温室大棚自动灌溉系统设计
花卉大棚喷灌系统设计方案图纸
大棚建设布置图 根据以上布局平整土地,可建成6m*30m标准大棚120栋/2008年12月10日1
药肥池长 2M×宽3M×深2M 水泵 ∮63(2寸)进口叠片式过滤器 清水池长 4M×宽6M×深2M 接甲方预留∮63(2寸)外螺纹接口 设计说明 1.该设计中，采用进口叠片式过滤器，以保证该喷灌系统长期可靠的运行； 2. 该设计中，所选择的水泵扬程32M，流量为25M /H，功率为4KW； 图例说明 PVC-U管 一级叠片式过滤器二级叠片式过滤器法兰盘 水泵启动控制柜 水流方向 3.该设计中，首部系统管理房建设规格为内空3M×3M，并且配置380V、 4KW电源,共设置两台水泵,一用一备； 4.该设计中，建设方须预留∮63(2寸)外螺纹水池进水口； 5.未尽事宜，严格按照施工规范执行。 PVC-U球阀压力表设计 单位云南大丰田现代农业 科技工程有限公司 建设单位 建设项目喷灌工程 设计郭豪审核张勇大棚内喷灌系统设计号比例1:1000 制图杜义波专业负责廖招永审定 校对 赵越超 郭豪 首部系统设计安装图图别施工日期 图号 2 3
∮20PE管∮20PE管 ∮20PVC-U球阀 ∮32PVC-U主管或∮63PVC-U主管 PE管安装示意图 设计说明： 1、该设计中，选用灌溉专用的PVC-U管,该管道承压1.0MPa,安装时 埋设在40CM深的管道沟内； 2、该设计中，30M长区域微喷头在PE管上的安装间距为3M，温室棚 ∮20PVC-U管喷头安装示意图 头的两个喷头安装位置距离棚头均为1.5M； 3、该设计中，选用国产旋转式喷洒微喷头，并配套止漏阀及吊挂毛 图例说明 管，该微喷头有效喷射半径为3M-3.5M，流量105L/H，正常工作压力0.2-0.3MPa； 4、该设计中，未标注尺寸单位均为M； 5、未尽事宜，严格按照有关施工规范执行。 PVC-U管 PE管 3 建设单位 郭豪 校对 专业负责廖招永 制图杜义波审定赵越超 建设项目 设计 单位 云南大丰田现代农业 科技工程有限公司 设计郭豪审核张勇设计号 图别施工日期 图号 大棚内喷灌系统 设计安装图 喷灌工程 比例1:1000
基于PLC控制技术的农业自动灌溉系统设计
基于PLC控制技术的农业自动灌溉系统设计摘要： 水是一切生命过程中不可替代的基本要素，水资源是国民经济和社会发展的重要基础资源。我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量2300立方米，只有世界人均水平的1/4，居世界第109位。而且时空分布很不均匀，南多北少，东多西少；夏秋多，冬春少；占国土面积50％以上的华北、西北、东北地区的水资源量仅占全国总量的20％左右。近年来，随着人口增加、经济发展和城市化水平的提高，水资源供需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水和水资源短缺已成为我国经济和社会发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。按现状用水量统计，全国中等干旱年缺水358亿立方米，其中农业灌溉缺水300亿立方米。20世纪90年代以来，我国农业年均受旱面积达2000万公顷以上，全国660多个城市中有一半以上发生水危机，北方河流断流的问题日益突出，缺水已从北方蔓延到南方的许多地区。由于地表水资源不足导致地下水超采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达8.2万平方公里。 发达国家的农业用水比重一般为总用水量的50％左右。目前，我国农业用水比重已从1980年的88％下降到目前的70％左右，今后还会继续下降，农业干旱缺水的局面不可逆转。北方地区水资源开发利用程度已经很高，开源的潜力不大。南方还有一些开发潜力，但主要集中在西南地区。 我国农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为43％，单方水粮食生产率只有10公斤左右，大大低于发达国家灌溉水利用率70-80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上的水平。通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业，实现适时适量的“精细灌溉”，具有重要的现实意义和深远的历史意义。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。 本次设计是采用PLC控制多路不同的土壤湿度，浇灌的开启和停止完全由土壤的湿度信号控制，能使土壤的湿度值保持在作物生长所需要的最佳范围之内。这样既有利于作物的生长，又能节约宝贵的水资源。 关键词：自动浇灌; PLC; 湿度传感器；农业自动灌溉系统
智能化灌溉系统的设计与实现
智能化灌溉系统的设计与实现 O 引言 我国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能灌溉系统在这种背景下应运而生了。智能灌溉系统不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。基于传感器技术的智能灌溉系统是我国发展高效农业和精细农业的必由之路。智能灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。 我国北方各省水资源缺乏，然而多年来使用传统方式为植株浇水不仅效率低、成本高而且浪费十分来重。对于大面积种植的棉田实现精准灌溉，不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低生产的成本。 由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情，实现灌溉管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们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、土壤墒情以及农作物需水规律等方面做统一考虑。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。如何利用有限的水资源，走“节水农业”已经成为农业生产获得最佳的效益和持续稳定发展的增长点。因此使用自来水发电的智能灌溉系统，控制喷灌和微灌系统，能有效地减少田间灌水过程中的渗漏和蒸发损失。现有的灌溉系统都要外接电源，存在一定的安全隐患且较麻烦。本系统可在无供电条件的地区使用，其最大优点为节水、节能、节约劳动力。 1 设计目标与实现方案描述 针对现有的智能化灌溉系统都需要外加电源供电，存在一定安全隐患，而且现有的自动灌溉装置的程序一般固化在系统的程序存储器内，只能简单地设置灌溉时间及循环时间，不能灵活根据季节不同自动调节等缺点，该系统将小型直流发电机接上风叶至于密封特制的盒子中，用水流带动风叶旋转来发电，再将电能储存到蓄电池中以给监控电路和电磁阀供电。该装置是以湿敏电阻和光敏电阻检测信号，自来水发电用作供电的一种无需外接电源的自动灌溉装置。该装置监控电路由信号采集部分，灌溉控制部分，电源部分，执行部分4部分组成。如图1所示。 1．1 信号采集部分 1．1．1 土壤湿度检测 采用硅湿敏电阻作为检测土壤湿度的传感器，它在25℃时响应时间小于5 s，检测土壤含水量范围为O～100％。 当湿敏传感器插入土壤时，由于土壤含水量不同，使得湿敏传感器的阻值也不同。通过湿敏电阻和IC1NE555判断湿度强弱，如果是土壤较干燥，湿敏电阻阻值较大，NE555翻转，输出高电平(约为电源电压)。 调整时，将湿敏电阻插入水内，调Rp1使NE555的3脚输出为12 V，然后将湿敏电阻从水中取出并擦干，调Rp1使输出0 V，这样反复调节多次即可达到要求。 1．1．2 日光强弱检测 通过光敏电阻和NE555判断光线是否强烈，如果是中午光线较强烈，IC2 NE555的3脚输
灌溉系统设计
灌溉系统设计 草坪喷灌系统简介 （Introduction of Turf Irrigation System） 灌溉是弥补自然降水在数量上的不足与时空上的不均、保证适时适量地满足草坪生长所需水分的重要措施。以往的草坪绿化工程，很多没有配套完整的灌溉系统，灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水。不但造成水的浪费，而且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足，难以控制灌水均匀度，对草坪的正常生长产生不良影响。随着城镇建设的不断发展，城市人口大量集中，工业和生活用水迅速增加，旅游、休闲、运动场及居民小区等各种绿地面积越来越大，城市供水的紧张状况日益突出。传统的地面大水漫灌已不能满足现代草坪灌溉的要求，采用高效的灌水方式势在必行。 喷灌，以其节水、节能、省工和灌水质量高等优点，越来越被人们所认识。近年来草坪喷灌发展很快，有逐步取代人工地面灌溉的趋势。 一、草坪喷灌的特点 喷灌系统的设计和管理必须适应草坪的特点，才能满足其需水要求，保证正常生长。 1.喷灌设备的安装不能影响草坪的维护作业。草坪需要经常性的修剪、植保、施肥等，这些作业往往由机械完成。因此，除应选择草坪专用埋藏式喷头外，同时需精心施工，使之避免与草坪上的机械作业发生矛盾。 2.设备选型和管网布置应适应草坪的种植方式。由于景观的需要，园林绿化中草坪的种植地块很多不是规则的形状，如高尔夫球场，且有时同一工程中的不同地块呈零星分布，增加了喷灌系统中设备选型和管网布置的难度。 3.灌水管理应与草坪病害防治结合起来。很多草坪病害，特别是真菌类病害与草坪叶面和土壤湿度关系密切。在灌水管理中，制定合理的灌溉制度，包括灌水周期、灌水时间、灌水延续时间等，对控制草坪病害十分重要。 4.喷灌系统在满足草坪需水要求的同时，需充分注意景观和环境效果。精心设计的喷灌系统，通过正确选择喷头和进行喷点的布置，不仅能满足草坪需水，而且在灌水时可以形成水动景观效果。 二、喷灌系统的组成 一个完整的喷灌系统一般由喷头、管网、首部和水源组成。 1.喷头：喷头用于将水分散成水滴，如同降雨一般比较均匀地喷洒在草坪种植区域。 2.管网：其作用是将压力水输送并分配到所需灌溉的草坪种植区域。由不同管径的管道组成，分干管、支管、毛管等，通过各种相应的管件、阀门等设备将各级管道连接成完整的管网系统。现代灌溉系统的管网多采用施工方便、水力学性能良好且不会锈蚀的塑料管道，如PVC管、PE管等。同时，应根据需要在管网中安装必要的安全装置，如进排气阀、限压阀、泄水阀等。
温室灌溉设计
某市郊有20个日光温室大棚，规格为东西长80m，南北跨度8m，所在的地方地形平整，多年平均降雨量250mm，多年平均蒸发量1500mm。温室内种植黄瓜，每个温室内畦长75m,宽1m，共有6个畦，每畦种植两行黄瓜，，东西株距为0.33m。 其温室群的中间地带有一口水井，出水量为50m3/h，动水位为20米 1、基本资料 ①地形面积 该园东西长200米，南北长120米，约36亩 ②土壤质地 :该地块土壤主要为壤土，土壤容重约为1.38 g/cm3,田间持水量约为23.2 %（重量）。根据蔬菜的水分需求特征和管理要求土壤适宜含水率的上限取田间持水量的95 %。 ③气象资料 该地区属温带大陆性季风气候,冬季寒冷,春季多风干旱,夏季多雨,秋季凉爽少雨，是暖温带与中温带，半干旱与半湿润的过渡地带。特点是春季干旱多风；夏季热，雨季多有冰雹，有时出现伏旱；秋季凉爽少雨；冬季寒冷干燥，多风少雪。一年四季分明，昼夜温差大，无霜期短，年无霜期平原区为152～175天,冻土1m 左右。陆面蒸发量250 mm/年,水面蒸发量1500 mm/年，多年平均气温8.5 ℃，最高气温39℃,最低气温-27.3 ℃,最热的七月份平均气温23.1 ℃，最冷的一月份平均气温-8.8℃，年日照时数为3120.8 h，光资源比较丰富。多年平均降水量为493.0 mm。降水量时空分布不均，6～8月降水量占全年降水量的72％，年际变化大，最多年份为747.1 mm，最少年份为274 mm。 ④种植情况 项目地块温室和大棚内主要种植黄瓜，东西种植，株距0.33m,行距0.5m ⑤水源状况 目前温室群中间水源井1眼,出水量可达50 m3/h，可为该地块提供灌溉水源。2、温室蔬菜滴灌工程设计 （1）灌溉系统设计参数 灌溉设计日耗水强度I=5mm/d 土壤湿润比P：黄瓜滴灌取P=70% 灌溉水的有效利用系数η=0.90
基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计
基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计[摘要]介绍了可编程序控制器(PLC)在节水灌溉控制系统中的应用,系统具有手动灌溉模式,能根据用户要求设定各灌区的灌溉顺序和灌溉时间;同时系统具有自动灌溉模式,通过内置程序把湿度传感器测定的土壤湿度信号输入到PLC,与土壤最佳含水量对比,进一步控制电机和电磁阀的启闭;为了减小水泵电机的启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗,系统启动采用Y/启动。 [关键词]PLC;节水灌溉;土壤湿度;Y/启动;自动灌溉控制系统 当前,随着电气信息技术在节水灌溉工程中的应用,发达国家如美国、以色列、荷兰、加拿大、澳大利亚等成功开发了一系列用途广泛、功能极强的灌溉控制器。而我国在开发自动灌溉控制系统方面与发达国家差距较大,还处于研制、试用阶段,随着水资源的日趋紧张及信息技术的发展,开发具有自主知识产权的节水灌溉控制系统不仅具有广阔的市场前景,而且具有巨大的社会效益[1,2]。 本文以PLC为核心,选用C40C型可编程控制器来开发了一套灌溉控制系统,所开发的控制系统能手动设置对各轮灌区定时灌溉,也可以通过土壤湿度传感器与控制器形成全自动闭环控制系统。同时为了减少水泵电机启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗,水泵电机采用Y/启动。 1PLC输入/输出点分配及系统结构框图 本文所选用的C40C可编程序控制器输入24点(X0~X23),输出16点(Y0~Y15),带有RS232口及日历/时钟功能,供电电源为24V直流或100~240V交流,同时可以控制4路A/D、4路D/A。系统可以方便地扩展输入/输出口,系统中除湿度传感器为模拟信号外,其它输入/输出信号均为开关量,PLC各个输入/输出点分配情况见表1。
智能农业灌溉系统方案设计
智能农业灌溉系统方案设计 托普物联网认为所谓智能农业灌溉系统就是不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。要实现此功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。 针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。 智能农业灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。 智能农业灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能农业灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能农业灌溉系统。 智能农业灌溉系统 背景
灌溉造成水资源浪费 美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能农业灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。 HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。 水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，它们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。 在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能农业灌溉系统在这种背景下应运而生了。 不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。 智能农业灌溉系统整体方案图 结构 系统结构
自动灌溉施肥系统设计
自动灌溉施肥系统设计 1.系统组成及原理 现代化灌溉系统中农作物所需养分来自肥液, 所以在灌溉过程中不但要根据作物需求灌溉水, 还要将适宜作物生长的一定浓度的肥液通过灌溉水提供给作物。而肥液与水的混合是在灌溉过程中进行, 因此, 肥料的混合、检测和控制是一个实时控制系统。自动灌溉与施肥系统的组成如图 1 所示。系统由单片机控制器、灌溉管路、肥液混合系统等几部分组成。其中肥液混合系统包括混合罐、抽吸肥液用的文丘里阀、电磁阀( 根据施加肥料种类的不同可有个),PH 值、EC 值传感器等。 图 1 托普物联网在从事农业物联网的这几年内发展迅速，同浙江大学合作，有着强有力的技术支持，同时积极拓展国内外的物联网营销计划，物联网方案遍布全国各地，对物联网的前景了解和未来发展趋势有着深入的研究和带动作用，为国家未来的农业物联网的普及推广有着重大的贡献。 系统运行时，进水管与各个肥液罐的电磁阀通过单片机控制开启，肥液由文丘里阀输送至混肥液储存罐与灌溉用水充分混合，当肥液储存罐液位达到要求时，通过肥液泵输送至混肥管道，灌溉施肥时主电磁阀开启，充分混合后的肥液
输送至灌溉系统主管道并输送至大田作物及肥水采样器，对农作物进行灌溉与施肥。当肥水混合液中离子浓度（EC 值）或 PH 值过高，肥水采样器采样得到数值高于单片机内部控制程序设置的作物生长适合浓度数值，此时，单片机控制相应肥液罐电磁阀关闭，肥液储存罐内的肥液被主管道内的灌溉用水稀释，从而避免离子浓度或酸碱度过高对作物根系造成伤害。反之，当肥水混合液中 EC 值与 PH 值过低，肥水采样器采样得到数值低于单片机内部控制程序设置的作物生长适合浓度数值，单片机控制进水管电磁阀关闭，肥液储存罐内的肥液浓度上升，从而达到作物生长合适的浓度。使用此种控制能是肥液的浓度始终保持在作物生长合适的范围内。无需人工干预，修改单片机控制程序内的预设值，可对不同作物的施肥灌溉进行控制。 系统使用流量管传感器检测输入农田的肥液总量，灌溉的水量控制和施肥控制是分别独立的, 水量控制由单片机控制电磁阀开关时间, 采用闭环控制。施肥控制包括施肥量控制及肥液浓度控制。施肥量控制同样采用时序控制, 由用户输入施肥时间及周期, 或直接手动控制施肥。按作物所需肥液浓度,自动进行肥液的混合。 2.上位机软件设计 使用 VB6.0 编写上位机软件，具有良好的人机交互界面。上位机通过用户界面输入控制指令、实时监控系统工作、查询系统信息等。根据滴灌施肥过程中对施肥参数的控制需要，编写软件程序。主要是用户实时监控程序。通过单片机实现对施肥液中的 EC/PH 值、流量、混肥罐液位等信号的采集和处理，并将信号反馈给上位PC 机，同时能够接收并输出上位机的控制指令，驱动执行机构，执行相应操作；用户实时监控程序能够将滴灌施肥过程中的状态参数，通过数据和曲线两种方式实时显示在上位 PC 机的用户界面上，并能够对所监控的数据进行保存。 上位 PC 机通过 RS-232 串口与单片机通信，下位机采用 PIC18F45J10 单片机作为现场核心控制器，负责采集传感器信号，输出控制指令，控制执行机构运行。 3.系统测试与结论 经过实际的测试, 系统完全可以满足在功能方面的需求, 在对由达林顿管
温室大棚自动灌溉技术
温室大棚自动喷灌控制系统设计与研究 1.1课题研究目的与意义 1.1.1水资源危机已经到来 众所周知,水是生命之源，尤其是人类生存和社会发展不可缺少的基本条件，是实现人类社会和自然界可持续发展的重要物质基础。早在1972年联合国召开的人类环境会议和1977年召开的水资源会议就向全世界发出警告:水不久将成为一项严重的社会危机，石油危机之后的下一个危机便是水川。而当今占世界人口总量40%的80个国家缺水，其中26个国家严重缺水，特别是发展中国家，普遍受到不同程度水源危机和污染严重的威胁。水资源日益成为不亚于能源和粮食不足的一个严重问题，并已成为当今世界各国经济发展的重要制约因素。这使人们越来越深刻的意识到，水不仅是农业的命脉,也是经济发展的命脉，人类生存的命脉，水的重要性已成为国际共识，水资源的开发、利用和保护己为世界各国所重视。而就如何合理高效利用有限的淡水资源,充分发挥资源效益己成为一个全球性急需解决的重要课题。 1.1.2节水成为历史发展的必然 在诸多缺水国家之中，我国是水资源严重短缺的国家之一。我国的水资源总量约为2.8万亿立方米，居世界第6位;但人均水资源占有量仅为2200m3，约为界平均水平的1/4。从理论研究上讲，有“开源”和“节流”两条路可走。但实践中开源己不具多大潜力,因为水资源毕竟是有限的，且过度的、无节制的开发将造成水资源严重枯竭，进而导致各种危害人类社会本身的生态环境问题，制约人类社会经济的发展；而节流却是行之有效更具潜力的方案，因为传统粗放的用水方式造成了水资源的巨大浪费。水资源的利用率和利用效率低下使水资源在节流方面呈现巨大的挖掘潜力，因此节水成为历史发展的必然。而在各行各业、各方各面中，农业,是用水、也是浪费水资源的大头，更有必要进行节水技术的探讨和研究。1.1.3微灌技术的发展 农业用水的合理使用和发挥最大效益应该说是具有非常重要的意义。节水将是可持续发展需要解决的重要问题。于是,节水灌溉便提上了日程，节水灌溉技术以其节水、增产、节地、省工等优点变革了传统粗放落后的灌溉方式和灌溉管理方式，其能够有效改善作物产品品质，提高产品附加值，同时对促进农业现代化,扩大内需，开拓国内市场,带动节水灌溉设备的产业化具有显著的作用。在当今世界上工农业生产迅速发展，人口不断膨胀，水资源危机波及全球地情况下，节水灌溉技术一出现便引起了世界各国地普遍关注和重视，促使各国在节水灌溉技术及设备方面展开了深入的研究和开发。目前，全国节水灌溉面积仅占有效灌溉面积的30%左右。农业用水的主要方式,仍然是大水漫灌,粗放低效。因此,党的十五届三中全会提出要把节水灌溉作为一项革命性措施来抓，大力发展节水灌溉，大幅度节约农业用水，提高水的有效利用率。预计21世纪必将是节水的世纪，21世纪的节水农业技术将是农业科技革命的重要组成部分，节水灌溉将具有更为广阔的前景。 1.1.4温室微灌是发展的趋势 温室设施生产是科学技术含量较高的一种生产形式,其通过人工、机械或自动化技术来调控气象条件和栽培介质等环境因素，克服恶劣的自然条件的影响，为作物创造良好的水、气、热环境，使作物处于最佳生长状态，以大幅度增加作物产量，改进作物品质，提高经济效益。微灌技术的应用在我国还处于初级阶段，根据多年来的节水灌溉应用的实践，在温室中推广微灌技术势在必行，且与其它节水灌溉方式相比，温室大棚的节水灌溉方式效果最好，节水最明显。这种方式可根据作物生产过程中对水的需要进行灌溉,采用先进的灌溉设备，可以作到适时、按需对作物灌水，水的利用率可达90%以上。这种灌溉方式将是我国今后节水灌溉的主要发展方向。
基于单片机的节水灌溉自动控制系统设计
本科生毕业设计 摘要 自动控制节水灌溉技术代表了农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平比较低下是制约我国高效农业发展的主要原因。本文就此问题研究了基于单片机的节水灌溉自动控制系统，系统对土壤湿度进行监控，并按照农作物的要求进行适时适量的灌水，其核心部分是单片机控制部分，主要对灌溉控制技术以及系统的硬件设计，软件编程各个部分进行深入的研究。 控制部分以单片机为核心，研制了一种基于单片机的节水灌溉自动控制系统。介绍了系统总体结构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I/O口的扩展电路。为了进行大规模灌溉工程的监控，采用分布式控制模式，以提高控制系统的可靠性、降低系统的成本。 该套基于单片机控制的节水灌溉自动控制系统造成本低，体积小、安装方便、抗干扰性强、运行可靠，相比其他控制方式来说，性价比高，更易形成产品，便于推广应用。这是我国灌溉自动控制技术的一种新尝试，为目前农业在较低生产力水平的状况下，向智能化、市场化方向发展开辟了一条新途径。 关键词： AT89C51单片机；湿度传感器；A/D转换；采样；芯片 1
本科生毕业设计 ABSTRACT The level of auto-control water-saving irrigation technology reflects the development condition of agriculture modernization.The low automatic level of irrigation system is the main reason that prevented our agriculture’s development.As to this condition,this paper mainly studies the water-saving irrigation system that controlled by MCU.This system can supervise humidity.it can irrigate to the demand of the farm crops with right amunt of water at well time.The control part that consists of MCU is its core.Research work had been carried on irrigation control technology,hardware and software program and so . The control that consists of MCU is its core.A set of automatic water-saving system which is controlled by sing-chip controller have been developed in this paper.The overall structure of system、the main circuit of the MCU system、data-collecting circuit、I/O expanding circuit are all the designed.For monitoring large-scale irrigation system,we use distributional control model to enhance stability of the system de reduce the cost. It is small,easy to fit,a strong capability to resist interfere and low-cost.So the control system is more economic compared to other control system such as thuter system and all these demonstrate this production is adept to be popularized.This work is a fresh attempt to bring our agriculture into an advanced stage,which now is relative to be backward greenhouse control technique,especially on the aspect of nutrient liquid supplying when crops cultivated on tissue. Key words: AT89C51 MCU; Humidity Sensor; A/D transform; Sampling; Chip 2
温室大棚控制系统-设计报告详解
哈尔滨师范大学 物联网感知综合课程设计报告 题目：温室大棚控制系统 年级： 2013级专业：物联网工程姓名：高英亮袁昊慈指导教师：李世明杜军
温室大棚控制系统 高英亮、袁昊慈 摘要中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。利用物联网的传感器技术实时采集温室环境的空气温湿度、土壤水分和光照度等因素，单片机将数据进行分析处理做出合理的控制决策，控制执行器进行自动喷灌，实现了计算机自动控制，按需、按期和按量喷灌。系统主要由温室环境信息采集模块、单片机模块和控制模块组成，采集模块包括光照度传感器和空气温湿度传感器。该系统采用传感器技术和单片机相结合，由上位机和下位机( 都用单片机实现) 构成，采用接口进行通讯，实现温室大棚自动化控制。本系统环保节能、节水、省力，具有很好的实用性和推广性。 1 引言 中国农业的发展必须走现代化农业这条道路，随着国民经济的迅速增长，农业的研究和应用技术越来越受到重视，特别是温室大棚已经成为高效农业的一个重要组成部分。现代化农业生产中的重要一环就是对农业生产环境的一些重要参数进行检测和控制。例如：空气的温度、湿度、二氧化碳含量、土壤的含水量等。在农业种植问题中，温室环境与生物的生长、发育、能量交换密切相关，进行环境测控是实现温室生产管理自动化、科学化的基本保证，通过对监测数据的分析，结合作物生长发育规律，控制环境条件，使作物达到优质、高产、高效的栽培目的。以蔬菜大棚为代表的现代农业设施在现代化农业生产中发挥着巨大的作用。大棚内的温度、湿度与二氧化碳含量等参数，直接关系到蔬菜和水果的生长。国外的温室设施己经发展到比较完备的程度，并形成了一定的标准，但是价格非常昂贵，缺乏与我国气候特点相适应的测控软件。而当今大多数对大棚温度、湿度、二氧化碳含量的检测与控制都采用人工管理，这样不可避免的有测控精度低、劳动强度大及由于测控不及时等弊端，容易造成不可弥补的损失，结果不但大大增加了成本，浪费了人力资源，而且很难达到预期的效果。因此，为了实现高效农业生产的科学化并提高农业研究的准确性，推动我国农业的发展，必须大力发展农业设施与相应的农业工程，科学合理地调节大棚内温度、湿度以及二氧化碳的含量，使大棚内形成有利于蔬菜、水果生长的环境，是大棚蔬菜和水果早熟、优质、高效益的重要环节。 目前，随着蔬菜大棚的迅速增多，人们对其性能要求也越来越高，特别是为了提高生产效率，对大棚的自动化程度要求也越来越高。由于单片机及各种电子器件性价比的迅速提高，使得这种要求变为可能。
灌溉系统自动化控制设计(一)
灌溉系统自动化控制设计（一） 李鸣 喷微灌系统的自动化，必须要有自动灌溉的控制器，甚至更多的装置，它们由土壤湿度传感器、控制器和电磁阀组成一个控制系统。灌溉系统应当能够按照土壤墒情和作物需水特性实施自动灌溉（包括沟灌、喷灌、滴灌、渗灌），达到高产、高效和节水的目的。灌溉控制系统也应当适用于园林灌溉、庭院花圃、苗圃、果园、菜地的灌溉需要。自动灌溉控制系统可以实现科学灌溉，节能、省水，使菜地和农地产量和产品的质量明显提高。 智能化，精准化的自动灌溉控制技术是伴随着信息产业和计算机应用技术、传感器制造技术、塑料工业技术的提高而逐步提高，并实现更加现代化和智能化的。 第一节. 概述 灌溉自动控制系统正在以前所未有的速度快速发展，快速的发展与目前信息产业发展的结合越来越紧密。总的来说，高速发展的控制技术与技术水平的提高不是人们能够想象得到的。目前，灌溉控制系统的在结构设计，通讯方式和传感器使用上已经出现了以下几种常见的控制系统。 基于物联网的灌溉控制系统。 物联网是基于传感器技术的新型网络技术，在现代农业中，大量的传感器节点构成了一张张功能各异的监控网络，通过各种传感器采集与作物生产有关的各种生产信息和环境参数，可以帮助农户及时发现问题，准确地捕捉发生问题的地点，对耕作、播种、施肥、灌溉等田间作业进行数字化控制，使农业灌溉的各种资源，包括水资源的利用更加精准化和效率最大化。 基于物联网的无线传感器由部署在监测区域内大量的微型传感器节点通过无线通信形成的一个多跳自组织的网络。就是说传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。其主要目的是采集与处理该网络覆盖范围内监测参数的信息。无线传感网络在农业中的一个重要应用是在温室等农业设施中，采用不同的传感器和执行机构对土壤水分，空气温湿度和光照强度，二氧化碳浓度等影响作物生长的环境信息进行实时监测，系统根据监测到的数据将室内水、肥、气、光、热等植物生长所必需的条件控制到最佳状态，保证作物的增产增收。 基于单板机PLC的灌溉控制系统。 另一种是使用单板机PLC 开发的自动控制灌溉系统。它的设计工作原理是通过可编 程的PLC 控制灌溉电磁阀, 并采用管道输水，通过喷微灌系统来灌溉农田。PLC灌溉控制系统是一种可用于高可靠性环境的实时监测网络系统, 适用于各种需要对温度和湿度等环 境参数有监测要求的场合, 尤其是不方便布线的应用场合, 能对大范围内多点的温度和湿度等信息进行联网监测并记录。通过温度、湿度、液位、流量等传感器采集相应的数据信息, 经
自动化灌溉方案设计
目录 自动化灌溉与信息化管理系统方案 (2) 1、现场智能感知平台： (4) 1.1、井房首部设备智能监控系统 (5) 1.2、田间无线灌溉控制系统 (7) 1.3．无线土壤墒情监测系统 (10) 1.4．综合智能气象监测系统 (11) 2、无线网络传输平台 (14) 3、数据管理平台 (15) 4、应用平台（监控中心及移动管理控制端） (17) 5、主要技术参数 (20)
自动化灌溉与信息化管理系统方案 自动化灌溉与信息化管理系统是针对农业大田种植分布广、监测点多、布线和供电困难等特点，融合最新的物联网和云计算技术，采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站，远程在线采集土壤墒情、气象信息，实现墒情自动预报、灌溉用水量智能决策、远程/自动控制灌溉等功能。 该系统根据不同地域的土壤类型、灌溉水源、灌溉方式、种植作物等划分不同类型区，在不同类型区内选择代表性的地块，建设具有土壤含水量，地下水位，降雨量等信息自动采集、传输功能的监测点；通过灌溉预报软件结合信息实时监测系统，获得作物最佳灌溉时间、灌溉水量及需采取的节水措施为主要内容的灌溉预报结果，定期向群众发布，科学指导农民实时实量灌溉，达到节水目的。 系统组成： 大田灌溉自动化与信息化管理系统分为现场智能感知平台、无线网络传输平台、云数据管理平台、应用平台（监控中心及移动管理控制端）四个层次，其中，田间脉冲电磁阀、无线阀门控制器、远程水泵智能控制器、云服务器、主控制中心和村级（企业）控制中心、移动控制终端等组成灌溉无线控制系统，能够实现现地无线遥控、远程随时随地监控、轮灌组定时自动轮灌等控制方式，并且实时监测机井和阀门状态，灌溉流量和管网压力，保障运行安全，及时提示报警信息。在此基础上，扩充田间土壤墒情监测、农田气象监测、作物和泵
温室大棚自动化滴灌系统发展中存在的问题
温室大棚自动化滴灌系统发展中存在的问题 托普物联网指出滴灌（drip irrigation）是利用塑料管道将水通过直径约10mm毛管上的孔口或滴头送到作物根部进行局部灌溉。它是目前干旱缺水地区最有效的一种节水灌溉方式，水的利用率可达95%。滴灌较喷灌具有更高的节水增产效果，同时可以结合施肥，提高肥效一倍以上。可适用于果树、蔬菜、经济作物以及温室大棚灌溉，在干旱缺水的地方也可用于大田作物灌溉。其不足之处是滴头易结垢和堵塞，因此应对水源进行严格的过滤处理。 温室自动化滴灌系统一般由首部枢纽、管路和滴头组成。 1．首部枢纽：包括水泵(及动力机)、施肥罐、过滤器、控制与测量仪表等。其作用是 抽水、施肥、过滤，以一定的压力将一定数量的水送入干管。 2．管路：包括干管、支管、毛管以及必要的调节设备(如压力表、闸阀、流量调节器 等)。其作用是将加压水均匀地输送到滴头。 3．滴头：其作用是使水流经过微小的孔道，形成能量损失，减小其压力，使它以点滴的方式滴入土壤中。滴头通常放在土壤表面，亦可以浅埋保护。 温室、大棚等园艺设施配套滴灌技术是现代农业生产发展的必经之路，滴灌具有明显的优点。目前设施园艺自动化滴灌系统发展中存在一些问题，如规划设计问题、设备质量问题、管理使用问题等。为保证棚室设施园艺滴灌技术的推广和前进，应对这些问题正视并改进。 一、滴灌设备质量问题 自引进滴灌技术以来，从消化、吸收到自主研发创新，目前，温室、大棚的成套滴灌设备基本都是我国独立生产的，部分产品性能的水平已经不低于国外同类产品，但一些关键设备，如首部枢纽设备、自动控制设备等与国外同类先进产品相比仍存在一道的差距。总体上来讲产品品种少，缺乏系列化，配套水平低。 我国生产的滴头、滴灌带或滴灌管等产品在压力补偿、抗堵塞、灌水均匀度和材质的抗老化等方面质量一直不稳定；管材配套性差，容易漏水；过滤器主要以筛网过滤器为主，使用寿命较短，过滤效果也并不是很理想，这是导致灌水器堵塞，甚至工程报废的直接原因之一；普遍使用的压差式施肥器，密封性差，不好控制，施肥浓度很不均匀；目前虽有文丘里施肥器、射流式施肥器生产，但数量少，一直没有形成规模，市场上没有多大选择的余地。另外目前滴灌设备市
智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法
智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法 智能节水灌溉系统也叫智能农业物联网精细农业自控系统，是托普云农物联网为保证农业作物需水量的前提下，实现节约用水而提出的一整套解决方案。智能节水灌溉系统简单的说就是农业灌溉不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；智能节水灌溉系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。 一、智能节水灌溉系统的功能设计 智能节水灌溉系统要实现上述功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。 针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。 智能节水灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向
技术密集型转变奠定了重要的基础。 智能节水灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能节水灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能节水灌溉系统。 二、智能节水灌溉系统的设计背景 灌溉造成水资源大量浪费 美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能节水灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。 水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。 在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能节水灌溉系统在这种背景下应运而生了。 不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。 三、智能节水灌溉系统工作原理 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
现代智能温室大棚
现代智能温室大棚标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
现代智能温室大棚 在互联网时代智能农业的概念已越来越多地被提及并受到高度关注，智能设施为现代农业保驾护航，设施农业是指在人工设施保护条件下，通过工程技术手段为生物提供适宜的生长环境，以达到高产优质生产目的的现代农业生产方式。传统的现代化设施农业是高投入、高耗能的产业，对环境并不友好。从发达国家来看，高投入常规现代农业已暴露出一系列问题，而且无一不与高投入大规模单一经营的农作方式直接相关，所以提高水肥利用效率是促进现代农业快速发展的关键。 在我国农业生产中，水资源和肥料利用效率低是普遍存在的问题，在很大程度上限制了农业生产的进步。为此，物联网整合了计算机技术、电子信息技术、自动控制技术、传感器技术及施肥技术，设计了一款农业一体化智能控制系统。该系统由环境智能采集、专家知识库支持、农业一体化自动灌溉三部分组成，详细功能如下： 1.环境智能采集 系统通过传感器设备智能采集农业土壤的温湿度、PH值、EC值及氮、磷、钾等环境数据，环境数据的智能采集是实现科学水肥灌溉的关键。通过对采集到的数据分析及系统知识库支持，可判断出农作物在此生长阶段对水肥的需求。 2.专家知识库支持 系统根据农作物在不同环境、不同季节、不同生长阶段的根水肥吸收规律，建立了农作物水肥一体化灌溉专家知识库。用户结合系统对种植环境的数据采集及农作物对水肥需求的分析，可制定出科学的水肥自动灌溉方案。 3.农业一体化自动灌溉
针对系统专家知识库提供的灌溉意见及农作物各生长时期的农业需求规律，通过控制水量和肥量的供给，实现水肥在土壤的分布层与作物吸收层空间同位供给，该模块可分为控制子系统、配肥子系统和灌溉子系统三部分。控制子系统根据专家知识库提供的数据，设定配肥比重、灌溉时间、灌溉区域等数据，通过总控制器对多个控制节点进行控制，进行定量定时施肥轮灌。配肥子系统通过上位机的人机界面、PC 机或远程控制界面设定配肥方案；配肥控制系统通过控制器对直流变频器的控制实现对水泵和肥泵的控制，从而完成配肥过程。灌溉子系统通过上位机的人机界面、PC 机或远程控制界面设定控制方案，来实现定量定时定区域的灌溉。 农业一体化智能控制系统农业一体化智能控制系统将信息技术与农艺技术相结合，实现了农业的信息化和自动化控制，完成了农作物水肥一体化自动控制生产管理功能。根据农作物水肥需求规律进行施肥与灌溉，对农田水分和养分进行综合调控和一体化管理，具有肥随水走，利于作物吸收的特点，通过以水促肥、以肥调水，实现水肥耦合，全面提升农田水肥利用效率，不仅节水、节肥、节能、节省人力，而且还可大大提高农作物的产量和质量，同时减轻了增施肥料对环境的污染。