自动化灌溉方案设计

1、自动化灌漑方案设计目 录自动化灌溉与信息化管理系统方案。错误！未定义书签。1、现场智能感知平台：错误！未定义书签。1、1、井房首部设备智能监控系统错误!未定义书签。1、2、田间无线灌溉控制系统。错误!未定义书签。1、3。无线土壤墻情监测系统9。1、4.综合智能气象监测系统。错误!未定义书签。2、无线网络传输平台错误！未定义书签。3、数据管理平台错误！未定义书签。4、应用平台（监控中心及移动管理控制端）错误！未定义书签。5、主要技术参数错误！未定义书签。自动化灌溉与信息化管理系统方案自动化灌溉与信息化管理系统就是针对农业大田种植分布广、监 测点多、布线与供电困难等特点，融合最新得物联网与云计算技

2、术, 采用高精度土壤温湿度传感器与智能气象站，远程在线采集土壤墻 情、气象信息，实现墻情自动预报、灌溉用水量智能决罠、远程/自 动控制灌溉等功能。该系统根据不同地域得土壤类型、灌溉水源、灌溉方式、种植作 物等划分不同类型区，在不同类型区内选择代表性得地块，建设具有自动化灌溉方案设计土壤含水量，地下水位，降雨量等信息自动采集、传输功能得监测点; 通过灌溉预报软件结合信息实时监测系统，获得作物最佳灌溉时间、 灌溉水量及需采取得节水措施为主要内容得灌溉预报结果，定期向群 众发布，科学指导农民实时实量灌溉，达到节水目得。系统组成：大田灌溉自动化与信息化管理系统分为现场智能感知平台、无线 网络传输平台、

3、云数据管理平台、应用平台（监控中心及移动管理控 制端）四个层次，其中，田间脉冲电磁阀、无线阀门控制器、远程水泵 智能控制器、云服务器、主控制中心与村级（企业）控制中心、移动 控制终端等组成灌溉无线控制系统，能够实现现地无线遥控、远程随 时随地监控、轮灌组定时自动轮灌等控制方式，并且实时监测机井与 阀门状态，灌溉流量与管网压力，保障运行安全，及时提示报警信息。 在此基础上，扩充田间土壤墻情监测、农田气象监测、作物与泵房视 频监测等内容，指导科学灌溉，提高灌溉得智能化程度。灌溉自动化系统总体层次分布图自动化灌溉方案设计系统特点：全无线传输，自组网协议，电池供电、不需要任何布线，系统 安装维护方便；

4、无线采用全球免费得公共频段（2、4GHz）,省去传统无线得运 营费用；公网无线与现场无线融合，且具有冗余备份能力，提高了系统 可靠性与安全性，突破了系统现地访问限制；无线阀控与采集节点超低能耗设计、内置电池保证使用3年； 系统定时采集网络节点电压、工作温度与通讯链路状态，实现网络自 诊断功能；所支持得电磁阀产品线广泛，不仅支持Net afim、Ra i n& n b sp; Bi rd与Hunt e r等灌溉公司得电磁阀，同时也支持国外著名得阀 制造企业Be r mad. Do r ot与T E CHN IDRO得产品；移动管理终端创新开发，突破了只能固定地点操作得限制，方 便灌溉管理；自动化

5、功能多层次设计满足不同灌溉管理需要，提高了系统得 适应性；系统采用组件化与模块化设计，无线阀控节点、无线采集节点 与机井控制站可以按照项目需要自由扩展，方便项目设计，方便后续 升级维护。支持土壤墻情、作物长势信息与农田小气候信息得采集，強大 得Un i Log管理软件能根据所采集得气象信息推算最适宜得农田灌自动化灌溉方案设计溉时间与灌溉量，并做出智能得管理决罠；管理软件集成GPRS/GSM技术，支持基于短信得智能报警，支 持基于I nternet得远程管理。依托云数据中心，灌溉自动化系统实现统一专家运维服务，现 场维护人员只需要根据系统与专业运维人员建议，安装拆卸设备与排 除故障等。让高科技傻

6、瓜化，让自动化得使用维护与基础滴灌工程一 样简单.1、现场智能感知平台：平台包括有：井房首部设备智能监控系统、田间灌溉控制系统、 田间土壤墻情信息监测系统、近地小气候环境信息监测系统、智能气 象站、作物长势远程监测系统。k 1、井房首部设备智能监控系统井房首部枢纽设备包括：变频器、一体式水泵智能控制器、压力 传感器、流量传感器、地下水位/温度传感器、过滤装置、安全防护 装置，自动化施肥装置与测控装置等。过滤装置作用就是将水中得固体大颗粒、杂质等过滤，防止这些 污物进入滴灌系统堵寒滴头或在系统中形成沉淀。施肥装置得作用就 是使易溶于水并施于根系得肥料、农药、化控药品等在施肥罐内充分 溶解，然后再

7、通过滴灌系统输送到作物根部，便于作物吸收，充分发 挥肥效，同时减少肥料浪费，测控装置得作用就是方便系统得操作、 运行管理、保证系统安全.本系统设有逆止阀、排气阀、压力表、水自动化灌溉方案设计表、流量控制阀门。井房首部设备智能监控系统实现机井水泵得启闭、电机保护、电 量得计量、运行状态监测，同时还对水源地地下水位、出水口压力与 流量进行监测。地下水位传感戲井房智能监控站示意图井房智能监控站功能及原理如下：远程得测控：智能井房控制终端通过GPRS无线，接收控制中心发 送得命令，对水泵变频器进行采集与控制，实现远程得水泵启停、电 量采集得首部控制管理；变频恒压管理：变频器根据灌溉所设定得压力，对灌溉

8、主管道进 行恒压调变频调控，以保证足够得灌溉压力。根据水泵功率大小可选;管网监测管理：智能井房终端通过监测安装在过滤器得前后得两 个压力传感器得压差值，来判断就是否需要对过滤器进行清理，以保 证管网得高效稳定；灌溉用水统计：智能井房连接地下水位传感器、流量传感器，实自动化灌溉方案设计时监测水源井地下水位动态情况以及灌溉水得使用情况，当地下水位 值低于设定值就是，发出预警信息。表井房智能监控站设备组成清单表序号产品名称型号数量备注1智能泵站控制器定制1内置电能量采集与远程传输模块2水泵变频启动器定制13安全防护箱定制14地下水位传感器定制120m量程，40米线缆5管道压力传感器定制26脉冲流量计

9、定制11、2、田间无线灌溉控制系统田间无线灌溉控制系统通过无线控制器与井房智能监控站连接， 通过对泵站、可控灌溉阀门等状态信息、控制信息、田间水位、墻情、 流量等测量信息及雨情、风情、温度等气象信息得实时采集，经过可 编程控制器得逻辑判断与处理，实现基于预定控制模型得自动灌溉、 自动控制，并自动形成数据报表及相应得统计信息报表等功能，同时 可选择实现远程登陆访问功能。田间无线灌溉控制节点由无线阀门控制器、脉冲电磁阀、状态反 馈、田间信息传感器（土壤温度、土壤水分传感器、流量与压力传感 器）组成。无线阀门控制器通过线缆连接电磁阀与状态反馈，实现电 磁阀启闭控制与状态监测。自动化灌溉方案设计nbm

10、口无线阀控器安装支杆图无线阀控节点设备安装图田间无线阀控器采用高性能蓄电池供电，具有无线通讯组网功能, 能够支持控制两路脉冲电池阀、接收两路状态反馈，同时可根据需要 接入土壤水分、温度、流量与压力传感器。就是无线通讯得终端节点。电饌阀就是实现田间灌溉阀门自动控制得枢纽设备，它通过电缆直接连接到核心可编程控制器或就近得田间控制器，根据可编程控自动化灌溉方案设计制器上设置得灌溉施肥程序自动执行来自控制器得运行指令，实现灌 溉阀门得自动启动与关闭。传感器就是系统用于监控灌溉系统运行状况得传感设备，可以 采集灌溉系统本身得设备运行信息、土壤与气象等环境信息，以及作 物得生理反馈信息，传感器可以作为灌溉

11、控制条件实现智能灌溉控 制。灌溉自动控制系统得传感器主要包括液位计、压力传感器、温度 湿度传感器、电磁流量计、土壤水分以及作物生长精密传感器等。无线通讯系统采用全无线漫游组网，田间不铺设线路，通过分区 管理，级联通讯，实现数据得远程传输。每一个电磁阀都有1个专用 地址,根据轮灌制度确定开启得电磁阀，控制中心给开启得电磁阀得 专用地址下命令，电磁阀开启灌水。无线阀门控制器与脉冲电磁阀与状态反馈形成无线灌溉控制节 点，实现阀门得无线启闭，不再需要管理人员下地手动启闭阀门。无 线阀门控制器内置高能电池，正常使用寿命不低于3年.表无线阀控组成清单表序号设备名称型号1电磁阀定制2无线阀控器定制3土壤水分

12、/温度传感器定制4管道压力传感器定制5无线阀控器安装配件定制6无线中继点定制7室外网关定制自动化灌溉方案设计1、3.无线土壤墻情监测系统土壤墻情监测系统能够实现对土壤境情得长时间连续监测。用 户可以根据监测需要，灵活布置土壤温度与土壤水分传感器；也可将 传感器布置在不同得深度，测量剖面土壤水分情况。系统采用GPRS 网络采集传输模式，传感器没有数量上得限制，监测点之间没有距离 限制。系统还提供了额外得扩展能力，可根据监测需求增加对应传感 器，监测土壤温度、土壤电导率、土壤PH值、以及空气温度、空气 湿度、光照强度、风速风向、雨量等信息，从而满足系统功能升级得 需要。土壤墻情监测系统能够全面、科

13、学、真实地反映被监测区得土 壤变化，可及时、准确地提供各监测点得土壤墻情状况，为减灾抗旱 提供了重要得基础信息。土壤水分传感器得安装位置，要求离滴管带1 Ocm,安装深度分三 层1 Ocm. 20cm、40cm,安装位置得选择每个灌溉单元中得2个代自动化灌漑方案设计表.无线土壤墻情监测组成清单序号设备名称规格型号1GPRS数据传输模块太阳能自供电定制2数据采集器电池供电/4输出/6输入定制3土壤水分传感器量程01 0 0% vol/精度3%定制4土壤温度传感器定制5太阳能供电系太阳能自供电1 0 W / 90 0定制6设备固定支架用于设备与支撑杆得固定/三 角型支架定制自动化灌溉方案设计1、4

14、.综合智能气象监测系统综合智能气象监测系统由9要素气象监测站、6层土壤墻情监测 站以及作物长势远程监测系统组成；气象监测站，监测因子（风速、风向、雨量、太阳辐射、空气温度、 空气湿度、大气压强传感器、C02浓度传感器、叶面湿度传感器）， 自动记录农田环境信息，并通过GPRS/GSM网远程上报至数据中心. 基于对农田气象信息得监测，中心软件可以计算出每天每小时得ET 值（土壤蒸发与植物蒸腾之与），以便进行高效得、科学得灌溉管理。 作物长势远程监测系统具有视频监控、无线覆盖等功能，主要用于获 取农田环境气象信息，远程查瞧农田作物生长情况。综合智能气象监测系统由气象传感器、GPR S无线采集器、太阳

15、 能供电系统、铝合金安装支架、作物长势远程监测系统等组成。气象传感器：包括风速传感器、风向传感器、雨量传感器、太阳 辐射传感器、空气温湿度传感器、大气压强传感器、C02浓度传感器、 叶面湿度传感器；GPRS无线采集器：采集气象数据，并通过GPRS/GSM网发送数据 中心；太阳能供电系统：包括太阳能电池板、充放电控制器、充电电池 组，保证采集系统得能量供给，在持续阴雨天连续工作长达1 5天；防护围栏：白色塑钢护栏，高度80cm,围成4 x4m得监测围场，防止牲畜进入破坏;自动化灌漑方案设计|f Knaaa/V/Mtt5应m wc.*y/T xwa. are/niix*t. Elf膚 m1 JIN

16、A/)o(MH13 4 J|24 if第3皿序;统数据丫加作物长势远程监测系统特点:(1) 系统配置高清红外摄像头，可进行全天候连续监控，监控距离可达120m,分辨率1280X960,水平方向360连续旋转，垂直方向2 -90，无监视盲区。(2) 可实时监测空气温湿度、风速、风向、雨量、土壤温度、土壤湿度等多种气象参数，可存储整个生育期内得气象信息，具有历 史数据掉电保护功能。(3) 系统通过远程无线网桥与无线路由器实现农田得无线覆盖。自动化灌溉方案设计(4) 技术员可在任意地点通过浏览器查瞧视频及气象数据.表82 1 1气象环境监测系统组成清单序号设备名称型号数量1远传模块DTU-10012

17、监测主机SMC 1 81413温湿度传感器HYS1014风速传感器WDS 1 015风向传感器WDS 1 016辐射传感器SRS1 017雨量传感器RF1018叶片湿度传感器LWS 1 019C02浓度传感器C021011 0大气压强传感器PRS 1 011 1太阳能电池板及蓄电池3W/ 1 0AH112安装支架全铝合金支架11 3传输卡30M每月11 4避雷器115高清网络摄像机300万像素，360度旋转11 6防雷接地1 7防护囲栏塑钢材质，80 cm高，按延米计算16m2、无线网络传输平台网络传输方式：LAN网络、MAN网络、WAN网络；局域网(LAN):一般限定在较小得区域内，小于10

18、km得范围，信道传输速率可达12OMbps,结构简单，布线容易。通常采用有线自动化灌溉方案设计得方式连接起来.城域网（MAN）:规模局限在一座城市得范围内，10100 km得区 域。广域网（WAN）:网络跨越国界、洲界，甚至全球范围。广域网信道传输速率较低，一般小于0、1Mbps,结构比较复杂。3、数据管理平台平台包括:接收与发送各个监控点得采集得数据（机井监控信息、 田间设备信息、土壤墻情（旱情）预报信息、近地小气候环境信息、 气象信息所有数据）及传送控制命令；运行灌溉管理软件，实施灌溉 计划管理、灌溉预警管理、灌溉调度管理、远程自动化控制管理等功 能、水费征收管理。云数据管理平台就是对项目

19、内所有基础数据、监测数据综合管理 得平台.平台通过对泵站、可控灌溉阀门等状态信息、控制信息、田自动化灌溉方案设计间水位、墻情、流量等测量信息及雨情、风情、温度等气象信息得实 时采集，经过可编程控制器得逻辑判断与处理，实现基于预定控制模 型得自动灌溉、自动控制，并自动形成数据报表及相应得统计信息报 表等功能，同时可选择实现远程登陆访问功能。平台通过运行灌溉管理软件，实施灌溉计划管理、灌溉预警管理、 灌溉调度管理、远程自动化控制管理等功能、水费征收管理。平台通过接收监测站及人工监测实时数据，提供灌区得水情、雨 情、工情以实时信息及历史数据得存储、整理，为用户提供实时遥测 数据显示与历史数据、墻情测

20、报成果、配水调度成果查询等。平台根 据灌区得雨情与墻情等信息进行土壤境情预报。墻情测报得精度直接 关系到配水调度决罠就是否科学合理。根据土壤分布类别、作物种植 及生长周期、灌溉定额等信息，按照系统对应灌溉面积生成干支管道 灌水制度得配水计划。综合考虑来水情况与土壤墻情初步确定灌溉调 度方案，通过方案优选功能，以灌溉效益最大为目标函数对灌溉调度方案进行优选。用户可以根据实际情况，对各影响因素设定相应得权重，系统将根据用户得选择确定最优方案.Irl.ITli-lr自动化灌溉方案设计图5-8灌溉管理软件图4、应用平台（监控中心及移动管理控制端）在应用平台上，用户可以通过手机、PDA、计算机等信息终端

21、接收 农田墻情信息、气象信息，并可通过INTERNET网远程控制灌溉设 备，也可以通过GP RS/3G网络、现场短距离无线自组网络等方式实 现远程及本地控制。对政府管理部门而言，则可以通过该平台，提升 农情、农业气象、农田水利得综合管理水平.实时监控粽合服务数拆库维护病害预测上报妙决菱數据库管理预测 预报 戦型迂闫徨户综台实验平台H1“p片广Miriest I Jh rir(;prk9MLSSW (mu 力?p掏导节A4m 烁 2 .U TCP.IP GPBSft手机.ti込4i单i、L土耶;a良等WM.緬总、t：壤迦顶徂贬、 AS分M.忤屯旺.电池创玫怙写冏ft信皿伐皿枚备自动化灌漑方案设计

22、监控中心根据项目建设需要设置县级主监控中心1个，村级主监控中心1个.就是灌溉自动化系统得集中与分片管理得中心。建设模式如图所示。监控中心具体配置包括：自动化灌溉方案设计物联网远程信息服务视频发布：利用网络通信技术Socke t技术、数据采集技术及面向对象等软 件技术实现了系统管理、用户管理、设备监控数据显示等功能，便于 客户通过Inte r net网络实时查瞧园区人员工作及作物得生长状态。环境信息发布：采用先进得C/S （客户端/服务器）结构，把园区各温室监测得环境信息发布到网页上，客户端只需要使用标准得IE浏览器就可以实现实时查瞧园区生长环境信息得功能.mAAweMf es. x “ * A

23、t. MLtM MCMM . r A gb Wmb x!自动化灌溉方案设计5、主要技术参数1、机井智能监控机井智能控制器要求针对灌溉水泵智能测控需求一体化专业设 计开发，支持电量、水量、水位、压力、刷卡与无线通讯等多种功能;机井智能控制器支持掉电报警提示，自动转换低功耗运行模式, 持续水位等信息采集与报警；机井智能控制器支持多级控制：用户可以通过电脑、手机随时随 地实现控制；可选IC卡现地管理；机井智能控制器集成智能监测：实时监测地下水位、管道流量、 水泵用电量，统计分析灌溉用水（用电）总量与效率，实现计费管理；机井智能控制器支持运行安全管理：水泵缺相、过流保护；过滤 器需要清洗提示；掉电提示

24、续航；机井智能控制器可选信息汇集：作为田间无线阀控与采集网关， 实现灌溉单元设备与运行管理.2、田间阀门控制自动化灌溉方案设计采用无线自组网技术，实现田间阀门控制，自动中继路由能力不 小于5节，单跳视距不小于500m,无线响应延时小于10秒；田间阀门控制器无需任何设置，防水防潮，具有故障、防盗报警 功能，系统报警延时1分钟左右；移动管理终端融合GPRS与自组网无线通信能力，支持远程与现 地无线控制阀门启闭，获取阀门状态与田间采集数据；田间阀门采用脉冲磁保持控制方式，具有状态反馈，监视灌水状 态，反馈延时小于20秒；田间阀门控制器支持土壤水分/温度、管道压力/流量传感器得 接入功能，具有越线报警功能；田间阀门控制器超低能耗运行、内置一次性电池使用寿命质