滴灌智能控制系統(tǒng)的組成和功能介紹

    現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)對(duì)土壤水分、空氣溫度、濕度等作物生長(zhǎng)的環(huán)境要求更高,對(duì)灌水時(shí)間、灌水量、灌水部位、水肥營(yíng)養(yǎng)供給等都有更要求，滴灌智能化系統(tǒng)正是支撐現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設(shè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性技術(shù)措施，亦是農(nóng)業(yè)走向現(xiàn)代化的必然趨勢(shì)。滴灌智能化系統(tǒng)是是將灌溉節(jié)水技術(shù)、農(nóng)作物栽培技術(shù)及節(jié)水灌溉工程的運(yùn)行管理技術(shù)有機(jī)結(jié)合，同時(shí)集電子信息技術(shù)、遠(yuǎn)程測(cè)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及信息采集處理技術(shù)于一體，通過(guò)計(jì)算機(jī)通用化和模塊化的設(shè)計(jì)程序，構(gòu)筑供水流量、壓力、土壤水分、作物生長(zhǎng)信息、氣象資料的自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，進(jìn)行水、土環(huán)境因子的模擬優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)灌溉節(jié)水、作物生理、土壤濕度等技術(shù)控制指標(biāo)的逼近控制，從而將農(nóng)業(yè)節(jié)水的理論研究提高到現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用技術(shù)水平。
    滴灌智能控制系統(tǒng)利用自動(dòng)化遠(yuǎn)程控制技術(shù)隊(duì)田間作物實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，包括作物生理、土壤濕度、土壤含水量等參數(shù)的自動(dòng)采集、傳輸、分析，用數(shù)據(jù)、圖形等方式簡(jiǎn)單且直觀的顯示給用戶，并可以根據(jù)所種作物的需求提供各種報(bào)警信息。利用作物信息以及各種數(shù)據(jù)，為用戶正確的栽培管理提供理論支持，以求達(dá)到作物的*生長(zhǎng)條件，實(shí)現(xiàn)*化管理，得到*的經(jīng)濟(jì)效益。 
    一、系統(tǒng)組成
    浙江托普物聯(lián)網(wǎng)研制的滴灌智能控制系統(tǒng)由首部樞紐、管路和滴頭組成。
    1．首部樞紐：包括水泵(及動(dòng)力機(jī))、施肥罐、過(guò)濾器、控制與測(cè)量?jī)x表等。其作用是 抽水、施肥、過(guò)濾，以一定的壓力將一定數(shù)量的水送入干管。
    2．管路：包括干管、支管、毛管以及必要的調(diào)節(jié)設(shè)備(如壓力表、閘閥、流量調(diào)節(jié)器 等)。其作用是將加壓水均勻地輸送到滴頭。
    3．滴頭：其作用是使水流經(jīng)過(guò)微小的孔道，形成能量損失，減小其壓力，使它以點(diǎn)滴的方式滴入土壤中。滴頭通常放在土壤表面，亦可以淺埋保護(hù)。
    二、系統(tǒng)功能
    浙江托普物聯(lián)網(wǎng)滴灌智能控制系統(tǒng)包括現(xiàn)代溫室和普通溫室兩種類型,系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能。
    (1)人工干預(yù)灌溉功能:根據(jù)用戶設(shè)定的不同作物多個(gè)閥門的灌溉參數(shù),可實(shí)現(xiàn)一次性多個(gè)閥門的自動(dòng)灌溉控制。
    (2)定時(shí)定量灌溉功能:根據(jù)用戶設(shè)定的不同作物多個(gè)閥門的灌溉參數(shù),系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)一個(gè)月內(nèi)多個(gè)閥門的自動(dòng)灌溉控制。
    (3)條件控制灌溉功能:利用土壤水勢(shì)傳感器監(jiān)測(cè)土壤的含水量,實(shí)現(xiàn)多個(gè)閥門的全自動(dòng)灌溉控制。
    (4)過(guò)濾器反沖洗功能:當(dāng)自沖洗過(guò)濾器兩端的壓差達(dá)到設(shè)定壓力時(shí),計(jì)算機(jī)可自動(dòng)控制過(guò)濾器逐一進(jìn)行沖洗。
    (5)多種控制方式的穿插和記憶保存功能:控制方式的優(yōu)先級(jí)別順序?yàn)檫^(guò)濾器反沖洗>人工干預(yù)>定時(shí)定量=條件控制。
    (6)灌溉信息的統(tǒng)計(jì)、查詢、打印功能。
    (7)溫室內(nèi)外環(huán)境因子的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)功能。
    (8)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)顯示功能。
    (9)系統(tǒng)傳感器的通斷選擇及校正功能。
    (10)系統(tǒng)的報(bào)警及安全保護(hù)功能。
    (11)田間電磁閥的任意分組功能。
    (12)水泵恒壓變頻控制功能。
    三、工作原理
    1 灌溉控制
    灌溉分為人工干預(yù)、定時(shí)定量、條件控制3種灌溉控制方式,不論哪一種控制方式,當(dāng)達(dá)到灌溉開始條件時(shí),先打開田間閥和主控閥,然后啟動(dòng)水泵,開始進(jìn)行灌溉。當(dāng)一組閥門灌溉結(jié)束時(shí),先打開下一組閥門,再關(guān)閉正在灌溉的閥門(水泵一直處于運(yùn)行狀態(tài))。當(dāng)所有需要灌溉的田間閥灌溉完畢,先關(guān)閉水泵,再關(guān)閉主控閥和田間閥,這樣,一個(gè)灌溉過(guò)程結(jié)束。
    3 營(yíng)養(yǎng)控制
    營(yíng)養(yǎng)液控制方式也分為人工干預(yù)、定時(shí)定量、條件控制三種。當(dāng)進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)液時(shí),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)選定的配方和已設(shè)定好的營(yíng)養(yǎng)液PH、EC值,利用文丘里注肥器進(jìn)行水肥混合,同時(shí)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)混合營(yíng)養(yǎng)液的PH、EC值,根據(jù)PH、EC設(shè)定值與檢測(cè)值之間的偏差來(lái)調(diào)整混肥閥的注肥頻率,在短時(shí)間內(nèi)使?fàn)I養(yǎng)液的檢測(cè)值和設(shè)定值之差達(dá)到允許的范圍內(nèi)。當(dāng)一組田間閥門結(jié)束時(shí),先打開下一組閥門,再關(guān)閉正在運(yùn)行的閥門。當(dāng)所有需要的田間閥完畢,先關(guān)閉泵和水泵,再關(guān)閉正在運(yùn)行的所有閥門,結(jié)束控制。
    4 過(guò)濾器自動(dòng)反沖洗控制
    過(guò)濾器反沖洗有2種控制方式,一種為自動(dòng)控制,一種為計(jì)算機(jī)手動(dòng)控制。自動(dòng)控制是利用差壓開關(guān)監(jiān)測(cè)過(guò)濾器進(jìn)、出口兩端差壓,當(dāng)過(guò)濾器由于堵塞,兩端差壓達(dá)到設(shè)定值時(shí),立即中斷當(dāng)前的工作,對(duì)過(guò)濾器組依次進(jìn)行反沖洗,沖洗時(shí)長(zhǎng)可任意設(shè)定,沖洗完畢,恢復(fù)系統(tǒng)原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)。過(guò)濾器反沖洗手動(dòng)控制是當(dāng)認(rèn)為過(guò)濾器需要反沖洗時(shí),通過(guò)啟動(dòng)反沖洗程序界面上的啟動(dòng)鍵,隨時(shí)可進(jìn)行過(guò)濾器的反沖洗,沖洗方式與自動(dòng)控制相同。
    5 優(yōu)先權(quán)控制
    根據(jù)不同控制的重要程度和緊急程度,系統(tǒng)控制的優(yōu)先權(quán)級(jí)別劃分為3級(jí)。為過(guò)濾器反沖洗控制,即不論系統(tǒng)正在執(zhí)行什么任務(wù),只要接到過(guò)濾器反沖洗指令,立即中斷當(dāng)前的工作,執(zhí)行過(guò)濾器反沖洗控制,反沖洗完畢,恢復(fù)系統(tǒng)原運(yùn)行狀態(tài)。次為人工干預(yù)灌溉控制,zui低級(jí)為定時(shí)定量和條件控制灌溉控制。任何高一級(jí)控制都可隨時(shí)中斷比它級(jí)別低的控制,并可逐級(jí)恢復(fù)中斷前系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。這樣,使系統(tǒng)的應(yīng)用更加方便實(shí)用。
    6 環(huán)境監(jiān)測(cè)
    為保證溫室內(nèi)植物在適宜的環(huán)境下生長(zhǎng),提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。FICS-1型智能化控制系統(tǒng)可在線進(jìn)行溫室內(nèi)外的環(huán)境監(jiān)測(cè),主要監(jiān)測(cè)因子有溫室內(nèi)外的溫度、濕度、光照度、CO2濃度。根據(jù)不同作物生長(zhǎng)所需的溫度、濕度、光照度、CO2濃度等,設(shè)置環(huán)境因子的上下限報(bào)警值。當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí),計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警,提醒用戶介入進(jìn)行處理,這樣可以防止對(duì)作物造成傷害。
    四、主要特點(diǎn)
    (1)功能強(qiáng)大,操作簡(jiǎn)便。擁有人工干預(yù)、定時(shí)定量、條件控制3種灌溉控制方式,用戶可根據(jù)實(shí)際情況選用。同時(shí)系統(tǒng)還擁有過(guò)濾器反沖洗、信息查詢、環(huán)境監(jiān)測(cè)等多種功能;全中文界面,方便用戶使用。
    (2)系統(tǒng)硬件配置高,性能穩(wěn)定,價(jià)格低廉;系統(tǒng)控制硬件選用進(jìn)口的PLC和觸摸屏、工控機(jī)和板卡,執(zhí)行機(jī)構(gòu)為進(jìn)口的電磁閥、水泵,保證了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備如自沖洗過(guò)濾器、文丘里注肥器、PH/EC監(jiān)測(cè)儀實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化,降低了系統(tǒng)造價(jià),該系統(tǒng)價(jià)格比同類進(jìn)口產(chǎn)品低40%左右。
    (3)節(jié)水、節(jié)肥、省工、降低勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了自動(dòng)化管理水平。
    (4)系統(tǒng)規(guī)格齊全,產(chǎn)品系列化;擁有現(xiàn)代溫室滴灌智能控制系統(tǒng)、大規(guī)模日光溫室滴灌智能控制系統(tǒng),系統(tǒng)的控制流量為10~50 M3/H,用戶可根據(jù)實(shí)際需要選用。
    (5)實(shí)用性強(qiáng),適用范圍廣;可廣泛應(yīng)用于蔬菜、花卉、果樹、食用菌的灌溉管理,具有較強(qiáng)的通用性。

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