兵团高效节水灌溉自动化控制信息管理系统示范团场设计参考文本
自动灌溉方案
自动灌溉方案第1篇自动灌溉方案一、项目背景随着现代农业的快速发展，水资源的高效利用日益受到重视。
为提高灌溉效率，减少人工成本，降低水资源浪费，本项目旨在设计一套自动灌溉系统。
本方案结合当前先进的自动控制技术和灌溉设备，力求实现灌溉的自动化、智能化，以满足农业生产需求。
二、方案目标1. 实现灌溉的自动控制，降低人工干预。
2. 提高灌溉效率，减少水资源浪费。
3. 提高作物产量和品质，促进农业可持续发展。
4. 符合国家相关法律法规，确保系统安全可靠。
三、系统设计1. 灌溉水源： 采用地下水或地表水作为灌溉水源，确保水质符合国家相关标准。
2. 控制系统： 采用先进的自动控制技术，实现对灌溉设备的远程监控与自动控制。
- 传感器： 安装土壤湿度、温度、光照等传感器，实时监测作物生长环境。
- 控制器： 采用可编程逻辑控制器（PLC），实现灌溉系统的自动控制。
- 通信模块： 利用无线或有线通信技术，实现数据传输与远程监控。
3. 执行机构： 包括水泵、阀门、喷灌设备等，根据控制信号实现灌溉操作。
4. 电源系统： 采用太阳能发电系统，实现灌溉系统的绿色环保、节能降耗。
四、实施方案1. 前期调研： 对项目区域进行实地考察，了解土壤性质、气候条件、作物种类等，为灌溉系统设计提供依据。
2. 设备选型： 根据项目需求，选择合适的传感器、控制器、执行机构等设备。
3. 系统设计： 设计灌溉系统布局，包括传感器布置、控制设备安装、灌溉管网规划等。
4. 施工安装： 按照设计方案，进行设备安装和调试。
5. 系统调试： 对灌溉系统进行调试，确保各设备正常运行，实现自动控制。
6. 培训与验收： 对项目相关人员开展技术培训，确保系统正常运行。
完成项目验收，确保系统符合设计方案。
五、运行与维护1. 运行监控： 实时监控灌溉系统的运行状态，确保系统稳定可靠。
2. 数据管理： 建立数据库，对采集的数据进行分析处理，为灌溉决策提供支持。
3. 维护保养： 定期对设备进行维护保养，确保设备正常运行。
自动化灌溉设计方案样本
目录自动化灌溉与信息化管理系统方案 ........................ 错误!未定义书签。
1、现场智能感知平台： .......................................... 错误!未定义书签。
1.1、井房首部设备智能监控系统 ....................... 错误!未定义书签。
1.2、田间无线灌溉控制系统 ............................... 错误!未定义书签。
1.3．无线土壤墒情监测系统 ............................... 错误!未定义书签。
1.4．综合智能气象监测系统 ............................... 错误!未定义书签。
2、无线网络传播平台 .............................................. 错误!未定义书签。
3、数据管理平台 ...................................................... 错误!未定义书签。
4、应用平台（监控中心及移动管理控制端）...... 错误!未定义书签。
5、重要技术参数 ...................................................... 错误!未定义书签。
自动化灌溉与信息化管理系统方案自动化灌溉与信息化管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，远程在线采集土壤墒情、气象信息，实现墒情自动预报、灌溉用水量智能决策、远程/自动控制灌溉等功能。
该系统依照不同地区土壤类型、灌溉水源、灌溉方式、种植作物等划分不同类型区，在不同类型区内选取代表性地块，建设具备土壤含水量，地下水位，降雨量等信息自动采集、传播功能监测点；通过灌溉预报软件结合信息实时监测系统，获得作物最佳灌溉时间、灌溉水量及需采用节水办法为重要内容灌溉预报成果，定期向群众发布，科学指引农民实时实量灌溉，达到节水目。
全国高效节水灌溉管理信息系统使用手册
全国高效节水灌溉管理信息系统使用手册V1.0水利部信息中心2016年11月目录前言........................................... 错误!未定义书签。
第一章全国高效节水灌溉项目管理信息系统....... 错误!未定义书签。
1.1概述 ............................................ 错误!未定义书签。
1.2全国高效节水灌溉项目管理信息系统（县级用户） .... 错误!未定义书签。
1.2.1系统登录............................................ 错误!未定义书签。
1.2.2修改密码............................................ 错误!未定义书签。
1.2.3数据填报............................................ 错误!未定义书签。
1.2.4数据报送............................................ 错误!未定义书签。
1.3全国高效节水灌溉项目管理信息系统（汇总用户） .... 错误!未定义书签。
1.3.1系统登录............................................ 错误!未定义书签。
1.3.2修改密码............................................ 错误!未定义书签。
1.3.3统计汇总............................................ 错误!未定义书签。
1.3.4审核报送............................................ 错误!未定义书签。
1.3.5单位管理............................................ 错误!未定义书签。
兵团农六师一〇五团推广作物智能化灌溉物联网平台建设
兵团农六师一〇五团推广作物智能化灌溉物联网平台建设初探[摘要]基于物联网技术的智能化微灌系统能够实现精准灌溉，是干旱区农业可持续发展的有效途径。
该文采用物联网技术，根据作物灌溉决策与管理的实际需求，设计并实现了作物智能化微灌系统。
该系统解决了示范区墒情监测布点缺乏依据的困难和关键硬件产品进口价格过高、难以推广等问题，实现了农田墒情实时监测、数据远程传输和灌溉自动控制功能，为农业灌溉远程管理提供物联网应用平台。
[关键词]灌溉智能化系统无线网络物联网农业作为关系着国计民生的基础产业，其信息化、智能化的程度尤为重要。
21世纪的农业将是信息农业的时代，没有信息技术在农业上的应用，就不可能有农业现代化。
物联网技术在农业生产和管理中的引入与应用，将是现代农业依托新型信息化应用上迈出的一大步。
物联网可以改变粗放的农业经营管理方式，使农业发展走向高产、优质、高效、生态、安全之路的科技保障，实现智能控制，确保农产品质量安全，引领现代农业的发展。
一、作物智能化灌溉物联网平台建设的现实意义近年来，新疆兵团已示范推广了农田墒情监测与灌溉自动控制系统，这对促进兵团农业灌溉水平的提高起到了积极作用，是兵团农业信息化建设成为世界领先，中国唯一的技术支撑。
智能化灌溉物联网平台是一个把远程监测系统、管理决策支持系统（或专家系统）及滴灌自动控制系统集成于一体，构成农业灌溉物联网综合技术体系。
作物滴灌远程监控技术可通过该技术平台实现远程数据采集、数据存储、数据处理、滴灌自动化及故障排除等功能，可以将触角伸入到现场的各个节点，在异地也可充分掌握现场信息。
该平台可以满足不同级别用户在线浏览知识、获知实时数据和远程化化灌溉管理。
这将成为灌溉信息化管理发展的方向，将推动兵团农业节水灌溉自动化技术水平的进一步提升。
灌溉管理逐渐向走信息化、自动化管理是兵团农业发展的方向之一。
近年来滴灌技术在全球的广泛应用，加强了对大田作物肥水管理的可控性。
因此，研发嵌套作物水分管理决策支持系统的灌溉管理自动控制系统更为必要和迫切。
我团打造自动化、信息化“节水灌溉”模式
１ 新 疆 地 区 农 业 节 水分 析
二十一世纪 的到来 ， 让 我们步入 了经济迅猛发展的 时期 ， 与 此 同时我们也进入 了一个水 资源稀缺的时代 ，而水资源 的缺乏 不但会制约一个地 区的农业发 展进程 ， 还 会导致生态环境 遭到 破坏 ， 甚至还 会影响一个 国家 的经济发展情况。而新疆地区面积 虽然很 大 ，在 降水 量上平 均只有 １ ５ ０ ｍｍ，而 我县平均 降水 量 ２ ０ ２ ． ２ ｍ ｍ， 仅仅只有全国降水量的 ３ ２ ％， 更为严峻的是蒸发量 ， 每 年大约 ２ １ ６ ９ ． ９ ｍ ｍ， 因此 我具农业 的发展全 都依赖于 灌溉 ， 节水 灌溉也是我团农业发展 的重中之重 。 １ ． １ 节水灌溉 的优势 我团一直以来都是节水灌溉 的大力支持 者 ，原则上 以最 少 的水量 ， 种植 出最 高收益 的粮食 作物。节水灌溉工程开始之后 ， 首先就是对劳动力 的解 放 ， ２ ０ １ ４ 年我 团实现 了全滴灌 团场 ， 运用 滴灌的灌溉方法 ， 不但可 以将对 土地进行湿润 ， 而且还可 以对其 进行—定的疏松 ， 增 强土地 的透 气能力。此外还可以将肥料 、 杀 虫剂等粮食作物正常生 长所 需物质 在滴灌补水的过程 中进 行施 加， 从而省去 了传统 农业模 式中人力进行的一系列工作 ， 进 一步 减少粮食生产中的成本 。 我团农业发展格局从古至今都是 灌溉 型农业 ，因此相对 于 其他地区 ， 我团发展节水灌溉 的潜力是 巨大的 。 逐步实现全 自动 化、 信 息化“ 节水 灌溉团场 。
对兵团自动化控制节水灌溉技术应用的思考
近 年来 ， 团许 多师 、 兵 团在滴 灌 自动化 方面 已做 出 了有益 的尝试 ，也 取得 了丰硕 的成果 和 宝贵 的经
验 。部分 师 、 团在 完成 小 面 积 的试 用 、 得 了经 验 的 取
３ 认 清 实 际情 况 ， 论 联 系实 际 ， 实践 中提 高 理 在 近几 年 来 ， 团一 些 师 、 兵 团试 验 、 广 应 用 了一 推 些 自动化 控 制节 水技 术 ，主要 在滴 灌工 程 上 。有无 线 、 线 ＋总线 、 线 ＋无 线 等形 式 ， 些 单 位 还增 无 总 一 配 了土壤 湿度 采集 、 养分 采集 、 据 采集 传输 显示 系 数 统 、 频 采 集 传输 显 示 系 统 、 视 田间气 象 站 、 自动施 肥 机 等设 备 ，个 别 团场 还建 设 了整 连 或多 连 中央控 制
动化 控 制是 现代 农业 的发展 方 向 ” 就 兵 团使 用 面积 。 最 大 的大 田滴灌 来 看 ， 自动化 控制 节水 灌 溉技 术 可 以实 现 以下 目标 ： １ 遵 守 灌 溉 制度 ， 到 水 利 设计 （） 达 要求 ， 证灌 溉 均 匀 度 ；２ 提 高设 备 运 转 效 率 和 电 保 （） 能利 用率 ；３ 根 据作 物 不 同生育 期 的需 水规 律 合理 （） 分配 灌 水 量 ；４ 灵 活 调 整灌 溉水 量 ， 有 限 的水 资 （） 使 源得 到 最合 理 的分 配 ；５ 减 轻 劳 动 强 度 ， 高 劳动 （） 提
收 稿 日期 ： ０ ８ ０ — ０ ２０— ８ ７
生 产 率 。 约人 力成 本 ， 节 实现 人 力不 能 及 的劳 动 。 所
制 ， 阀控 制 面积 不 同 ； 有 滴 灌设 计 不 一 ， 头 流 单 还 滴
兵团高效节水灌溉自动化控制信息管理系统示范团场设计参考文本综述
新疆生产建设兵团高效节水灌溉自动控制信息化工程标准化设计2013年3月目录1 前言 (2)2 建设原则 (2)3 标准模式 (3)4 设计原则 (3)5建设目标和任务 (3)6总体结构 (4)7系统组成 (5)8工程设计 (6)8.1团级监控中心 (6)8.1.1组成 (6)8.1.2功能 (6)8.2首部运行及能效监控 (7)8.2.1组成 (7)8.2.2功能 (7)8.3田间灌溉控制 (8)8.3.1组成 (8)8.3.2功能 (8)8.3.3设备 (8)8.4田间墒情采集 (9)8.4.1组成 (9)8.4.2功能 (9)8.5气象信息化采集 (9)8.5.1组成 (9)8.5.2功能 (9)9 标准设计材料表 (9)1 前言高效节水灌溉技术以其定量、定位、定时灌溉的独特优势，具有增产、节水、节肥、节地等显著优点，但在实际应用中，由于诸多原因，其优势未能完全发挥。
自动控制灌溉避免了人力因素影响，能够自动执行灌溉制度，不仅节省劳力，实现定时、定量、定次的科学灌溉，为灌溉均匀度的提高提供有效控制手段，成为精准农业重要的技术保障。
但在实际应用中也存在一些问题，成为制约高效节水灌溉自动控制信息化管理发展的障碍。
鉴于此，故制定本标准设计，以指导各示范团场开展高效节水灌溉自动控制信息化工程的设计实施工作。
2 建设原则项目建设积极稳妥，先易后难，立足于良好基础设施，强化先进灌溉理念，确保项目“实用性、经济性、先进性”，做到“项目区用的好、推广树标杆”。
系统建成后，从传统灌溉的粗放式管理逐步走向精细化管理，最大限度发挥高效节水优势，进一步节约灌溉用水，提高生产率，降低劳动强度，有效提高灌溉水平。
具体需要坚持以下原则：1）优选项目地项目地应选择具有良好基础条件的地块，操作、管理人员素质较高，对节水灌溉理念应具有科学认识，原设计的轮灌制度已经得到执行。
2）经济性设计先进灌溉理念贯穿项目设计，水利设计与自动设计相互配合，滴头流量合理、单阀控制面积适宜，阀门相对集中安装，以减少出地桩，降低综合投入。
浅谈滴灌工程运行管理在兵团团场的应用
浅谈滴灌工程运行管理在兵团团场的应用摘要:新疆生产建设兵团作为屯垦戍边的特殊单位和群体,灌区团场大都位于条件艰苦的沙漠边缘、盐碱腹地和边境沿线,因此要使用有限的水资源支撑灌区的生存和发展,就必须提高水资源的利用效率和效益,实践说明,滴灌工程运行是缓解灌区水资源紧缺矛盾的根本途径。
关键词:团场滴灌运行管理新疆生产建设兵团辖14个师、174各农牧团场,分布在新疆13个地州,拥有7.6万平方公里,人口254万,总灌溉面积1700多万亩。
滴灌技术已在沙漠、戈壁、荒滩上应用,并取得了良好的效果。
据统计,2010年底新疆兵团的节水灌溉面积已达到了1000万亩,仅膜下滴灌的应用面积就达到了800万亩,已成为我国在大田应用滴灌面积最大的地区。
1 农田滴灌工程基本情况截至目前,兵团已建设运用农田滴灌面积1000万亩,主要应用于棉花、甜菜、小麦、玉米制种等作物。
滴灌采用的水源均为水库、渠道水和地下水。
近几年来,普遍应用系统型式为:水源→离心(潜水)泵配套变频机组→砂石＋网式两级自动(手动)反冲洗细过滤设备→单条田供水地下管网→毛管稳流三通→一次性滴灌带。
2 团场滴灌工程运行管理模式滴灌技术在团场已全面推广应用,其运行管理模式主要是以团场水管所专业经营管理模式。
管理主体为团成立的由生产科、水管所和连队人员组成。
负责灌溉技术指导及灌溉设备调配、运行、维护、水费征收等的协调和管理,并通过制定工程运行管理、考核制度等进行规范化服务,对滴灌系统运行实施统一管理,统一技术标准,统一灌溉运行,统一人员考核,保证滴灌工程工作程序化、制度化、标准化运行。
滴灌工程主要在作物生育期运行。
在作物生育期灌溉运行管理中,由团生产科、水管所和连队针对各单位不同持点,因时因地制宜,明确管理各项考核办法,考核结果与收入挂钩,保证能够对作物适时、适量地均匀灌溉。
滴灌工程首部设专人管理,每个系统的首部专设考核上岗的一名懂技术、责任心强的人员负责首部的运行管理,并负责田间设备运行安全的检查工作,安排由条田职工启闭阀门的时间。
滴灌系统设计示例
滴灌系统设计示例按照兵团水利局、兵团节水办“关于召开兵团节水灌溉规划设计研讨会的通知”的要求，根据农八师几年来在大田作物膜下滴灌技术上的实践和研究，此次滴灌系统典型设计综合农八师的具体情况做如下简要介绍:一、基本资料 (一) 地形农八师垦区地处天山北麓中段，古尔班通古特沙漠南缘。
全垦区土地面积7529平方公里。
垦区地势由东南向西北倾斜。
垦区地形由南向北依次为天山山区、山前丘陵区、山前倾斜平原、洪水冲积平原、风成沙漠区。
(二) 土壤农八师土壤缺氮面积大，全氮含量低于1%的面积占78%，碱解氮低于60ppm的面积占76%。
土壤普遍缺磷，含量低于10ppm的面积占77.5%。
土壤含钾丰富，约在100ppm以上。
土壤多系灰漠土、潮土、草甸土，土质多系砾质土、沙质土、粘质土等。
根据农八师土壤普查结果，本设计取占范围较广的砂壤土。
(三) 作物全垦区有效灌溉面积266万亩，其中以棉花为主。
棉花种植面积占总播种面积的46.5%。
本设计示例选棉花。
种植模式采用:一膜两管四行--宽窄行30×60cm,滴灌带间距90cm;一膜一管四行--(25+30+25)×60cm，滴灌带间距140cm。
根据农八师目前棉花种植模式和多年实践，确定如下设计参数。
典型滴灌系统设计基本资料(四) 水源垦区水资源来源主要为地表水(库水、河水)和地下水。
目前垦区滴灌节水工程水源以井水为主,单井流量为80立方米/小时，动水位埋深在40米左右。
(五) 气象垦区平均海拔300-500米左右，呈典型的温带大陆性气候，冬季长而严寒，夏季短而炎热。
年平均气温7.5?-8.2?，日照2318-2732小时，无霜期147-191天，年降雨量180-270毫米，年蒸发量1000-1500毫米。
蒸发强烈，降水稀少，气候十分干燥，光照充足，热资源丰富。
(六) 动力原有机井泵大多为250QJ80-60/3或250QJ80-40/2，需更换水泵及变压器。
规模化节水灌溉增效示范项目管理系统介绍格式
、 安
制度
全
、标
体
准
综合数据库
系
规范
等
等
）
） 项目信息数据库
行业信息数据库
……
地理信息数据库
项目信息采集
信息采集
行业信息采集
其他信息采集
二、系统架构—组织架构
部
农水司、灌排中心、流域机构
任
务
、
数
资
省
省、自治区、直辖市、兵团、计划单列市
据
金
上
下
报
达
县
县、兵团团级单位、农垦牧场
二、系统架构—用户体系
部
级
查询
汇总
复 核
省
复核
级
上 报
驳 回
县 级
数据填报 进度填报 方案上传
四、系统功能—县级
规模化节水县级功能模块
数据填报
数据查询
项目进度
项目方案上传
地理信息
项
项
目年年项 目年年项
总度度目 总度度目
体实工总 体实工总
实施程体 实施程体
施方验验 施方验验
方案收收 方案收收
案
案
项 工目 程进 实展 施情 情况 况统 月计 报表
二、系统架构—逻辑架构
用户功能 （表现层）
界面个性 定制
数据查询 数据填报
农村水利综合管理信息在线应用系统（Web OS）
数据统计
通知公告发布
用户界面定制
数据审核 系统邮件及短消息
数据挖掘
事务推送
保
应用系统
障
运
措
项目管理
行业管理
日常管理
行
关于进行自动控制灌溉信息化工程有关信息调查表
内部明电
发往见报头签批张生龙等级加急兵节水电〔2013〕01号兵机号
已送
关于进行自动控制灌溉信息化工程建设
有关情况调查的通知
各师水利局、222团：
兵团党委提出“十二五”期末兵团高效节水灌溉面积要达到1500万亩，建成自动化灌溉信息化工程示范面积100万亩。
2013年2月16日兵团党委常委会审议的《关于贯彻落实兵团党委六届十一次全委（扩大）会议精神的任务责任分解方案》，明确兵团水利局牵头负责2013年兵团新增100万亩高效节水灌溉面积建设任务，2013年2月27日兵团农业工作会议提出今年兵团要完成自动控制灌溉信息化工程10个试点建设。
为顺利实现“十二五”目标和完成2013年建设任务，急需对各师已开展的自动控制灌溉工程
相关信息进行调查（详见附表），请你们认真安排专人负责填报并附必要文字说明，相关信息材料（电子版）请于3月20日前报送兵团节水办。
联系人：王庆飞
联系电话：0991--2890233（传真）
电子邮箱：btjsb237@
兵团节水办
二〇一三年三月十四日
- 2 -。
高效节水灌溉系统方案
高效节水灌溉系统方案第1章引言 (3)1.1 节水灌溉系统概述 (3)1.2 研究背景与意义 (3)1.3 研究目标与内容 (4)第2章节水灌溉技术现状与发展趋势 (4)2.1 国内外节水灌溉技术现状 (4)2.1.1 国外节水灌溉技术现状 (4)2.1.2 国内节水灌溉技术现状 (4)2.2 节水灌溉技术发展趋势 (5)2.2.1 灌溉设备智能化 (5)2.2.2 灌溉技术与农业生产相结合 (5)2.2.3 多水源综合利用 (5)2.2.4 灌溉系统设计优化 (5)2.2.5 灌溉技术标准化与规范化 (5)2.2.6 节水灌溉技术的区域适应性研究 (5)第3章灌溉水源与水资源分析 (5)3.1 灌溉水源概述 (5)3.1.1 地面水 (6)3.1.2 地下水 (6)3.1.3 再生水 (6)3.2 水资源现状分析 (6)3.2.1 水资源总量及分布 (6)3.2.2 水资源利用效率 (6)3.2.3 水资源污染与保护 (6)3.3 水资源优化配置 (6)3.3.1 水源多元化 (6)3.3.2 水量调控 (7)3.3.3 水质保障 (7)3.3.4 水资源信息化管理 (7)第4章灌溉制度设计与优化 (7)4.1 灌溉制度概述 (7)4.2 灌溉制度设计方法 (7)4.2.1 作物需水量计算 (7)4.2.2 灌溉制度设计原则 (7)4.2.3 灌溉制度设计步骤 (7)4.3 灌溉制度的优化与调整 (8)4.3.1 灌溉制度优化方法 (8)4.3.2 灌溉制度调整策略 (8)第5章节水灌溉技术与设备选择 (8)5.1 节水灌溉技术类型 (8)5.1.1 滴灌技术 (8)5.1.3 微灌技术 (9)5.1.4 涌泉灌技术 (9)5.2 节水灌溉设备选择 (9)5.2.1 滴灌设备 (9)5.2.2 喷灌设备 (9)5.2.3 微灌设备 (9)5.2.4 涌泉灌设备 (9)5.3 节水灌溉设备功能评价 (9)5.3.1 设备功能评价指标 (9)5.3.2 评价方法 (9)5.3.3 评价结果应用 (10)第6章灌溉系统设计 (10)6.1 灌溉系统设计原则与要求 (10)6.1.1 设计原则 (10)6.1.2 设计要求 (10)6.2 灌溉系统主要组成部分 (10)6.2.1 灌溉水源 (10)6.2.2 输水系统 (10)6.2.3 灌溉设备 (11)6.3 灌溉系统设计实例 (11)6.3.1 项目背景 (11)6.3.2 设计方案 (11)6.3.3 设计参数 (11)6.3.4 设计结果 (11)第7章自动化控制与信息化管理 (11)7.1 自动化控制系统概述 (11)7.1.1 自动化控制系统的定义 (11)7.1.2 自动化控制系统组成 (11)7.1.3 自动化控制系统功能 (12)7.2 信息化管理技术 (12)7.2.1 数据采集与传输 (12)7.2.2 数据处理与分析 (12)7.2.3 信息管理系统 (12)7.3 灌溉系统智能化发展 (12)7.3.1 智能灌溉技术 (12)7.3.2 信息化管理平台 (12)7.3.3 产业发展趋势 (13)第8章灌溉系统施工与安装 (13)8.1 施工准备与施工组织 (13)8.1.1 施工前期准备 (13)8.1.2 施工组织设计 (13)8.2 灌溉设备安装与调试 (13)8.2.1 设备安装 (13)8.2.3 调试与试运行 (14)8.3 灌溉系统验收与维护 (14)8.3.1 系统验收 (14)8.3.2 系统维护 (14)第9章节水灌溉效益分析 (14)9.1 节水灌溉经济效益分析 (14)9.1.1 投资回报分析 (14)9.1.2 成本效益分析 (14)9.1.3 敏感性分析 (15)9.2 社会效益与生态环境效益分析 (15)9.2.1 社会效益分析 (15)9.2.2 生态环境效益分析 (15)9.2.3 持续发展分析 (15)第10章节水灌溉技术推广与应用 (15)10.1 节水灌溉技术示范与推广 (15)10.1.1 示范基地建设 (16)10.1.2 技术推广策略 (16)10.1.3 技术推广成果 (16)10.2 节水灌溉技术在不同作物上的应用 (16)10.2.1 水稻节水灌溉技术 (16)10.2.2 小麦节水灌溉技术 (16)10.2.3 果蔬节水灌溉技术 (16)10.2.4 经济作物节水灌溉技术 (16)10.3 节水灌溉技术的发展前景与挑战 (16)10.3.1 发展前景 (16)10.3.2 挑战与应对 (16)第1章引言1.1 节水灌溉系统概述水资源的合理利用与节约对于保障国家水安全、促进农业可持续发展具有重要意义。
农田灌溉系统的自动化控制与节水策略
农田灌溉系统的自动化控制与节水策略一、引言随着科技的飞速发展，自动化控制技术在农田灌溉领域得到了广泛应用。
自动化控制系统通过使用传感器、执行器和控制器等设备，实现对农田灌溉的自动监测和控制，可以有效地提高农田灌溉的效率，实现节水的目标。
本文将重点探讨农田灌溉系统的自动化控制与节水策略。
二、自动化控制系统的构成农田灌溉的自动化控制系统由传感器、执行器和控制器三大部分构成。
传感器用于感知农田的环境参数，比如土壤湿度、气温等；执行器负责控制农田的水源，如水泵、阀门等；控制器则根据传感器所获得的信息，经过处理判断，发出相应的控制信号，控制执行器的运行。
这样的系统能够在不同的环境条件下，动态地调整灌溉的水量和时间，实现高效的农田灌溉。
三、农田灌溉系统的自动控制策略1.基于土壤湿度的控制策略土壤湿度是农田灌溉过程中最重要的参数之一。
通过安装土壤湿度传感器，并将传感器的数据与设定的阈值进行比较，可以判断土壤是否需要灌溉。
当土壤湿度低于设定阈值时，控制系统会启动水泵或打开阀门，进行灌溉；当土壤湿度达到设定阈值时，控制系统会停止灌溉。
这种基于土壤湿度的自动控制策略可以根据实际需求，精确控制农田的灌溉。
2.基于气象条件的控制策略气象条件是影响农田灌溉的关键因素之一。
通过监测气温、降雨量、风速等气象数据，判断灌溉时机和灌溉水量，可以高效利用水资源，避免过度灌溉。
例如，在降雨量较高的天气条件下，可以暂停灌溉；在气温较高、蒸发较快的季节，可以增加灌溉水量。
基于气象条件的自动控制策略可以准确响应环境变化，提高水利用效率。
四、农田灌溉系统的节水策略1.滴灌技术的应用滴灌技术是一种高效的灌溉方式，可以将水直接输送到作物根部，减少水分的蒸发和浪费。
通过在农田中布设滴灌管道，并利用控制系统控制滴灌的时间和水量，可以实现精准灌溉，减少浪费，提高灌溉的效果。
2.灌溉水量的动态调整灌溉水量的动态调整是节水的重要手段之一。
根据作物的需水量和生长阶段的需求，动态调整灌溉水量。
节水灌溉智能控制系统设计
LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY毕业设计题目节水灌溉智能控制系统设计学生姓名赵胜学号********专业班级自动化（3）班指导教师成娟娟学院电信工程学院答辩日期摘要节水灌溉智能控制技术的高低代表着农业现代化的发展状况，灌溉系统智能化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。
本文就此问题研究了单片机控制的节水灌溉系统，该系统对土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水，其核心是单片机通过采用PID算法对土壤湿度的控制部分，主要对灌溉控制技术及系统的硬件、软件编程各个部分进行了深入的研究。
单片机控制部分采用AT89C51单片机为核心，主要由土壤湿度传感器，AD转换器，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成；软件选用C语言编程。
系统主要具有以下功能：单片机可根据土壤湿度传感器检测到的土壤湿度，自动控制灌溉系统，并且同时显示出当前土壤的湿度值。
该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。
关键词：节水灌溉；湿度传感器；单片机；自动控制AbstractThe level of auto-control water-saving irrigation technology reflects the development condition of agriculture modernization．The low automatic level of irrigation system is the main reason that prevented our agriculture’s development．As to this condition，this paper mainly studies the drip water-saving irrigation system that controlled by MCU(Micro—controller Unit)．This system call supervise and control moisture of different soil．It can irrigate to different farm corps with the right amount of water at the well time．The control part that consists of MCU and PC (personal computer) is its core．Research work hand been carried Oil to the relationship between soil moisture and water, irrigate control technology, hardware and software program and so on.It adopts the top and bottom form to realize the control function of drip irrigation system．Based onAT89C5lMCU,the bottom hardware system mainly consists of soil moisture sensor, Signal transfer circuit，monitor display circuit，out port control circuit，malfunction display circuit and the procedure programmed with C language Part of SCM AT89C51 miscrocontroller as the core, mainly by the soil moisture sensors,AD converter, display circuit,the output confrol circuit,the fault alam circuit and other components;software selection of the C programming language.The system has the following functions:MCU can be detected in soil moisture soil moisture sensor and automatic control of irrigation systems,and also shows the current soil moisture.The system is flexible,easy operation,high reliability,there will be more broad prospects of development.Keywords: Water-saving irrigation;Humidity sensors;MCU(Micro-controller Unit);Automatic control目录Abstract ................................................................................................................................ - 2 -目录 ..................................................................................................................................... - 3 -第一章绪论 ....................................................................................................................... - 5 -1.1 研究的背景 .................................................................................................................. - 5 -1.1.1 节水灌溉智能系统的研究背景 ....................................................................... - 5 -1.1.2 农业高效节水的必要性 ................................................................................... - 5 -1.2 国内外灌溉智能控制技术研究现状 .......................................................................... - 6 -1.2.1 国外研究现状 ................................................................................................... - 6 -1.2.2 国内研究现状 ................................................................................................... - 6 -1.3 滴灌技术 ...................................................................................................................... - 7 -1.3.1 滴灌系统的分类 ............................................................................................... - 7 -1.3.2 滴灌系统的组成 ............................................................................................... - 7 -1.3.3 微喷与滴灌的使用 ........................................................................................... - 8 -1.3.4 滴灌技术的特点 ............................................................................................... - 9 -1.4 课题研究的目的和意义 .............................................................................................. - 9 -1.5 课题研究内容 ............................................................................................................ - 10 -第二章系统方案设计 ..................................................................................................... - 12 -2.1 研究方案的选择 ........................................................................................................ - 12 -2.1.1 专家系统 ......................................................................................................... - 12 -2.1.2 微机测控技术 ................................................................................................. - 13 -2.2 节水灌溉自动控制系统的原理 ................................................................................ - 14 -2.3 系统总体设计 ............................................................................................................ - 15 -第三章硬件设计 ............................................................................................................. - 16 -3.1 系统硬件介绍 ............................................................................................................ - 16 -3.2 硬件选型及介绍 ........................................................................................................ - 16 -3.2.1 土壤湿度传感器 ............................................................................................. - 16 -3.2.2 AT89C51单片机............................................................................................. - 23 -3.2.3 8155芯片 ........................................................................................................ - 32 -3.3 硬件各部分设计 ........................................................................................................ - 34 -3.3.1 单片机主机控制电路 ..................................................................................... - 34 -3.3.2 并行I／O口的扩展....................................................................................... - 36 -3.3.3 数据采集处理电路 ......................................................................................... - 36 -3.3.4 LED显示电路 ................................................................................................ - 37 -3.3.5 控制电路部分 ................................................................................................. - 39 -3.3.6 报警电路 ......................................................................................................... - 40 -第四章系统软件设计 ..................................................................................................... - 41 -4.1 主程序 ........................................................................................................................ - 41 -4.1.1 主程序流程图 ................................................................................................. - 41 -4.1.2 主程序（见附录） ......................................................................................... - 41 -4.2 PID算法..................................................................................................................... - 42 -4.2.1 积分分离法................................................................................................... - 42 -4.2.2 流程图 ............................................................................................................. - 43 -4.2.3 程序（见附录） ............................................................................................. - 43 -4.3 显示部分 .................................................................................................................... - 43 -4.3.1 数码管显示方法 ............................................................................................. - 43 -4.3.2 流程图 ............................................................................................................. - 44 -4.3.3显示子程序（见附录） ................................................................................ - 44 -4.4键盘 ............................................................................................................................. - 45 -4.4.1 键盘的按键功能 ............................................................................................. - 45 -4.4.2 键盘子程序流程图 ......................................................................................... - 45 -4.4.3 键盘子程序（见附录） ................................................................................. - 45 -4.5 湿度采集 .................................................................................................................... - 46 -4.5.1 湿度采集程序（见附录） ............................................................................. - 46 -4.6 控制程序 .................................................................................................................... - 46 -4.6.1 子程序（见附录） ......................................................................................... - 46 -设计总结 ............................................................................................................................. - 47 -参考文献 ............................................................................................................................. - 48 -外文文献翻译 ..................................................................................................................... - 49 -致谢 ..................................................................................................................................... - 66 -附录 ..................................................................................................................................... - 67 -第一章绪论1.1 研究的背景1.1.1 节水灌溉智能系统的研究背景水资源是人类赖以生存的基础性资源，我国一方面水资源十分紧缺。
高效节水灌溉管控系统
系统产生的需求：PAS670智能节水灌溉管控系统是为了合理科学的开发利用水资源，减少浪费，同时有效监测地下水的使用情况而开发的管控采集一体化平台。
系统组成1、县级系统是对全县地下水灌溉的管理系统，具有各项管理功能，支持GIS地理系统，可以地图显示县、乡、村、井的地理位置，支持热点，可点击进入;具有参数管理、水资源定额分配管理、收费充值等管理功能;具有查询、报警、报表、统计分析等附加功能。
2、乡级系统为整个系统的一级客户端。
系统支持GIS地理系统，可以地图显示乡、村、井的地理位置，支持热点，可点击进入;以井为基本单位，可以调整农户可使用的井的情况、井的归属村、行政村的调整、合并、更名;具有参数管理、水资源定额分配管理、收费充值等管理功能;具有查询、报警、报表、统计分析等附加功能。
3、村级系统为整个系统的二级客户端。
系统支持水资源定额的分配到户功能，支持对用户卡的管理功能。
4、终端系统实现了对单井的控制、保护、抄表、扣费等功能。
系统功能1、由县到村的管控一体化平台；2、机井设备、农户信息、农田信息的全面管理；3、支持数据GPRS方式上送和人工方式抄集多种方式；4、机井以及地下水资源的实时监控；5、水资源的分级调度，按需分配，精细化管理；6、超采、低水位等各种报警及闭锁；7、详细的历史数据记录，丰富的统计分析报表；8、支持多种收费方式；9、基于无线网络的手机等移动终端的信息交互。
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新疆生产建设兵团高效节水灌溉自动控制信息化工程标准化设计2013年3月目录1 前言 (2)2 建设原则 (2)3 标准模式 (3)4 设计原则 (3)5建设目标和任务 (3)6总体结构 (4)7系统组成 (5)8工程设计 (6)8.1团级监控中心 (6)8.1.1组成 (6)8.1.2功能 (6)8.2首部运行及能效监控 (7)8.2.1组成 (7)8.2.2功能 (7)8.3田间灌溉控制 (8)8.3.1组成 (8)8.3.2功能 (8)8.3.3设备 (8)8.4田间墒情采集 (9)8.4.1组成 (9)8.4.2功能 (9)8.5气象信息化采集 (9)8.5.1组成 (9)8.5.2功能 (9)9 标准设计材料表 (9)1 前言高效节水灌溉技术以其定量、定位、定时灌溉的独特优势，具有增产、节水、节肥、节地等显著优点，但在实际应用中，由于诸多原因，其优势未能完全发挥。
自动控制灌溉避免了人力因素影响，能够自动执行灌溉制度，不仅节省劳力，实现定时、定量、定次的科学灌溉，为灌溉均匀度的提高提供有效控制手段，成为精准农业重要的技术保障。
但在实际应用中也存在一些问题，成为制约高效节水灌溉自动控制信息化管理发展的障碍。
鉴于此，故制定本标准设计，以指导各示范团场开展高效节水灌溉自动控制信息化工程的设计实施工作。
2 建设原则项目建设积极稳妥，先易后难，立足于良好基础设施，强化先进灌溉理念，确保项目“实用性、经济性、先进性”，做到“项目区用的好、推广树标杆”。
系统建成后，从传统灌溉的粗放式管理逐步走向精细化管理，最大限度发挥高效节水优势，进一步节约灌溉用水，提高生产率，降低劳动强度，有效提高灌溉水平。
具体需要坚持以下原则：1）优选项目地项目地应选择具有良好基础条件的地块，操作、管理人员素质较高，对节水灌溉理念应具有科学认识，原设计的轮灌制度已经得到执行。
2）经济性设计先进灌溉理念贯穿项目设计，水利设计与自动设计相互配合，滴头流量合理、单阀控制面积适宜，阀门相对集中安装，以减少出地桩，降低综合投入。
.3）自动产品先进实用设计采用的技术和设备应该具有先进性，同时是通过实践证明是可靠、实用的技术和产品，通讯方式应能适应障碍物较多的复杂环境。
4）更新自动观念高效节水灌溉自动控制信息化工程应实现宏观管理与微观测控相结合，实现团级区域节水灌溉信息化数字化、田间灌溉过程的自动控制和田间信息化的自动监控，使农业灌溉全流程的管理者，在本项目完成后都能通过计算机系统了解与其工作相关的内容。
3 标准模式高效节水灌溉自动控制信息化工程标准模式，即以高效节水灌溉信息化管理为核心，提高团场自动信息化管理能力建设，以自动控制灌溉为手段，强化水资源有效利用，团级节水灌溉自动控制信息化管理系统成为兵团高效节水灌溉信息化管理平台的一部分，使其发挥更大作用。
整个高效节水灌溉自动控制不仅局限于局部的田间灌溉，而是着眼于更宏观的管理，增强自动功能，服务更多部门和领域，采取侧重管理信息化、结合田间灌溉自动方式，循序渐进、脚踏实地进行推进。
为团场水资源的合理利用、节能减排、可持续发展出力，为团场“三化”建设提供水资源支持和保障。
4 设计原则充分了解高效节水灌溉系统运行管理的现状，把握农业基础设施建设的现实，引导先进灌溉理念，解决理论与实际矛盾，合理配置资源投入方向。
1）实用性：以解决实际生产管理需求为核心，强化系统的整体使用效果为目标，掌握好先进、投资和实用之间的关系，避免盲目追求先进性。
2）经济性：结合先进灌溉理念，实施田间灌溉系统改造，减少田间控制点，降低自动投入，合理建设控制点保护措施，避免田间作业及年年拆卸造成损失。
3）可靠性：能够保证系统运行时的高可靠性，不因局部故障影响系统的正常运行，系统的可用性指标均达到国家标准。
4）可操作性：在建成之后易于维护人员管理。
5）扩充性：系统网络的结构、通讯方式和设备的选型充分考虑系统的可扩充性，满足网络扩充的需要和未来应用软件开发的需求。
6）一致性：硬件和软件的选型可以符合将来系统的管理和维护。
7）开放性：采用标准化通讯协议，与上级平台信息化传递无障碍。
5建设目标和任务建设目标：高效节水灌溉自动控制信息化工程的总体建设目标是紧密结合管理需求，实现全灌区的节水灌溉管理信息化，在示范灌溉系统实现一键自动灌溉，通过对作物定时、定量的精准灌溉，增产增收，最大限度的节约水资源和节省劳动力，并通过示范总结系统建设和运行管理经验，根据投资规模逐步辐射推广。
建设任务：建成以团级管理中心为基础的高效节水灌溉自动控制信息化管理系统，实现高效节水灌溉高标准自动精准灌溉和信息化集中管理示范，从宏观的高效节水灌溉信息化管理到辖区自动灌溉系统的控制调度，直至田间的自动轮灌控制。
同时辅以土壤墒情监测和气象信息化监测,形成一个完整的节水灌溉信息化管理及高效节水灌溉自动控制系统，并为今后的灌溉试验创造基础条件。
6总体结构本设计采用“集中管理、分散控制”的理念进行顶层设计，由兵团管理平台、师级管理平台、团级监控中心、首部运行及能效监控系统、田间灌溉控制系统、田间信息化采集系统等组成分布式自动系统。
具体来说就是将每个独立灌溉系统的首部及其所控制的面积形成一个相对独立的能效监测及自动控制单元，并能单独操作控制。
在此基础上将地理位置接近，同属一个管理机构的灌溉系统纳入到团级监控中心进行集中管理，师级和兵团级管理平台也能够在得到授权情况下，对首部及田间设备进行远程监控和调度。
配合小型气象站和土壤墒情监测站实现自动程度更高的精准灌溉。
常规操作流程：由团级监控中心编程和调整轮灌计划，下发给田间系统灌溉控制器，由其存储并自动执行。
在执行灌溉过程中，不再依赖团级监控中心。
田间系统灌溉控制器根据下发的灌溉计划，在启动灌溉指令后，自动开启第一组电磁阀，并启动水泵进行灌溉，达到所需灌水定额后，先开启下一组电磁阀，然后关闭本轮轮灌电磁阀，直到完成整个地块的灌溉任务后，先关闭水泵，然后关闭最后一个轮灌组阀门。
也可以在得到授权的情况下，在首部对系统灌溉控制器上进行轮灌计划的设定和调整，并随后将修改后的计划报告团级监控中心。
各首部运行和能效监测数据、气象、土壤墒情数据汇聚到团级监控中心，由相应软件进行分析，并根据墒情和气象情况调整轮灌计划。
7系统组成一套标准的灌溉信息化管理及灌溉自动系统应包含以下几个部分：1）团级监控中心：安装地点：团部节水灌溉控制中心。
实现功能：全团节水灌溉系统基础数据、大田及种植数据的查询，全团节水灌溉信息化的统计上报、全团自动灌溉轮灌计划制定、调整及下发。
全团节水灌溉信息化及自动灌溉系统的集中处理，同时可以进行阀门远程控制和水泵控制远程授权。
具备向师、兵团传送数据的能力和接口。
2）首部运行及能效监控安装地点：团场区域各滴灌泵站。
实现功能：对团场所属滴灌泵房进行远程集中管理，对团场灌溉水利用进行监控，实现全团灌溉用水总量实时监测、统计，实施取水授权控制，以利于灌溉用水总量控制。
实时能效监测，实现泵站电压、电流、功耗等数据自动采集，结合泵站压力、流量、过滤器工作状态等数据进行统计分析，分析田间灌溉模式合理性。
为水资源调度、电力调度提供基础数据。
3）田间灌溉自动控制：安装地点：实施自动灌溉的田间及首部。
实现功能：以独立灌溉系统为单位，设置首部灌溉控制器、电磁阀及其阀门状态反馈传感器、无线阀控器（带2~4阀）设备。
灌溉自动控制系统独立运行，按照团级监控中心下发的轮灌制度，由首部灌溉控制器自动向阀控器发送指令，控制阀门开启和关闭，并将阀门真实工作状态反馈给首部灌溉控制器，实施自动灌溉。
4）田间墒情信息化采集安装地点：自动灌溉系统田间典型节点。
实现功能：土壤湿度采集设备测量不同深度土壤含水量，以典型节点墒情形成系统灌溉的统计性数据，作为灌溉总量控制的有效指标，避免过量灌溉造成水资源的浪费和预报旱情，提高水资源的利用率和防止土壤干旱。
5）气象信息化采集安装地点：有代表性泵站附近。
实现功能：集成连片的灌区只需设立一个气象站，或结合当地气象站信息化，气象数据传送到团级监控中心，利用气象信息化结合土壤墒情调整各灌溉系统灌溉计划，气象信息化包括空气温度、湿度、降雨量、蒸腾蒸发等要素。
8工程设计节水灌溉信息化管理及田间灌溉自动系统是利用先进的通讯技术，通过流量计、压力变送器、电量采集装置、土壤湿度、气象、蒸发蒸腾等类传感器及监测设备，将水资源及灌溉数据通过通讯网络，传到管理平台，管理平台将汇集的数值进行统计、分析，形成历史和空间数据库，以良好的人机界面进行展示，供管理人员进行决策。
将作物生长期、气象、土壤含水量等数据与相应的目标点比较分析，确定作物不同时间轮灌制度，将调整后的灌溉计划下达到首部灌溉控制器。
首部灌溉控制器根据轮灌计划，在启动灌溉后，自动将开启或关闭阀门的信号下发到阀控器，由阀控器实施某轮灌区的阀门开启或关闭，实现农业灌溉的自动控制，达到合理灌溉、施肥、节约水肥、提高产量、减轻劳动强度的目的。
8.1团级监控中心8.1.1组成1台服务器、3台操作站、1台打印机、1套无线收发设备、1套固定IP宽带接入设备、1套大屏幕显示设备。
8.1.2功能1）基础数据的采集和录入团场各泵站的数量、灌溉面积、承包信息化、泵站设备信息化、种植作物信息化、种植模式信息化采集录入、统计查询，该工作由团级管理人员负责采集并录入。
2）统计数据上报各团场以月度、季度和年度为时间基点上报各节水灌溉系统的宏观运行情况。
如阶段性耗水量、耗电量、作物长势和收成情况等。
3）滴灌首部运行及能效数据的自动采集通过装在泵站内的首部运行及能效监测系统对各泵站用水量、泵站能效（电压、电流、功耗、压力、流量）数据等进行实时采集、统计查询。
4）灌溉实时数据采集、统计和查询通过田间灌溉自动系统对各田间灌溉系统、田间阀门状态、每个阀门开启时间或流经水量的实时自动采集、统计查询。
5）田间信息化实时采集、统计和查询通过田间信息化采集器对田间气象和土壤墒情信息化的实时自动采集、统计查询。
6）全团灌溉系统的监测控制远程监视灌溉系统运行状态，分析灌溉运行数据，为管理人员加强先进灌溉理念推行及制止违背科学灌溉的现象提供依据；远程操作田间灌溉阀门甚至终止灌溉系统水泵工作。
7）自动灌溉管理制定及调整轮灌计划，下发给各系统灌溉控制器，作为系统轮灌计划的依据，确保农业生产高效进行。
8.2首部运行及能效监控8.2.1组成系统首部运行及能效监控器、压力变送器、差压变送器、流量计、电量采集装置、无线通讯设备、UPS供电设备。
8.2.2功能由首部运行及能效监控器对灌溉用水进行监测，实现全团灌溉用水总量数据自动实时监测、统计，以利于灌溉用水总量控制。
根据首部电压、电流、过滤器前后差压、压力以及出口流量，结合设备额定参数，计算水泵功效、功率、有功、无功、总功等数据，对能效进行评估，为节能方案的制定提供数据支持，使设备工作处于最佳能耗状态。