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

更新時(shí)間:2019-08-27      點(diǎn)擊次數(shù):1753

    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?;趥鞲衅骷夹g(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??删幊炭刂破鲀?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)開啟,通過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)噴頭的水壓滿足設(shè)定的噴灌射程,避免發(fā)生因?yàn)樗畨翰蛔?,噴頭射程減少的現(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,因此沒有使用溫度傳感器,只使用了土壤濕度傳感器。通過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、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,再噴5分鐘后自動(dòng)停轉(zhuǎn)。
    5.、電動(dòng)機(jī)過載保護(hù)功能:當(dāng)電動(dòng)機(jī)過載時(shí),電動(dòng)機(jī)立即停止轉(zhuǎn)動(dòng),灌溉過程中止,并且故障指示燈閃爍報(bào)警,過載消除后自動(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。

 

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