基于ZigBee技术的绿地自动灌溉控制系统的研究与实现.doc

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1、基于ZigBee技术的绿地自动灌溉控制系统的研究与实现1我国绿地灌溉现状1.1绿地灌溉特点城市绿地担负着改善环境、增加美感、陶冶性情等等的重要使命，因此它被人为地要求要经常保持青绿旺盛的生长状态，加之城市绿地不同于自然状态的特殊环境条件，使得绿地灌溉体现出了以下的特点:绿地灌溉的耗水量很大。任何植物的耗水量中只有极少部分用于植物机体的建造，而大量的水分是用于植物的生理蒸腾和地面的蒸发;而在城市中，由于人群活动和车辆运行的扰动，城市绿地的地面蒸发量远远大于自然状态下生长的植物，这就使得城市绿地植物要常年保

2、持旺盛的生长状态，其耗水量是相当大的。据统计，城市绿地的耗水量是农业生产绿地耗水量的2.5一3倍。绿地灌溉要连续稳定。城市绿地用水的随机率很高，而且是连续性的，用水的时间间隔非常短，灌溉要频繁、及时，比如一些体育运动或者竞赛的运动场，这就对灌溉系统性能一的连续、稳定提出了一定的要求。绿地灌溉对水质和喷洒质量的要求较为严格，特别是对高级观赏植物和高尔夫球场的草皮，要求喷灌均匀度较高，如有漏喷或喷洒过量都会造成严重的损失。绿地灌溉多数在夜间进行。白天灌溉的蒸发损失量大，而夜晚灌溉比白天少消耗10%以上的水量

3、;有些草坪白天不允许灌溉，例如有比赛活动的高尔夫球场，以及进行娱乐活动的公园娱乐区等等。托普物联网在现今的信息时代，不但对农业领域有着杰出的贡献，也逐渐的把物联网遍布各个领域，绿地灌溉也是现在国家较为关心的问题，这套系统的研发，不仅节省人力、资源，也代表着信息技术在灌溉领域的充分利用。绿地灌溉要注意景观保护和环境效果。精心设计的喷灌系统，要正确选择喷头和进行喷点的布置，不仅要能满足绿地需水，而且在灌溉时可以形成水动的景观效果，增加城市绿地的艺术性，增强其美化城市的功能。1.1.1我国绿地灌溉现状过去，由

4、于经济技术发展不够成熟，我国绿地灌溉基本上是以人工控制灌溉为主，灌溉方式一般是采用大水漫灌或者人工喷洒模式。这种灌溉方式、方法只能改变土壤湿度，对绿地植物生长的小气候影响很小;随意性大，常常发生该灌水时无人开阀，不该灌水时又无人关阀，导致一边下雨一边喷水，草地变人工湖，马路变排水渠的情况屡见不鲜;由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足，难以控制灌水质量，对绿地植物的正常生长产生了不良影响;在某些需要夜间灌水的情况下，例如白天有比赛活动的高尔夫球场等，灌溉管理的人力消耗大，工作强度大，管理成本高;灌水定额较

5、大，不便实施适时适量灌溉，水的利用率低，这种方法大概有40%一50%的水由于深层渗漏及无效蒸发损失掉，这对于我国城市日益短缺的水资源供应无疑是雪上加霜。现今，绿地灌溉一般选择喷灌。喷灌以其节水、保土、省工、适应性强、养护质量高、景观效果好等优点，在城市绿地中特别是草坪灌溉中应用广泛。喷灌喷头覆盖面积相对较大，并且喷点少，不但不影响绿地的整体美观效果，而且水的实际利用率可以达到65%一75%;若喷灌设备采用高均匀度的喷头，实际水利用效率能达到75%一80%。大面积绿地(高尔夫球场、足球场、大型广场等)采用

6、喷灌，既可满足绿地植物生长需水的要求，又可形成一道水景加绿地的风景线。在灌溉控制方面，现在我国主要推广的是半自动化灌溉系统。此类系统如利用定时器控制灌溉比人控控制系统节水很多。可以根据经验针对不同气候时段设置不同灌溉程序，减少了灌溉的随意性。但灌溉程序设定仍是依赖管理人员的经验或参考有关参考数据。如管理人员经验不足或获得的参考数据准确性差，编制的程序会导致灌水过量或不足，距离精确化、智能化灌溉仍有很大距离。但由于其投资少，灌溉水的有效利用率比手动控制提高很多，作为成熟的灌溉控制系统现阶段我国城市推广的便

7、是此类模式。1.2绿地自动灌溉控制系统的研究现状1.2.1绿地自动灌溉控制系统概述绿地自动灌溉控制系统按照自动化程度的高低分为全自动化灌溉系统和半自动化灌溉系统。全自动化灌溉系统不需要人的直接参与，通过预先编制好的控制程序和根据反映作物需水的某些参量可以长时间地自动启闭电磁阀。人的作用只是调整控制程序和检修控制设备。这种控制系统中，除了喷头、管道、管件等还有中央控制器、电磁阀、各种传感器等，对于大范围的控制系统需要还可以配置远程控制器等。半自动化灌溉系统在绿地现场没有安装传感器，灌水开始时间、灌水持续时

8、间和灌溉周期等均是根据预先编制的程序，而不是根据土壤水分和气象状况的反馈信息来控制的。按照结构形式的不同，绿地自动控制灌溉系统又可以分为开环控制灌溉系统和闭环控制灌溉系统两种。如果自动灌溉系统中具有反馈信号，就称为闭环系统，否则就叫做开环系统。中央计算机控制系统是典型的闭环控制灌溉系统，而时序控制系统是典型的开环控制灌溉系统。我国目前城市应用比较成熟的绿地灌溉控制系统就是时序控制系统。目前，在国际上技术比较成熟、应用较广的灌溉控制技术主要有