智能农业灌溉方案系统将传感器的数据采集技术、嵌入式系统技术、无线自组网技术与人工智能理论相融合,引入气象参数和精准灌溉方案,对水田地区的智慧农业进行了系统的开发,并对其进行了实时监测。该系统采用无线自组网的方式向控制中心发送数据,采用精确的智能控制方法实现自动控制。采用自然降雨和精确灌溉技术,精确地控制了现场的电磁阀。最后,在确保作物生长的同时降低了有效的灌水量,减少了水资源的浪费。
灌溉系统工作时,湿度传感器采集土壤里的干湿度信号,检测到的湿度信号通过A/D模块转换,将标准的电流模拟信号转换为湿度数字信号,输入到可编程控制器。可编程控制器内预先设定50%-60%RH为标准湿度值,实际测得的湿度信号与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。阀门控制系统是对农田灌溉片区运行管网实现水流截断和分输作用。系统采用全无线漫游组网,田间不需要铺设线路,通过分区管理,级联通讯,实现数据的远程传输。每一个电磁阀有一个专用名称,根据轮灌制定的计划开启电磁阀,监控中心给指定电磁阀或者轮灌组下达指令,开启电磁阀灌水,或关闭电磁阀停止灌水。可根据土壤水分含量,联动阀门控制器实现自动灌溉,系统中设定土壤水分阈值,当土壤水分低于设定值阈值时,开启电磁阀灌水,当达到阈值时,关闭电磁阀停止灌水。
阀门控制器通过线缆与电磁阀相连,阀门控制器通过无线(LoRa/4G)与田间控制器通讯,开关阀指令由田间控制器通过LoRa/4G通讯方式,发送给阀门控制器。
高效农业和精细农业要求必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效,仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情和农作物需水规律等方面统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用,实现按期、按需、按量自动供水。
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