灌溉自动化技术和在农业生产中应用

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1、灌溉自动化技术和在农业生产中应用　　摘要：本文提出了农田灌溉实施自动化控制的必要性和迫切性，详细论述了系统的实现方案，对系统的功能和性能进行了描述。介绍了灌溉自动化系统在新疆兵团应用的基本情况，对灌溉自动化系统的应用前景和发展方向提出了明确的思路。本文对棉花膜下滴灌自动化系统的应用和开发具有一定的指导意义。关键词：灌溉；自动化控制；应用；发展方向中图分类号：TU984文献标识码：A文章编号：1前言滴灌作为一种新型的节水灌溉技术，在缺水比较严重的国家和地区显示出前所未有的节水能力，近年来，我国以新疆为代

2、表的干旱地区将滴灌技术与薄膜覆盖栽培技术结合起来，大面积应用于棉花生产，截至2005年，全疆已推行棉花滴灌700万亩，其推广速度之快、面积之大，在国内外都是前所未有的。但是，由于现有的滴灌系统基本上采用人工控制球阀进行灌溉，受长期沟灌传统思维影响，加上灌溉阀门分散开关阀困难，种植户不能严格按照设计灌溉时间、周期、次序进行灌溉，造成轮灌制度得不到有效执行，最终造成滴灌系统运行不正常，很难达到预期的节水增产目的。11为了解决这个问题，只有通过以下途径：1．严格执行灌溉制度，达到水利设计要求；2．提高设备运

3、转效率，保证灌溉均匀度；3．根据棉花不同生育期的蓄水规律合理分配灌水量；4．根据不同时期气候情况灵活调整灌溉计划；5．减轻劳动强度，提高劳动生产率。而这些问题仅靠加强培训力度、规范管理是不能彻底解决的。只有通过自动化控制灌溉，降低人为因素影响，以上几个方面问题才能得到有效解决。2灌溉自动化控制的技术实现2.1系统基本原理灌溉自动化控制系统是由中央监控计算机、首部控制站、田间控制站、阀门控制器、电磁阀、及相关的软件系统组成的一套自动化控制系统。中央监控计算机根据棉花需水规律和生长情况制定符合水利学要求的

4、轮灌计划，并将该计划下达到首部控制站、首部控制站接收到灌溉计划后可以直接执行也可以进行修改后下发转换成控制指令发送到对应的田间控制站，田间控制站收到指令后控制对应的阀门控制器和电磁阀的开启和关闭从而实现灌溉计划。2.2系统组成和结构本系统由一套中央监控站、多个首部控制站、多套田间控制站、多台阀门控制器和电磁阀组成另外还有相应的通讯系统和系统软件作为支撑。系统结构参见《滴灌自动化系统结构示意图》。112.2.1中央监控站中央监控级由中央监控计算机、GSM/GPRS/CDMA模块、internet连接设备

5、和相应的软件构成:计算机提供友好的人机界面便于管理人员操作；GSM/GPRS/CDMA模块负责与各田间灌溉控制器进行数据通讯；internet连接设备负责将本地数据提供给更高级的管理者。同时中央监控级也是其他管理者通过互联网（internet）访问和操作整个滴灌自动化控制系统得桥梁。2.2.2首部控制站首部控制站由触摸屏、计算机、GSM/GPRS/CDMA模块和相应的软件构成:计算机提供友好的人机界面便于管理人员操作；GSM/GPRS/CDMA模块负责与中央监控站和各田间控制站进行数据通讯。2.2.3

6、田间控制站田间灌溉控制器带有GSM/GPRS/CDMA通讯功能，它接收中央监控站的控制指令按程序开启或关闭相应的电磁阀。根据电磁阀的地理分布情况的不同每个田间控制器带1~32组电磁阀。2.2.4电磁阀电磁阀是整个系统的最末端执行机构，它负责接收开关阀的电信号最终将水输送到滴灌带中。112.3滴灌自动控制系统的三个基本要求：2.3.1经济性经济性是棉田膜下滴灌自动化控制系统的基本要求，只有农民用的起的才是有生命力的；只有为使用者带来效益才会给生产这带来长期的利益。节约资金应该从四个方面考虑：第一是一次性

7、投资少、第二是避免重复投资、第三是系统扩充投资少、第四是系统运行和维护费用少。2.3.2可靠性可靠性也是系统主要的性能，因为农时不等人，只有可靠才会让使用者放心。2.3.3实用性实用性是为了让用户方便地使用，并且留有扩充和发展的余地，这就要求用户可以用简单的方式操作和管理自己的系统，不需要很多专业知识。2.4滴灌自动化控制系统的技术特点●控制地域面积大：灌溉控制系统所控制的区域非常宽阔，少则几百亩多则几万亩。●控制点分布分散：田间需要控制和测量的点非常分散，如电磁阀、湿度传感器等。●田间布线条件较差：

8、因为田间有犁地等机械化作业，还有鼠害都会危及地下的电缆。11●通讯和供电成本很高：由于控制点的分散性使得控制系统总体成本中通讯和供电的成本高于控制的成本。●设备环境条件差：大部分设备处于室外环境，高温、潮湿、日晒、雨淋。●要求便于管理和维护：设备管理条件较差，因为设备使用者为农民，一般不具备维护和维修能力。2.5滴灌自动化系统的功能描述2.5.1自动灌溉功能●方式一：依据多种参数进行决策的自动灌溉系统根据自动采集和人工录入的地块信息、灌溉系统信息、棉花品