自动化控制灌溉工作原理
四、自动化控制灌溉工作原理
所谓的自动化控制灌溉即利用田间布设的相关设备采集或监测土壤信息、田间信息和作物生长信息，并将监测数据传到首部控制中心，在相应系统软件分析决策下，对终端发出相应灌溉管理指令。
本产品通过一个湿度传感器采集土壤湿度并将数据传给单片机，并根据数值大小觉定灌溉阀门开闭.
本产品采用五点取样法，在五个点分别采集土壤湿度，然后求平均值判断是否打开阀门灌溉。
当前智能温室环境系统主要有：单功能智能温室环境控制、多功能智能温室环境控制和网络化智能温室环境控制：
图：玻璃连栋智能温室
1、单功能智能温室环境控制系统
在我国现有的连栋温室中，在某一时段被用户频繁使用的设备及功能是很有限的，比如风机、天窗等。大多数温室大棚生产者对于温室大棚环境的要求并不高，只要求温室大棚内的温度或湿度能够满足植物正常生长，这类控制系统为单功能智能温室环境控制系统。
下图所示为单功能温室环境控制系统，它由传感器、智能仪表以及控制设备组成。智能仪表应具有标准的传感器接口和标准继电器输出接口，用户可以根据不同需求连接不同的传感器及控制设置。智能仪表根据传感器采集到的环境信息，并与用户设定的界限值进行比较，通过继电器输出接口控制相应设备的运行。
这类系统结构简单，设置和日常使用也非常方便，基本上不需要进行专门的维护，成本低廉，易于推广，在许多智能温室中得到应用。但这类系统也存在功能过于单一、适应性差和无法应对复杂气候环境等缺点。在选择该类产品时一般选择那些标准化的产品和接口，否则会对使用和维护造成不必要的麻烦。比如传感器要选择标准4-20mA信号输出形式，控制仪表也应具有标准电流输出接口，以及标准继电器输出接口;另外与温室大棚调控设备接口时也要注意遵守“继电器输出端口—中间继电器—交流接触器—调控设备”的控制顺序，合理地设计控制输出电路以保证整个系统的正常运行。
2、多功能智能温室环境控制系统
在许多情况下，单一条件的控制器不能完全满足用户的实际需求，要实现对智能温室环境的精确管理，需要开发多功能智能温室环境控制系统，该类系统能同时采集多路环境信息、控制多台环境调控设备、内置控制逻辑算法，并具有智能处理能力。从系统的结构上分析，该类控制系统包括集中式控制系统和分布式控制系统。
①、集中式控制系统
下图所示为集中式控制系统示意图，它由主控制器、多路传感器以及多路控制设备组成。集中式控制系统充分利用了主控制器强大的输入输出以及数据处理功能，可以将多路传感器采集到的环境信息同时读入系统，并进行复杂的数据处理和各种决策算法(可以加入各种数据模型和专家系统，以便得出更加精确和合理的控制结论)，最终得出各设备的控制指令，自动调整设备的运行状态，从而为作物创造合适的生长环境。但是，集中式测控系统只适用于单栋智能温室的环境控制，当连栋温室很多时，这种结构显然不合适。
②、分布式控制系统
由于集中式控制系统的结构复杂，各部分间连线过多，不便于安装和维护，因此近年来逐步实现了分布式结构，即在温室大棚内各主要分区就近安装数据采集器和输出控制器，然后通过总线连接到主控制器。这种结构很适合连栋温室或温室大棚群的测控系统。
上图所示为分布式控制系统示意图，数据采集器对分布在附近的各传感器进行采集，并将数据通过总线发送给主控制器。输出控制器与分布在附件的强电控制系统相连，并且根据接收到的主控制器指令对设备进行控制。多个数据釆集器和输出控制器之间通过RS485通讯总线与主控制器构成了一个完整的测控系统。用户在主控制器上观察整个系统的数据采集情况，并根据内置的控制逻辑和算法，同时结合用户的相关参数输入进行相应的运算和决策，并将输出结果传递到相应的数据采集控制器，由采集控制器发出相应的控制指令，以控制相应设备的启动和运行。
3、网络化温室环境控制系统
计算机网络巳经深入到人们日常生活中的方方面面，智能温室环境控制系统也开始步入了网络化时代，出现了基于TCP/IP网络协议的网络化智能测控系统。
下图所示为网络化智能温室环境控制系统，每个温室大棚内安装一台数据采集控制器，每个数据采集控制器可以独立运行，内置独立IP地址，作为独立结点接入局域网，负责接收传感器获取的当前温室大棚内的生理生态信息，对数据信息进行存储，并通过内置的控制逻辑，对该区域的智能温室设备进行自动调控。现场安装的数据采集控制器通过网络将采集到的数据传输到主控机，主控机内可以通过控制逻辑和专家知识库进行分析，确定设备的调控指令。用户既可以在控制室内通过主控机实现现场设备的开启状态调整，也可以通过网络实现温室大棚环境的远程调控，为作物创造适宜的生长环境。
目录 I
一、作品摘要 1
二、作品产生的背景和意义 3
2.1国内研究现状 3
2.2国外研究现状 3
三、作品使用说明 4
四、作品工作原理 5
五、参考文献 6
一、作品摘要
我国研究现状：
课题背景及目的 我国水资源短缺，利用率低，水浪费严重，供需矛盾突出。传统灌溉设备单一，灌溉难度大，费时费力，严重制约我国社会经济的发展。因此需要合理灌溉，发展自动灌溉系统。 发展自动灌溉系统对于缓解水资源紧缺矛盾、节约劳动力，扩大灌溉面积、实现“两个转变”、可持续发展战略、提高农业综合生产能力具有十分重要的意义。合理的灌溉是农作物正常生长发育并获得高产的重要保证，可取得良好的生理效应和生态效应，增产效果显著。国外一些喷灌系统设备结构复杂、成本较高，其安装和维护过程都很复杂，不适合在我国使用。我国制造的喷灌设备成本相对低廉，但是由于绝大多数采用的是普通继电器控制系统，调试与维护困难，灵敏度不够高，不能实现定时定量喷灌，其产品市场占有率很低。
国外研究现状 ：
目前世界上灌溉技术比较先进的国家主要是西欧的荷兰、法国、英国、意大利、西班牙，美国，中东的以色列，亚洲的日本等。这些国家自动灌溉的研究起步早，发展快，综合环境技术水平高。一些技术先进的国家在自动灌溉控制发展的基础上，更不断研究各种最新的灌溉控制技术及不同作物的不同营养液配方及营养液自动混合技术，并及一步发展成灌溉专家系统。同时不断的把先进的控制技术应用于灌溉系统中。
世界上灌溉技术的发展最具有代表性的国家首推以色列。以色列拥有像耐特费姆、普拉斯托、美滋一雷鸥等多家世界著名灌溉公司。并已经出现了在家罩利用电脑对灌溉过程进行全部控制(无线、有线)的农场主。以色列开发出多个系列的农业自动灌溉的配套阀门，如电动和水动遥控电磁阀、减压阀、调压阀、安全或止回阀、逆止阀和流量控制阀等
二、作品产生的背景和意义
自古以来，我国就是一个以农业为主的国家，即便到了现代社会，农业仍是我国国民经济的基础。但我国农业生产效率低下，长期以来一直以经验种植为主，农业生产效率仅为发达国家的1/10。为解决三农问题，国家正大力发展现代农业，温室是其中一个重要的组成部分，可增加作物年均成熟次数，增大作物产量，提高农业生产效率，因此，大力发展温室产业，对我国这样一个人口多耕地少的国家而言具有极大的战略意义。目前，我国的温室面积已突破210万hm2，总面积达世界第一，但我国温室管理水平落后，大多控制系统采用定时控制或者手动控制方式。在灌溉管理方面，通常存在浇水不及时、不均、灌水不足或过量灌水等现象。
自动灌溉系统通常对作物根系的土壤湿度进行实时监测，获得作物根系的需水量，以此作为自动灌溉的依据。温室自动灌溉可实现土壤湿度和营养成分的有效管理，是保证设施作物优质高产的重要措施。随着精准感知技术、定量控制技术的迅速发展,自动控制技术在节水灌溉中有了新的发展，通过灌溉控制器适时、适量地灌水，在节省水、人工和提高作物产量方面取得了一定的成效，可显著提高灌溉精准度，提高水的利用率。
本文设计一种操作简单、精确灌溉的低成本自动化控制灌溉系统，使之既能保证植物的良好的生长状态，又能做到尽量节水，对温室农业的发展具有重要意义。
三、作品使用说明
1.给系统供电，把湿度传感器插入土壤
2.将电机和阀门连接，即可实现干旱时自动灌溉
湿度采集电路;
土壤湿度传感器;
四、作品工作原理
所谓的自动化控制灌溉即利用田间布设的相关设备采集或监测土壤信息、田间信息和作物生长信息，并将监测数据传到首部控制中心，在相应系统软件分析决策下，对终端发出相应灌溉管理指令。
本产品通过一个湿度传感器采集土壤湿度并将数据传给单片机，并根据数值大小觉定灌溉阀门开闭.
本产品采用五点取样法，在五个点分别采集土壤湿度，然后求平均值判断是否打开阀门灌溉。