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智慧節(jié)水灌溉系統(tǒng)——灌溉自動(dòng)化整體解決方案

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智慧農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉及監(jiān)測(cè)信息化系統(tǒng)建設(shè)方案目前，由于地區(qū)旱情測(cè)報(bào)系統(tǒng)及現(xiàn)代化灌溉技術(shù)不夠完善，且現(xiàn)有設(shè)施老化，故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響灌溉質(zhì)量，且水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，故進(jìn)行設(shè)施補(bǔ)充及更新改造

詳細(xì)介紹

智慧農(nóng)業(yè)高效節(jié)水灌溉及監(jiān)測(cè)信息化系統(tǒng)建設(shè)方案

目前，由于地區(qū)旱情測(cè)報(bào)系統(tǒng)及現(xiàn)代化灌溉技術(shù)不夠完善，且現(xiàn)有設(shè)施老化，故障頻發(fā)，嚴(yán)重影響灌溉質(zhì)量，且水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，故進(jìn)行設(shè)施補(bǔ)充及更新改造。

高效節(jié)水灌溉及監(jiān)測(cè)信息化系統(tǒng)所產(chǎn)生的社會(huì)效益包括以下幾點(diǎn)：
（1）合理高效利用水資源。
（2）保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
（3）節(jié)約人力成本和能源資源。
（4）改善作物品質(zhì)，增加產(chǎn)量。
旱情及農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
旱情及農(nóng)業(yè)氣象采集系統(tǒng)主要由墑情儀、智能網(wǎng)關(guān)、7要素自動(dòng)氣象站和農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中心軟件平臺(tái)組成。
農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中心軟件平臺(tái)對(duì)各站點(diǎn)上傳的監(jiān)測(cè)結(jié)果自動(dòng)進(jìn)行分析、整理和統(tǒng)計(jì)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以圖表等多種方式顯示給用戶。用戶可同通過電腦、手機(jī)等登陸互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)隨地查閱監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

土壤墑情監(jiān)測(cè)受土壤類型、灌溉情況、作物類型等影響較大，具有區(qū)域單元特異性，為更準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)實(shí)際灌溉前后的土壤水分含量，精確的指導(dǎo)管灌，需要每個(gè)灌溉單元配置一套墑情儀及智能網(wǎng)關(guān)，及每個(gè)智能閥門所覆蓋的灌溉范圍需配套一套智能墑情設(shè)備，以保證灌溉及墑情監(jiān)測(cè)密切相關(guān)。每套墑情儀包含3枚土壤水分傳感器，分別測(cè)量10cm/20cm/40cm的實(shí)際土壤水分含量。

圖1. 自動(dòng)墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作原理圖

7要素自動(dòng)氣象站用于監(jiān)測(cè)局地農(nóng)業(yè)氣象，包含降雨量、空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、光照、大氣壓強(qiáng)數(shù)據(jù)。

智能井房IC卡智能計(jì)水計(jì)電控制系統(tǒng)（泵房自動(dòng)化系統(tǒng)）

水資源用水用電計(jì)量與自動(dòng)化控制需要依靠智能井房計(jì)水計(jì)電管理系統(tǒng)（泵房自動(dòng)化系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)。智能云控柜主要包括以下幾個(gè)方面：一體化玻璃鋼柜體、GPRS遠(yuǎn)傳模塊、IC卡計(jì)水計(jì)電控制器、IC卡、軟啟動(dòng)器和超聲波流量計(jì)。
結(jié)合了計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信和傳感器三項(xiàng)技術(shù)，達(dá)到對(duì)地下水取水用戶實(shí)施水量自動(dòng)監(jiān)控的目的。實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與查詢、取水計(jì)劃管理與控制等功能，從而為落實(shí)的水資源管理制度提供技術(shù)支撐，促進(jìn)水資源可持續(xù)利用和節(jié)約用水。

圖2. 智能井房IC卡智能計(jì)水計(jì)電控制系統(tǒng)工作原理圖

智能閥門自動(dòng)化灌溉控制系統(tǒng)
智能閥門灌溉自動(dòng)化控制系統(tǒng)是近些年新興的一個(gè)現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)概念，它是通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的精確感知、遠(yuǎn)程傳輸和智能分析等技術(shù)為支撐，以實(shí)現(xiàn)灌溉自動(dòng)化為目標(biāo)的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展模式與形態(tài)。它的主要作用體現(xiàn)在：精確監(jiān)測(cè)農(nóng)業(yè)環(huán)境、高效利用農(nóng)業(yè)資源、有效降低農(nóng)業(yè)能耗、全面提升農(nóng)業(yè)質(zhì)量。
智能閥門自動(dòng)化灌溉控制系統(tǒng)由智能閥門、網(wǎng)關(guān)、墑情傳感器、數(shù)據(jù)采集終端、GPRS模塊、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺(tái)、數(shù)據(jù)接收與分析軟件、遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)等。其主要的工作原理是利用相關(guān)傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)降雨、田間氣象、土壤的水分和溫度等參數(shù)，通過數(shù)據(jù)采集與傳輸終端，通過GPRS技術(shù)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送到Web數(shù)據(jù)服務(wù)器中，系統(tǒng)軟件采用ASP．NET開發(fā)，通過服務(wù)器接收軟件及相關(guān)的分析與決策軟件，實(shí)時(shí)查詢作物當(dāng)前或歷史的需水情況，并計(jì)算出作物的需水量，通過控制軟件，對(duì)灌溉設(shè)備進(jìn)行智能控制，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉的自動(dòng)化、精細(xì)化。該系統(tǒng)可根據(jù)地區(qū)、季節(jié)、所種植農(nóng)作物的用水特性，結(jié)合農(nóng)田里的墑情、地溫、水表、雨水傳感器傳回的數(shù)據(jù)，通過對(duì)智能閥門的遠(yuǎn)程開啟，對(duì)作物進(jìn)行自動(dòng)灌溉、按需灌溉和節(jié)約灌溉，缺水時(shí)自動(dòng)補(bǔ)水，下雨時(shí)自動(dòng)停水。

通過該系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)整個(gè)種植基地的灌溉自動(dòng)化、施肥精細(xì)化，同時(shí)可以節(jié)約大量人力成本。從而達(dá)到節(jié)水增效、節(jié)肥增效、增產(chǎn)增收的目標(biāo)。系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)品均采用太陽(yáng)能+鋰電池供電，無(wú)需架設(shè)繁雜的供電線纜，節(jié)省架設(shè)成本。

圖3. 智能閥門自動(dòng)化灌溉控制系統(tǒng)工作原理圖

智能井房遠(yuǎn)程灌溉監(jiān)測(cè)控制

智能井房遠(yuǎn)程灌溉監(jiān)測(cè)控制包含遠(yuǎn)程灌溉計(jì)水計(jì)電控制器、GPRS遠(yuǎn)傳模塊、超聲波流量計(jì)、軟啟動(dòng)器、交流接觸器和斷路器，集成水電計(jì)量、刷卡取水、水泵控制、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳等功能?？蛇h(yuǎn)程控制水泵開啟與關(guān)閉，提高灌溉自動(dòng)化水平。利用物聯(lián)網(wǎng)通訊、大數(shù)據(jù)處理等*技術(shù)，可全面提升農(nóng)業(yè)用水計(jì)量、加強(qiáng)農(nóng)業(yè)用水收費(fèi)管理、推進(jìn)水權(quán)交易、合理利用地下水資源。

圖4. 智能井房遠(yuǎn)程灌溉監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)工作原理圖

視頻會(huì)商網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

視頻會(huì)商網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)是整個(gè)高效節(jié)水灌溉及監(jiān)測(cè)信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及展示窗口。建成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不僅可提供多業(yè)務(wù)接入的集成能力，而且是保證旱情、雨情、氣象、視頻、灌溉控制等信息傳遞的基礎(chǔ)，將為各類應(yīng)用信息提供傳送保障。網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)可以提高溝通效率并降低運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)全面的辦公自動(dòng)化、優(yōu)化調(diào)度和決策支持。本方案中本區(qū)域監(jiān)測(cè)預(yù)警計(jì)算機(jī)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)要達(dá)成的目標(biāo)是為各類預(yù)警信息的數(shù)據(jù)接收、處理、加工與查詢、預(yù)報(bào)決策、預(yù)警與信息發(fā)布、信息交換等服務(wù)提供軟硬件平臺(tái)。

墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)描述

土壤含水量監(jiān)測(cè)依靠土壤墑情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分含量，能夠準(zhǔn)確反映土壤的蓄水情況和實(shí)際含水量。系統(tǒng)采用太陽(yáng)能及蓄電池進(jìn)行供電，24小時(shí)在線，每小時(shí)上報(bào)一次數(shù)據(jù)。采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS模塊發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺(tái)，根據(jù)軟件平臺(tái)設(shè)置的預(yù)警閾值，指導(dǎo)節(jié)水灌溉或自動(dòng)灌溉?？赏ㄟ^電腦或手機(jī)遠(yuǎn)程登錄軟件平臺(tái)，查看當(dāng)前土壤的旱澇程度。系統(tǒng)采用無(wú)線傳輸方式，智能墑情儀與智能網(wǎng)關(guān)之間實(shí)現(xiàn)無(wú)線遠(yuǎn)距離傳輸，傳輸距離大于2公里。每個(gè)智能網(wǎng)關(guān)可同時(shí)無(wú)線連接128個(gè)墑情儀。

圖1-1. 大田墑情自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)圖

智慧農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉管理系統(tǒng)軟件平臺(tái)

智慧農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉管理系統(tǒng)是一套集用戶管理、表具管理、財(cái)務(wù)管理、抄表結(jié)算、收費(fèi)管理、發(fā)票管理、報(bào)表分析、表務(wù)管理、報(bào)裝業(yè)務(wù)等功能為一體的綜合性灌溉管理信息化系統(tǒng)。系統(tǒng)采用B/S(瀏覽器/服務(wù)器）架構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)兼容目前主流瀏覽器軟件，采用模塊化設(shè)計(jì)，組態(tài)靈活方便，每個(gè)功能模塊可靈活配置，方便系統(tǒng)升級(jí)擴(kuò)展，軟件界面美觀，操作簡(jiǎn)單，使用方便，適用于各大、中、小型農(nóng)田灌區(qū)。并可單機(jī)、局域網(wǎng)、Internet聯(lián)網(wǎng)方式使用。

智慧農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉管理系統(tǒng)軟件平臺(tái)主要特點(diǎn)：
（1）用戶管理：用戶信息管理。
（2）表具管理：智能網(wǎng)關(guān)及智能閥門、智能墑情儀等表具管理。
（3）灌溉管理：支持自動(dòng)灌溉、半自動(dòng)灌溉、手動(dòng)灌溉模式
（4）短信提醒功能：支持欠費(fèi)、閥門控制、故障信息短信提醒功能。
（5）第三方數(shù)據(jù)導(dǎo)出：支持文本、EXCEL、DBF、SQL SERVER、ORACLE等多種格式的數(shù)據(jù)導(dǎo)出。
（6）采用組件式系統(tǒng)開發(fā)架構(gòu)：每個(gè)功能模塊可靈活配置，方便系統(tǒng)升級(jí)擴(kuò)展。
（7）豐富的圖表分析功能：支持?jǐn)?shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等圖表分析、統(tǒng)計(jì)功能。
（8）安全權(quán)限控制：可設(shè)置不同的角色控制操作員的訪問權(quán)限。
（9）系統(tǒng)安裝部署方便：向?qū)桨惭b模式，只需簡(jiǎn)單選擇即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安裝升級(jí)。

圖4. 智能閥門灌溉自動(dòng)化控制軟件平臺(tái)

圖5. 智能閥門灌溉自動(dòng)化控制軟件平臺(tái)在線監(jiān)測(cè)功能

圖6. 智能閥門灌溉自動(dòng)化控制手機(jī)APP軟件在線監(jiān)測(cè)與控制功能

圖3.1 監(jiān)控中心實(shí)體效果圖

高效節(jié)水灌溉及水肥一體化灌溉管網(wǎng)
采用100畝面積作為建設(shè)單元，實(shí)現(xiàn)水肥一體化滴灌自動(dòng)化控制。水肥一體化滴灌自動(dòng)化控制系統(tǒng)作為一個(gè)集成度較高的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)技術(shù)手段，需要兼顧水源、肥料、設(shè)備配套、設(shè)備日常維護(hù)四大板塊的整合。

關(guān)鍵詞：智能網(wǎng)關(guān) 控制系統(tǒng) 控制器軟啟動(dòng)器超聲波流量計(jì)