智能精准灌溉系统

  我国不仅是农业大国,同时也是用水大国,农业用水量约占总用水量的80%左右,由于传统的灌溉手段落后,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%。自我国引入农业灌溉技术以来,农业灌溉技术不断地发展和进步,灌溉设备也越来越齐全和先进,农业灌溉效果也逐渐显现。我国灌溉技术由传统防渗渠灌溉方式和管道灌溉方式向高效节水灌溉方式方向发展,利用较多的有滴管、微管技术等。现有的灌溉技术不仅浪费水资源和人力资源,还出现灌溉不均匀的情况,因此,迫切需要提高水资源利用率,缓解水资源紧缺问题。为此,我们专门研发了智能灌溉系统,实现节水灌溉。采用先进的自动控制技术可以根据农作物的实际需水量、需肥量,实施精准灌溉、施肥,提高智能灌溉系统的用水效率和施肥的精准度。智能灌溉系统的使用不仅能有效利用水资源,而且能提高自动化生产效率,大大减少人力和管理,显著提高效率。

   随着我国经济社会的进一步发展,水资源的战略地位日渐重要。目前农田灌溉智能化迎来了发展良机,从宏观政策层面分析,国家高度重视水利生态建设,并提出具体建设目标。《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》中提出:“大规模推进农田水利、土地整治、中低产田改造和高标准农田建设”,“推广节水灌溉技术,推进工程节水、品种节水、农艺节水、管理节水”,“实行最严格的水资源管理制度,以水定产、以水定城,建设节水型社会”。水利部发布的《全国水利信息化“十三五”规划》和《水利部信息化建设与管理办法》,提出水利网络安全和信息化是国家网络安全和信息化的重要组成部分。“十三五”时期是水利现代化建设的关键时期,强化水安全保障,完善水利基础设施网络,加强水生态文明建设,深化水利体制机制改革,迫切需要通过充分运用现代信息技术,深入开发和广泛利用水利信息资源,实现水利信息采集、传输、存储、管理和服务的数字化、网络化与智能化,全面提升水利工作的效率和效能。

  行业出现物联网与精细农业结合的趋势,在农业领域的应用包括农业环境监测、温室控制、节水灌溉、气象监测、产品安全与溯源、设备智能诊断管理等方方面面。通过采用高精度土壤温湿度传感器,依据土壤墒情和作物用水次第施行精准灌溉,不但能有效处置农业灌溉用水使用率低的疑问,缓解水资源日趋紧张的矛盾,并且还为作物提供了更好的生长环境,充沛发扬现有节水配备的作用,优化调度,提高效益,使灌溉愈加简约,提高维护水平。
    智能化灌溉渐渐成为节水灌溉的趋势,智能自动化控制灌溉能够提高灌溉管理水平,改变人为操作的随意性,同时智能控制灌溉能够减少灌溉用工,降低管理成本,显著提高效益。因此,推广实施自动化控制灌溉,改变目前普遍存在的粗放灌水方式,提高灌溉水利用率,是解决灌溉节水问的有效措施。
  本实物创新是一种可以自动调节的灌溉系统,可编程控制器(主控中心)作为它的中枢系统。灌溉系统中另设有土壤湿度测量器、土壤温湿度传感器、变频(控制)器、水泵、电磁阀、雨水收集器、供水管网、喷头等设备。智能灌溉系统涉及到传感器技术、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。智能灌溉系统可以根据植物和土壤种类,土壤的湿度、光照数量来优化用水量。系统中的“测量器”,可以自动测量土壤的湿度、光照量、土壤的种类等,通过传感器将测量数据传输给主控中心,主控中心根据测量情况判断土壤的需水量,中心主机根据数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。另外,通过系统中的“测量器”检测出土壤是否需要施肥以及施肥的程度,传感器将信息传送到主控中心,主控中心根据收集的信息通过电磁阀来控制施肥量。Internet管理员对系统进行远程管理,满足规模化灌溉的需求。

针对现有的灌溉技术不仅浪费水资源和人力资源,还出现灌溉不均匀的情况。因此,迫切需要提高水资源利用率,缓解水资源紧缺问题。本创新的目的是提供一种可以采用先进的自动控制技术的智能灌溉。根据农作物的实际需水量、需肥量,实施精准灌溉、施肥,提高智能灌溉系统的用水效率和施肥的精准度的产品。

结构特点;

传感器与电磁阀:是数据的采集者与系统自动化功能的执行者。传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。本系统中主要包括测量土壤水分的土壤水分传感器,测量养分的养分仪,测量气象要素的雨量传感器,空气温湿度传感器、等;电磁阀是本系统中自动化的执行设备,可与水泵、养分补充设备等相连。

采集控制设备:是指掌控数据采集设备和执行设备工作的数据采集控制模块,主要作用为:通过作物决策灌溉软件的设置,掌控数据采集设备的运行状态; 根据作物决策灌溉软件发出的指令,掌控执行电磁阀的开启/关闭。

数据传输:本系统中采用的为无线传输模块。无线传输模块能够通过GPRS无线网络将与之相连的用户设备的数据传输到Internet中一台主机上,可实现数据远程的透明传输

  控制中心:主要由计算机和作物决策灌溉决策软件组成,作物决策灌溉软件是数据接收者及指令发出者,是整个系统的灵魂。智能灌溉系统按可编程控制器内预先编好的程序自动按一定的灌水量和施肥量来进行灌溉和施肥,减少人力参与,人的作用只是调整控制程序和检修控制设备。

实用性

节省人力资源:如果不采用智能灌溉系统,主要方法是人力灌溉。由于是在大规模种植,大面积的农田一直是一项巨大的工程。在大部分庄稼人来看浇地,施肥是一件苦差事,劳动强度大,用工共成本高,浇地的质量还得不到保障。耕地浇一亩地大概需要三个小时。而采用智能灌溉最起码可以将时间压缩到十分钟左右。相比之下智能灌溉系统更能够有利于抢抓农时,解放生产力,节约种植成本。

节水,节肥效果明显:在全球水资源的日趋紧张,与生态环境逐渐恶化的大背景下,探索行之有效的节水途径和措施,成为当今发展的一大重点。我国是农业大国,同时也是水源消耗大国,灌溉作为农业的用水大户自然成为节流的主要目标。我们可以来算一笔账,在传统的灌溉每亩地灌溉需要用水大约20吨,如果每年灌溉四次的话,每年每亩地需要大约80吨灌溉水,这八十吨水的利用率只有45%左右。但是如果使用智能灌溉系统,可以节约至少一半的灌溉水!也就是说每亩地,每年只需要40吨水就可以满足农作物的生长的需求。每吨水如果是三块钱,每亩地单单是灌溉每年可以节约成本一百多元!如果种植面积是50亩,成本可节约6000元。其中还不包括人力成本。

提高产值:各种植物的生长都有自己适宜的土壤酸碱性,土壤质地与植物的生长关系十分密切,土壤的酸性或碱性过大,都会在一定程度上影响植物的根系生长,从而影响到植物的正常生长发育。因此,研究土壤酸 碱性与植物的关系,加快土壤改良,培肥,地力,具有十分重要的意义。

综上所述;行业出现物联网与精细农业结合的趋势,在农业领域的应用包括农业环境监测、温室控制、节水灌溉、气象监测、产品安全与溯源、设备智能诊断管理等方方面面。通过采用高精度土壤温湿度传感器,依据土壤情况和作物用水次第施行精准灌溉,不但能有效处置农业灌溉用水使用率低的疑问,缓解水资源日趋紧张的矛盾,并且还为作物提供了更好的生长环境,充沛发扬现有节水配备的作用,优化调度,提高效益,使灌溉愈加简约,提高维护水平。

智能化灌溉渐渐成为节水灌溉的趋势,智能自动化控制灌溉能够提高灌溉管理水平,改变人为操作的随意性,同时智能控制灌溉能够减少灌溉用工,降低管理成本,显著提高效益。因此,推广实施自动化控制灌溉,改变目前普遍存在的粗放灌水方式,提高灌溉水利用率,是解决灌溉节水问的有效措施。

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