基于的太阳能远程精准灌溉系统研制和应用(终稿)

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1、基于物联网的太阳能远程精准灌溉系统的研制和应用朱洪清于利娟概要：该系统以基于现代通信和网络技术的物联网为基础，利用己建的高效节水灌溉系统，应用无线传感技术、太阳能发电技术、工业控制技术、水肥一体机技术等现代科技，通过传感器采集控制区域农田的温湿度、光照、土壤水分、电导率等作物生长环境参数，经物联网传送至专家决策支持系统，由系统对作物需水的吋空尺度特征进行综合分析并提出决策意见，然后通过太阳能供电的微功耗灌溉控制设备，实现对田间土壤墒情实时监测和灌溉施肥的智能化、精准化控制，达到农业节水、高产、高效，减少面源污染，提升灌排系统智能化、自动

2、化水平的目的。关键词：物联网太阳能精准灌溉传感器一、引言：我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源量仅为世界平均水平的叫分之一，同时我国又是一个农业大国，我国农业用水量约占总用水量的80%左右，但水的利用系数即利用率却普遍低下。就全国范围而言，农业灌溉水的利用系数平均为0.45,水资源严重短缺以及水资源利用率偏低严重制约着我国经济的可持续发展。据统计，因干早造成我国粮食每年平均受灾面积达两千万公顷，损失粮食占全国因灾减产粮食的50%，提高灌溉效率是一项具有战略性的工作。精准灌溉是精准农业技术的一个重要方面，它是在土壤、气候、作物、水源和灌

3、溉设施等约束条件下，通过对灌溉方式、时机、速度、水量等实施精准控制，使农田水势保持在适宜作物生K的最徒状态，即农田水势的最优化控制。这种模式可基本消除在灌溉过程屮人为因素造成的不利影响，提高操作的准确性，有利于灌溉过程的科学管理。物联网是通过射频识别、全球定位系统等信息传感设备，按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监拧和管理的一种网络。采用物联网技术，将传感节点布设于农田等目标区域，可大量实时、精确地采集温湿度、土壤墒情等农田环境信息,在对汇集的这些数据进行分析的基础上，可帮助生产

4、者有针对地进行相关农业操作，从而更好地实现水资源的合理高效利用和农业现代化精准管理,提升农业生产效能。将物联网技术同精准灌溉技术进行有机结合，通过实施精量化、自动化的灌溉控制，可以实现远程智能化精准灌溉，达到节水、省本、节肥，增产等多方而效果，对于我H这样一个水资源紧缺、现代农业装备水平和农民组织化程度较低的国家，具有十分重要的意义；同时，随着无线传感设备及网络的深入研究和规模化生产，将低成本、高效率、智能化设备应用于农田信息采集，有效降低人力消耗和对农田环境的影响，获収精确的作物环境信息成力当前精准农业研宄的一个重要方向，利用无线传感

5、网实施农田精准灌溉已被证明是可行的且拥有广阔前景。二、项目区基本情况及技术路线项目所在地常熟董浜，地处长三角核心地带，社会经济发达，农村劳动力转移充分，为解决灌溉问题，该镇从2002年起推广半固定式变频恒压供水系统为主体的岛效节水灌溉工程，己建成106座，覆盖面积4.7万亩，覆盖率达95%,为农业增效、农民增收起到了很好的作川，侃同吋当地面临着劳动力紧缺、成本高昂等M题，如何利用好己建灌溉系统，建立-个成本低、可靠性高的智能化灌溉系统十分重要。在技术路线上，木系统是基于灌溉基础理论研宄和应用技术研宄相结合的方式，来解决土壤水肥监测和智能

6、化控制管理中存在的关键技术问题；系统通过对相关硬件没备、软件系统等方囬的开发、研究和多项技术集成，依托己建成的高效节水灌溉系统，将土壤水肥自动监测、灌溉自动化、智能化、光伏发电、水肥一体化等技术进行组合集成，探索和建立针对不同作物的精准灌溉技术体系，从而达到农业增产、节本、增效和水资源的商效利用。从具体层面看，系统的技术路线是从传感器采集田间土壤摘情、电导率、温湿度等信息开始，然后将采集的数据传送至基站，再由基站通过Cdma2000网络传送给灌溉专家决策系统，系统在接收到相关信息后，结合天气情况和灌溉数据库，制定灌溉决策，并形成灌溉控制

7、指令通过控制系统发送给灌溉控制执行机构，依托已建成的节水灌溉恒压供水系统，实现大田作物的向动灌溉、喷洒农药、施肥等功能。其屮土壤墒情的采集和传输以及灌溉控制指令的传输均通过无线网络实现。图1核心控制系统结构示意图三、系统的关键技术1、土壤墒情采集土壤水分是作物用水的最直接來源，土壤水分的多少直接关系到灌溉、施肥、抗旱等一系列农业生产活动和措施实施时机的选择，并对作物的生长、发育以及最终产量有着至关重要的影响；同吋测定土壤墒情等要素还需要要考虑到土壤类型、作物种类、吋空差异等因素；因此，采集的技术方法、位貫分布及埋设方法十分重要。本系统采

8、用的土壤水分传感器是基于土壤介电理论和频域方法而研发的，测定的是土壤体积含水量。由于土壤体积含水量的测定受土壤理化性质影响比较大，不同的作物在各生育期对土壤水分的敏感程度是不一样的，其最佳灌水量也有所不同。