主要有以下功能∶系統(tǒng)配置、功能設(shè)置；設(shè)置數(shù)據(jù)采集時間段、采集間隔、控制系統(tǒng)執(zhí)行條件等參數(shù)；數(shù)據(jù)存儲顯示、打印等操作；將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時顯示，可用圖表表達(dá)并能執(zhí)行打印等操作；發(fā)送指令∶將指令通過無線傳輸模塊發(fā)送給數(shù)據(jù)采集控制模塊，控制電磁閥的開啟或關(guān)閉：自動灌水功能∶根據(jù)不同的地區(qū)、不同的作物在不同生長階段對水分需求的不同，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，當(dāng)值低于或超出一定的范圍時，自動開啟灌水功能。自動補(bǔ)充養(yǎng)分功能∶在無土栽培中，根據(jù)不同的作物在不同生長階段對養(yǎng)分需求的不同，設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，當(dāng)值低于或超出一定的范圍時，自動補(bǔ)充相應(yīng)的養(yǎng)分。

自動報(bào)警∶可設(shè)置設(shè)備的正常運(yùn)行參數(shù)、農(nóng)田氣象因子范圍，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障或氣象因子劇烈變化的報(bào)警功能。結(jié)論節(jié)水灌溉自動化系統(tǒng)將傳統(tǒng)的充分灌溉向非充分灌溉發(fā)展，對灌區(qū)用水進(jìn)行監(jiān)測預(yù)報(bào)，實(shí)現(xiàn)動態(tài)管理。該系統(tǒng)采用傳感器采集土壤墑情信息、氣象信息和作物的生長狀況，通過無線網(wǎng)絡(luò)對農(nóng)田灌溉用水量實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控，按照作物的需求實(shí)施灌水、補(bǔ)給養(yǎng)分的操作。

農(nóng)業(yè)自動化灌溉系統(tǒng)功能

數(shù)據(jù)采集功能

可自動采集，處理溫度、濕度、風(fēng)速、雨量、光照等環(huán)境參數(shù)。

灌溉控制功能

（1）具有自動灌溉、定時灌溉、周期灌溉、手動灌溉等多種模式，用戶可根據(jù)需要靈活選用灌溉模式。

（2）可實(shí)現(xiàn)中控室控制，手機(jī)短信、現(xiàn)場遙控及現(xiàn)場手動等多種方式控制。

參數(shù)設(shè)置功能

（1）系統(tǒng)可以對現(xiàn)場的溫、濕度限值進(jìn)行設(shè)置和修改。

（2）系統(tǒng)可通過控制器或后臺監(jiān)控系統(tǒng)完成灌溉起始時間、停止時間、噴灌時間等參數(shù)設(shè)置。

顯示功能

（1）控制器上配有液晶屏，以中文菜單方式顯示，現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)顯示在液晶屏上。

（2）后臺監(jiān)控系統(tǒng)可配大屏幕顯示器，圖形、表格等多種形式動態(tài)顯示整個灌溉區(qū)運(yùn)行情況，準(zhǔn)確、直觀、明了。

報(bào)警功能

當(dāng)灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故障。如水管破裂等，立即停止水泵運(yùn)行，并報(bào)警。

通信功能

（1）通過后臺機(jī)查看、設(shè)置、修改參數(shù)。

（2）采取數(shù)據(jù)上傳后臺機(jī)，供后臺機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯示。

（3）接收后臺機(jī)發(fā)出的控制命令。

數(shù)據(jù)處理功能

后臺機(jī)可完成用戶提出的統(tǒng)計(jì)、貯存、查詢等各種數(shù)據(jù)處理功能，并可打印用戶要求的報(bào)表。

（1）電磁閥門開啟次數(shù)和時間統(tǒng)計(jì)。

（2）通過電磁閥門的水流量統(tǒng)計(jì)。

（3）系統(tǒng)故障次數(shù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)使用率統(tǒng)計(jì)。

（4）用戶要求的其它統(tǒng)計(jì)功能。