基于物联网技术智能农业喷灌系统方案设计

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1、托普物联网开创智慧农业新时代。基于物联网技术的智能农业喷灌系统方案设计托普物联网认为所谓智能农业喷灌系统就是不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。要实现此功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。喷灌是将灌溉水通过喷灌系统（或喷灌机具），形成

2、具有一定压力的水，由喷头喷射到空中，形成水滴状态，洒落在土壤表面，为作物生长提供必要的水分。喷灌比地面灌可提高产量15％一25％；灌水均匀度一般可达到80％一85％，水的有效利用率为80％以上，用水量比地面灌溉节省36％—50％；喷灌可用于各种类型的土壤和作物，受地形条件的限制小；可以提高工效20一30倍；可提高耕地利用率7％一15％。但喷灌受风的影响大，3一4级以上风力时应停止喷灌。喷灌的蒸发损失相对较大。喷灌系统组成：水源工程、首部装置、输配水管道系统和喷头等喷灌系统形式：管道式喷灌系统和机组式喷灌系统a：管道式喷灌系统：以输配水管网为主体，在我国使用比

3、较广泛。b：机组式喷灌系统：结构紧凑，使用灵活，机械利用率高，单位喷灌面积的投资较低，在农业节水灌溉中具有广泛的使用前景。针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。智能农业喷灌系统涉及到传感器技

4、术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。智能农业喷灌系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能农业喷灌系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能农业喷灌系统。托普物联网开创智慧农业新时代。智能农业喷灌系统背景灌溉造成水资源浪费美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能农业喷灌系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。HydroP

5、oint公司负责可持续领域业务的ChrisSpain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，它们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，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。我们的智能农

6、业喷灌系统在这种背景下应运而生了。不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。托普物联网开创智慧农业新时代。智能农业喷灌系统整体方案图结构系统结构采用了可以无限扩展的开放式设计思路，并采用先进的集木式构建。整个系统由多组集群控制单元组成，每组集群控制单元管理一片区域，每一个片区由多台控制器、电磁阀、传感器组成。因此本系统可以根据用户的需求，方便快速地组建智能农业喷灌系统。用户只需增加各级控制设备的数量即可实现整个系统的无限扩容。本系统可适用于小到某块棉田的

7、自动灌溉，大到整个兵团所有作物地块，包括绿地的自动灌溉。并且系统容量越大，平均投资成本愈低，生产效率也越高。本系统遵循了以下设计原则：1、系统模块化、层次化设计，以提高效率，增加可维护性，便于扩展；2、灵活的硬件配置，用户可以任意升级、更换被控硬件设备，而不需要更换软件；3、人机界面友好，实现灌溉过程的无人值守，减少人员的工作强度，提高灌溉效率；4、抗电磁干扰的能力强，保证系统在野外强电磁干扰的恶劣环境下能可靠地运行；5、故障自动检测功能，提高系统的健壮性，各种设备的布局要求美观。通信方式控制系统托普物联网开创智慧农业新时代。系统上行数据与下行数据均采用了基

8、于广域网的先进的无线传输方式进行传输。上行数据包括：