滴灌智能化系统说明.docx

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滴灌智能化系统说明

滴灌智能化系统

、尸-、-

刖言

现代化农业对土壤水分、空气温度、湿度等作物生长的环境要求更高，对灌

水时间、灌水量、灌水部位、水肥营养供给等都有更精确要求，滴灌智能化系统正是支撑现代化农业建设的一项基础性技术措施，亦是农业走向现代化的必然趋势。

滴灌智能化系统是是将灌溉节水技术、农作物栽培技术及节水灌溉工程的运行管理技术有机结合，同时集电子信息技术、远程测控网络技术、计算机控制技术及信息采集处理技术于一体，通过计算机通用化和模块化的设计程序，构筑供水流量、压力、土壤水分、作物生长信息、气象资料的自动监测控制系统，进行水、土环境因子的模拟优化，实现灌溉节水、作物生理、土壤湿度等技术控制指标的逼近控制，从而将农业高效节水的理论研究提高到现实的应用技术水平。

滴灌智能化系统是利用自动化远程控制技术队田间作物实现实时数据采集，包括作物生理、土壤湿度、土壤含水量等参数的自动采集、传输、分析，用数据、图形等方式简单且直观的显示给用户，并可以根据所种作物的需求提供各种报警信息。

利用作物信息以及各种数据，为用户正确的栽培管理提供理论支持，以求达到作物的最佳生长条件，实现最优化管理，得到最优的经济效益。

一、远程田间滴灌自动化控制系统

田间滴灌自动化控制系统，是利用zigbee无线自组网来实现田间自动化控制，由工控机及显屏、中央控制器、电磁阀、状态反馈传感器、阀门控制器RTU

等组成，根据不同作物不同生育阶段所需求的适宜土壤含水量及其他因素实时作出控制机泵开启的指令，并根据预置的灌水计划有序的启闭闸阀，使整个灌水过程处于无人值守的控制状态。

功能说明

以友好的人机界面实时反馈显示田间电磁阀开/关状态，具有防偷水和防爆

管功能。

以预先制定轮灌组编制为主进行的自动化灌溉。

灌溉时间及灌量自动统计分析。

系统故障自动诊断功能。

可向管理人员发送管理短信，包括故障报警、操作提醒等。

具有数据掉电保护功能，可长期保存设定参数及历史数据。

具有实时数据记录、管理、查询功能。

允许操作人员远程操作整个系统。

主要设备介绍：

中央控制器

功能：

通过RS232RS485红外、网络等协议来控制周边设备，比如阀门控制器、视频、摄像头等。

工控机及显屏

功能：

用于对作物生长过程中使用的机器设备、使用流程、作物生长环境数据参数等进行监测与控制

特点：

机箱采用钢结构，有较高的防磁、防尘、防冲击的能力；机箱内有专用底板，底板上有PCI和ISA插槽；机箱内有专门电源，电源有较强的抗干扰能力；具有连续长时间的工作能力。

电磁阀

功能：

执行阀控器指令，控制来水的开关并将水的状态反馈给阀控器特点：

外漏堵绝，内漏易控，使用安全；系统结构简单，易于安装维护，与电脑连接方便，价格低廉；高流量，低压损，可避免水锤。

阀门控制器RTU

功能：

RTU可将真实的阀门状态反馈到首部监控站和监控平台，同时可以执行操作人员以及各监控设备下达的开关阀指令。

特点：

RTU提供4路阀门监控接口，用户可以自由定义；全无线通信零通信费，避免了电缆老化、损坏造成通信故障，适合地势平坦的灌溉系统。

二、远程土壤墒情测报系统

远程土壤墒情测报系统，是TDR时域反射仪的土壤水分传感器、2.4GHZ/GPRS无线通讯模块、太阳能供电系统和水分管理决策支持软件的集成，由监测系统软件、土壤水分智能数据采集仪、土壤湿度传感器组成。

系统可根据当前土壤含水量及气象信息自动评估当前土壤墒情是否正常，预测未来灌溉日期、灌溉量，并

将结果自动发送到用户手机或生产管理部门的监控计算机。

用户也可实时请求田

间信息，获得灌溉方案。

系统具有迅速、准确、实时、高效、易用的特点。

系统兼容性强，可相对独立工作，也可与自动控制系统配合工作。

土壤水分采集站示意图如下:

水分管理决策支持软件示意图如下:

功能说明:

自动监测土壤湿度参数变化。

土壤含水量预报。

系统监测到土壤水含量降低到临界值时，自动报警通过语音、短信，邮件等方式。

为灌溉计划的制定提供数据支持和灌溉指导。

主要设备介绍：

土壤湿度传感器

功能：

对表层和深层土壤进行墒情的定点监测和在线测量，与数据采集器配合使

用，可作为水分定点监测或移动测量的工具（即农田墒情检测仪）。

特点：

测量精度高，性能可靠，受土壤含盐量影响较小，可适应各种土质；响应速度快，数据传输效率高；可全程跟踪记录被测环境中的土壤水分数据，掌握土壤水分含量的多少。

土壤水分智能数据采集仪

功能：

可同时实时监测土壤水分和大气或土壤温度，可同时测土壤表层和不同深度的土壤容积含水量

特点：

测量精度高，存储容量大，体积小巧，便于携带；可连续监测土壤的水分和温度，性能稳定，可靠性高，免维护；全程跟踪记录，记录时间长，具有断电数据自动存储保护功能。

三、远程农田气象环境监测系统

远程农田气象环境监测系统，是采用光敏温度传感器、湿度传感器、雨量变送器、光照强度变送器和风速变送器，通过2.4GHZ/GPRS无线通讯模块、太阳能供电系统集成，由农田气象环境监测软件、五要素气象监测组成。

系统可根据当前气象情况预报未来灌溉日期。

田间气象环境监测站及软件界面示意图如下图：

功能说明：

对气象信息进行实时监测。

根据气象数据变化，对灌溉起到指导作用。

主要设备介绍

五要素气象监测站

功能：

自动气象站用于测量气温、相对湿度、照度、雨量、风速、风向、气压、

等基本气象要素，具有显示、自动记录、实时时钟、超限报警和数据通讯等功能;用于监测田间小气候

特点：

集气象数据采集、存储、传输和管理于一体的无人值守的气象采集系统

四、远程作物长势视频监测系统

远程作物长势视频监测系统是采用数码相机或视频设备记录田间作物冠层影像信息，根据计算机视觉识别原理进行作物生长动态诊断，该系统由视频监控应用软件、视频服务器、摄像头、视频线组成。

本方法具有廉价、快速、准确的特点。

系统兼容性强，可相对独立工作，也可与墒情监测子系统配合使用，以降低成本。

功能说明:

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作物长势视频监测站界面示意图如下:

对作物进行实时监测。

对作物当前生长态势进行分析、判断、归类，得出当前农作物生长情况的结论。

五、远程泵房压力流量能效监管系统

远程泵房压力流量能效监管系统主要由首部自动化设备组成及其传感传输

设备组成，最重要的变频器、自动反冲洗过滤器及其超声波流量计、压力变送器、液位变送器、电流电压变送器等组成。

它主要是采集泵房数据，包括：

瞬时流量、累积流量、电机电流/电压、出水口压力、沉淀池水位。

功能说明:

远程控制水泵的启停。

远程设定参数，实时显示压力、流量、液位和电压、电流数据判断水泵工作是否正常，自动发出报警信息。

主要设备介绍：

自动反冲洗过滤器

功能：

通过对农田灌溉水进行自动反冲来清除水中的杂质，保证了滤芯的正常工作，达到连续供给清水的目的

特点：

过滤器设备易损件少，无耗材，运行维护费用低，操作管理简单

压力变送器功能：

把压力信号传到电子设备，进而在计算机显示压力；控制系统反应灵敏，运行精确；采用气动排污阀，反冲洗历时短，反冲洗耗水量少，环保经济特点：

工作可靠、性能稳定；维护简单，体积小、重量轻，安装调试极为方便；抗干扰能力强，传输距离远。

液位变送器

功能：

用于蓄水池、沉淀池水位的测量与控制

特点：

安装简单、使用方便，互换能力强；结构简单、维护方便；长期稳定性好,抗干扰能力强，传输距离远

电流电压变送器

功能：

用于智能低压配电柜等负载电流的智能监控系统

六、滴灌智能化系统的优点

1、促进了农业高新技术可持续发展应用及农业科技园区建设，引领农业现代化发展方向，为“二化”建设提供科技保障。

2、使普通滴灌系统能够严格执行轮灌制度，由随意灌溉走向科学灌溉，节约用水和用电10鸠上。

3、使“少食多餐”、高频灌溉技术能够真正实现，促进了作物稳健、持续生

长和咼产、咼效益，产量提咼8%以上

4、提高了劳动生产率，降低了劳动强度，人均管理定额由50亩提高到300

亩，管理费用由120元/亩降低到20元/亩。

5、避免了人为开闭阀门对作物造成践踏、灌溉时间不一致导致作物生长不均匀等影响，提高了作物产量。

七、推广田间滴灌自动化的必要性

1.是实现精准农业的精细农业的前提条件

大田滴灌技术作为一项先进的灌水技术，并没有完全摆脱传统的农田灌溉

模式，很多新的滴灌技术由于没有良好的技术管理措施，其灌溉节水效益不能得

到充分发挥或者根本无法大面积推广。

要想真正提高灌溉系统运行的管理水平，提高农业田间管理水平，避免田间人为的争水、争肥不规范管理现象，保证农业的稳产、增产，减轻劳动强度，就必须采用现代科技的观念，利用现代信息技术把握农田环境参数的变异，真正做到按需、按期、按量自动供给水肥，结合精准种子、精准播种、精准施肥、精准检测、精准收获等技术，避免盲目性，提高科学灌水和滴灌的自动化管理水平，以适应高效农业和精细农业的要求。

2.为精准农业研究提供技术保障

田间灌溉自动化控制系统的使用为精准农业的研究提供了可靠的技术研究

和实施手段。

自动化控制的精确结果和自动采集的真实数据，为农业专家进一步

研究精准农业提供了依据，从而形成一个精准执行促进精准研究，精准研究指导精准执行的良性循环。

3.是现代农业发展的方向

现代化农业正在向集约化、产业化方向发展，节约水资源、减少劳动力、降低生产成本是未来农业发展的趋势。

而精准农业是信息技术在现代农业生产中的直接应用，已被公认为21世纪最先进的农业技术。

精准农业是当前全球农业发展的潮流和方向，也是一个国家农业核心竞争力的关键所在。

八、田间滴灌自动化工作方式

田间滴灌自动化系统采用“田间自动控制系统+远程网络监管系统”两级工

作万式（如图1）

图i滴灌自动化工作方式图

第一，田间滴灌自动控制系统应用2.4G无线自组网ZIGBEE技术和，无任何通信费；能源采用2节充电电池（使用前充电）可使用1年，实现了节能降耗；田间自动控制系统可根据授权独立运行，也可远程实现监管。

第二，远程信息监管系统采用“GPRS/3G+Internet”技术，将土壤墒情测报系统、作物长势视频监测系统、泵房压力流量能效监管系统与田间滴灌自动化控制系统进行有机集成到统一平台，可进行远程访问。

因此，该系统采用“田间权限管理与远程访问管理”的两级管理模式，采用“2.4G自组网+GPRS公网”的双网通讯方式，采用充电电池供电方式，自动控

制可实现“双保险”，系统稳定性、纠错性和扩展性非常强大，系统方案先进、合理，系统功能完善，技术具有自主创新性和经济实用性。

九、实施单位简介

新疆石达赛特科技有限公司依托石河子大学，以节水灌溉及信息化产品自主研发、节能环保设备销售及工程技术咨询与服务为主营业务的高新科技型企业，本公司专注于作物灌溉远程控制、农田信息监测、作物综合管理等软硬件技术的研发与推广，解决田间滴灌自动化问题、推动农业信息化发展是我们追求的目标，“出精品、建丰碑”是我们的发展宗旨。

公司研发、生产与推广的“石达赛特”牌滴灌自动控制系统，是集土壤墒

情监测与灌溉自动控制等功能于同一平台的滴灌远程监控系统，具有自主创新性

和经济实用性，产品已被列入国家水利部“水利先进实用技术重点推广指导目录”。

公司参与合作的多项项目成果获国家科技进步二等奖1项，兵团科技进步奖6项，取得国家授权专利2项，正在受理的专利申请3项；软件著作权登记4项。

《农田墒情监测与灌溉远程控制系统（产品）》已经成为国内农业信息技术推广应用的重要支持平台，在南北疆示范面积超过10万亩，受到用户好评。

产品及服务范围覆盖节水灌溉工程、滴灌自动化系统、自动反冲洗过滤器、精量播种施肥机、LED节能灯、铝材加工等领域，能全方位、多领域、深层次为用户提供高质量的服务。

公司坚持以求真务实、质量第一、服务于社会的发展理念做保障，进一步推进“节水灌溉”和“现代农业”发展为己任的现代化高标准节水企业。

十、智能化滴灌工程示范项目

2003年本公司前身为新疆兵团绿洲生态农业重点实验室节水研究室课题组开始研发滴灌自动控制系统，并在农二师30团、农六师111团等部分团场示范，2005年正式成立公司至今已研发出四代产品。

目前新型无线控制系统在农一师1

团、3团、10团，农六师105团、新湖，农七师128团，农八师150团，昌吉二六工镇，乌苏哈图布呼镇等团场及地方得到推广应用，效果良好。

以下为我公司在2011至2012年建设的部分高标准农田及智能化滴灌工程示

范项目情况：

工程地点

建设内容

建设规模（亩）

农一师二团科技连

棉花智能化滴灌工程

1574

农六师105团1连、2连

智能化膜下滴灌工程

1807

农六师105团2连

高标准棉田建设项目

1900

昌吉二六工镇幸福一队

自动化膜下滴灌工程

3500

农六师103团7连

高标准农田智能化滴灌工程

1000

农六师102团6连

智能化膜下滴灌工程

1907

农六师新湖农场一场一连

高标准农田智能化滴灌工程

1500

农七师128团14连

棉花智能化膜下滴灌工程

1584

农七师125团4连

棉花智能化膜下滴灌工程

850

乌苏哈图布呼镇红星二场

新建、升级滴灌自动控制系统

2907

农八师150团12连

高标准农田智能化滴灌工程

4700

农八师149团11连

高标准农田智能化滴灌工程

1300