1、自動控制在果園自動噴灌系統中運用的設想摘要：本文從微噴灌系統、灌溉自動化控制系統、果園微噴灌的全自動控制設計 等方面作了詳盡的闡述，提出果園自動噴灌系統工程建設、果園微噴灌自動化的 一些設想。關鍵詞：計算機 自動化 電磁閥 果園微噴灌系統1果園自動噴灌系統簡介果園是農業(yè)高科技的結晶，果同主要種植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果樹，大型果園面積一般規(guī)模有幾百或近千畝， 丘陵區(qū)園地地勢起伏較大，高差不 均，運用傳統灌水方式很難進行系統灌溉， 不能保證滿足果樹的需水量，而先進 的微噴灌系統具有節(jié)水、降溫、除塵、防霜凍、調節(jié)田間小氣候、灌水質量高、 增產效果好等優(yōu)點，對土壤、地形和作物適應性強，防堵塞。

2、充分利用小水源， 由低處水庫或河流中取水，經過過濾加壓，然后由遍布全園的各種管道把帶有肥 料、除蟲劑的水準確地送劍每片需水地果樹中，保證果樹的正常需水，利于施肥、 噴灑除草劑、節(jié)省能耗，且操作簡單，易于實現自動控制，全園使用微機自動檢 測控制電磁閥的開啟，能精確實現果樹的輪灌、對灌水時間和灌水量實現有效的 控制，從而實現全園果樹系統自動化。2微噴灌系統微噴灌是一種管道輸水的局部灌溉，水一直送到作物根部附近。幾乎適應各 種復雜地形。它通過低壓管道系統將有壓水（低壓小流量）送到作物根部附近，用 微噴頭或微噴帶將灌溉水噴灑在土壤表面， 利用空氣作為配水介質，以吸水方式 濕潤土壤而進行灌溉的一種新型灌

3、水方法。2. 1果園自動噴灌系統的組成常見的果園自動噴灌系統主要由地面系統、樹上系統、懸掛系統、地下系統 組成。完整的系統由水源部分、輸配水設備、首部樞紐、各級管道和尾部設備灌 水器（微噴頭等）以及流量、壓力控制部件和測量儀表等組成，2. 2設計原則微噴灌系統設計，通常應遵循以下主要原則：必須滿足果園果樹生長對水分的要求；灌溉系統設計應結合耕作實際， 便于操作； 應使所選擇的灌水方法既能滿足果樹灌溉要求，又不因灌溉而造 成病害、蟲害的發(fā)生； 灌溉系統設計時應考慮施肥及噴藥裝置；應使灌溉 系統在滿足灌溉要求的同時，工程建設的綜合造價最小。2. 3設計步驟收集地形、土壤、氣象、水源、果樹種植、果園

4、環(huán)境等方面的資料。根據果 樹種類、種植制度、種植季節(jié)、水源、灌溉保證率、果園設施等情況選擇灌水方 法。系統的管道分干管、支管和毛管等三級，布置時于、支、毛三級管道要求 盡鼉相互垂直，以使管道長度和水頭損失最小。微噴灌灌溉制度的擬定。包括： 灌水定額、設計灌水周期、一次灌水延續(xù)時間、控制灌溉面積大小的計算、管網 水力計算、管道系統設計等。3灌溉自動化控制系統微噴灌系統能很方便地實現自動控制， 實現節(jié)水灌溉，這也是實現農業(yè)現代 化的要求。全自動控制系統：系統通過預先編制好的控制程序和根據反映果樹需 水的相關參數自動啟閉水泵和電磁閥， 按一定的輪灌順序進行自動灌溉。自控系 統包括中央控制器、電磁閥、

5、傳感器（土壤水分傳感器、溫度傳感器、壓力傳感 器、水位傳感器和雨量傳感器等）、通訊線路及工程部分的灌水器、管道、管件 及水泵、電機等裝置。3. 1微噴灌自動控制的方法微噴灌自控系統的基本控制方法有：時間控制、水量控制和反饋控制三種。時間控制系統是按頂定好的時間放水或關水； 水鼉控制系統是按照設計的配水方 案（配水量）放水或關水；反饋控制系統是根據灌I垤內濕度感受器的反應，將信 號傳送到首部控制樞紐部分來關水或放水。本系統采用反饋控制實現自動控制。利用計算機管理系統，運用專川的微噴灌系統自動檢測軟件， 實時或定時通過有 線或無線數據傳輸網絡和數據采集控制設備， 采集田間土壤水分、土壤溫度、空 氣

6、溫濕度等數據，檢測果同十壤水分狀態(tài)和特征指標、 果樹水分含量指標、氣象 變化趨勢，根據果樹對水分的需求和七壤墑情制定出合理的灌溉計劃和果園管理 計劃。3. 2果園管理計劃果園管理軟件系統為用戶提供每一塊農田的土壤水分狀況圖、十壤水分含量、日水分利用量、制定合理的灌溉管理決策、對不同的果園區(qū)進行灌溉優(yōu)先排 序。并存儲數據資料、運算處理、顯示輸出。3. 3灌溉計劃允許灌溉管理者根據果樹水分需求和果樹對灌溉的反應制定合理的灌溉計劃。微噴灌系統灌溉計劃一般是指確定何時進行灌溉及應該的灌溉量。果樹的需水量隨樹種、土壤類型、氣候條件及栽培管理、生理特征的差異而不同。根據果 樹生長期（花前、花后、花芽分化及

7、休眠期）內各個物候期的需水要求及當時的土 壤含水量，確定果樹的灌水時間，制定不同的灌水定額和灌水計劃。果樹在各個物候期內的灌水次數與灌水量隨降雨量及降雨在時間上的分布而定。主要取決于各個時期的降水量和十壤的水分狀況。岡此，當土壤含水量接近田間持水量的50%應灌水，以確保土壤水分總是保持作物生長所需的最佳含水量。通過軟件計算下一次微噴灌的日期和準確的灌水量。通常采用水分中子測節(jié)儀、 張力計作為啟動和關閉水泵的工具。3. 4實現目標的設想 3. 4. 1設想（土壤墑情監(jiān)測和灌水預報相結合）管理人員負責管理幾個園區(qū)或兒塊果園，每個吲區(qū)或果園設置許多檢測點，每一個檢測點都有一套不同時間收集的實際測定的

8、讀數記錄。數據經過計算機軟件處理，顯示每一單個田塊的灌溉飽和點和需灌溉補充點，當前果樹日水分使用情況，土壤水分平衡情況并預測下次灌溉的日期。 測定土壤水分含量和果樹日片 j水量的值，顯示某一具體的時期的每一深度層的土壤水分含量的讀數記錄和根 區(qū)的總水分含量，同時顯示土壤水分需要量，中子儀測定并估算日水分使用量。 利用PIC軟件可進行數據資料綜合分析，實時顯示，形成數據庫、報表和過程線， 從中總結重要的信息形成報告，供灌溉預報、制定每日的管理決策方案使用，遙 控實現定時、定量灌水。3. 4. 2人機環(huán)境結合通過計算機界面可人工錄入和顯示田間實際收集的數據，如土壤水分張力計的讀數、果粒大小。依據果

9、樹生長參數與土壤水分含量來確定果樹生長期的水分 需求量。氣候數據資料可人工輸入或由氣象站自動裝載。3. 5果園微噴灌的全自動控制設計自動控制系統由傳感器、數據采集控制終端、數據傳輸網絡及監(jiān)控中心組成。是單片機、傳感、通訊、遙測遙感技術及節(jié)水灌溉技術等各級系統的高度集成。3. 5. 1控制原理自動控制技術采用傳感技術對田問土壤水分、 土壤溫濕度、空氣溫濕度等果 樹生長的環(huán)境數據進行現場自動采集， 輸入計算機，形成原始數據庫，建立最優(yōu) 控制方案。根據監(jiān)控中心發(fā)出的命令，通過變頻器改變電機轉速，調節(jié)管道壓力， 控制水泵及各個電磁閥等灌溉設備的正常運行， 科學有效地控制灌水時間、灌水 量、灌水均勻度，

10、形成優(yōu)化灌溉制度，為果園地提供一個良好的地、水、肥、氣、 熱條件。3. 5. 2控制系統的組成采用工業(yè)控制計算機（PIC）作為整個控制系統的核心，實現微噴灌的全自動 控制。把土壤濕度、鹽分、空氣溫度、相對濕度、降水量、風速、管道壓力等田 間參數及閥門開啟、水泵電機旋轉等控制對象送入控制器。 滿足良好的人機界面 要求，協調各部分的工作。整個系統的工作主要由T業(yè)控制機和變頻器兩部分完 成，其中變頻器主要用于控制水泵電機的旋轉， 工控機主要用來采集田間土壤及 氣象等指標，按照設定的程序，控制各地塊中電磁閥的開啟，并通過變頻器控制 電機的運行狀態(tài)，協調整個系統的 T作。3. 5. 3監(jiān)測控制軟件設計監(jiān)

11、測控制軟件設計是控機能夠完成控制功能的重要基礎，監(jiān)控軟件設計的好 壞直接關系到整個系統的質量和可靠性。根據果園微噴灌的特點，該控制軟件主 要功能及特點為： 自動采集田間數據：系統根據軟件中所預先設定的時間，自動地采集土壤濕度、 溫度、風速、雨量等參數，進行相應的處理后，實時顯示在屏幕上。 果樹生育期的判斷：當管理人員輸入各地塊所種植的果樹及種植日期后，系統便根據計算機時鐘自動計算出各種果樹已種植的天數，判斷出果吲所處的生育期，自動查找資料庫中所存的原始資料，確定出當前作物最適宜的十壤含水鼉及 灌水定額。微噴灌的全自動控制：系統采集田間及氣象數據后，將當前各地塊土壤含水量 與果園適宜含水量相比較

12、，若土壤實際含水量小于果園要求下限值， 便自動開啟 該地塊的第一個電磁閥。進行灌溉。達到所需灌水定額后，自動關閉第個電磁 閥，同時開啟下一個電磁閥，直到完成整個地塊的灌溉任務。灌溉過程中，若出 現溫度過低、風速過大以及降雨過程等大氣時，系統會自動暫停當前的灌溉任務， 并保存當前狀態(tài)。當氣象條件滿足時，繼續(xù)進行未完成的任務。 辦公自動化：系統在運行過程中，可自動生成各種定時、日、月、年報表，并通過打印機打印出來。其內容包括各種氣象及一卜壤參數， 可從各報表中得到土 壤濕度變化曲線、日最高風速、月平均氣溫、全年總降水暈等原始資料，為用戶 研究當地的氣象及土壤變化情況提供翔實的依據。 良好的可維持性

13、：用戶可按白定義按鈕，通過鼠標各鍵盤輸入新樹種的基礎資 料，系統便會根據用戶所定義的數值運行。確定其適宜士壤含水量和灌水定額。 為滿足實際情況的需要可修改灌水定額、管道壓力等參數。 友好的入機界面：系統中大部分界面均為示意圖形，實時顯示各傳感器送來的 數值及系統當前的運行狀態(tài)，一目了然。需要用戶操作的部分全部為中文界面，T作人員無需學習便可完成所有操作。另外，在任一界面F,用戶都可以通過按幫助按鈕得到相應的提示，指導用戶完成相應的功能。托普物聯網開創(chuàng)智礬農業(yè).專業(yè)解決畜牧水產養(yǎng)殖自動整制系統、大田種植智能 管理系統、花卉種植控制系統、農產品安全溯源、溫室大就智能控制等。a 網址： vjmi.

14、ipwcom pjww, agri50.七口耐農業(yè)物聯翩解決方案警詢！86056609<'4結束語微噴灌是一種高效節(jié)能省水增產的微灌灌溉技術，它具有很多優(yōu)點，適合我 國的國情，具有很強的推廣優(yōu)勢，而且很方便實現灌溉的全自動控制， 微噴灌將 成為二十一世紀發(fā)展我國節(jié)水灌溉的重點， 是加速我國農業(yè)實現節(jié)水灌溉、精準 農業(yè)和設施農業(yè)的有效途徑，將更好的促進我國農業(yè)的現代化 ！微噴灌自動化系 統在經濟上是合理的，技術上是可行的，將成為我國南方生態(tài)農業(yè)建設的典范！附錄一托普物聯網簡介托普物聯網是浙江托普儀器有限公司旗下的重要項目。 浙江托普儀器是國內 領先的農

15、業(yè)儀器研發(fā)生產商，依據自身在農業(yè)領域的研發(fā)實力，和自主研發(fā)的配 套設備，在農業(yè)物聯網領域嶄露頭角！托普物聯網以客戶需求為源頭，結合現代農業(yè)科技、通信技術、計算機技術、GIS信息技術，以及物聯網技術，竭誠為傳統行業(yè)提供信息化、智能化的產品與 端到端的解決方案。主要有：大田種植智能解決方案、畜牧養(yǎng)殖管理解決方案、 食品安全溯源解決方案、食用菌種植智能化管理解決方案、水產養(yǎng)殖管理解決方 案、溫室大棚智能控制解決方案等。托普物聯網三大系統產品我們知道物聯網主要包括三大層次，即感知層、傳輸層和應用層。因此托普 物聯網產品主要以這三個層次延伸，涵蓋了感知系統（環(huán)境監(jiān)測傳感設備）、傳輸系統（數據傳輸處理網絡

16、）、應用系統（終端智能控制平臺。）托普物聯網模塊化智能集成系統托普物聯網依據自身研發(fā)優(yōu)勢，開發(fā)了多種模塊化智能集成系統。1、傳感模塊：即環(huán)境傳感監(jiān)測系統。它依據各類傳感設備可以完成整個園區(qū)或 完成對異地園區(qū)所需數據監(jiān)測的功能。2、終端模塊：即終端智能控制系統。它可以完成整個園區(qū)或遠程控制異地園區(qū) 進行自動灌溉、自動降溫、自動開啟風機，自動補光及遮陽，自動卷簾，自動開 窗關窗，自動液體肥料施肥、自動噴藥等各類農業(yè)生產所需的自動控制。3、視頻監(jiān)控模塊：即實時視頻監(jiān)控系統。主要是通過監(jiān)控中心實時得到植物生 長信息，在監(jiān)控中心或異地互聯網上既可隨時看到作物的實時生長狀況。4、預警模塊：即遠程植保預警系

17、統。可以通過聲光報警、短信報警、語音報警 等方式進行預警。5、溯源模塊：即農產品安全溯源系統。該系統對農產品從種植準備階段、種植 和培育階段、生長階段、收獲階段等對作物生長環(huán)境、噴藥施肥情況、病蟲害狀 況等實施實時信息自動記錄，有據可查，在儲藏、運輸、銷售階段采用二維碼或 者RFID射頻技術對各個階段數據記錄，這樣就能實現消費者拿到農產品時通過 終端設備或網絡就能查看到各類信息，才能放心食用。6作業(yè)模塊：即中央控制室。可通過總控室對整個區(qū)域情況進行監(jiān)測，包括各 個區(qū)域采集點參數、控制作業(yè)狀態(tài)、實時視頻圖像、施肥噴藥狀況、報警信息等。 參考文獻1 吳普特，牛文全.節(jié)水灌溉與自動控制技術M.北京：化學工