近年来，随着全球水资源的日益短缺，世界各国都在积极探索节水的有效途径和措施。控制自动化节水灌溉技术的水平代表着农业现代化的发展。灌溉系统自动化水平低是制约我国高效农业发展的主要原因。节水灌溉作为一项现代工程技术，无论是工程节水、农业节水还是管理节水，都必须以节水灌溉设备的产业化为基础。节水灌溉技术是为解决水资源短缺和提高灌溉效率而发展起来的现代灌溉技术之一。

智能农业灌溉系统不需要任何人控制。该系统可以自动感应何时需要灌溉以及需要多长时间。系统可以自动开启或关闭灌溉；可以在土壤过干时增加喷灌量，过湿时减少喷灌量。

智能农业灌溉系统涉及许多高新技术，如传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等。这些新技术的应用为中国农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要基础。

智能农业灌溉系统——智能农业灌溉系统可以根据植物和土壤类型以及光照量优化用水量，还可以监测雨后土壤湿度。研究表明，与传统灌溉系统相比，智能农业灌溉系统的成本相似，但可以节水16%至30%。农业用水量约占总用水量的80%。由于农业灌溉效率普遍较低，水的利用率只有45%，而水资源利用率高的国家达到了70% ~ 80%。因此，解决农业灌溉用水问题对于缓解水资源短缺十分重要。我们的智能农业灌溉系统就是在这种背景下应运而生的。

该系统遵循以下几点

1.系统的模块化和层次化设计，以提高效率、增加可维护性和便于扩展；

2.灵活的硬件配置，用户可以在不改变软件的情况下，随意升级和更换受控的硬件设备；

3.人机界面友好，实现了灌溉过程的无人值守，降低了人员的工作强度，提高了灌溉效率；

4.抗电磁干扰能力强，保证系统能在野外强电磁干扰的恶劣环境下可靠运行；

5、自动故障检测功能，提高系统的健壮性，各种设备布局要求美观。

为了节约喷灌用水，实现智能控制，灌溉系统必须具备以下功能

1.数据采集功能:可接收土壤湿度传感器采集的模拟数据。模拟信号处理就是将模拟信号转换成数字信号(A/D转换)。

2.控制功能:具有定时控制和循环控制功能，用户可根据需要灵活选择控制方式。

3.电机过载保护功能:当电机过载时，电机立即停止转动，灌溉过程停止，故障指示灯闪烁报警。过载消除后，会自动恢复运行。

4.雨天自动停机:湿度传感器的开关量作为可编程控制器的输入信号，实现控制相关程序的功能。

5.省电功能:定时控制器在断电时正常计时，因此用作可编程控制器的电源控制。在预定的灌溉控制时间内，定时器接通可编程控制器的电源，可编程控制器根据预先编制的程序依次接通各控制装置的电源，并根据输入信号的变化随时调整程序的执行。在非系统工作时间，定时器自动关闭可编程控制器的电源，既降低了系统的功耗，又延长了设备的使用寿命。

6.急停功能:发生紧急事故时，按下急停按钮，电机立即停止运转，阀门关闭，喷头停止灌溉。

7.故障自动检测功能:当灌溉系统出现故障时，如水管破裂(水压为零)、传感器故障、电机故障、变频器故障、电磁阀故障等。，水泵立即停止运行，电磁阀关闭，故障报警灯闪烁，警笛鸣响。操作员可以按下“静音”按钮取消响铃，但故障指示灯仍在闪烁，直到故障消除后才会自动停止闪烁。

智能农业灌溉系统方案

每种植物都有适合其生长的湿度。如果湿度过高，植物的根系会在土壤中腐烂。如果湿度太低，就不足以满足植物生长所需的水分。灌溉是在适合植物生长的湿度范围内，更大程度地满足土壤湿度。可以分为大于、等于、小于三种情况。系统根据可编程控制器中预先编制的程序，按照一定的灌溉水量自动灌溉。最终灌溉由系统自动实现，无需人类直接参与，人类的作用只是调整控制程序和检修控制设备。

控制器、传感器和变频器是实现智能灌溉不可或缺的设备。但是要想让整个草坪得到等量的水，实现均匀智能灌溉，必须设计一套完整的系统。

一套完整的智能农业灌溉系统由水源、电源、可编程控制器、开关量、模拟量输入、现场仪表、显示面板等组成。

水源:包括各种可能使用的水源，如自来水、河流、井水、池塘等。根据与灌溉区的距离，重要的是选择的水源有足够的供水。

电源模块:稳定可靠的电源是整个系统安全可靠运行的重要前提，要求电源模块稳定可靠，具有一定的功率裕度。

显示:通过显示面板上的指示灯，操作者可以清楚地看到系统的运行状态，便于控制和维修。

其他辅助设备:冷却风扇、UPS等辅助设备是完善整个系统所必需的，对提高系统的可靠性和使用寿命有很大的帮助。

智能农业灌溉系统的工作原理和结构

1.智能农业灌溉系统的工作原理

系统工作时，湿度传感器采集土壤中的干湿度信号，检测到的湿度信号经过A/D模块转换，将标准电流模拟信号转换成湿度数字信号，输入到可编程控制器。50%-60% RH预设为可编程控制器中的标准湿度值。相对于50%-60% RH，实测湿度信号可分为三种情况:在此范围内、超出此范围和低于此范围。可编程控制器将控制信号传送给变频器，变频器根据湿度值相应调整电机转速。电机驱动水泵从水源抽水。需要灌溉时，电磁阀会自动打开，水通过主管道和支管道输送到喷头，喷头会自动旋转到自己的旋转角度。冲洗结束时，电磁阀自动关闭。为了避免远离水源的喷头无法供应足够的压力，在电磁阀的一侧安装了压力表，以保证喷头的水压符合设定的喷水范围，避免因水压不足导致喷头范围缩小的现象。整个系统协调工作，实现草坪灌溉的智能控制。

2.智能农业灌溉系统结构

为实现智能灌溉，系统需要可编程控制器、传感器、A/D模块、变频器、电机、水泵、电磁阀、管网等设备。

①可编程控制器:负责发送和接收各种运行程序指令，是整个控制系统的中枢部分。

②传感器:由于设计时间较短，且忽略了温度对灌溉的影响，所以只用土壤湿度传感器代替温度传感器。传感器收集土壤中的湿度信号，以确定是否需要灌溉。

③A/D模块:由于可编程控制器不能接收模拟信号，所以需要将传感器的电压或电流信号转换成数字信号。

④变频器:通过改变电机转速来调节喷灌流量，达到节水的目的。

⑤电机和水泵:电机带动水泵从水源抽水，为喷灌系统提供一定的压力。

⑥电磁阀:控制是否进行喷灌。

⑦管网:灌溉系统中输送水的管道。

高效节水灌溉技术的优势

(1)推广高效节水灌溉技术的应用，不仅大大提高了水的利用率，而且带动了农业生产方式的变革，改变了传统的农田水利建设模式，提高了土地利用率。

(2)改变了传统的工作模式，大大降低了运营成本，提高了劳动生产率。

各种高效节水灌溉技术

(1)喷灌。喷灌比漫灌节水30%，主要用于田间密植作物，适合区域控制，具有增产和提高耕地利用率的优点。但是，它需要大容量的水源，并且只能在不超过3级风力的条件下使用，因为它的能耗高，蒸发损失大。

(2)微灌。微灌是一种先进的节水灌溉技术，可以只给作物需要水的部位提供所需的水量，从“浇地”变成“浇作物”。微灌用于设施农业和经济作物，适用于所有地形和土壤，具有节水增产的效果。灌溉均匀，比喷灌至少节水50%。微灌很容易实现水肥一体化。但微灌对水质和日常系统维护要求较高。

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