自动化灌溉方案设计

1、目 录自动化浇灌与信息化管理系统方案自动化浇灌与信息化管理系统方案.1 11 1、现场智能感知平台：、现场智能感知平台：.4 41.1、井房首部设备智能监控系统 .51.2、田间无线浇灌把握系统 .71.3无线土壤墒情监测系统 .101.4综合智能气象监测系统 .112 2、无线网络传输平台、无线网络传输平台.15153 3、数据管理平台、数据管理平台.16164 4、应用平台（监控中心及移动管理把握端）、应用平台（监控中心及移动管理把握端）.17175 5、主要技术参数、主要技术参数.2020欢迎下载2 自动化浇灌与信息化管理系统方案自动化浇灌与信息化管理系统是针对农业大田种植分布广、监测点

2、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，接受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、浇灌用水量智能决策、远程/自动把握浇灌等功能。该系统依据不同地域的土壤类型、浇灌水源、浇灌方式、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；通过浇灌预报软件结合信息实时监测系统，获得作物最佳浇灌时间、浇灌水量及需实行的节水措施为主要内容的浇灌预报结果，定期向群众发布，科学指导农夫实时实量浇灌，达到节水目的。系统系统组成：组成：大田浇灌自动化与信息化管理系统分为现场智能

3、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把握端）四个层次，其中，田间脉冲电磁阀、无线阀门把握器、远程水泵智能把握器、云服务器、主把握中心和村级（企业）把握中心、移动把握终端等组成浇灌无线把握系统，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把握方式，并且实时监测机井和阀门状态，浇灌流量和管网压力，保障运行平安，欢迎下载3准时提示报警信息。在此基础上，扩充田间土壤墒情监测、农田气象监测、作物和泵房视频监测等内容，指导科学浇灌，提高浇灌的智能化程度。浇灌自动化系统总体层次分布图系统系统特点：特点： 全无线传输，自组网协议，电池供电、不需要任何布线，系

4、统安装维护便利； 无线接受全球免费的公共频段（2.4GHz） ，省去传统无线的运营费用； 公网无线和现场无线融合，且具有冗余备份力量，提高了系统牢靠性和平安性，突破了系统现地访问限制；欢迎下载4 无线阀控和采集节点超低能耗设计、内置电池保证使用3年；系统定时采集网络节点电压、工作温度与通讯链路状态，实现网络自诊断功能； 所支持的电磁阀产品线广泛，不仅支持Netafim、Rain&nbsp；Bird和Hunter等浇灌公司的电磁阀，同时也支持国外有名的阀制造企业Bermad、Dorot和TECHNIDRO的产品； 移动管理终端创新开发，突破了只能固定地点操作的限制，便利浇灌管理； 自动化

5、功能多层次设计满足不同浇灌管理需要，提高了系统的适应性； 系统接受组件化和模块化设计，无线阀控节点、无线采集节点和机井把握站可以依据项目需要自由扩展，便利项目设计，便利后续升级维护。 支持土壤墒情、作物长势信息和农田小气候信息的采集，强大的UniLog管理软件能依据所采集的气象信息推算最适宜的农田浇灌时间和浇灌量，并做出智能的管理决策； 管理软件集成GPRS/GSM技术，支持基于短信的智能报警，支持基于Internet的远程管理。 依托云数据中心，浇灌自动化系统实现统一专家运维服务，现场维护人员只需要依据系统和专业运维人员建议，安装拆卸设备和排解故障等。让高科技傻瓜化，让自动化的使用维护和基础

6、滴灌工程一样简洁。欢迎下载51 1、现场智能感知平台：、现场智能感知平台：平台包括有：井房首部设备智能监控系统、田间浇灌把握系统、田间土壤墒情信息监测系统、近地小气候环境信息监测系统、智能气象站、作物长势远程监测系统。1.1、井房首部设备智能监控系统井房首部枢纽设备包括：井房首部枢纽设备包括：变频器、一体式水泵智能把握器、压力传感器、流量传感器、地下水位/温度传感器、过滤装置、平安防护装置，自动化施肥装置和测控装置等。过滤装置作用是将水中的固体大颗粒、杂质等过滤，防止这些污物进入滴灌系统堵塞滴头或在系统中形成沉淀。施肥装置的作用是使易溶于水并施于根系的肥料、农药、化控药品等在施肥罐内充分溶解，

7、然后再通过滴灌系统输送到作物根部，便于作物吸取，充分发挥肥效，同时削减肥料铺张，测控装置的作用是便利系统的操作、运行管理、保证系统平安。本系统设有逆止阀、排气阀、压力表、水表、流量把握阀门。井房首部设备智能监控系统井房首部设备智能监控系统实现机井水泵的启闭、电机爱护、电量的计量、运行状态监测，同时还对水源地地下水位、出水口压力和流量进行监测。欢迎下载6流量计水泵启动柜地下水位传感器过滤器压力传感器2压力传感器1井房智能监控站示意图井房智能监控站功能及原理如下：远程的测控：智能井房把握终端通过GPRS无线，接收把握中心发送的命令，对水泵变频器进行采集和把握，实现远程的水泵启停、电量采集的首部把握

8、管理；变频恒压管理：变频器依据浇灌所设定的压力，对浇灌主管道进行恒压调变频调控，以保证足够的浇灌压力。依据水泵功率大小可选；管网监测管理：智能井房终端通过监测安装在过滤器的前后的两个压力传感器的压差值，来推断是否需要对过滤器进行清理，以保证管网的高效稳定；浇灌用水统计：智能井房连接地下水位传感器、流量传感器，实时监测水源井地下水位动态状况以及浇灌水的使用状况，当地下水位值低于设定值是，发出预警信息。表表 井房智能监控站设备组成清单表井房智能监控站设备组成清单表欢迎下载7序号产品名称型号数量备注1智能泵站把握器定制1内置电能量采集和远程传输模块2水泵变频启动器定制13平安防护箱定制14地下水位传

9、感器定制120m量程，40米线缆5管道压力传感器定制26脉冲流量计定制11.2、田间无线浇灌把握系统田间无线浇灌把握系统通过无线把握器与井房智能监控站连接，通过对泵站、可控浇灌阀门等状态信息、把握信息、田间水位、墒情、流量等测量信息及雨情、风情、温度等气象信息的实时采集，经过可编程把握器的规律推断和处理，实现基于预定把握模型的自动浇灌、自动把握，并自动形成数据报表及相应的统计信息报表等功能，同时可选择实现远程登陆访问功能。田间无线浇灌把握节点由无线阀门把握器、脉冲电磁阀、状态反馈、田间信息传感器（土壤温度、土壤水分传感器、流量和压力传感器）组成。无线阀门把握器通过线缆连接电磁阀和状态反馈，实现

10、电磁阀启闭把握和状态监测。欢迎下载8图无线阀控节点设备安装图田间田间无线阀控器接受高性能蓄电池供电，具有无线通讯组网功能，能够支持把握两路脉冲电池阀、接收两路状态反馈，同时可依据需要接入土壤水分、温度、流量和压力传感器。是无线通讯的终端节点。电磁阀电磁阀是实现田间浇灌阀门自动把握的枢纽设备，它通过电缆欢迎下载9直接连接到核心可编程把握器或就近的田间把握器，依据可编程把握器上设置的浇灌施肥程序自动执行来自把握器的运行指令，实现浇灌阀门的自动启动和关闭。传感器传感器是系统用于监控浇灌系统运行状况的传感设备，可以采集浇灌系统本身的设备运行信息、土壤和气象等环境信息，以及作物的生理反馈信息，传感器可以

11、作为浇灌把握条件实现智能浇灌把握。浇灌自动把握系统的传感器主要包括液位计、压力传感器、温度湿度传感器、电磁流量计、土壤水分以及作物生长精密传感器等。无线通讯系统无线通讯系统接受全无线漫游组网，田间不铺设线路，通过分区管理，级联通讯，实现数据的远程传输。每一个电磁阀都有1个专用地址，依据轮灌制度确定开启的电磁阀，把握中心给开启的电磁阀的专用地址下命令，电磁阀开启灌水。无线阀门把握器与脉冲电磁阀和状态反馈形成无线浇灌把握节点，实现阀门的无线启闭，不再需要管理人员下地手动启闭阀门。无线阀门把握器内置高能电池，正常使用寿命不低于3年。表无线阀控组成清单表序号设备名称型号1电磁阀定制2无线阀控器定制3土

12、壤水分/温度传感器定制4管道压力传感器定制5无线阀控器安装配件定制6无线中继点定制欢迎下载107室外网关定制1.3无线土壤墒情监测系统 土壤墒情监测系统能够实现对土壤墒情的长时间连续监测。用户可以依据监测需要，机敏布置土壤温度和土壤水分传感器；也可将传感器布置在不同的深度，测量剖面土壤水分状况。系统接受 GPRS 网络采集传输模式，传感器没有数量上的限制，监测点之间没有距离限制。系统还供应了额外的扩展力量，可依据监测需求增加对应传感器，监测土壤温度、土壤电导率、土壤 PH 值、以及空气温度、空气湿度、光照强度、风速风向、雨量等信息，从而满足系统功能升级的需要。 土壤墒情监测系统能够全面、科学、

13、真实地反映被监测区的土壤变化，可准时、精确地供应各监测点的土壤墒情状况，为减灾抗旱供应了重要的基础信息。土壤水分传感器的安装位置，要求离滴管带 10cm，安装深度分三层 10cm、20cm、40cm, 安装位置的选择每个浇灌单元中的 2 个代表处，每个喷灌单元 12 个分区点。欢迎下载11表。无线土壤墒情监测组成清单序号设备名称规格型号1GPRS数据传输模块太阳能自供电定制2数据采集器电池供电/4 输出/6 输入定制3土壤水分传感器量程 0-100vol/精度 3定制4土壤温度传感器定制5太阳能供电系太阳能自供电 10W/9000mhA定制6设备固定支架用于设备与支撑杆的固定/三角型支架定制1

14、.4综合智能气象监测系统综合智能气象监测系统由9要素气象监测站、6层土壤墒情监测站以及作物长势远程监测系统组成；欢迎下载12气象监测站，监测因子（风速、风向、雨量、太阳辐射、空气温度、空气湿度、大气压强传感器、CO2浓度传感器、叶面湿度传感器） ，自动记录农田环境信息，并通过GPRS/GSM网远程上报至数据中心。基于对农田气象信息的监测，中心软件可以计算出每天每小时的ET值（土壤蒸发和植物蒸腾之和） ，以便进行高效的、科学的浇灌管理。作物长势远程监测系统具有视频监控、无线掩盖等功能，主要用于猎取农田环境气象信息，远程查看农田作物生长状况。综合智能气象监测系统综合智能气象监测系统由气象传感器、G

15、PRS无线采集器、太阳能供电系统、铝合金安装支架、作物长势远程监测系统等组成。气象传感器：包括风速传感器、风向传感器、雨量传感器、太阳辐射传感器、空气温湿度传感器、大气压强传感器、CO2浓度传感器、叶面湿度传感器；GPRS无线采集器：采集气象数据，并通过GPRS/GSM网发送数据中心；太阳能供电系统：包括太阳能电池板、充放电把握器、充电电池组，保证采集系统的能量供应，在持续阴雨天连续工作长达15天；防护围栏：白色塑钢护栏，高度80cm, 围成4x4m的监测围场，防止牲畜进入破坏；欢迎下载13作物长势远程监测系统特点：作物长势远程监测系统特点：（1）系统配置高清红外摄像头，可进行全天候连续监控，

16、监控距离可达120m，辨别率1280960，水平方向360连续旋转，垂直方向-2-90,无监视盲区。（2）可实时监测空气温湿度、风速、风向、雨量、土壤温度、土壤湿度等多种气象参数，可存储整个生育期内的气象信息，具有历史数据掉电爱护功能。（3）系统通过远程无线网桥和无线路由器实现农田的无线掩盖。欢迎下载14（4）技术员可在任意地点通过扫瞄器查看视频及气象数据。表8-2-11气象环境监测系统组成清单序号设备名称型号数量1远传模块DTU-10012监测主机SMC181413温湿度传感器HYS1014风速传感器WDS1015风向传感器WDS1016辐射传感器SRS1017雨量传感器RF1018叶片湿度

17、传感器LWS1019CO2浓度传感器CO2-10110大气压强传感器PRS10111太阳能电池板及蓄电池3W/10AH112安装支架全铝合金支架113传输卡30M每月114避雷器115高清网络摄像机300万像素，360度旋转116防雷接地17防护围栏塑钢材质，80cm高，按延米计算16m2 2、无线网络传输平台、无线网络传输平台网络传输方式：LAN网络、MAN网络、WAN网络；局域网（LAN）：一般限定在较小的区域内，小于10km的范围，欢迎下载15信道传输速率可达120Mbps，结构简洁，布线简洁。通常接受有线的方式连接起来。城域网（MAN）：规模局限在一座城市的范围内，10100km的区域

18、。广域网（WAN）：网络跨越国界、洲界，甚至全球范围。广域网信道传输速率较低，一般小于0.1Mbps，结构比较简单。3 3、数据管理平台、数据管理平台平台包括：接收和发送各个监控点的采集的数据（机井监控信息、田间设备信息、土壤墒情（旱情）预报信息、近地小气候环境信息、气象信息全部数据)及传送把握命令；运行浇灌管理软件，实施浇灌方案管理、浇灌预警管理、浇灌调度管理、远程自动化把握管理等功能、水费征收管理。云数据管理平台是对项目内全部基础数据、监测数据综合管理欢迎下载16的平台。平台通过对泵站、可控浇灌阀门等状态信息、把握信息、田间水位、墒情、流量等测量信息及雨情、风情、温度等气象信息的实时采集，

19、经过可编程把握器的规律推断和处理，实现基于预定把握模型的自动浇灌、自动把握，并自动形成数据报表及相应的统计信息报表等功能，同时可选择实现远程登陆访问功能。平台通过运行浇灌管理软件，实施浇灌方案管理、浇灌预警管理、浇灌调度管理、远程自动化把握管理等功能、水费征收管理。平台通过接收监测站及人工监测实时数据，供应灌区的水情、雨情、工情以实时信息及历史数据的存储、整理，为用户供应实时遥测数据显示和历史数据、墒情测报成果、配水调度成果查询等。平台依据灌区的雨情和墒情等信息进行土壤墒情预报。墒情测报的精度直接关系到配水调度决策是否科学合理。依据土壤分布类别、作物种植及生长周期、浇灌定额等信息，依据系统对应

20、浇灌面积生成干支管道灌水制度的配水方案。综合考虑来水状况和土壤墒情初步确定浇灌调度方案，通过方案优选功能，以浇灌效益最大为目标函数对浇灌调度方案进行优选。用户可以依据实际状况，对各影响因素设定相应的权重，系统将依据用户的选择确定最优方案。欢迎下载17图5-8 浇灌管理软件图4 4、应用平台（监控中心及移动管理把握端）、应用平台（监控中心及移动管理把握端）在应用平台上，用户可以通过手机、PDA、计算机等信息终端接收农田墒情信息、气象信息，并可通过 INTERNET 网远程把握浇灌设备，也可以通过 GPRS/3G 网络、现场短距离无线自组网络等方式实现远程及本地把握。对政府管理部门而言，则可以通过

21、该平台，提升农情、农业气象、农田水利的综合管理水平。欢迎下载18监控中心依据项目建设需要设置县级主监控中心1个，村级主监控中心1个。是浇灌自动化系统的集中和分片管理的中心。建设模式如图所示。监控中心具体配置包括：欢迎下载19物联网远程信息服务物联网远程信息服务视频发布:利用网络通信技术Socket技术、数据采集技术及面对对象等软件技术实现了系统管理、用户管理、设备监控数据显示等功能，便于客户通过Internet网络实时查看园区人员工作及作物的生长状态。环境信息发布:接受先进的C/S（客户端/服务器）结构，把园区各温室监测的环境信息发布到网页上，客户端只需要使用标准的IE扫瞄器就可以实现实时查看

22、园区生长环境信息的功能。欢迎下载205 5、主要技术参数、主要技术参数1. 机井智能监控机井智能把握器要求针对浇灌水泵智能测控需求一体化专业设计开发，支持电量、水量、水位、压力、刷卡和无线通讯等多种功能；机井智能把握器支持掉电报警提示，自动转换低功耗运行模式，持续水位等信息采集和报警；机井智能把握器支持多级把握：用户可以通过电脑、手机随时随地实现把握； 可选IC卡现地管理； 机井智能把握器集成智能监测：实时监测地下水位、管道流量、水泵用电量，统计分析浇灌用水（用电）总量和效率，实现计费管理；机井智能把握器支持运行平安管理：水泵缺相、过流爱护；过滤器需要清洗提示；掉电提示续航；机井智能把握器可选

23、信息汇合：作为田间无线阀控和采集网关，欢迎下载21实现浇灌单元设备和运行管理。2. 田间阀门把握接受无线自组网技术，实现田间阀门把握，自动中继路由力量不小于5节，单跳视距不小于500m，无线响应延时小于10秒；田间阀门把握器无需任何设置，防水防潮，具有故障、防盗报警功能，系统报警延时1分钟左右；移动管理终端融合GPRS和自组网无线通信力量，支持远程和现地无线把握阀门启闭，猎取阀门状态和田间采集数据；田间阀门接受脉冲磁保持把握方式，具有状态反馈，监视灌水状态，反馈延时小于20秒；田间阀门把握器支持土壤水分/温度、管道压力/流量传感器的接入功能，具有越线报警功能；田间阀门把握器超低能耗运行、内置一

24、次性电池使用寿命质保3个浇灌季度；3. 农田信息采集接受无线自组网技术，实现农田和大棚内信息采集，自动中继路由力量不小于5节，单跳视距不小于500m，无线响应延时小于10秒；农田剖面三层无线土壤水分/温度传感器接受圆锥式探头结构，直径小于13mm，并且无线采集器集成一体，三层剖面深度10/20/40cm，便利使用和维护，无需现场配置，具有越线报警功能；欢迎下载22近地小气候无线传感器集成光照、空气温湿度和土壤水分温度于一体，无需现场配置，具有越线报警功能，便利使用和维护；无线传感器超低能耗运行、内置一次性电池使用寿命质保3个浇灌季度；4.农田信息采集与发布设备九要素气象站包括空气温湿度、太阳辐射、风速风向、雨量、大气压力、二氧化碳和叶片湿度实时采集，通过G