智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)_農(nóng)業(yè)智能化灌溉_解決方案

    智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)也叫農(nóng)業(yè)智能灌溉系統(tǒng)，由托普云農(nóng)自主研發(fā)生產(chǎn)，該智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)不僅可以提高源利用率，緩解水資源日趨緊張的矛盾，還可以增加農(nóng)作物的產(chǎn)量，降低農(nóng)產(chǎn)品的成本。基于傳感器技術(shù)的智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)是中國(guó)發(fā)展農(nóng)業(yè)和精細(xì)農(nóng)業(yè)的必由之路。
    智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)工作時(shí)，濕度傳感器采集土壤里的干濕度信號(hào)，檢測(cè)到的濕度信號(hào)通過(guò)A/D模塊轉(zhuǎn)換，將標(biāo)準(zhǔn)的電流模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為濕度數(shù)字信號(hào)，輸入到可編程控制器。可編程控制器內(nèi)預(yù)先設(shè)定50%-60%RH為標(biāo)準(zhǔn)濕度值，實(shí)際測(cè)得的濕度信號(hào)與50%-60%RH比較，可以分為：在這個(gè)范圍內(nèi)，超出這個(gè)范圍，小于這個(gè)范圍三種情況。
    可編程控制器將控制信號(hào)傳給變頻器，變頻器根據(jù)濕度值，相應(yīng)的調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵從水源抽水，需要灌溉時(shí)，電磁閥就自動(dòng)開(kāi)啟，通過(guò)主管道和支管道為噴頭輸水，噴頭以各自的旋轉(zhuǎn)角度自動(dòng)旋轉(zhuǎn)。灌溉結(jié)束時(shí)電磁閥自動(dòng)關(guān)閉。為了避免離水源遠(yuǎn)的噴頭不能被供給足夠的壓力，在電磁閥的一側(cè)安裝一塊壓力表，保證個(gè)噴頭的水壓滿(mǎn)足設(shè)定的噴灌射程，避免發(fā)生因?yàn)樗畨翰蛔悖瑖婎^射程減少的現(xiàn)象。整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)草坪灌溉的智能控制。
    綜上所述，要實(shí)現(xiàn)智能灌溉，系統(tǒng)需要有可編程控制器、傳感器、A/D模塊、變頻器、電動(dòng)機(jī)、水泵、電磁閥、管網(wǎng)和噴頭等設(shè)備。
    可編程控制器：負(fù)責(zé)發(fā)出和接收各種運(yùn)行程序指令，是整個(gè)控制系統(tǒng)的中樞部分。
    傳感器：由于本次設(shè)計(jì)時(shí)間比較倉(cāng)促，忽略了溫度對(duì)灌溉的影響，因此沒(méi)有使用溫度傳感器，只使用了土壤濕度傳感器。通過(guò)傳感器采集土壤里的濕度信號(hào)，判斷是否需要灌溉。
    A/D模塊：因?yàn)榭删幊炭刂破鞑荒芙邮漳M信號(hào)，所以需將傳感器的電壓或電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。
    變頻器：通過(guò)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)噴灌流量，達(dá)到節(jié)水的目的。
    電動(dòng)機(jī)、水泵：由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵從水源抽水，為噴灌系統(tǒng)提供一定的壓力。
    電磁閥：控制噴頭的噴灌與否。
    噴頭：實(shí)現(xiàn)均勻噴灑，便于充分吸收。
    管網(wǎng)：灌溉系統(tǒng)輸送水的管路。
    四、智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
    1、系統(tǒng)模塊化、層次化設(shè)計(jì)，以提率，增加可維護(hù)性，便于擴(kuò)展；
    2、靈活的硬件配置，用戶(hù)可以任意升級(jí)、更換被控硬件設(shè)備，而不需要更換軟件；
    3、人機(jī)界面友好，實(shí)現(xiàn)灌溉過(guò)程的無(wú)人值守，減少人員的工作強(qiáng)度，提高灌溉效率；
    4、抗電磁干擾的能力強(qiáng)，保證系統(tǒng)在野外強(qiáng)電磁干擾的惡劣環(huán)境下能可靠地運(yùn)行；
    5、故障自動(dòng)檢測(cè)功能，提高系統(tǒng)的健壯性，各種設(shè)備的布局要求美觀。
    五、智慧農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)的9大功能
    為了大限度地節(jié)約噴灌用水和實(shí)現(xiàn)智能控制，灌溉系統(tǒng)必須具備以下功能：
    1、數(shù)據(jù)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(hào)的處理是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)（A/D轉(zhuǎn)換）。
    2、控制功能：具有定時(shí)控制、循環(huán)控制的功能，用戶(hù)可根據(jù)需要靈活選用控制方式。
    自動(dòng)控制功能：可編程控制器通過(guò)程序?qū)鞲衅鳈z測(cè)的濕度信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)濕度范圍值相比較，如果檢測(cè)的濕度值超出了設(shè)定濕度值，（低于設(shè)定值則調(diào)大電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，高于設(shè)定值則調(diào)小電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速）則自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)行灌溉操作。
    定時(shí)控制功能：系統(tǒng)可對(duì)電磁閥設(shè)定開(kāi)、關(guān)時(shí)間，當(dāng)灌溉的濕度值達(dá)到設(shè)定的濕度值時(shí)，電動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止灌溉。
    循環(huán)控制功能 ：用戶(hù)在可編程控制器內(nèi)預(yù)先編好控制程序，分別設(shè)定起始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、灌溉時(shí)間、停止時(shí)間，系統(tǒng)按設(shè)定好的時(shí)間自動(dòng)循環(huán)灌溉。
    變速功能：當(dāng)前所測(cè)的土壤濕度值與預(yù)先設(shè)定的適宜草坪生長(zhǎng)的濕度值50%—60%RH比較，分為大于、等于、小于三種結(jié)果，即可將濕度分為高濕度、中濕度、低濕度三種狀態(tài)。在控制面板上表現(xiàn)為高濕度、中濕度、低濕度三個(gè)指示燈。變頻器根據(jù)土壤濕度的三個(gè)狀態(tài)自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)設(shè)有高速，中速，低速3種旋轉(zhuǎn)速度，分別對(duì)應(yīng)高速，中速，低速三個(gè)指示燈。
    4、自動(dòng)轉(zhuǎn)停功能：控制系統(tǒng)根據(jù)土壤的干濕度情況自動(dòng)啟動(dòng)噴灌，控制電動(dòng)機(jī)以所需的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，噴頭噴灌5分鐘，停2分鐘，再?lài)?分鐘后自動(dòng)停轉(zhuǎn)。
    5.、電動(dòng)機(jī)過(guò)載保護(hù)功能：當(dāng)電動(dòng)機(jī)過(guò)載時(shí)，電動(dòng)機(jī)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，灌溉過(guò)程中止，并且故障指示燈閃爍報(bào)警，過(guò)載消除后自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
    6、陰雨天自動(dòng)停止：利用濕度傳感器的開(kāi)關(guān)量作為一個(gè)可編程控制器的輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制相關(guān)程序的功能。
    7、省電功能：定時(shí)控制器在斷電時(shí)正常計(jì)時(shí)，故采用其作為可編程控制器的電源控制。在定時(shí)灌溉控制時(shí)間之內(nèi)，由定時(shí)器接通可編程控制器的電源，可編程控制器按預(yù)先編制的程序依次打開(kāi)各控制設(shè)備電源，并根據(jù)輸入信號(hào)的變化隨時(shí)調(diào)整程序的執(zhí)行。在非系統(tǒng)工作時(shí)間里，定時(shí)器自動(dòng)斷開(kāi)可編程控制器的電源，這樣既減少了系統(tǒng)耗費(fèi)的電能又延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。
    8、急停功能：當(dāng)出現(xiàn)緊急意外事故時(shí)，按下急停按鈕，電動(dòng)機(jī)立即停止運(yùn)轉(zhuǎn)，閥門(mén)關(guān)閉，噴頭停止灌溉。
    9、故障自動(dòng)檢測(cè)功能：當(dāng)灌溉系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如水管破裂（水壓為零），傳感器故障，電動(dòng)機(jī)故障，變頻器故障，電磁閥故障等，水泵立即停止運(yùn)行，電磁閥關(guān)閉，故障報(bào)警燈閃爍并伴有警笛聲響起。操作人員可以按下“消音”按鈕以解除鈴響，但故障指示燈仍在閃爍，直到故障消除，故障指示燈才自動(dòng)停止閃爍。