我國是農業(yè)大國，智慧農業(yè)是我國現代農業(yè)進(jìn)程不可缺少的重要力量，是未來(lái)全球農業(yè)發(fā)展的方向。我國應用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、移動(dòng)互聯(lián)等現代信息技術(shù)，大力推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+現代農業(yè)”，推動(dòng)農業(yè)全產(chǎn)業(yè)鏈改造升級，提高農業(yè)技術(shù)裝備和信息化水平，促進(jìn)中國由農業(yè)大國向農業(yè)強國轉變，智慧農業(yè)是一種新的農業(yè)生產(chǎn)方式，它結合現代管理制度，集多種信息技術(shù)在農業(yè)中實(shí)現綜合實(shí)踐的全面應用，目前，已廣泛應用在溫室種植業(yè)、畜牧養殖業(yè)、水產(chǎn)養殖業(yè)、農產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯等方面。

近幾年來(lái)，隨著(zhù)全球水資源的日趨緊張，世界各國都在積極探索行之有效的節水途徑和措施。自動(dòng)控制節水灌溉技術(shù)的高低代表著(zhù)農業(yè)現代化的發(fā)展狀況，灌溉系統自動(dòng)化水平較低是制約我國高效農業(yè)發(fā)展的主要原因，節水灌溉作為一項現代化的工程技術(shù)，無(wú)論是工程節水、農業(yè)節水，還是管理節水都必須建立在節水灌溉設備實(shí)現產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的基礎上。節水灌溉技術(shù)是為了解決水資源不足，提高灌溉效率而發(fā)展起來(lái)的現代灌溉技術(shù)之一。

智慧農業(yè)灌溉系統不需要有人控制，系統能自動(dòng)感測到什么時(shí)候需要灌溉，灌溉多長(cháng)時(shí)間;系統可以自動(dòng)開(kāi)啟灌溉，也可以自動(dòng)關(guān)閉灌溉;可以實(shí)現土壤太干時(shí)增大噴灌量，太濕時(shí)減少?lài)姽嗔俊?/span>

智慧農業(yè)灌溉系統涉及到傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計算機技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)等多種高新技術(shù)，這些新技術(shù)的應用使我國的農業(yè)由傳統的勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉變奠定了重要的基礎。

智慧農業(yè)灌溉系統—智慧農業(yè)灌溉系統可以根據植物和土壤種類(lèi)，光照數量來(lái)優(yōu)化用水量，還可以在雨後監控土壤的濕度。有研究現實(shí)，和傳統灌溉系統相比，智慧農業(yè)灌溉系統的成本差不多，卻可節水16%到30%。在中國農業(yè)用水量約占總用水量的80%左右，由于農業(yè)灌溉效率普遍低下，水的利用率僅為45%，而水資源利用率高的國家已達70%～80%，因而，解決農業(yè)灌溉用水的問(wèn)題，對于緩解水資源的緊缺是非常重要的。我們的智慧農業(yè)灌溉系統在這種背景下應運而生了。

系統遵循了以下幾點(diǎn)：

1、系統模塊化、層次化設計，以提高效率，增加可維護性，便于擴展;

2、靈活的硬件配置，用戶(hù)可以任意升級、更換被控硬件設備，而不需要更換軟件;

3、人機界面友好，實(shí)現灌溉過(guò)程的無(wú)人值守，減少人員的工作強度，提高灌溉效率;

4、抗電磁干擾的能力強，保證系統在野外強電磁干擾的惡劣環(huán)境下能可靠地運行;

5、故障自動(dòng)檢測功能，提高系統的健壯性，各種設備的布局要求美觀(guān)。

為了最大限度地節約噴灌用水和實(shí)現智能控制，灌溉系統必須具備以下功能：

1、數據采集功能：可接收土壤濕度傳感器采集的模擬量。模擬量信號的處理是將模擬信號轉變成數字信號(A/D轉換)。

2、控制功能：具有定時(shí)控制、循環(huán)控制的功能，用戶(hù)可根據需要靈活選用控制方式。

3、電動(dòng)機過(guò)載保護功能：當電動(dòng)機過(guò)載時(shí)，電動(dòng)機立即停止轉動(dòng)，灌溉過(guò)程中止，并且故障指示燈閃爍報警，過(guò)載消除后自動(dòng)恢復運轉。

4、陰雨天自動(dòng)停止：利用濕度傳感器的開(kāi)關(guān)量作為一個(gè)可編程控制器的輸入信號，實(shí)現控制相關(guān)程序的功能。

5、省電功能：定時(shí)控制器在斷電時(shí)正常計時(shí)，故采用其作為可編程控制器的電源控制。在定時(shí)灌溉控制時(shí)間之內，由定時(shí)器接通可編程控制器的電源，可編程控制器按預先編制的程序依次打開(kāi)各控制設備電源，并根據輸入信號的變化隨時(shí)調整程序的執行。在非系統工作時(shí)間里，定時(shí)器自動(dòng)斷開(kāi)可編程控制器的電源，這樣既減少了系統耗費的電能又延長(cháng)了設備的使用壽命。

6、急停功能：當出現緊急意外事故時(shí)，按下急停按鈕，電動(dòng)機立即停止運轉，閥門(mén)關(guān)閉，噴頭停止灌溉。

7、故障自動(dòng)檢測功能：當灌溉系統出現故障，如水管破裂(水壓為零)，傳感器故障，電動(dòng)機故障，變頻器故障，電磁閥故障等，水泵立即停止運行，電磁閥關(guān)閉，故障報警燈閃爍并伴有警笛聲響起。操作人員可以按下“消音”按鈕以解除鈴響，但故障指示燈仍在閃爍，直到故障消除，故障指示燈才自動(dòng)停止閃爍。

智慧農業(yè)灌溉系統方案

每種植物都有適合其生長(cháng)的濕度，濕度過(guò)大，植物的根系就會(huì )在土壤中腐爛，濕度過(guò)小，就不足以滿(mǎn)足植物生長(cháng)所需要的水分。灌溉就是最大限度地滿(mǎn)足土壤的濕度在適宜植物生長(cháng)的濕度范圍之內?？梢苑譃椋捍笥?，等于，小于三種情況。系統按可編程控制器內預先編好的程序自動(dòng)按一定的灌水量進(jìn)行灌溉。最終實(shí)現不需要人的直接參與，由系統自動(dòng)實(shí)現灌溉，人的作用只是調整控制程序和檢修控制設備。

控制器、傳感器、變頻器是實(shí)現智能灌溉不可缺少的設備。但要想使整個(gè)草坪都得到相同的水量，對草坪實(shí)現均勻而智能的灌溉，必須要設計一套完整的系統。

一套完整的智慧農業(yè)灌溉系統由水源、電源、可編程控制器、開(kāi)關(guān)量、模擬量輸入、現場(chǎng)儀表，顯示面板等組成。

水源：包括各種可能使用的水源的類(lèi)型，如自來(lái)水、河流、井水、池塘等。視距離灌溉區的遠近而定，重要的是所選水源必須要有足夠的供水量。

電源模塊：穩定可靠的電源供應是整個(gè)系統安全、可靠運行的重要前提，要求電源模塊穩定、可靠，留有一定的功率余量。

顯示面板：通過(guò)顯示面板上的指示燈，使操作人員能清晰的看到系統的運行狀態(tài)，便于控制和維修。

其他輔助設備：輔助設備如冷卻風(fēng)扇、UPS不間斷電源等是完善整個(gè)系統所必須的，對提高系統的可靠性和使用壽命有很大的幫助。

智慧農業(yè)灌溉系統工作原理與結構

1、智慧農業(yè)灌溉系統工作原理

灌溉系統工作時(shí)，濕度傳感器采集土壤里的干濕度信號，檢測到的濕度信號通過(guò)A/D模塊轉換，將標準的電流模擬信號轉換為濕度數字信號，輸入到可編程控制器?？删幊炭刂破鲀阮A先設定50%—60%RH為標準濕度值，實(shí)際測得的濕度信號與50%—60%RH比較，可以分為：在這個(gè)范圍內，超出這個(gè)范圍，小于這個(gè)范圍三種情況?？删幊炭刂破鲗⒖刂菩盘杺鹘o變頻器，變頻器根據濕度值，相應的調節電動(dòng)機的轉速，電動(dòng)機帶動(dòng)水泵從水源抽水，需要灌溉時(shí)，電磁閥就自動(dòng)開(kāi)啟，通過(guò)主管道和支管道為噴頭輸水，噴頭以各自的旋轉角度自動(dòng)旋轉。灌溉結束時(shí)電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。為了避免離水源遠的噴頭不能被供給足夠的壓力，在電磁閥的一側安裝一塊壓力表，保證噴頭的水壓滿(mǎn)足設定的噴灌射程，避免發(fā)生因為水壓不足，噴頭射程減少的現象。整個(gè)系統協(xié)調工作，實(shí)現對草坪灌溉的智能控制。

2、智慧農業(yè)灌溉系統結構

要實(shí)現智能灌溉，系統需要有可編程控制器、傳感器、A/D模塊、變頻器、電動(dòng)機、水泵、電磁閥、管網(wǎng)等設備。

①可編程控制器：負責發(fā)出和接收各種運行程序指令，是整個(gè)控制系統的中樞部分。

②傳感器：由于本次設計時(shí)間比較倉促，忽略了溫度對灌溉的影響，因此沒(méi)有使用溫度傳感器，只使用了土壤濕度傳感器。通過(guò)傳感器采集土壤里的濕度信號，判斷是否需要灌溉。

③A/D模塊：因為可編程控制器不能接收模擬信號，所以需將傳感器的電壓或電流信號轉換成數字信號。

④變頻器：通過(guò)改變電動(dòng)機的轉速調節噴灌流量，達到節水的目的。

⑤電動(dòng)機、水泵：由電動(dòng)機帶動(dòng)水泵從水源抽水，為噴灌系統提供一定的壓力。

⑥電磁閥：控制噴頭的噴灌與否。

⑦管網(wǎng)：灌溉系統輸送水的管路。

高效節水灌溉技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

(1)推廣應用高效節水灌溉技術(shù)，在大幅度提高水的利用率的同時(shí)，引發(fā)了農業(yè)生產(chǎn)方式的變革，改變了傳統的農田水利建設方式，提高了土地利用率。

(2)改變了傳統的勞作方式，大幅度降低了作業(yè)成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

各種高效節水灌溉技術(shù)

(1)噴灌。噴灌比漫灌節水30%，主要用于大田密植作物，適合區域化控制，具有增產(chǎn)、提高耕地利用率等優(yōu)點(diǎn)，但運行能耗較高，蒸發(fā)損失較大，要求大容量水源，并且只能在不超過(guò)3級風(fēng)力的條件下使用。

(2)微灌。微灌屬于先進(jìn)的節水灌溉技術(shù)，能夠僅對作物需水部位提供所需水量，由“澆地”轉換為“澆作物”。微灌用于設施農業(yè)和經(jīng)濟作物，適應所有地形和土壤，具有節水、增產(chǎn)效應，灌水均勻，至少可比噴灌節水50%。微灌很容易實(shí)現水肥一體化。但微灌對水質(zhì)及日常系統維護要求較高。

來(lái)源:中國水表

圖片來(lái)源：找項目網(wǎng)