智能农业灌溉系统

   智能农业灌溉系统，又称智能灌溉系统和智能农业物联网精细农业自动控制系统，是小马物联网在保证农业作物需水量的前提下提出的一套完整的节水解决方案。智能农业灌溉系统简单地说，农业灌溉不需要人类控制，系统可以自动感知什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；智能农业灌溉系统可以自动打开灌溉或关闭灌溉；土壤过干时可增加灌溉量，过湿时可减少灌溉量。

智能农业灌溉系统应充分利用可编程控制器的控制功能。系统必须具有土壤湿度传感器才能实现自动感应土壤湿度的功能。为了实现灌溉水量的多少调节，必须有变频器。在可编程控制器中提前设置50%-6%RH传感器采集的湿度模拟信号为标准湿度A/D基于嵌入式智能灌溉控制系统。** 节点发送给主控中心，中心主机根据信息确定灌溉状态，计算灌溉量，控制灌溉设备实现智能灌溉；Internet管理员有权远程管理系统，以满足大规模灌溉的需要。根据示范区的观察，灌溉水利用系数由原来的灌溉系数组成0.6提高到0.9。该系统结合了无线传感器、计算和网络通信技术，解决了需要准确解决的关键技术问题。该系统涉及传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等高科技技术，这些新技术的应用为我国农业从传统劳动密集型向转型奠定了重要的基础。根据灌溉系统的应用，智能农业灌溉系统可以优化用水量，并在雨后监测土壤湿度。研究现实表明，与传统灌溉系统相比，智能农业灌溉系统的成本相似，但可节约16%至30%的水。加州发布的新法案要求新公司从2012年起使用智能农业灌溉系统。

2、智能农业灌溉系统的设计背景灌溉系统每年浪费8520亿升水资源。如果安装智能农业灌溉系统，可以有效控制水流，达到节水的目的。HydroPoint公司负责可持续领域的业务Chris Spain根据美国用水工程协会的报告，美国住宅区和商业区的草坪和植物灌溉用水浪费了30%到300%。

       浪费水资源的原因是技术不好。美国有4500万个灌溉系统，只配备了简单的计时器。它们可以控制时间，但精度不高。Spain城市灌溉系统占城市用水的58%，每年生产这些浪费的水资源54.4中国农业用水量约占总用水量的8%。由于农业灌溉效率普遍较低，水利用率仅为45%，而水资源利用率较高的国家已达到70%~80%。因此，解决农业灌溉用水问题对缓解水资源短缺非常重要。在这种背景下，我国智能农业灌溉系统开始关注节水运输。英国节能信托基金会和能源部警告说，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用可能加热，成为制造碳的主要问题。

三、智能灌溉系统A/D转换模块，将标准电流模拟信号转换为湿度数字信号，输入可编程控制器。50%预先设置在可编程控制器中-60%RH实际测量的湿度信号为标准湿度值和50%-60%RH比较，可以分为：在这个范围内，超出这个范围，小于这个范围三种情况。可编程控制器将控制信号传给变频器，变频器根据湿度值，相应的调节电动机的转速，电动机带动水泵从水源抽水，需要灌溉时，电磁阀就自动开启，通过主管道和支管道为喷头输水，喷头以各自的旋转角度自动旋转。灌溉结束时电磁阀自动关闭。为了避免离水源远的喷头不能被供给足够的压力，在电磁阀的一侧安装一块压力表，保证个喷头的水压满足设定的喷灌射程，避免发生因为水压不足，喷头射程减少的现象。整个系统协调工作，实现对草坪灌溉的智能控制。　　综上所述，要实现智能灌溉，系统需要有可编程控制器、传感器、A/D模块、变频器、电机、水泵、电磁阀、管网、喷嘴等设备。①可编程控制器：负责发布和接收各种操作程序指令，是整个控制系统的中心部分。②传感器：由于设计时间仓促，忽略了温度对灌溉的影响，没有温度传感器，只使用土壤湿度传感器。通过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：传感器的电压或电流信号需要转换为数字信号，因为可编程控制器无法接收模拟信号。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、水泵：电机驱动水泵从水源抽水，为喷灌系统提供一定的压力。⑥电磁阀：控制喷嘴的喷灌。⑦喷嘴：均匀喷洒，便于充分吸收。⑧管网：灌溉系统输水管道。

4、智能农业灌溉系统的设计特点1。系统模块化、分层设计，提高效率，提高可维护性，便于扩展；2.灵活的硬件配置，用户无需更换软件即可升级和更换被控硬件设备；3.人机界面友好，实现灌溉过程无人值守，降低人员工作强度，提高灌溉效率；4.抗电磁干扰能力强，保证系统在恶劣环境下可靠运行；5.故障自动检测功能，提高系统强度，各种设备布局美观。

5.智能农业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量。模拟量信号的处理是将模拟信号转换为数字信号（A/D转换)。2、控制功能：具有定时控制、循环控制的功能，用户可根据需要灵活选择控制方法。①自动控制功能：可编程控制器将传感器检测到的湿度信号与预设的标准湿度范围值进行比较。如果检测到的湿度值超过设定的湿度值，如果低于设定值，则调整电机转速，如果高于设定值，则调整电机转速），自动调整电机转速并进行灌溉操作。②定时控制功能：当灌溉湿度值达到设定湿度值时，系统可设定开关时间，电机自动停止灌溉。③循环控制功能 ：用户在可编程控制器中提前编制控制程序，设置起始时间、结束时间、灌溉时间和停止时间。系统将根据设定的时间自动循环灌溉。变速功能：目前测量的土壤湿度值和适合草坪生长的预设湿度值为50%-60%RH比较，湿度可分为高湿度、中湿度和低湿度三种状态。控制面板上有三个指示灯：高湿度、中湿度和低湿度。变频器根据土壤湿度的三种状态自动调整电机的速度。电机具有高速、中速、低速三种旋转速度，分别对应于高速、中速和低速三个指示灯。4.自动停止功能：控制系统根据土壤干湿度自动启动喷灌，控制电机以所需速度旋转，喷嘴喷灌5分钟，停止2分钟，喷洒5分钟后自动停止。5.、电机过载保护功能：当电机过载时，电机立即停止旋转，停止灌溉过程，故障指示灯闪烁报警，过载消除后自动恢复运行。6、雨天自动停止：利用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。7、节能功能：断电时定时控制器正常计时，作为可编程控制器的电源控制。在定时灌溉控制时间内，定时器连接可编程控制器的电源，可编程控制器按预先编制的程序打开各控制设备的电源，并根据输入信号的变化随时调整程序的执行情况。在非系统工作时间内，定时器自动切断可编程控制器的电源，不仅降低了系统的功耗，而且延长了设备的使用寿命。8、紧急停止功能：当发生紧急事故时，按下紧急停止按钮，电机立即停止运行，阀门关闭，喷嘴停止灌溉。9、故障自动检测功能：当灌溉系统出现故障时，如水管破裂（零水压）、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，伴有警笛声。操作人员可以按下消声按钮来消除铃声，但故障指示灯仍在闪烁，直到故障消除，故障指示灯才会自动停止闪烁。

六、智能农业灌溉系统的意义

智能农业灌溉系统不仅可以提高源利用率，缓解水资源日益紧张的矛盾，还可以增加作物产量，降低农产品成本。基于传感器技术的智能农业灌溉系统是我国发展高效农业和精细农业的唯一途径。