智能灌溉文献综述
基于单片机的自动灌溉系统设计【文献综述】
毕业设计开题报告电子信息工程基于单片机的自动灌溉系统设计一、前言单片机诞生于20世纪70年代末,经历了SCM、MCU、SoC三大阶段。
目前单片机渗透到我们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。
导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。
更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械。
单片机应用的主要领域有:1)智能化家用电器:各种家用电器普遍采用单片机智能化控制代替传统的电子线路控制,升级换代,提高档次。
如洗衣机、空调、电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种视听设备等。
2)办公自动化设备:现代办公室使用的大量通信和办公设备多数嵌入了单片机。
如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机、电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。
3)商业营销设备:在商业营销系统中已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都采用了单片机控制。
4)工业自动化控制:工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一。
如各种测控系统、过程控制、机电一体化、PLC等。
在化工、建筑、冶金等各种工业领域都要用到单片机控制。
5)智能化仪表:采用单片机的智能化仪表大大提升了仪表的档次,强化了功能。
如数据处理和存储、故障诊断、联网集控等。
6)智能化通信产品:最突出的是手机,当然手机内的芯片属专用型单片机。
7)汽车电子产品:现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器(黑匣子)等都离不开单片机。
8)航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域:单片机的应用更是不言而喻.单片机的功能是靠程序驱动实现的,通过编程将程序烧写到单片机内部,控制芯片各个引脚在不同时间不同的电平输出,进而控制与这些引脚连接的外围电路电气状态。
智能化设施农业节水灌溉控制系统分析论文
智能化设施农业节水灌溉控制系统分析论文智能化设施农业节水灌溉控制系统分析论文摘要:随着农业节水灌溉控制技术不断改进和成熟,智能化灌溉设备开始取代传统农机灌溉,在节水灌溉中实现了系统化和自动化运作。
结合国内外先进节水灌溉经验,研究提出适合我国国情发展的节水灌溉控制系统,其控制的核心主要有两点:一测、二控。
关键词:智能化;农业用水;节水灌溉;控制系统我国是农业大国,农业的是我国经济发展的基础,但是受水资源不足、人多地少、环境污染严重以及技术落后等原因的影响,我国农业用水的浪费率高,这对于发展现代农业是严峻的挑战,也是现代农业必须解决的重要问题。
本文通过分析国外经验,研究分析适合我国的智能化设备农业节水灌溉控制系统。
1节水灌溉技术及国内外发展(1)节水灌溉技术。
节水灌溉技术主要包含两个方面:工程节水技术;灌溉控制技术。
①工程节水技术:工程节水技术主要指的是利用原有的灌溉设施并对其进行现代化技术改造,或者重新建设先进的灌溉设备其目的是通过设备改造和创新减少水资源的损失,节水利用原则一是减少输水损失、二是减少无效灌溉;具体技术有管道输水,滴灌等等。
②灌溉控制技术:灌溉控制技术主要指的是利用自动化控制技术,根据自然环境、农作物用水需求以及可用水量等因素,综合协调保障供水,其供水原则更加精细化和可控化。
相比较传统的人工控制灌溉,灌溉控制技术不再依靠人的经验进行控制灌溉,而是利用对地理环境以及作物生长的特性,大大提高了水资源的利用率,从而满足用水需求的同时,做到不浪费水。
(2)国外农业节水灌溉控制技术应用。
国外在农业节水灌溉控制技术上有发展时间长,智能化水平高,其自动控制系统更加完善和先进。
主要是利用计算机控制灌溉系统,检测和掌握土壤环境,从而有效控制和掌握实际需水量,使用滴灌和喷灌,并且实现了自动化管理,只需要在控制室就能够完成整个操作过程,在自动灌溉配套设施中,流量控制阀、减压阀等,能够大大提高整个设备的运行效率,促使作物获得最佳的生长环境。
花园浇水智能控制系统的单片机设计【文献综述】
文献综述电子信息工程花园浇水智能控制系统的单片机设计一、前言m,居世众所周知,我国是水资源严重短缺的国家之一,虽然水资源总量约2.8万亿3界第六位,但因人多地广,人均水资源不足世界人均占有量的四分之一。
每年缺水量近400 m,其中农业缺水近300亿3m。
[1]由于传统、粗放、落后的灌溉方式,我国灌溉水资源浪亿3费情况相当严重。
据统计,目前我国灌溉水利用率只有40%左右,个别省份只有20%,而发达国家的灌溉水利用率可达到80%-90%。
对比可知,农业节水势在必行。
各国实践研究也证明,农业节水切实可行且潜力巨大。
另外,随着人们生活水平的提高,人们对花卉、树木等绿色植物的喜爱和种植越来越多,然而以前对花木的浇灌、施肥等工作都需要靠人工来实现,不能根据植物正常生长所需要的水分、温度来实时调节植物生长环境的参数,不利于花木的成长以及资源的高效利用。
综上所述,当前加大技术投入,使环境控制高度自动化与智能化是现代浇水系统发展的必然趋势。
二、前人花园浇水智能控制系统研究成果灌溉自动化始于20世纪30年代,二次世界大战前,法国研制了一系列用以实行渠系自动化运行的水力自动闸门,并提出了一套比较完整的自动化灌溉控制方法,开了自动化灌溉的先河。
20世纪50年代以来,随着电子学和计算机技术的应用和发展,利用电子设备、计算机设备和程序控制的灌溉智能化技术也得到了同步发展,并在法国、美国、日本等发达国家乃至一些发展中国家得到了日益广泛的应用和发展。
[2]世界上智能灌溉工程实施比较好的国家有以色列、法国、美国等。
这些国家现代温室的研究起步早、发展快,对综合环境控制技术水平相对较高。
目前,他们采用先进的节水灌溉制度,由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展,对灌区用水进行监测预报,实行动态管理,监测土壤情况和作物生长,开发了一系列功能强大的数字式灌溉控制器,并广泛应用。
目前,世界上最先进的灌溉智能化技术是在微灌技术的基础上,按照技术集成和机械化程度,增加对土壤、作物长势情况、温度等生长环境因素等的监控和检测,用精确的灌溉设施及技术实现全自动化监控,按需定位、定量精确灌溉。
智能农业中的智能灌溉技术研究
智能农业中的智能灌溉技术研究智能农业是以信息技术为基础,通过智能化技术手段对农业生产过程中的种植、养殖、管理、销售等进行高效率、高品质、低成本的完美结合。
其中,智能灌溉技术作为农业生产的重要环节之一,正在逐渐受到广泛关注和应用。
一、智能灌溉技术的起源和发展人类早期的灌溉技术是建立在日常经验和传统技艺的基础上,多数是以组织人力搬运水来满足农业需求。
随着科技发展和工业化进程的加速,不断有新的高效的灌溉方法被引进和推广,但它们仍然与现代化技术相距甚远。
随着人工智能技术的快速发展,智能农业逐步成为农业生产的趋势和方向。
而智能灌溉技术就是在此基础上得以快速推进的。
它利用现代智能化技术手段,通过对农田水资源的综合分析和预测,实现对单株植物生长过程的实时监测、智能化控制和辅助决策,实现精准节水灌溉。
二、智能灌溉技术的优势1.提升农业生产效益,降低灌溉用水成本,提高经济效益和社会效益采用智能灌溉技术可以实现对水分的精准调控,避免了浪费性用水和污染水环境。
而通过对土壤水分的实时监测和调控,还能有效的提高作物的生长速度和产量。
2.灵活性强,可适应不同的自然环境智能灌溉技术可以根据不同的环境条件动态调整灌溉方案,如节水率、灌溉时间,以此适应不同地区的气候特点和土地环境,提高农业生产的适应性和稳定性。
3.技术成熟度高,应用性广泛智能灌溉技术已经逐渐成熟,已经在一些地区得到广泛的应用。
随着技术不断改进和发展,相信智能灌溉技术会更好的服务于农业产业的现代化发展。
三、智能灌溉技术的实现途径1.农业物联网和云计算技术农业物联网和云计算技术可以实现农业生产全程自动化、精准化和智能化。
它可实现对农业信息的采集、处理、分析和输出,将土地信息、气候信息、生产信息等等都进行便捷的搜集和统计。
同时,可以将信息交付到农民手中,方便农户快速获取农业生产资料,提高农业生产效益和质量。
2.人工智能技术人工智能技术是智能化灌溉的核心技术之一。
通过对作物生长期的监控、水分的需求、土壤条件等数据的收集,人工智能技术可以对土壤水分量、作物的需水量等等进行分析和预测,从而能够调整出最适宜的灌溉方案。
自动浇花系统的设计文献综述
自动浇花系统的设计文献综述本科毕业设计(文献综述)题目自动浇花系统的设计姓名专业学号指导教师二○一四年五月自动浇花系统的设计文献综述1 前言现在生活中,随着人们生活水平的提高,人们对花卉、树木等绿色植物的喜爱和种植越来越多,在家里养盆花能够陶冶情操,使生活多姿多彩。
而且,盆花通过光合作用能吸收二氧化碳,净化空气,在有花草的地方空气中阴离子聚积较多,所以空气也会特别清新,另外,有许多花木还可吸收空气中的有害气体,因此,如今许多的人喜爱养盆花。
随着我国房地产的发展,近年来出现高档住宅社区和别墅区,一部分拥有了私家花园,家庭式的浇灌在国内也没正式的起步,和人们现在的生活压力大,没有时间来照看自己家的花卉和小草,但是人们现在生活的环境中太多的电子产品,影响我们的身体健康,所以我们不得不养些花花草草的,还可以陶冶一下情操。
[1]然而以前对花木的浇灌、施肥等工作都需要人工来实现,由于现代生活节奏的加快,人们往往忙于工作而忘记定期、及时的为花卉补充水分及养料,或者由于放假回家而将花放办公室等处没人管理导致花木枯死。
水是植物生存、生长的最基本的需要.花卉生长所需的水分,大部分是从土壤中吸收来的,保持土壤适当的含水量,是花卉正常发育和获得更高观赏品质的必要条件。
常见的花卉按其需水习性和对不同水分环境的适应能力,可分为水生花卉、湿生花卉、中生花卉和旱生花卉四种。
不同的花卉我们需要浇的水量也不一样。
不同的花卉需水量不同,相同的花卉在不同的生长阶段所需的水量也是不尽相同的。
花卉对土壤水分的要求在各生长阶段不同而不同。
我们要根据花卉的生长季节及生长期合理安排。
综上所述,盆花的合理浇水就显得尤为重要。
[2]随着自动化设备的不断完善,各种自动浇花装置也不时的涌入社会。
根据土壤湿度传感器设计的花卉自动浇水系统能根据作物及其不同生长阶段对环境条件的具体需要,随时调整控制花卉土壤湿度,让花卉能良好生长。
2 自动浇花系统的设计要求能够检测土壤湿度,当湿度小于设定值时,进行浇水。
智能化节水灌溉技术的发展论文
智能化节水灌溉技术的发展论文智能化节水灌溉技术的发展论文随着智能科技的不断进步,节水灌溉技术的发展也逐渐趋于自动化和智能化。
智能化节水灌溉技术是传统的节水灌溉技术与现代信息技术有机结合的产物,以提高水资源的利用效率,达到最优节水增产的目的。
本文通过对国内外智能化节水灌溉技术的研究及应用现状分析,分析了我国智能化节水灌溉技术的发展现状及其存在问题,并阐述了在我国发展智能化节水灌溉技术的必要性,这将对节约用水、提高作物产量,促进我国现代化节水农业的发展具有十分重要的意义。
我国水资源总量丰富,但人均占有量不足世界人均值的1/4,作为农业大国,农业用水占据全国总用水量的70%以上,日益严重的水环境污染和水资源浪费,更加剧了水资源的缺乏,使得用水矛盾更加凸显。
随着水资源的日趋紧张,世界各国都在积极探索行之有效的节水措施[1]。
喷灌法、微灌法、渗灌法等,都是为解决水资源不足、提高灌溉水利用效率而发展起来的现代化的高效节水措施[2-3]。
然而与节水农业发达的`国家相比,我国的喷灌、滴灌占有效灌溉面积的比例极低,且自动化、智能化程度不高,这与我国水资源严重紧缺的形势不相适应。
1 国外智能化节水灌溉技术的研究智能化灌溉是为了能更加高效的利用水资源,达到最优的节水增产目标,把生物学、人工智能、微电子等多种高新技术结合到节水灌溉技术中,按照不同作物对水的需求量不同进行不同水量的灌溉。
其中智能化灌溉控制器是智能灌溉的核心,能根据降雨量、当前温度、历史用水情况,以及土壤含水量等要素,自动调整灌溉运行时间[4]。
随着现代工业向农业的渗透和微电子技术的应用,国外的设施农业也不断地向智能化方向发展[5]。
雨鸟公司、摩托罗拉等几家公司在20世纪80年代成功研制了智能化中央计算机灌溉控制系统,并且随着计算机硬件、软件的飞速发展,该系统也得到了越来越多的应用。
国外节水灌溉技术发展较早,已经形成了一定的规模,加上他们利用先进的电子计算机技术实现了对灌溉控制的自动化管理。
基于单片机节水灌溉系统的设计( 文献综述)
文献综述前言本人毕业设计的论题为《基于单片机节水灌溉系统的设计》,随着我国农业技术的高速发展,在进行农业生产的过程中需要大量的水资源,而我国却是一个水资源严重缺乏的国家,水资源的整体利用水平仍还很低,灌溉水的利用率只有30%~40%,水分生产效率不足1 ㎏∕m3,仅为发达国家的一半。
灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段,我国目前主要局限于节水灌溉工程措施的推广和应用,而高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用,将输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情、作物需水规律等方面统一考虑,做到降水、灌溉水、土壤水和地下水联合调用,实现按需、按时、按量自动供水。
因此,必须采用遥感、遥测等新技术监测土壤墒情和作物生长情况,对灌溉用水进行动态监测预报,实现灌溉用水管理的自动化、节约化、动态管理。
而本文就是对不同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,所设计系统的核心是单片机和PC机构成的控制部分,主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分进行实现。
本文根据目前国内外学者对的基于单片机节水灌溉系统的设计的研究成果,借鉴他们的成功经验,大胆的将单片机和PC机整合在系统中。
这些文献给与本文很大的参考价值。
本文主要查阅进几年有关基于单片机节水灌溉系统的设计的文献期刊。
张金波、胡钢、张学武、李致金、柯小干(2003)在《自动化控制系统在节水灌溉中的应用》介绍了以组态软件为开发平台,利用继电器输出模块,数字量输入模块等设备开发了农田节水灌溉自动化控制系统,该系统已在农田节水灌溉实际中得到了成功应用.孙威、毛罕平、左志宇、伍德林(2007)在《基于单片机的节水灌溉自动控制器的设计》中以单片机为核心,研制了一种节水灌溉自动控制器;介绍了系统总体结构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I/O口的扩展电路、通信接口等以及软件的设计.王晓健(2010)在《单片机模糊控制节水灌溉系统设计》中介绍了灌溉控制系统的组成及工作原理,以单片机为核心控制芯片,设计了一套节水灌溉控制系统,并对其决策过程进行了具体分析.张兵、袁寿其、成立、杨春明(2004)在《节水灌溉自动控制器的设计与研究》中论述了一种自动化节水灌溉控制系统的硬件设计、外部连线及其使用功能.系统控制器以与8051完全兼容的GMS90L51单片机为核心,采用计算机分布式管理;系统有传感器自动闭环控制、手动/半手动控制、微机超控等多种工作方式;系统能够实现自动化灌溉,具有排水警示、实时时钟、历史数据查询、数据上传及双向通信等功能.张兵、袁寿其、成立(2003)在《节水灌溉自动化技术的发展及趋势》中论述了自动化技术在灌溉管理中的重要性,详细介绍了以色列、美国、澳大利亚及我国自动化技术在灌溉中的应用现状及存在的问题,讨论了一些新技术,如模糊控制、神经网络、专家系统等在节水灌溉控制中的应用,并对节水灌溉控制技术的发展趋势进行了探讨.朱张青、曹成茂(2001)在《多用途节水灌溉控制系统研制》中介绍了一种以单片机控制为核心,能适用于多种农作物的节水灌溉控制系统.苏崇峰、陈进昌、刘祥金、王永兰(2002)在《节水灌溉自动控制及管理系统研究》从节水灌溉控制与水费管理两个方面介绍了本系统在节水灌溉中的应用,着重介绍了控制过程;对节水灌溉的控制以及计算机、PLC、数字水表、数据采集都进行了详细地介绍;通过本系统的实施,可以从根本上解决节水灌溉重建轻管的弊端.吴维雄(2004)在《试论计算机在节水灌溉中的应用》中介绍了随着精确农业技术革命的发展,节水灌溉中增加了精确灌溉的内容.通过计算机控制实施相应作业,可最大限度地提高水资源的利用率.本文对计算机在该领域内的应用的软、硬件设施做了介绍.韩文霆、吴普特、冯浩、陈香维、杨青(2004)在《中外农田喷灌技术的发展对比》中对比分析了中外喷灌技术发展速度、主要形式以及包括精确灌溉在内的先进喷灌技术的研究和应用情况,分析了我国存在的主要差距,指出我国家庭联产承包责任制下的土地小块经营方式和与之相应的管理体制,是限制大中型喷灌机组与喷灌技术应用、精确灌溉技术实施和喷灌技术发展的主要因素之一,并探讨了我国喷灌机组的发展方向.吴玉芹、王晓玲(2002)在《发展节水灌溉应注意的几个问题》中提到:"九五"期间,党中央、国务院对节水灌溉工作非常重视,把节水灌溉作为一项革命性措施来抓,取得了巨大的建设成就.据统计,截至2000年底,我国节水灌溉工程面积已达到0.187亿hm\+2.同时,每年还发展节水灌溉措施面积近0.133亿hm\+2.这些工程和措施面积为缓解我国水资源供需矛盾,为抗御农业自然灾害,增强农业生产能力,促进我国农业种植调整,增加农民收入做出了不可磨灭的贡献.也为下一步农业节水发展打下了很好的基础.展望21世纪,我国水资源短缺、供需矛盾突出的局面不会得到很大改变,农业灌溉用水量增加的可能性较小,推广普及节水灌溉在我国将是一项长期的任务.当前,随着"十五"节水灌溉规划的实施,节水灌溉正在全国掀起新一轮的高潮,为总结"九五"期间节水灌溉的成败得失,做好"十五"乃至21世纪初节水灌溉工作,提出了几条注意事项。
现代灌溉节水技术【文献综述】
文献综述电气工程及自动化现代灌溉节水技术摘要:我们是个水资源匮乏的国家。
通过对现阶段的节水技术的了解,主要有GIS灌溉技术、GPRS系统灌溉技术、基于GE Cimplicity的管道灌溉技术和基于PLC的灌溉技术等。
由于PLC 使用方便,可靠性高,操作简单等优势,使得PLC在节水灌溉上的应用是更具优势。
关键词:节水灌溉;灌溉技术;PLC一、引言中国是一个水资源短缺的国家,人均水资源量只有2200m3/hm2,约为世界人均水量的1/4,居世界109位;耕地平均占有水量为2.1×104m3/hm2,约为世界平均水平的3/5。
由于各地区处于不同的季风带及受季风气候影响,降水在时间和空间分布极不均衡,与农业用水、土地资源不相适应;再加上水污染严重,水质型缺水的出现,更加剧了水资源的短缺[1]。
随着经济社会的发展,用水量持续增长,用水结构也会不断变化。
据统计,2003年农业用水占总用水量的比重已由1980年的88 %下降到66 %;工业用水由10%提高到22.1%;城镇生活用水由2%提高到11.9%。
城乡生活及工业用水的增加,用水结构的进一步调整,对供水水质和保障率提出了更高要求[1]。
节约用水、高效用水是缓解水资源供需矛盾的根本途径,是提高用水效率的核心内容。
农业的节水灌溉是节约用水、高效用水的一项无可替代的战略措施,是节约农业用水为中心的高效技术措施,是现代农业的重要内涵[1]。
“节水”一词通俗易懂,更确切的提法应当是“高效用水”。
“节水灌溉”的真正涵义是,在充分利用降水和土壤水的前提下高效利用灌溉用水,最大限度地满足作物需水,以获取农业生产的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益。
二、现代灌溉节水的方法2.1GIS灌溉技术地理信息系统(Geographic Information System 简称GIS)是近20年发展起来的计算机空间数据处理系统。
GIS 就是在计算机软、硬件技术的支持下,对地理信息进行采集、存储、操作、分析和显示,以便得到用户所需的地理以及相关信息[1]。
智能灌溉毕业设计论文
智能灌溉毕业设计论文智能灌溉毕业设计论文近年来,随着人工智能技术的不断发展和应用,智能灌溉系统成为了农业领域的热门话题。
智能灌溉系统通过感知环境、分析数据和自主决策,能够实现精准灌溉,提高农作物的产量和质量。
本篇论文将探讨智能灌溉系统的设计原理、应用场景以及未来发展方向。
一、智能灌溉系统的设计原理智能灌溉系统的设计原理主要包括感知子系统、决策子系统和执行子系统。
感知子系统通过传感器和数据采集设备,对土壤湿度、气温、光照等环境参数进行实时监测和采集。
决策子系统通过人工智能算法对采集到的数据进行分析和处理,确定灌溉方案,并生成相应的控制指令。
执行子系统根据控制指令,控制灌溉设备进行灌溉操作。
二、智能灌溉系统的应用场景智能灌溉系统的应用场景非常广泛,可以应用于农田、果园、花卉等各种农作物的种植。
在农田中,智能灌溉系统可以根据土壤湿度和作物需水量的变化,自动调节灌溉量和灌溉时间,实现精准灌溉。
在果园和花卉园中,智能灌溉系统可以根据不同植物的生长需求,调节灌溉水量和灌溉频率,提高果实的品质和花卉的观赏价值。
三、智能灌溉系统的优势和挑战智能灌溉系统相比传统的手动灌溉方式具有许多优势。
首先,智能灌溉系统可以根据实时的环境数据和作物需水量,实现精准灌溉,避免了过量或不足的灌溉,提高了灌溉效果。
其次,智能灌溉系统可以减少人力资源的投入,提高农作物的生产效率。
然而,智能灌溉系统也面临一些挑战,比如传感器的准确性、算法的可靠性以及系统的稳定性等方面。
四、智能灌溉系统的未来发展方向智能灌溉系统的未来发展方向主要包括以下几个方面。
首先,需要进一步提高传感器的准确性和稳定性,以确保数据的准确性和可靠性。
其次,需要研究和开发更加智能化的算法,以提高系统的自主决策能力和适应性。
此外,还需要加强智能灌溉系统与其他农业技术的集成,实现农业生产的全面智能化。
总结起来,智能灌溉系统是一项具有广阔应用前景的技术,它可以提高农作物的产量和质量,减少资源的浪费,实现农业的可持续发展。
农业生产中的智能灌溉管理研究
农业生产中的智能灌溉管理研究在现代农业生产中,水资源的合理利用一直是一个关键问题。
随着科技的不断发展,智能灌溉管理系统的应用已成为提高农业生产效率、保护水资源的重要手段。
本文将从智能灌溉管理系统的定义、作用及功能、技术原理、优势和挑战等方面展开论述。
智能灌溉管理系统是一种基于现代信息技术的智能化农业系统,利用传感器、控制器、通信设备等技术手段,实现对灌溉水量、灌水时间、灌水频率等参数进行实时监测和调控。
通过对农田土壤和作物水分需求的精准感知,能够科学合理地调节灌溉水量,提高灌溉效率,降低农业用水成本,实现精准灌溉,节约水资源。
智能灌溉管理系统具有多功能的作用,除了实现对灌溉系统的实时监测和远程控制外,还可以进行土壤水分监测、作物生长监测、气象监测等工作,为农户提供更全面的农业生产信息,帮助农户科学决策和精准管理,提高农业生产效率,保护生态环境。
智能灌溉管理系统的技术原理主要包括土壤水分传感器、气象传感器、数据采集和处理系统、远程控制系统等组成部分。
通过实时收集土壤水分、气象等数据,经过数据处理和分析,系统能够根据作物生长需要和环境条件,自动调节灌溉水量和灌水时间,实现智能化灌溉管理。
智能灌溉管理系统相较于传统灌溉系统具有诸多优势。
首先,可以实现精准灌溉,根据农田的实际水分状况和作物需水量,科学合理地进行灌溉,避免过度灌溉和缺水现象。
其次,能够节约水资源,提高农田水利利用率,减少农业用水浪费。
再次,提高了农业生产效率,降低了劳动强度,优化了农业生产结构,促进了农业现代化发展。
此外,智能灌溉管理系统还可以降低人为因素的干扰,提高了灌溉的稳定性和连续性。
然而,智能灌溉管理系统在实际应用中也存在一些挑战和问题。
首先,系统的高成本和复杂性是制约其推广和应用的主要障碍。
大部分农户在购买和维护智能灌溉系统方面存在经济压力和技术难题。
其次,由于技术更新换代的速度较快,系统的稳定性和可靠性也成为应用过程中需要关注的问题。
农业管理中的人工智能智能灌溉系统研究
农业管理中的人工智能智能灌溉系统研究农业作为国民经济的重要组成部分,其现代化发展对于粮食安全和农民收入增加具有重要意义。
农业管理中的人工智能智能灌溉系统是现代农业管理中的重要技术,对于提高农业生产效率、节约资源、保护环境具有重要作用。
本文将对农业管理中的人工智能智能灌溉系统进行深入探讨,分析其原理、优势以及发展趋势。
一、人工智能智能灌溉系统的原理人工智能智能灌溉系统是基于计算机和传感器技术,通过实时监测土壤水分以及气象条件等环境参数,实现对农田灌溉的自动化控制。
系统通过对数据的采集、分析和处理,确定最佳的灌溉方案,从而实现灌溉水量的合理分配,保证农作物的水分需求,提高灌溉效率。
二、人工智能智能灌溉系统的优势1. 提高农田灌溉效率。
传统的固定时间间隔的灌溉方式容易造成浪费水资源和土壤盐碱化,而人工智能智能灌溉系统能够根据实时监测的数据进行灌溉决策,实现精准灌溉,提高水资源的利用率。
2. 降低劳动强度。
传统的农田灌溉需要大量的人力和物力投入,而人工智能智能灌溉系统可以实现全自动化操作,减轻农民的劳动负担,提高生产效率。
3. 保护环境。
人工智能智能灌溉系统可以有效减少农药和化肥的使用量,防止农田水土流失和水质污染,对环境具有良好的保护作用。
三、人工智能智能灌溉系统的发展趋势1. 大数据技术的应用。
随着大数据技术的不断发展,人工智能智能灌溉系统可以通过对大规模数据的分析和挖掘,实现更精准的农田灌溉,提高农作物的产量和质量。
2. 物联网技术的集成。
人工智能智能灌溉系统可以通过与物联网技术的集成,实现各种环境参数的实时监测和控制,为农田灌溉提供更多的数据支持,提高系统的智能化水平。
3. 智能控制技术的创新。
未来人工智能智能灌溉系统将借助机器学习和深度学习等技术,实现对农田灌溉过程的智能化优化调控,提高系统的适应性和灵活性。
综上所述,农业管理中的人工智能智能灌溉系统是现代农业发展的重要技术手段,具有提高农田灌溉效率、降低劳动强度、保护环境等优势。
基于ZigBee技术的农田灌溉系统的研制-文献综述
基于ZigBee技术的农田灌溉系统的研制温磊指导教师:刘士光、马继伟摘要:ZigBee是最近提出的一种近距离、低功耗、低成本、低复杂度、低数据速率的双向无线通信技术,无线网络采用多种类型的配置,由协调器节点(主设备)和多个终端设备(从设备)组成。
由Chipcon公司自主研发出的CC2430芯片完全由硬件支持ZigBee技术标准,在单个芯片上整合了ZigBee射频(RF)前端、内存和微控制器.本文主要介绍基于ZigBee技术在农田节水灌溉系统中的系统建立以及分析了当前水利资源、农业灌溉技术的发展形式。
关键词:ZigBee 技术;CC2430芯片;节水灌溉;水分传感器;手持式通信器引言我国人均水资源不到世界平均水平的1/4,而且我国灌溉水有效利用率(约为40%)也远低于发达国家水平(约为50%—70%)[1].我国农业产业素质和农产品的竞争力与发达国家出现了较大的差距,农业高投入低产出的矛盾已经显现,数字化农业成为发展方向[2]。
充分有效地利用有限的资源,发展节水农业,成为中国农业关注的重点。
随着近年来人类在微电子机械系统、无线通信、数字电子方面取得的巨大成就,使得发展低成本、低功耗、小体积、短距离通信的多功能传感器成为可能。
ZigBee技术的出现就解决了这些问题。
将无线ZigBee传感器网络和人工智能结合,可以大大减少农田灌溉系统的人员投入和促进了农田节水灌溉工程发展[3]。
下是由于ZigBee技术具有功耗低、系统简单、组网方式灵活、成本低、等待时间短等性能,相对于其他无线网络技术,它更适合于组建大范围的无线农田节水灌溉网络[4]。
1 ZigBee技术特性及特点ZigBee即IEEE802.15.4技术标准,是WPAN(IEEE802.15工作组)的标准之一,致力于实现一种适用于固定、便携或移动设备中使用的低复杂度、低成本、低功耗、低速率的短距离双向无线通信协议。
ZigBee可工作在国际免授权的2。
农业建筑中智能灌溉系统的研究
农业建筑中智能灌溉系统的研究一、引言农业作为人类社会的基础产业,其发展对于保障粮食安全、促进经济增长和维护社会稳定具有至关重要的意义。
在农业生产中,灌溉是一项关键的环节,直接影响着农作物的生长和产量。
随着科技的不断进步,智能灌溉系统逐渐在农业建筑中得到广泛应用,为农业生产带来了更高的效率和更好的质量。
二、智能灌溉系统的概述智能灌溉系统是一种基于现代信息技术和传感器技术的自动化灌溉系统,它能够根据农作物的生长需求、土壤湿度、气象条件等因素,自动调节灌溉水量和灌溉时间,实现精准灌溉。
智能灌溉系统通常由传感器、控制器、执行机构和通信网络等部分组成。
传感器负责采集土壤湿度、温度、气象等数据,控制器对采集到的数据进行分析和处理,并根据预设的灌溉策略生成控制指令,执行机构则根据控制指令执行灌溉操作,通信网络用于实现系统各部分之间的数据传输和通信。
三、智能灌溉系统在农业建筑中的应用优势(一)提高水资源利用效率传统的灌溉方式往往存在水资源浪费的问题,而智能灌溉系统能够根据农作物的实际需水情况进行精准灌溉,避免了过度灌溉和灌溉不足的情况,从而大大提高了水资源的利用效率。
据统计,智能灌溉系统可以节约水资源 30% 50%,这对于水资源短缺的地区来说具有重要的意义。
(二)提高农作物产量和质量智能灌溉系统能够为农作物提供适宜的水分环境,促进农作物的生长和发育,从而提高农作物的产量和质量。
研究表明,采用智能灌溉系统的农作物产量可以提高 10% 20%,同时农产品的品质也得到了显著提升。
(三)降低劳动强度和人工成本智能灌溉系统实现了灌溉的自动化操作,无需人工频繁地进行灌溉作业,大大降低了劳动强度和人工成本。
农民可以通过手机或电脑远程监控和管理灌溉系统,节省了时间和精力。
(四)保护环境智能灌溉系统的精准灌溉能够减少化肥和农药的流失,降低对土壤和水体的污染,保护环境。
同时,节约水资源也有助于缓解水资源压力,促进生态平衡。
四、智能灌溉系统的关键技术(一)传感器技术传感器是智能灌溉系统的核心部件之一,它能够实时准确地采集土壤湿度、温度、酸碱度、电导率等信息,以及气象数据如气温、降雨量、风速、风向等。
(完整word版)智能灌溉文献综述
智能灌溉文献综述一、国内外发展现状由于我国自动化技术起步较晚,目前在各行各业的应用正处于研究推广阶段,自动化技术在农业上的应用程度更低,所以,目前自动灌溉控制系统还处于研制、试用阶段。
中国农业机械化研究院联合多家单位研制了温室自动灌溉施肥系统,该系统可在手动控制、程序控制和自动控制等多种灌溉系统模式之间进行切换,能满足温室作物的大部分需求,但是成本较高(赵玮娜2009)。
中国灌排技术开发公司(2006)以单片机为控制核心开发了微灌自动监控系统,该系统能实现灌溉系统检测、控制,同时还能进行事故处理(沈绪榜2001)。
北京农业工程大学利用8031 单片机研制了一套灌溉控制系统(毛慎建1995),该系统是一个多输入、多输出系统,可采集多路土壤水分信号,并对单独回路进行控制,使用方便。
但上述系统功能单一,扩展性差,在控制对象复杂情况下难以正常运行。
利用现代计算机技术和通信技术,福建省水利建设技术中心(陈文清2004)开发了一套节水灌溉自动化控制系统,能根据需要实现定时灌溉、恒湿灌溉和人工选择三种工作方式。
WT-02 型微喷灌定时自动控制器是由北京奥特思达科技有限公司研制的一种电子灌溉自动化控制系统(贺良才2010),该系统使用对象广泛,能在多种工作模式下工作。
上述两种系统在一定程度上能进行自动化灌溉控制,但仅限于定时操作或人工操作,还不能实现根据作物需要进行适时、适量的灌溉。
廖功磊等(2006)应用可编程序控制器(PLC)、工控机和工业遥控器构成核心控制部件,采用组态软件(MCGS)及WPL 编程软件设计了全自动智能控制系统。
崔天时等(2010)针对温室灌溉受多因素影响难以建立精确控制模型的特点,开发了基于LabVIEW 平台的温室节水灌溉模糊控制系统。
该系统能够根据土壤水分适时、适量的灌溉,对节水灌溉技术的发展起到了一定的作用。
国内还有直接以PC 机进行控制的自动灌溉控制器,不仅使成本增加,而且不易在田间较恶劣的环境下使用,所以实用化程度很低。
智慧大棚智能灌溉系统文献综述范文
英文回答:Smart shed smart irrigation is an advanced agricultural technology that utilizes physical networking, sensor technology and automated control techniques to achieve real—time monitoring and intelligent irrigation of environmental parameters for crop growth. With the modernization of agriculture, the system is important in agricultural production. Through real—time monitoring of parameters such as soil moisture, temperature, light, and so forth, it accurately controls the amount of irrigated water and irrigation time, according to the demand for crop growth, in order to save water, save power and increase production. The system also enables remote monitoring and intelligent management, increases the level of automation of agricultural production, reduces human costsand increases the efficiency of agricultural production. This technology is in line with our agricultural development policy and policy and is an important step towards modernizing agriculture and increasing its efficiency.智慧大棚智能灌溉系统是一项利用物联网、传感器技术和自动控制技术的先进农业技术,旨在实现对农作物生长环境参数的实时监测和智能灌溉。
人工智能在农业精准灌溉中的应用研究
人工智能在农业精准灌溉中的应用研究人工智能技术的迅猛发展已经逐渐渗透到各行各业,农业领域也不例外。
其中,人工智能在农业精准灌溉中的应用研究备受关注。
精准灌溉作为现代化农业生产的关键环节,能够有效提高农作物的产量和质量,节约水资源,减少农药化肥的使用,对于农业生产的可持续发展至关重要。
本文将探讨人工智能在农业精准灌溉中的应用现状、发展趋势以及未来的挑战。
一、人工智能在农业精准灌溉中的应用现状随着农业现代化的推进,农田灌溉系统逐渐从传统的人工操作向自动化、智能化方向发展。
人工智能技术的广泛应用,为农业精准灌溉带来了新的机遇。
目前,人工智能技术在农业精准灌溉中的应用主要体现在以下几个方面:首先,传感器技术的应用。
人工智能系统通过搭载各类传感器设备,实时监测土壤水分、作物生长状态、气候变化等信息,为灌溉决策提供数据支持。
传感器网络和物联网技术的发展,使得农田的监测更加精准和及时。
其次,数据分析和决策支持。
人工智能系统能够对大量的农田数据进行快速分析和处理,通过建立预测模型和优化算法,实现对灌溉水量、时间和方式的智能调控,确保作物得到合理的灌溉和养分供给。
再次,智能控制系统的应用。
人工智能技术通过智能控制系统,实现对灌溉设备的自动控制和调节。
根据实时监测的数据,系统可以准确地判断作物的需水量,调整灌溉设备的工作状态,实现全面精准灌溉。
二、人工智能在农业精准灌溉中的发展趋势随着人工智能技术的不断创新和发展,农业精准灌溉的应用也将逐步取得更大的突破和进展。
未来人工智能在农业精准灌溉中的发展趋势主要体现在以下几个方面:首先,深度学习和神经网络技术的应用。
深度学习和神经网络技术能够对复杂的非线性关系进行建模和处理,为农田数据的分析和决策提供更强大的支持。
未来人工智能系统将更加智能化和自适应,实现对不同作物、不同生长期的精准灌溉。
其次,多模态数据融合与联合处理。
未来人工智能系统将结合多种数据源,如遥感影像、卫星数据、气象资料等,实现多模态数据的融合与联合处理,为农田的精准灌溉提供更加全面和综合的决策支持。
智能节水灌溉系统的设计【文献综述】
毕业设计(论文)文献综述题目:智能节水灌溉系统的设计专业:电子信息工程1前言部分在人类文明日益发达的今天,人们逐渐的意识到,在所有的自然资源中水是最重要的有限资源,必须合理的开发和利用。
联合国环境与发展大会通过的《21 世纪议程》中强调:“水是一种有限的资源,不仅为维持地球上的一切生命所必需,而且对一切社会经济部门都有生死攸关的重要意义。
”而我国又是一个古老的农业大国,农业灌溉已有上千年的历史,同时我国也是人口大国,要用占全世界7 %(1 亿m2)的耕地来养活全世界22 %的人口,实是不易,加之我国是一个水资源较短缺的国家,其总量约为2.8万亿m3,人均水资源占有量2300 m3,仅为世界人均水平的1/4 ,并且有限的水资源在空间上分布极不均匀,使占国土面积60 %以上的北方地区拥有的水资源量不足全国总量的20%。
这样使我国有10个省、市、自治区人均水资源占有量低于国际上一般公认的人均水资源1070m3的最低标准。
全国约有300 个城市缺水,一到夏季,生活用水极度紧张。
我国农业用水占总用水量的73%,是用水大户,其中农田灌溉用水占66%。
在农业灌溉用水中,传统的大水漫灌,水田串畦淹灌方法不仅用水效率低下,灌溉水利用率仅有40 % ,而且造成土壤盐碱化,地下水位抬升,严重的影响了作物的产量提高。
所以开发节水灌溉是人们刻不容缓的任务,这是每个人的义务,因为水就是我们的未来!2主题部分2.1国外节水灌溉发展史世界上科技先进,经济发达的国家早在本世纪30年代就开始研究实施喷灌这一先进的节水灌溉技术。
西方国家采用喷灌设备灌溉作物,始于庭园花卉和草坪灌溉。
30~40年代,随着冶炼、轧制技术和机械工业的迅速发展,一些欧洲发达国家逐渐采用薄壁金属管做地面移动输水管,代替地埋固定管;用缝隙或折射喷头浇灌作物。
二战后喷灌技术和机具设备的研制又一次得到快速发展,特别是大型自走式喷灌机和摇臂式喷头等技术的发展,使喷灌技术大大前进,由于其节省大量劳力,灌溉水量均匀,增产显著,在美国干旱的西部得到广泛的使用。
现代农业中智能灌溉技术的研究
现代农业中智能灌溉技术的研究农业作为人类社会的基础产业,一直以来都在不断地发展和变革。
随着科技的进步,现代农业逐渐走向智能化、精准化,智能灌溉技术作为其中的重要组成部分,为农业生产带来了显著的改变。
智能灌溉技术是一种基于现代信息技术和传感器技术的精准灌溉方式。
它通过对土壤湿度、温度、气象条件等多种因素的实时监测和分析,实现对农作物灌溉的精准控制,从而提高水资源的利用效率,保障农作物的生长需求,同时降低农业生产成本,增加农业生产效益。
传统的灌溉方式往往存在着诸多问题。
例如,大水漫灌不仅浪费了大量的水资源,还可能导致土壤养分流失、土地盐碱化等问题。
而定时定量的灌溉方式又难以准确满足农作物在不同生长阶段的需水要求,影响农作物的产量和质量。
相比之下,智能灌溉技术具有明显的优势。
首先,智能灌溉技术能够实现精准灌溉。
通过安装在田间的传感器,实时采集土壤湿度、温度、电导率等数据,并将这些数据传输到中央控制系统。
中央控制系统根据预设的算法和模型,对这些数据进行分析和处理,精确计算出农作物当前的需水量,并据此控制灌溉设备的开启和关闭,实现按需灌溉。
这种精准灌溉方式不仅能够有效地节约水资源,还能够避免因过度灌溉或灌溉不足而对农作物生长造成的不利影响。
其次,智能灌溉技术能够提高水资源的利用效率。
在传统灌溉方式中,大量的水资源因为蒸发、渗漏等原因而损失掉。
而智能灌溉技术采用滴灌、喷灌等先进的灌溉方式,能够将水资源直接输送到农作物的根部,减少了水资源在输送过程中的损失。
同时,智能灌溉系统还可以根据农作物的生长情况和土壤条件,自动调整灌溉的水量和时间,进一步提高水资源的利用效率。
再者,智能灌溉技术能够降低农业生产成本。
精准的灌溉控制可以减少化肥、农药的使用量,降低了农业生产的投入成本。
同时,由于灌溉更加科学合理,农作物的生长状况得到改善,产量和质量也相应提高,从而增加了农民的收入。
智能灌溉技术的实现主要依赖于一系列的关键技术和设备。
智能浇灌系统总结汇报材料
智能浇灌系统总结汇报材料智能浇灌系统是一种基于现代化技术的农业灌溉工具,旨在提高农作物的水分利用效率和农业生产的成本效益。
该系统利用传感器、控制器和执行器等设备,通过监测土壤湿度、气象条件和植物生长状态,智能调控灌溉水量和灌溉时间,从而实现对农田的精确浇灌。
首先,智能浇灌系统通过应用传感器设备,实时监测土壤湿度和植物水分状况。
传感器能够精确测量土壤中水分含量,根据设定的阈值,确定是否需要进行灌溉。
同时,它还能检测植物叶片的水分蒸发速率,从而判断植物的水分需求。
通过传感器的数据采集和分析,系统可以准确判断农田的水分状态,确保农作物得到恰当的浇灌。
其次,智能浇灌系统依靠控制器控制它的工作。
控制器是系统的核心,它接收传感器的数据输入并进行处理,根据不同的因素制定灌溉方案。
控制器根据土壤湿度、气象条件、植物生长状态等数据确定灌溉周期和浇灌水量,并与执行器进行通信以实现灌溉任务的自动化。
通过控制器的智能调控,系统能够根据实际情况调整灌溉方案,提高浇灌的准确性和效率。
最后,智能浇灌系统的执行器对系统的灌溉任务进行实际操作。
执行器通常是涵盖了喷灌、滴灌、微喷灌等多种形式的灌溉设备。
根据控制器的指令,执行器将水源引入到农田中,实现对农作物的精确浇灌。
同时,执行器还能调整灌溉水量和灌溉时间,以适应不同农作物和不同生长阶段的需求。
通过执行器的灵活操作,系统能够确保农作物在合适的时间内得到足够的水分供应,提高农业生产的质量和效益。
总的来说,智能浇灌系统是一种基于传感器、控制器和执行器的农业灌溉工具。
它通过监测土壤湿度、气象条件和植物生长状态,智能调控灌溉水量和灌溉时间,提高农作物的水分利用效率和农业生产的成本效益。
智能浇灌系统的应用有望在农业领域发挥重要作用,对提高农作物产量、节约水资源和保护环境都具有重要意义。
农业建筑中智能灌溉技术的研究
农业建筑中智能灌溉技术的研究一、引言农业作为人类生存和发展的基础产业,其生产方式和技术手段不断演进。
在农业建筑领域,智能灌溉技术的应用正逐渐改变着传统的农业灌溉模式,为农业生产带来了更高的效率和更好的质量。
二、智能灌溉技术的概述智能灌溉技术是一种基于现代信息技术和自动化控制原理的灌溉方式。
它通过传感器、控制器、执行器等设备,实现对灌溉过程的精准监测和控制。
与传统灌溉方式相比,智能灌溉技术具有显著的优势。
首先,它能够根据土壤湿度、气象条件等因素,精确计算作物的需水量,避免了水资源的浪费。
其次,智能灌溉可以实现定时定量的灌溉,提高灌溉的均匀性和准确性,有利于作物的生长和发育。
此外,智能灌溉系统还可以远程监控和操作,大大降低了人工劳动强度,提高了管理效率。
三、智能灌溉技术在农业建筑中的应用类型(一)滴灌系统滴灌是将水一滴一滴地均匀而缓慢地滴入作物根区附近土壤中的灌溉方式。
在农业建筑中,滴灌系统可以通过智能控制器根据作物的需水情况,精确控制滴水的时间和流量,有效地提高了水资源的利用率。
(二)喷灌系统喷灌是利用喷头将水喷射到空中,形成细小的水滴,均匀地洒落在田间的灌溉方式。
智能喷灌系统可以根据风速、温度等环境因素,自动调整喷头的工作状态,保证灌溉的效果。
(三)微灌系统微灌包括微喷灌、小管出流等方式,它具有流量小、灌溉精度高的特点。
在农业建筑中,微灌系统常用于温室、大棚等特殊环境,为作物提供精准的水分供应。
四、智能灌溉技术的关键组成部分(一)传感器传感器是智能灌溉系统的“眼睛”,用于监测土壤湿度、温度、酸碱度,以及气象条件如降雨量、风速、光照强度等参数。
常见的传感器有土壤湿度传感器、气象传感器等。
(二)控制器控制器是智能灌溉系统的“大脑”,它接收传感器传来的数据,并根据预设的算法和策略,决定是否启动灌溉以及灌溉的时间和水量。
(三)执行器执行器是智能灌溉系统的“手脚”,负责执行控制器的指令,如打开或关闭电磁阀、调整喷头的工作状态等。
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智能灌溉文献综述一、国内外发展现状由于我国自动化技术起步较晚,目前在各行各业的应用正处于研究推广阶段,自动化技术在农业上的应用程度更低,所以,目前自动灌溉控制系统还处于研制、试用阶段。
中国农业机械化研究院联合多家单位研制了温室自动灌溉施肥系统,该系统可在手动控制、程序控制和自动控制等多种灌溉系统模式之间进行切换,能满足温室作物的大部分需求,但是成本较高(赵玮娜2009)。
中国灌排技术开发公司(2006)以单片机为控制核心开发了微灌自动监控系统,该系统能实现灌溉系统检测、控制,同时还能进行事故处理(沈绪榜2001)。
北京农业工程大学利用8031 单片机研制了一套灌溉控制系统(毛慎建1995),该系统是一个多输入、多输出系统,可采集多路土壤水分信号,并对单独回路进行控制,使用方便。
但上述系统功能单一,扩展性差,在控制对象复杂情况下难以正常运行。
利用现代计算机技术和通信技术,福建省水利建设技术中心(陈文清2004)开发了一套节水灌溉自动化控制系统,能根据需要实现定时灌溉、恒湿灌溉和人工选择三种工作方式。
WT-02 型微喷灌定时自动控制器是由北京奥特思达科技有限公司研制的一种电子灌溉自动化控制系统(贺良才2010),该系统使用对象广泛,能在多种工作模式下工作。
上述两种系统在一定程度上能进行自动化灌溉控制,但仅限于定时操作或人工操作,还不能实现根据作物需要进行适时、适量的灌溉。
廖功磊等(2006)应用可编程序控制器(PLC)、工控机和工业遥控器构成核心控制部件,采用组态软件(MCGS)及WPL 编程软件设计了全自动智能控制系统。
崔天时等(2010)针对温室灌溉受多因素影响难以建立精确控制模型的特点,开发了基于LabVIEW 平台的温室节水灌溉模糊控制系统。
该系统能够根据土壤水分适时、适量的灌溉,对节水灌溉技术的发展起到了一定的作用。
国内还有直接以PC 机进行控制的自动灌溉控制器,不仅使成本增加,而且不易在田间较恶劣的环境下使用,所以实用化程度很低。
总之,在我国,虽然有多种灌溉控制器,但多数规模较小,局限于实验和理论的探讨,而且开发出来的产品价格昂贵,农民尽管知道能节能、节水、增产,但由于一次性投资太大,多数农民承受不起,所以根本无法普及应用。
自动化技术在国外普及较早,在农业上的应用目前已经很成熟,带有智能控制的节水灌溉系统的应用面积和产业化程度很高。
统计数据表明,美国、前苏联的喷灌面积己占其总灌溉面积40%以上,英国、德国、奥地利、丹麦、瑞典、日本等国的旱地灌溉面积中90%以上采用喷灌。
这些系统中,广泛使用灌溉控制技术。
控制模式也由早期的当地控制发展到可以实现遥测、遥控的集中控制模式(史爱克2001;陈莉2002;王长德2002;唐黎标2002;马学良1999)。
法国和日本等国家开发并使用多功能压力流量控制设备,该设备能实现给水、压力控制、流量显示、水量控制等功能;日本在大多数旱地灌溉系统中使用恒压喷灌技术,取得良好的效果。
世界著名的耐特费姆(Netfim) 灌溉设备和滴灌系统公司生产的微灌系统基本由计算机自动控制运行,可根据作物的生长及水、肥状况进行灌水和施肥,节约大量人力,且管理及时,使作物产量和品质都有较大幅度的提高。
在发达国家,先进的灌溉系统已经得到广泛使用。
这些国家大都采用先进的节水灌溉系统,这些系统能对灌区用水进行监测预报,实行动态管理,采用遥感技术,监测土壤墒情和作物生长,开发和制造了一系列用途广泛,功能强大的数字式灌溉控制器,并得到了广泛的应用。
特别是以色列这个干旱国家,目前全国农业土地基本上实现了灌溉管理自动化,并且普遍推行自动控制系统,按时、按量将水、肥直接送入作物根部,水资源利用率和单方水的粮食产量都相当高。
另外,北美、澳大利亚、韩国等国家和地区都己有发展成熟并形成系列的灌溉控制器产品,微灌方式普遍采用计算机控制,埋在地下的湿度传感器可以传回有关土壤水分的信息,还有的传感器系统能通过检测植物的茎和果实的直径变化来决定对植物的灌水间隔。
在温室等设施内较多使用小型灌溉管理程序,浇水时间可按日期设定每次每路灌水起止时间,操作便于小规模经营。
计算机化操作运行精密、可靠、节省人力,对灌溉过程的控制可达到相当的精度,在以色列,已经出现了在家里利用电脑对灌溉过程进行全部控制(无线、有线)的农场主。
总之,目前国外灌溉控制器已逐步趋于成熟、系列化,并朝着大型分布式控制系统和小面积单机控制两个方向发展,产品一般都能与微机进行通信,并由微机对其施行控制。
二、节水灌溉控制系统现状目前多数农业环境信息采集系统的基本模式为模拟传感器加A/D 转换模块构成现场监测单元,再经由RS-485 总线接入PC 计算机。
但由于农业环境相对恶劣,PC 计算机不适合在上述场合工作,同时PC 机能耗大、费用较高、长期运行时性能不够稳定。
另外RS-485 总线传输距离相对较短,无法实现远程监测。
为提高系统的稳定性和灵活性,近年来人们开始着手研究农业设施远程测控系统。
高军(2010)等采用基于ZigBee 技术的无线传感网络与GPRS 网络相结合的体系结构,基于CC2530 芯片设计无线节点,开发了此节水灌溉控制系统,该系统能实时监测土壤温湿变化,根据土壤墒情和作物用水规律实施精准灌溉。
黎啟江等(2010)利用远程无线传感器网络技术与计算机技术组成智能灌溉监测系统,开发出一套适用于温室大棚的远程监控管理系统,该系统能监控水肥中的电导率、酸碱度值及其它环境参数,能对水肥进行远程监控。
方旭杰等(2009)针对丽水黑木耳的种植,研究设计了一套基于ZigBee 技术的无线智能灌溉系统,实现了灌溉的智能化和无线化,通过在灌溉现场的长时间运行,充分证明了系统的可行性和可靠性,为建立大型的远程智能灌溉系统奠定基础。
雷硕,赵贤林(2008)设计了一套基于ZigBee 无线网络的远程节水灌溉网络监控系统,该监控系统利用计算机、无线数据通讯、传感器等先进技术对农田灌溉进行监控管理,保证适时适量地满足作物生长所需要的水分。
张彩萍(2008)介绍了一种利用GPRS 实现对农田节水灌溉设备进行远程控制的农田节水灌溉远程控制系统,该系统由客户/服务器模式框架构成,模拟实验表明,系统具有一定的使用价值。
韩祥波(2007)提出了农田远程供水监控系统的设计思想及实施方案,对系统控制和数据采集进行了阐述,对系统的硬件组成和软件设计进行了分析和研究。
胡钢,吴正阳(2006)提出了一种基于GPRS 网的节水灌溉远程控制系统利用Win输出口网络编程技术和GPRS 网的资源实现了数据远程无线传输与现场控制;采用ADO数据库访问技术和SQL 数据库实现了数据管理与处理。
现场计算机控制软件采用模糊控制理论,可实现无人化灌溉管理作业。
国外对远程灌溉系统的研究已经比较成熟,控制器的种类比较齐全,但由于国内外的种植方式相差较大,所开发的系统不适合我国的现状。
总之,目前,国内对远程灌溉控制的研究方兴未艾,但是还没有出现很完善的系统能适用于各种种植条件,因此针对我们课题组所研究的干旱半干旱地区的灌溉条件,研究相应的远程灌溉控制系统有着重要的意义。
本课题统以Internet 网络为基础,下位机采用性价比较高的ARM 控制器LCP2368 采集和发送底层控制信号,通过串口与网络服务器进行通信,服务器以Internet 为载体与各个客户端进行通讯,从而实现多用户远程监控灌溉系统。
溉技术插上了腾飞的翅膀,使精确灌溉技术逐渐成为现代灌溉农业的主体。
果园智能节水灌溉在世界各国的农业中已经占据了重要地位,尤其是近几年连年出现的大旱天气,使得实施智能节水灌溉任务变得重之又重,但是由于技术设备的研制开发是一项长期艰巨、复杂的任务,因此更尖端、更高效设备需要好几代人的努力(李晓东,2007)。
国外智能节水灌溉发展时间长,电子技术水平较高,人工成本高,所以与智能节水灌溉相配套的自动控制系统也较完善和先进。
中国在这方面与他们相比就远远落后了,在中国由于起步时间比较晚、人工成本低使得大型智能灌溉系统得不到很好的推广,因此制约了这方面的发展,现有的智能灌溉系统大多是依赖于国外进口(朱德兰,2001)。
美国,早在1984 年Benami 和Offen 开发了一套节水灌溉控制器,通过监测土壤水分来确定是否打开灌水阀门。
Phene(1973)、Phena 和Howell(1954),Phena(1989)分别在灌溉系统的控制中使用了土壤湿度传感器,通过土壤湿度传感器把土壤湿度信息反馈给控制系统,再根据传感器获得的数据决定是否灌溉,使作物根部总能保持一定的湿度。
他们所设计的控制系统经运行表明,控制系统运行参数的好坏主要取决于四个因素系统的硬件设计、控制系统所采用的算法、土壤湿度传感器的可靠性、螺旋形电磁阀和压力调节装置以及流量计、过滤器等设备的性能。
鉴于当时传感器技术的发展现状和当时技术水平此套系统没有达到预期效果,因而也没有大范围的推广。
随着技术的不断发展,许多专业做灌溉系统的公司逐渐兴起,最具代表性的是美国的雨鸟、亨特,这两个公司生产的产品已经走在了世界的最前沿,以雨鸟ESP-4M 系统为例,主要性能包括:可升级性,模块控制器基本型为4 站,通过增加每单元 3 战的模块,可简单将控制器扩展为7、10、13 站控制器,实现了大面积的智能化节水灌溉(章军富,2010)。
据美国自来水协会统计,通过安装智能灌溉系统,美国人每年能够节省大约8520亿升水,这些水每年都因过度浇溉而被浪费,而智能灌溉系统可以帮助人们为植物提供合适数量的水(丁宝莹,2004)。
但是现阶段美国还有4,500 万个仅是安有简易计时器的灌溉系统,它们在时间控制上还可以,但精准度不高。
Spain 称,城市灌溉系统占城市用水的58%,这些被浪费的水资源每年生产54.4 万吨温室气体。
以色列是世界上微灌技术发展最具有代表性的国家,目前他们全国农业土地基本上实现了灌溉管理的智能化和自动化,并且普遍推行自动控制系统,按时、按量将水、肥等直接送入作物根部,水资源利用率相当高。
在以色列,已经出现了在家里利用电脑对灌溉过程进行全程控制的灌溉系统,可以远程设定灌溉间隔时间,操作方便。
由于引进先进的传感器技术,因此对灌溉过程的控制可达到相当高的精度。
现在他们也正在着力随着现代电子工业不断进步,使得微电子技术与机电一体化、计算机信息技术和自动控制、航空航天等高新技术在不断的应用于智能灌溉领域,给高效果园智能节水的灌解决把空间信息技术、计算机技术和网络技术等高新技术应用到大型灌溉系统中(许一飞,1998)。
加拿大、澳大利亚和韩国等国家和地区也都有开发成功并形成系列的灌溉控制器产品,其中比较有代表性的是澳大利亚公司的灌溉控制器,已形成了多个系列,几十种型号的产品。