智能節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)就是以節(jié)約用水、提高農(nóng)業(yè)用水效率為核心的農(nóng)業(yè)，是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要內(nèi)涵。其核心是在有限的水資源條件下，通過(guò)采用先進(jìn)的工程技術(shù)、適宜的農(nóng)業(yè)技術(shù)和用水管理等綜合技術(shù)措施，充分提高農(nóng)業(yè)用水利用率和水的生產(chǎn)效率及效益，保證農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。由于現(xiàn)有的節(jié)水灌溉系統(tǒng)雖然在降低作物灌溉成本，提高作物產(chǎn)量上有一定的作用，但由于常規(guī)滴灌系統(tǒng)存在許多問(wèn)題尚待解決，致使灌溉的合理性無(wú)法得到有效執(zhí)行。因而，智能節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)在解決農(nóng)業(yè)灌溉用水和緩解水資源的緊缺問(wèn)題上有著非常重要的作用。
一、系統(tǒng)簡(jiǎn)介
智能節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)是采用智能感知傳感器、移動(dòng)嵌入式系統(tǒng)等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，通過(guò)灌溉控制系統(tǒng)、土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)三大系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)作物灌溉情況、溫度、濕度、風(fēng)力、氣壓、降雨量、氮濃縮量和土壤PH值等方面的遠(yuǎn)程控制。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的精細(xì)化、遠(yuǎn)程化和自動(dòng)化，改變傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式。通過(guò)智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)，可以改善農(nóng)業(yè)用水，提高管理水平和灌溉水資源利用效率。
二、系統(tǒng)架構(gòu)
智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)采用物聯(lián)網(wǎng)的三層架構(gòu)，分為感知控制層、數(shù)據(jù)傳輸層、智能應(yīng)用層，并結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)情況的遠(yuǎn)程監(jiān)視，實(shí)時(shí)對(duì)分灌區(qū)環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)和環(huán)境調(diào)整機(jī)構(gòu)的控制。
三、系統(tǒng)功能
通過(guò)實(shí)施灌溉自動(dòng)化控制，可減少或避免人為因素的影響。因?yàn)樽魑锷L(zhǎng)需要水肥供應(yīng)，而水肥供應(yīng)靠精準(zhǔn)灌溉來(lái)實(shí)現(xiàn)，滴灌技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)是精準(zhǔn)灌溉最有效的技術(shù)解決途徑。滴灌技術(shù)為作物生長(zhǎng)提供了技術(shù)保證，也為自動(dòng)控制技術(shù)提供了應(yīng)用平臺(tái)。其主要功能如下：
1、用水計(jì)量管理功能
通過(guò)出口流量計(jì)的計(jì)量監(jiān)測(cè)作為灌溉區(qū)域用水總量，利用每個(gè)支管壓力傳感器采集數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算各支管的灌溉水量，與閥門(mén)自動(dòng)控制功能進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)每一個(gè)閥門(mén)控制單元的用水量統(tǒng)計(jì)。同時(shí)，水泵采用PID及流量控制，從而達(dá)到灌溉的恒壓供水和區(qū)域性用水限制。
2、閥門(mén)自動(dòng)控制功能
通過(guò)小型氣象站以及土壤傳感器的監(jiān)測(cè)，達(dá)到對(duì)氣候信息、農(nóng)田土壤墑情信息和農(nóng)作物長(zhǎng)勢(shì)信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。采用無(wú)線(xiàn)或有線(xiàn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)閥門(mén)的遠(yuǎn)程啟閉從而達(dá)到定時(shí)輪灌的效果。根據(jù)采集到的信息，結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物的需水情況，制定灌溉計(jì)劃，進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)啟水泵、閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人職守自動(dòng)灌溉，實(shí)現(xiàn)分片控制，預(yù)防人為誤操作。
3、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控功能
通過(guò)對(duì)出水口的壓力和流量、管網(wǎng)分干管的流量和壓力，水泵的電流和電壓以及沉砂池的水位和視頻的監(jiān)測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)滴灌區(qū)域出現(xiàn)的爆管、漏水、低壓運(yùn)行、水源狀況等灌溉故障事件。采用聲光報(bào)警或短信等方式通知系統(tǒng)維護(hù)人員，確保滴灌系統(tǒng)高效運(yùn)行。
4、管理平臺(tái)功能
通過(guò)平臺(tái)的組態(tài)實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行管理，并對(duì)區(qū)域用水、耗電、灌水量、維護(hù)、材料消耗等情況的統(tǒng)計(jì)和成本核算。利用系統(tǒng)生成的報(bào)表及趨勢(shì)圖，了解灌溉效果并對(duì)重要灌溉設(shè)施生成定期維護(hù)計(jì)劃并記錄維護(hù)情況，實(shí)現(xiàn)灌溉工程的精細(xì)化維護(hù)運(yùn)行管理。
四、系統(tǒng)特點(diǎn)
智能化節(jié)水灌溉系統(tǒng)由無(wú)線(xiàn)閥門(mén)控制器、電磁閥、無(wú)線(xiàn)中繼器、無(wú)線(xiàn)水泵控制器、無(wú)線(xiàn)水分采集器、無(wú)線(xiàn)氣象站等設(shè)備和監(jiān)控中心組成，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)水壓調(diào)節(jié)，遠(yuǎn)程監(jiān)控并控制閥門(mén)電機(jī)啟停，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)灌溉過(guò)程監(jiān)控灌溉質(zhì)量分析和灌溉工藝改進(jìn)的需求。
無(wú)線(xiàn)一體：無(wú)線(xiàn)通訊節(jié)省布線(xiàn)成本、一體化設(shè)計(jì)方便安裝維護(hù)；
廣泛覆蓋：內(nèi)置功率增強(qiáng)和路由，覆蓋半徑廣；
擴(kuò)展性強(qiáng)：系統(tǒng)組件化設(shè)計(jì)，節(jié)點(diǎn)規(guī)模大，兼容多種電磁閥；
簡(jiǎn)單易用：自動(dòng)診斷、實(shí)時(shí)報(bào)警、遠(yuǎn)程服務(wù)、報(bào)表生成；
運(yùn)行穩(wěn)定：閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)反饋，提高灌溉系統(tǒng)的可靠性；
超強(qiáng)功能：支持多種灌溉模式，內(nèi)嵌灌溉算法，分析預(yù)報(bào)灌水量和時(shí)間；
