农业节水灌溉自动化解决方案.doc

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1、农业灌溉自动化解决方案一、概述 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。我国农业用水量约占总用水量的80%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%～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，

2、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、动态管理。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。二、自动灌溉监控优点： l将充分发挥现有的灌溉设备作用，优化调度，提高效益。 l通过自动控制技术的应用，更加节水节能，降低灌溉成本，提高灌溉质量。 l实现远程、集中的供水控制和用水计量。使灌溉更加科学，方便、提高管理水平。  自动灌溉控制技术在

3、发达国家，特别是有大面积种植或缺水地区得到了迅速的发展和应用。灌溉系统自动化是世界先进国家发展高效农业的重要手段，而我国目前的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。如果离开了自动化控制技术，即使是采用了喷灌（喷洒灌溉）和微灌、滴灌、渗等新的灌溉方式，也不能形成先进节水灌溉制度。大力推广自动灌溉控制技术，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、动态管理、远程、集中的供水控制和用水计量收费是高效、精细农业发展的必由之路。三、自动灌溉控制总体构成 系统由中央系统、无线数据传输网络、现场气象环境监测

4、系统、远程测控终端(RTU)、泵站管网测控系统、电磁流量计及电磁阀和水泵等设备等部分组成。中央控制器是控制系统的核心机器,由多台PC机及机柜组成,内装有智能灌溉专家系统、实时监控系统、数据报表系统、人机交互界面等,用于对所采集的信号进行分析、决策和发出控制命令。监测控制命令由计算机串口发出,通过高速工业以太网络和无线传输网络传送至现场自动气象环境站、泵站管网和远程测控终端的采集变送设备。现场自动气象环境站用来监测环境温度、降水、土壤水份等信息,并回传送给中央控制器。泵站管网测控系统用来检测机泵运行情况、管道水压等信号,并接受执行中央控

5、制器的控制指令,进行机泵的开启和停机,以保持灌溉管网的水压维持在合适的压力。自动气象环境站和泵站距系统的控制中心采用电缆线以串行通信方式交换信息。远程测控终端的作用是采集、上报田间墒情和灌溉信息,接受控制指令,控制灌溉的进程。远程测控终端分布在田间,距控制中心相对较远,和控制中心的信息通过无线数据传输网络实现双向传递。可以将每个灌溉泵做为一个单元，也可根据需要灌溉的区域分成若干个小区，划分的原则为出水泵和流量计相对集中。每个单元或每个小区内采用一个无线数传设备3G DTU，通过它与中心控制室通讯。四、系统的功能1)信息自动采集:通过自

6、动气象环球站中的温度传感器、湿度传感器、雨量传感器,以及分布在田间的墒情传感器,能够对与作物生长有关的气象因素如温度、湿度、降雨及土壤含水量等信息自动采集、保存,并通过无线网络向中央控制器传输。系统中远程测控终端可以按预先设置的定时时间,自动对传感器执行定时数据采集,将采集的数据发送给中央控制器同时保存在RTU的存储器中;也可以执行中央控制发来的随机采集命令,对任何传感器进行数据采集。系统操作员在调度中心工作站可任意查看当前或历史数据,利用图形、报表或分析软件等工具对田间墒情作出进一步分析处理。2)自动监控功能:系统运行时,微机可自动

7、显示机泵、管网、阀门的实时工作状态,如工作压力、灌水流量、水位、土壤含水量及气象等信息的实时数据,并对数据进行备份分析,工作人员可以实时查看。3)灌溉决策支持功能:系统的智能灌溉专家系统能够根据采集传输的信息,按照相关知识库和规则库,进行综合分析推理,预报土壤墒情。根据预报结果和作物生长所需适宜含水量的上、下限比较情况,确定灌溉方案,并根据需要发出使机泵自动开启的指令,按照制定的灌水计划,按灌溉顺序、灌溉时间,实现按需、精准灌溉,达到高效节水、优质高产的目的。4)预置修改功能:工作人员根据不同作物的种类或同一作物不同的生长阶段对土壤水

8、分需求的不同,可以及时修改有关数据。5)报表和图形功能:可以按选定的日期、时段、传感器测头,自动打印报表,自动生成各种压力、土壤含水量等过程线。6)数据库管理功能:能提供原始测值数据库、应用数据库等各种类型的数据库;能够