自动化灌溉设计方案

1、自动化灌溉与信息化治理系统方案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51.2 、田间无线灌溉限制系统7.1.3 .无线土壤埔情监测系统101.4 .综合智能气象监测系统1.12、无线网络传输平台143、数据治理平台.154、应用平台监控中央及移动治理限制端175、主要技术参数20自动化灌溉与信息化治理系统方案自动化灌溉与信息化治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,远程在线采集土壤埔情、气象信息,实现埔情自动预报、灌溉用水量智能决策、远程/自动限制灌溉等功能.该系统根据不同

2、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,获得作物最正确灌溉时间、灌溉水量及需采取的节水举措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,到达节水目的.系统组成：大田灌溉自动化与信息化治理系统分为现场智能感知平台、无线网络传输平台、云数据治理平台、应用平台监控中央及移动治理限制端四个层次,其中,田间脉冲电磁阀、无线阀门限制器、远程水泵智能限制器、云效劳器、主限制中央和村级企业限制中央、移动限制终端等组成灌溉无线限制

3、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限制方式,并且实时监测机井和阀门状态,灌溉流量和管网压力,保证运行平安,及时提示报警信息.在此根底上,扩充田间土壤埔情监测、农田气象监测、作物和泵房视频监测等内容,指导科学灌溉,提升灌溉的智能化程度村蠡联住中央市F县.去北值笈中央料电干事发W曲将用青乳门饱偿A员灌溉自动化系统总体层次分布图系统特点：全无线传输,自组网协议,电池供电、不需要任何布线,系统安装维护方便；无线采用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,且具有冗余备份水平,提升了系统可靠性和平安性,突破了系统现地访问限制；无线阀控

4、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 Bird和Hunter等灌溉公司的电磁阀,同时也支持国外著名的阀制造企业Bermad、Dorot和TECHNIDRO的产品；移动治理终端创新开发,突破了只能固定地点操作的限制,方便灌溉治理；自动化功能多层次设计满足不同灌溉治理需要,提升了系统的适应性；系统采用组件化和模块化设计,无线阀控节点、无线采集节点和机井限制站可以根据工程需要自由扩展,方便工程设计,方便后续升级维护.支持土壤埔情、作物长势信息和农

5、田小气候信息的采集,强大的UniLog治理软件能根据所采集的气象信息推算最适宜的农田灌溉时间和灌溉量,并做出智能的治理决策；治理软件集成GPRS/GSM技术,支持基于短信的智能报警,支持基于Internet的远程治理.依托云数据中央,灌溉自动化系统实现统一专家运维效劳,现场维护人员只需要根据系统和专业运维人员建议,安装拆卸设备和排除故障等.让高科技傻瓜化,让自动化的使用维护和根底滴灌工程一样简单.1、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、田间灌溉限制系统、田间土壤埔情信息监测系统、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

6、井房首部枢纽设备包括：变频器、一体式水泵智能限制器、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,预防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,然后再通过滴灌系统输送到作物根部,便于作物吸收,充分发挥肥效,同时减少肥料浪费,测控装置的作用是方便系统的操作、运行治理、保证系统平安.本系统设有逆止阀、排气阀、压力表、水表、流量限制阀门.井房首部设备智能监控系统实现机井水泵的启闭、电机保护、电量的计量、运行状态监测,同

7、时还对水源地地下水位、出水口压力和流量进行监测.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：智能井房限制终端通过GPRSE线,接收限制中央发送的命令,对水泵变频器进行采集和限制,实现远程的水泵启停、电量采集的首部限制治理；变频恒压治理：变频器根据灌溉所设定的压力,对灌溉主管道进行恒压调变频调控,以保证足够的灌溉压力.根据水泵功率大小可选；管网监测治理：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,来判断是否需要对过滤器进行清理,以保证管网的高效稳定；灌溉用水统计：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情况以及灌溉水的使用情况,当地

8、下水位值低于设定值是,发出预警信息.表井房智能监控站设备组成清单表厅P产品名称型号数量备注1智能泵站限制器1内置电能量采集和远程传输模块2水泵变频启动器13平安防护箱14地下水位传感器120m量程,40米线缆5管道压力传感器26脉冲流量计11.2 、田间无线灌溉限制系统田间无线灌溉限制系统通过无线限制器与井房智能监控站连接,通过对泵站、可控灌溉阀门等状态信息、限制信息、田间水位、墙情、流量等测量信息及雨情、风情、温度等气象信息的实时采集,经过可编程限制器的逻辑判断和处理,实现基于预定限制模型的自动灌溉、自动限制,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

9、无线灌溉限制节点由无线阀门限制器、脉冲电磁阀、状态反应、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.无线阀门限制器通过线缆连接电磁阀和状态反应,实现电磁阀启闭限制和状态监测.图无线阀控节点设备安装图田间无线阀控器采用高性能蓄电池供电,具有无线通讯组网功能,能够支持限制两路脉冲电池阀、接收两路状态反应,同时可根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.电磁阀是实现田间灌溉阀门自动限制的枢纽设备,它通过电缆直接连接到核心可编程限制器或就近的田间限制器,根据可编程限制器上设置的灌溉施肥程序自动执行来自限制器的运行指令,实现灌溉阀门的自动启动和关闭.传感器是系

10、统用于监控灌溉系统运行状况的传感设备,可以采集灌溉系统本身的设备运行信息、土壤和气象等环境信息,以及作物的生理反应信息,传感器可以作为灌溉限制条件实现智能灌溉限制.灌溉自动限制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.无线通讯系统采用全无线漫游组网,田间不铺设线路,通过分区治理,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,根据轮灌制度确定开启的电磁阀,限制中央给开启的电磁阀的专用地址下命令,电磁阀开启灌水.无线阀门限制器与脉冲电磁阀和状态反应形成无线灌溉限制节点,实现阀门的无线启闭,不再需要治理人员下地手动启闭阀门.无

11、线阀门限制器内置高能电池,正常使用寿命不低于3年.表无线阀控组成清单表厅P设备名称型号1电磁阀2无线阀控器3土壤水分/温度传感器4管道压力传感器5无线阀控器安装配件6无线中继点7室外网关1.3 .无线土壤埔情监测系统土壤埔情监测系统能够实现对土壤埔情的长时间连续监测.用户可以根据监测需要,灵活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,测量剖面土壤水分情况.系统采用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.系统还提供了额外的扩展水平,可根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

12、量等信息,从而满足系统功能升级的需要.土壤埔情监测系统能够全面、科学、真实地反映被监测区的土壤变化,可及时、准确地提供各监测点的土壤埔情状况,为减灾抗旱提供了重要的根底信息.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灌溉单元中的2个代表处,每个喷灌单元12个分区点.表.无线土壤埔情监测组成清单厅P设备名称规格型号1GPR漱据传输模块太阳能自供电2数据采集器电池供电/4输出/6输入3土壤水分传感器量程0-100%vol/精度3%4土壤温度传感器5太阳能供电系太阳能自供电10W/9000mhA6设备固定支架用于设备与支撑杆的固定/

13、三角型支架1.4 .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层土壤埔情监测站以及作物长势远程监测系统组成；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央.基于对农田气象信息的监测,中央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、科学的灌溉治理.作物长势远程监测系统具有视频监控、无线覆盖等功能,主要用于获取农田环境气象信息,远程查看农田作物生长情况.综合智能气象监测系统由气象传感器、GPRS无线采集器、太阳能供电

14、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网发送数据中央；太阳能供电系统：包括太阳能电池板、充放电限制器、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,预防牲畜进入破坏;气象观相系统数据显示*1!也用不乂向»反厘中信县h,弭耳,4it力,K5*A二冲FBI,二0祥由,灯J-,EQ厘/*出1f里113M&#

15、163;tViVHA/dflr帆!|滑1一l£H中时*6“jin,：1二册:BUM/sZW*M.|十加彳17,HHf早*二#|融i国亡MM和dJL|*肌1工*k,tF:H"k*鼻.«i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,监控距离可达120m,分辨率1280X960,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,具有历史数据掉电保护功能.(3)系统通过远程无线网桥和无线路由器实现农田

16、的无线覆盖(4)技术员可在任意地点通过浏览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厅P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"金支架113传输卡30M每月114避雷器115局泊网络摄像机300万收,360W转116防雷接地17防护围栏塑钢材质,80cm高,按延米计算16m2

17、、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,信道传输速率可达120Mbps,结构简单,布线容易.通常采用有线的方式连接起来.10100km的城域网MAN:规模局限在一座城市的范围内,区域.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,结构比拟复杂.3、数据治理平台平台包括：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、土壤埔情旱情预报信息、近地小气候环境信息、气象信息所有数据及传送限制命令；运行灌溉治理软件,实施灌溉方案治理、灌溉预警治理、灌溉调

18、度治理、远程自动化限制治理等功能、水费征收治理.云数据治理平台是对工程内所有根底数据、监测数据综合治理的平台.平台通过对泵站、可控灌溉阀门等状态信息、限制信息、田间水位、埔情、流量等测量信息及雨情、风情、温度等气象信息的实时采集,经过可编程限制器的逻辑判断和处理,实现基于预定限制模型的自动灌溉、自动限制,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.平台通过运行灌溉治理软件,实施灌溉方案治理、灌溉预警治理、灌溉调度治理、远程自动化限制治理等功能、水费征收治理.平台通过接收监测站及人工监测实时数据,提供灌区的水情、雨情、工情以实时信息及历史数据的存储、整理,为用户

19、提供实时遥测数据显示和历史数据、墙情测报成果、配水调度成果查询等.平台根据灌区的雨情和墙情等信息进行土壤埔情预报.埔情测报的精度直接关系到配水调度决策是否科学合理.根据土壤分布类别、作物种植及生长周期、灌溉定额等信息,根据系统对应灌溉面积生成干支管道灌水制度的配水方案.综合考虑来水情况和土壤埔情初步确定灌溉调度方案,通过方案优选功能,以灌溉效益最大为目标函数对灌溉调度方案进行优选.用户可以根据实际情况,对各影响因素设定相应的权重,系统将根据用户的选择确定最优方案.即l"©下i'xyiri,尸rjfE*.H武意期Spu肿.岫inq：n?理叫m坦H状之iJ'.&

20、#39;NRtfE-lI-力1WW-n-3L2；M3W21_£制凶JNg-i1-E!»,.,«41雷1mE器WEL士工：n£3isi£罩KdA.y.-dQ/图5-8灌溉治理软件图4、应用平台监控中央及移动治理限制端在应用平台上,用户可以通过 、PDA、计算机等信息终端接收农田埔情信息、气象信息,并可通过INTERNET网远程限制灌溉设备,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限制.对政府治理部门而言,那么可以通过该平台,提升农情、农业气象、农田水利的综合治理水平.实叫隔拧室附效劳翦叫累春F改括阵营IT阁便布息利

21、t信息决策家在姚*/itF怕*心从强取用土现撞*系花L噂电压两等4%片r乩越楣扬报R亡助住制HII'',1癌害我满上瓢注呼表田信息假配RJkR.2ItP.'IPGPHH监控中央根据工程建设需要设置县级主监控中央1个,村级主监控中央1个.是灌溉自动化系统的集中和分片治理的中央.建设模式如下图.监控中央具体配置包括:333立普百实时查看园区生长环境信息的功能物联网远程信息效劳视频发布:利用网络通信技术Socke肢术、数据采集技术及面向对象等软件技术实现了系统治理、用户治理、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

22、发布:采用先进的C/S客户端/效劳器结构,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浏览器就可以实现5、主要技术参数1 .机井智能监控机井智能限制器要求针对灌溉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；机井智能限制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；机井智能限制器支持多级限制：用户可以通过电脑、 随时随地实现限制；可选IC卡现地治理；机井智能限制器集成智能监测：实时监测地下水位、管道流量、水泵用电量,统计分析灌溉用水用电总量和效率,实现计费治理；机井智能限制器支持运行平安治理：水泵缺相、过

23、流保护；过滤器需要清洗提示；掉电提示续航；机井智能限制器可选信息聚集：作为田间无线阀控和采集网关,实现灌溉单元设备和运行治理.2 .田间阀门限制采用无线自组网技术,实现田间阀门限制,自动中继路由水平不小于5节,单跳视距不小于500m,无线响应延时小于10秒；田间阀门限制器无需任何设置,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；移动治理终端融合GPR褥口自组网无线通信水平,支持远程和现地无线限制阀门启闭,获取阀门状态和田间采集数据；田间阀门采用脉冲磁保持限制方式,具有状态反应,监视灌水状态,反应延时小于20秒；田间阀门限制器支持土壤水分/温度、管道压力/流量传感器的接入功能,具有

24、越线报警功能；田间阀门限制器超低能耗运行、内置一次性电池使用寿命质保3个灌溉季度；3,农田信息采集采用无线自组网技术,实现农田和大棚内信息采集,自动中继路由水平不小于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/温度传感器采用圆锥式探头结构,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,方便使用和维护,无需现场配置,具有越线报警功能；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,方便使用和维护；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个灌溉季度；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