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新闻动态
创造彩虹 让人类拥有健康水资源
农业生产中灌溉智能化系统的应用
发布时间：
2023-10-30
农业灌溉智能化，是集物联网遥感技术、电子信息技术和计算机技术于一体，促进农作物灌溉合理化、科学化的智能系统[1]。基于该系统，能够实现农作物灌溉的远程管控，如灌溉时间间隔和灌溉用水量等。应用智能化灌溉系统相比以往的大面积灌溉，利于耗水量、耗电量的降低，同时在远程智能控制支撑下，农业灌溉管理更具现代化特征。
1 智能化采集田间信息
采集基站借助各种传感器采集标签，能够有效采集环境土壤的数据，依托2.4G无线射频传输数据到接收器，并且借助485组网形式，保证控制中心能够接收到相关数据。控制中心通过对各个数据的分析处理，展开相应操作，图1为采集系统工作原理。
1.1 采集传感器研究
虽然通过田间数据采集，能够减少劳动力的投入，但要想保证数据的良好传输，需投入较多资金，加大农业生产成本控制的难度。所以，为了实现田间自动灌溉和测量系统的进一步优化，应深入探索低成本的数据采集方法。建议结合数据采集传输特点，围绕物联网无线技术理论（zigbee理论）进行相关研究，以使研制出的传感器运行成本较低、组网便捷性较强[2]。
1.2 精准灌溉土壤研究
优质的灌溉系统是提高农业生产效益的关键，是农业生产工作的重点改进内容。要想实现精准灌溉，应加强对国内外农作物水量、土壤情报预测方法的调研，结合调研信息构建更为合理、完整的水灌溉知识系统。并且，注重研制系统配套设备，持续优化农业灌溉管控系统，提高系统运行稳定性。
2.1 技术功能
智能灌溉测控云终端构成单元较多，如通信单元、数据加密单元、控制执行单元、处理单元及数据采集单元等。在智能技术助力下，该终端具有多样功能，如能够计量采集用水与用电情况，以及管道通水压力与地下水位信息。平台可结合采集信息展开有效处理，而且能将处理结果及相关数据存储到云端，从而有效实时监测现场灌溉，远程控制自动水泵与阀门。此外，系统内设报警功能，通过IC卡的设置，若水泵非法启用就会立刻报警，从而更高效地处理问题。
2.1.1显示功能
智能化系统以液晶屏为显示屏。各种现场应用信息，能够直观呈现在显示屏上，如剩余金额、总用电量和用水量、报警信息等，借助这些显示信息技术人员能够通过人工调整的方式，使工作状态恢复正常[3]。
2.1.2计量功能
借助系统具有的计量功能，能够对水泵使用时间、灌溉总用电量、农户所需用水量等内容进行精确计量，而且能够利用计量装置完整记录上述内容。另外，记录单能够对每户累计用水量与剩余金额直接显示，且依托网络动态监测每户的管道压力值与每家位置，进而使农户用水安全性得到良好保障。
2.1.3历史记录存储功能
智能遥控云终端能够对用户信息进行存储，每个云终端能够达到超过1万个的数据保存量，以及200个左右的用户数据信息，如用户用电量、用水量、卡内余额、刷卡次数、刷卡时间等。同时，能够进一步细化监测内容，比如能够准确存储与记录每个泵的用水及用电总量，为完善智能系统提供依据。
2.1.4断电保护功能
若实际运行中设备发生断电情况，通电后不会直接启动水泵，需用户再次刷卡才能启动水泵，如此则能防止用户离开时，水泵自行运转浪费水资源。同时，为了保证供电不间断，系统内部配置备用电源，如遇停电情况，能够自动切换到后备电源。
2.1.5断相保护功能
运行时若三相输入电源发生断相，系统将立刻报警，同时停止水泵运输。如果三相输入电源发生断线，或是水泵运行时出现电压和电流不稳的情况，为了避免由于电流或是电压不稳损坏水泵，水泵会在8 s后停止运行。
2.1.6自检预警功能
若未能及时处理系统发出的报警信号，系统会每日重复上报预警信息，确保问题能够最终解决。以下为其报警功能的主要体现：
一是非法打开水泵房箱体门，系统就会启动蜂鸣报警，通常持续30 s以上的报警，且将报警信息向中心发送，如果未能及时有效处理，系统则会每日上报，以免问题被忽视，后续引发更严重的问题[4]。
二是箱体若出现异动或是过度倾斜的情况，就可能导致运行发生故障。应用智能化系统，当箱体倾斜超过45°，或是被非法移动，蜂鸣器就会响应报警，将信息发送给中心，持续30 s以上的报警时间。信息发送后，没有得到相应处理，会每日持续上报，以免问题被遗忘。
三是终端停电与来电。出现电源停电并来电后，系统会向中心及时发送提示信息，为开展检修工作提供依据。若系统内的传感器、计量表、电能表、压力变送器和阀门等结构发生故障问题，也会进行报警信息的发送，直到故障彻底解决，才停止定时报警信息发送。与此同时，在用户余额不足时，提示信息会不停在屏幕上闪烁，也会持续响动蜂鸣报警器。若余额用尽，则会停止水泵供水。倘若通知需将水泵关停后，仍非法启用水泵，则会发送报警信息给中心，以及时展开相应处理。
2.2 功能特点
农业灌溉中可实行刷卡取水制，智能灌溉系统能够借助IC卡发挥控制作用，且一个IC卡能够实现多口井的控制，或是多个IC卡控制一口井，实际操作相对简单。系统所用电路为内嵌宽电压稳压电路，采用此种电路即使有电网电压不稳的情况出现，也可以确保系统灌溉操作的稳定性。另外，对无线CDMA、GPRS网络通信传输功能进行了有效运用，即便用于软硬件的资金有限，可通过对阶梯计费功能的启用、屏蔽，使定额管理与总量控制的需求能够满足。
3.1 质量得到提升
通过对智能化灌溉系统的应用，能够显著提升灌溉的合理性、科学性。能够根据现场实情，对水量问题进行控制，并且依托系统自身的功能优势，实现合理灌溉，从而取得更理想的工作效率与工作质量，使传统灌溉的缺陷得以良好弥补，推动农业的现代化发展。同时，农作物在合理灌溉的作用下，也将出现农作物失效情况减少和质量明显提升等相关变化。所以，为了进一步发挥智能化灌溉系统在农业生产中的促进作用，国内相关人员仍须加强系统的研究和开发。
3.2 化肥利用更为高效
化肥补给是农业种植中不容忽视的一项工作，如何合理添加化肥是中国农业种植长期面临的难点。因为不同农作物对于化肥的需求不尽相同，故此，在作物实际种植中常常难以准确把控数量，而在智能化灌溉系统辅助下，则能使化肥使用问题得到良好解决，提高化肥的利用率，将化肥促进农作物生长的效用更大程度发挥出来。
综上所述，合理应用有限的水资源，是促进农业高质量、现代化发展的良好路径。为了实现水资源的高效利用，则应与时俱进，借助灌溉智能化系统。通过将田间传感器、互联网、控制器良好结合，以使灌溉过程更为便利，更加科学，使相关人员的工作量、工作压力进一步降低，助力农户增产、增收，促进农业农村经济持续向好。
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