果类种植园中喷灌智能控制系统方案设计.pdf

托普物联网开创智慧农业新时代！ 果类种植园中喷灌智能控制系统方案设计 摘要：本文从微喷灌系统、灌溉自动化控制系统、果园微喷灌的全自动控制设计 等方面作了详尽的阐述，提出果园喷灌智能控制系统工程建设、果园微喷灌自动 化的一些设想。 关键词：计算机 自动化 电磁阀 喷灌智能控制系统 1 果园喷灌智能控制系统简介 果园是农业高科技的结晶，果同主要种植柑桔、葡萄、水蜜桃、茶等低矮果 树，大型果园面积一般规模有几百或近千亩，丘陵区园地地势起伏较大，高差不 均，运用传统灌水方式很难进行系统灌溉，不能保证满足果树的需水量，而先进 的微喷灌系统具有节水、降温、除尘、防霜冻、调节田间小气候、灌水质量高、 增产效果好等优点，对土壤、地形和作物适应性强，防堵塞。充分利用小水源， 由低处水库或河流中取水，经过过滤加压，然后由遍布全园的各种管道把带有肥 料、除虫剂的水准确地送剑每片需水地果树中，保证果树的正常需水，利于施肥、 喷洒除草剂、节省能耗，且操作简单，易于实现自动控制，全园使用微机自动检 测控制电磁阀的开启，能精确实现果树的轮灌、对灌水时间和灌水量实现有效的 控制，从而实现全园果树系统自动化。 2 微喷灌系统 微喷灌是一种管道输水的局部灌溉，水一直送到作物根部附近。几乎适应各 种复杂地形。它通过低压管道系统将有压水 (低压小流量)送到作物根部附近，用 微喷头或微喷带将灌溉水喷洒在土壤表面，利用空气作为配水介质，以吸水方式 湿润土壤而进行灌溉的一种新型灌水方法。 2．1 果园喷灌智能控制系统的组成 常见的果园喷灌智能控制系统主要由地面系统、树上系统、悬挂系统、地下 系统组成。完整的系统由水源部分、输配水设备、首部枢纽、各级管道和尾部设 备灌水器(微喷头等)以及流量、压力控制部件和测量仪表等组成， 2．2 设计原则 微喷灌系统设计，通常应遵循以下主要原则： ①必须满足果园果树生长对水分的要求；②灌溉系统设计应结合耕作实际， 便于操作； ③应使所选择的灌水方法既能满足果树灌溉要求，又不因灌溉而造 托普物联网开创智慧农业新时代！ 成病害、虫害的发生； ④灌溉系统设计时应考虑施肥及喷药装置；⑤应使灌溉 系统在满足灌溉要求的同时，工程建设的综合造价最小。 2．3 设计步骤 ①收集地形、土壤、气象、水源、果树种植、果园环境等方面的资料。②根据果 树种类、种植制度、种植季节、水源、灌溉保证率、果园设施等情况选择灌水方 法。③系统的管道分干管、支管和毛管等三级，布置时于、支、毛三级管道要求 尽鼍相互垂直，以使管道长度和水头损失最小。④微喷灌灌溉制度的拟定。包括： 灌水定额、设计灌水周期、一次灌水延续时间、控制灌溉面积大小的计算、管网 水力计算、管道系统设计等。 3 灌溉自动化控制系统 微喷灌系统能很方便地实现自动控制，实现节水灌溉，这也是实现农业现代 化的要求。全自动控制系统：系统通过预先编制好的控制程序和根据反映果树需 水的相关参数自动启闭水泵和电磁阀，按一定的轮灌顺序进行自动灌溉。自控系 统包括中央控制器、电磁阀、传感器 (土壤水分传感器、温度传感器、压力传感 器、水位传感器和雨量传感器等)、通讯线路及工程部分的灌水器、管道、管件 及水泵、电机等装置。 3．1微喷灌自动控制的方法 微喷灌自控系统的基本控制方法有：时间控制、水量控制和反馈控制三种。 时间控制系统是按顶定好的时间放水或关水；水鼍控制系统是按照设计的配水方 案 (配水量)放水或关水；反馈控制系统是根据灌 I 垤内湿度感受器的反应，将信 号传送到首部控制枢纽部分来关水或放水。本系统采用反馈控制实现自动控制。 利用计算机管理系统，运用专川的微喷灌系统自动检测软件，实时或定时通过有 线或无线数据传输网络和数据采集控制设备，采集田间土壤水分、土壤温度、空 气温湿度等数据，检测果同十壤水分状态和特征指标、果树水分含量指标、气象 变化趋势，根据果树对水分的需求和七壤墒情制定出合理的灌溉计划和果园管理 计划。 3．2 果园管理计划 果园管理软件系统为用户提供每一块农田的土壤水分状况图、十壤水分含 量、日水分利用量、制定合理的灌溉管理决策、对不同的果园区进行灌溉优先排 托普物联网开创智慧农业新时代！ 序。并存储数据资料、运算处理、显示输出。 3．3 灌溉计划 允许灌溉管理者根据果树水分需求和果树对灌溉的反应制定合理的灌溉计 划