1、沖 托普云農一致力于中國農業信息化的發展I智能節水灌溉系統的設計原理及使用方法智能節水灌溉系統也叫智能農業物聯網精細農業白控系統， 是托普云農物聯 網為保證農業作物需水最的前提下，實現節約用水而提出的一整套解決方案。智 能節水灌溉系統簡單的說就是農業灌溉不需要人的控制，系統能I動感測到什么 時候需要灌溉，灌溉多長時間；智能節水灌溉系統可以|動開啟灌溉，也可以門 動關閉灌溉；可以實現土壤太干時增大噴灌量，太濕時減少噴灌量。一、智能節水灌溉系統的功能設計智能節水灌溉系統要實現上述功能就要充分利用可編程控制器的控制作用。系統要實現 h 動感測土壤濕度的功能必須要有土壤濕度傳感器。要實現灌溉水量 的多

2、與少的調節，必須要有變頻器。在可編程控制器內預先設定 50%-60%RH為 標準濕度，傳感器采集的濕度模擬信號經 A/D模塊轉換成數字信號。針對灌溉水利用系數較低， 文中提出一種基于嵌入式智能灌溉控制系統。 依 托無線傳感器網絡采集灌區作物需水信息，匯聚到網關節點發送給主控中心，中 心主機根據信息確定灌溉狀態并計算灌水量,控制灌溉設備工作實現智能灌溉; 依托Internet管理員有權對系統遠程管理，滿足了規?；喔鹊男枨?。根據示范 區觀測，灌溉水利用系數由原來的 0.6 提高到 0.9。系統結合了無線傳感、計算 和網絡通信技術，解決了精確農業亟待解決的關鍵技術問題。智能節水灌溉系統涉及到傳感器

3、技術、自動控制技術、計算機技術、無線通 信沖 托普云農一致力于中國農業信息化的發展I技術等多種高新技術，這些新技術的應用使我國的農業由傳統的勞動密集型向 技術密集型轉變奠定了重要的基礎。智能節水灌溉系統可以根據植物和土壤種類， 光照數量來優化用水量， 還可 以在雨後監控土壤的濕度。有研究現實，和傳統灌溉系統相比，智能節水灌溉系 統的成本差不多，卻可節水 16%到 30%。加州出臺的新法案要求 2012年起新公司 必須使用智能節水灌溉系統。托普水比一缽化智筈滙溉系統亮點:二、智能節水灌溉系統的設計背景灌溉造成水資源大最浪費美國每年浪費掉的水資源高達& 520億升，而若安裝一種智能節水灌溉

4、系統 則可有效地控制水流星， 達到節水目的。 HydroPoint公司負貴可持續領域業務 的 ChrisSpain 援引美國用水匸程協會的報告稱，美國住宅區和商業區的草坪、 植物灌溉用水浪費了 30%到 300%水資源被浪費的原因是技術不行， 美國有 4,500萬個僅是安有簡易計時器的 灌溉系統，們在時間控制上還可以，但精準度不高。Spain 稱，城市灌溉系統占 城市用水的 58%,這些被浪費的水資源每年生產 54. 4 萬噸溫室氣體。在中國農業用水最約占總用水最的 80%左右， 由于農業灌溉效率普遍低下，水的利用率僅為 45%,而水資源利用率高的國家已達 70%80%,因而，解決農業 灌溉用

5、水的問題，對于緩解水資源的緊缺是非常重要的。我們的智能節水灌溉系 統在這種背景下應運而生了。不僅美國，英國也開始關注節水問題。英國節能信托基金會和能源部警告，隨著越來越多的家庭開始節約能源，使用熱水可能會超過取暖成為制造二氧化碳 的主要途徑。三、智能節水灌溉系統工作原理灌溉系統工作時，濕度傳感器采集土壤里的干濕度信號，檢測到的濕度信號浮 托普云農一致力于中國農業信息化的發展!通過 A/D模塊轉換， 將標準的電流模擬信號轉換為濕度數字信號， 輸入到可編程 控制器。可編程控制器內預先設定 50%-60%RH為標準濕度值，實際測得的濕度信 號與 50%-60%RH比較，可以分為：在這個范圉內，超出這

6、個范圍，小于這個范圍 三種情況?？删幊炭刂破鲗⒖刂菩盘杺鹘o變頻器， 變頻器根據濕度值， 相應的調節電動 機的轉速，電動機帶動水泵從水源抽水，需要灌溉時，電磁閥就自動開啟，通過 主管道和支管道為噴頭輸水，噴頭以各口的旋轉角度口動旋轉。灌溉結柬時電磁 閥自動關閉。為了避免離水源遠的噴頭不能被供給足夠的床力，在電磁閥的一側 安裝一塊壓力表，保證個噴頭的水壓滿足設定的噴灌射程，避免發生因為水壓不 足，噴頭射程減少的現象。整個系統協調工作，實現對草坪灌溉的智能控制。綜上所述，要實現智能灌溉，系統霊要有可編程控制器、傳感器、A/D模塊、變頻器、電動機、水泵、電磁閥、管網和噴頭等設備。1可編程控制器： 負責

7、發出和接收各種運行程序指令， 是整個控制系統的中 樞部分。2傳感器： 由于本次設計時間比較倉促， 忽略了溫度對灌溉的影響， 因此沒 有使用溫度傳感器，只使用了土壤濕度傳感器。通過傳感器采集土壤里的濕度信 號，判斷是否需要灌溉。3A/D模塊： 因為可編程控制器不能接收模擬信號， 所以需將傳感器的電壓 或電流信號轉換成數字信號。4變頻器：通過改變電動機的轉速調節噴灌流最，達到節水的目的。5電動機、 水泵： 由電動機帶動水泵從水源抽水， 為噴灌系統提供一定的壓 力。6電磁閥：控制噴頭的噴灌與否。7噴頭：實現均勻噴灑，便于充分吸收。8管網：灌溉系統輸送水的管路。四、智能節水灌溉系統的設計特點1、系統模

8、塊化、層次化設計，以提高效率，增加可維護性，便于擴展；2、靈活的硬件配置，用戶可以任意升級、更換被控硬件設備，而不需要更 換軟件；3、人機界面友好，實現灌溉過程的無人值守，減少人員的匸作強度，提高 灌溉效率：4、抗電磁干擾的能力強，保證系統在野外強電磁干擾的惡劣環境下能可靠 地運行；5、故障自動檢測功能，提高系統的健壯性，各種設備的布局要求美觀。五、智能節水灌溉系統的 9 大功能浮 托普云農一致力于中國農業信息化的發展!為了最大限度地節約噴灌用水和實現智能控制，灌溉系統必須具備以下功 能：1、數據采集功能：可接收土壤濕度傳感器采集的模擬量。模擬量信號的處 理是將模擬信號轉變成數字信號（A/D轉

9、換）c2、控制功能：具有定時控制、循環控制的功能，用戶可根據需要靈活選用 控制方式。1白動控制功能：可編程控制器通過程序將傳感器檢測的濕度信號與預先設定的標準濕度范圍值相比較，如果檢測的濕度值超出了設定濕度值， （低于設定 值則調大電動機轉速，高于設定值則調小電動機轉速）則1動調節電動機轉速， 進行灌溉操作。2定時控制功能： 系統可對電磁閥設定開、 關時間， 當灌溉的濕度值達到設 定的濕度值時，電動機自動停止灌溉。3循環控制功能:用戶在可編程控制器內預先編好控制程序，分別設定起 始時間、結束時間、灌溉時間、停止時間，系統按設定好的時間自動循環灌溉。變速功能：當前所測的土壤濕度值與預先設定的最適

10、宜草坪生長的濕度值50%-60%RH比較，分為大于、等于、小于三種結果，即可將濕度分為高濕度、 中濕度、低濕度三種狀態。在控制而板上表現為高濕度、中濕度、低濕度三個指 示燈。變頻器根據土壤濕度的三個狀態白動調節電動機的轉速，電動機設有高速, 中速，低速 3 種旋轉速度，分別對應高速，中速，低速三個指示燈。4、口動轉停功能：控制系統根據土壤的干濕度情況自動啟動噴灌，控制電 動機以所需的轉速轉動，噴頭噴灌 5 分鐘.停 2分鐘，再噴 5 分鐘后自動停轉。5、 電動機過載保護功能： 當電動機過載時， 電動機立即停止轉動， 灌溉過 程中止，并且故障指示燈閃爍報警，過載消除后自動恢復運轉。6、陰雨天自動

11、停止：利用濕度傳感器的開關量作為一個可編程控制器的輸 入信號，實現控制相關程序的功能。7、省電功能：定時控制器在斷電時正常計時，故采用其作為可編程控制器 的電源控制。在定時灌溉控制時間之內，由定時器接通可編程控制器的電源，可 編程控制器按預先編制的程用依次打開各控制設備電源，并根據輸入信號的變化 隨時調整程斥的執行。在非系統工作時間里，定時器|動斷開可編程控制器的電 源，這樣既減少了系統耗費的電能乂延長了設備的使用壽命。8、急停功能：當出現緊急意外事故時，按下急停按鈕，電動機立即停止運 轉，閥門關閉，噴頭停止灌溉。9、故障自動檢測功能：當灌溉系統出現故障，如水管破裂（水床為零）， 傳感器故障，電動機故障，變頻器故障，電磁閥故障等，水泵立即停止運行，電 磁閥關閉，故障報警燈閃爍并伴有警笛聲響起。操作人員可以