基于PLC控制技术的农业自动灌溉系统设计摘要： 水是一切生命过程中不可替代的基本要素，水资源是国民经济和社会发展的重要基础资源。我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量2300立方米，只有世界人均水平的1/4，居世界第109位。而且时空分布很不均匀，南多北少，东多西少；夏秋多，冬春少；占国土面积50％以上的华北、西北、东北地区的水资源量仅占全国总量的20％左右。近年来，随着人口增加、经济发展和城市化水平的提高，水资源供需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水和水资源短缺已成为我国经济和社会发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。按现状用水量统计，全国中等干旱年缺水358亿立方米，其中农业灌溉缺水300亿立方米。20世纪90年代以来，我国农业年均受旱面积达2000万公顷以上，全国660多个城市中有一半以上发生水危机，北方河流断流的问题日益突出，缺水已从北方蔓延到南方的许多地区。由于地表水资源不足导致地下水超采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达8.2万平方公里。 发达国家的农业用水比重一般为总用水量的50％左右。目前，我国农业用水比重已从1980年的88％下降到目前的70％左右，今后还会继续下降，农业干旱缺水的局面不可逆转。北方地区水资源开发利用程度已经很高，开源的潜力不大。南方还有一些开发潜力，但主要集中在西南地区。 我国农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为43％，单方水粮食生产率只有10公斤左右，大大低于发达国家灌溉水利用率70-80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上的水平。通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业，实现适时适量的“精细灌溉”，具有重要的现实意义和深远的历史意义。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。 本次设计是采用PLC控制多路不同的土壤湿度，浇灌的开启和停止完全由土壤的湿度信号控制，能使土壤的湿度值保持在作物生长所需要的最佳范围之内。这样既有利于作物的生长，又能节约宝贵的水资源。 关键词：自动浇灌; PLC; 湿度传感器；农业自动灌溉系统
智能化灌溉系统的设计与实现 O 引言 我国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能灌溉系统在这种背景下应运而生了。智能灌溉系统不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。基于传感器技术的智能灌溉系统是我国发展高效农业和精细农业的必由之路。智能灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。 我国北方各省水资源缺乏，然而多年来使用传统方式为植株浇水不仅效率低、成本高而且浪费十分来重。对于大面积种植的棉田实现精准灌溉，不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低生产的成本。 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，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情，实现灌溉管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情以及农作物需水规律等方面做统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。如何利用有限的水资源，走“节水农业”已经成为农业生产获得最佳的效益和持续稳定发展的增长点。因此使用自来水发电的智能灌溉系统，控制喷灌和微灌系统，能有效地减少田间灌水过程中的渗漏和蒸发损失。现有的灌溉系统都要外接电源，存在一定的安全隐患且较麻烦。本系统可在无供电条件的地区使用，其最大优点为节水、节能、节约劳动力。 1 设计目标与实现方案描述 针对现有的智能化灌溉系统都需要外加电源供电，存在一定安全隐患，而且现有的自动灌溉装置的程序一般固化在系统的程序存储器内，只能简单地设置灌溉时间及循环时间，不能灵活根据季节不同自动调节等缺点，该系统将小型直流发电机接上风叶至于密封特制的盒子中，用水流带动风叶旋转来发电，再将电能储存到蓄电池中以给监控电路和电磁阀供电。该装置是以湿敏电阻和光敏电阻检测信号，自来水发电用作供电的一种无需外接电源的自动灌溉装置。该装置监控电路由信号采集部分，灌溉控制部分，电源部分，执行部分4部分组成。如图1所示。 1．1 信号采集部分 1．1．1 土壤湿度检测 采用硅湿敏电阻作为检测土壤湿度的传感器，它在25℃时响应时间小于5 s，检测土壤含水量范围为O～100％。 当湿敏传感器插入土壤时，由于土壤含水量不同，使得湿敏传感器的阻值也不同。通过湿敏电阻和IC1NE555判断湿度强弱，如果是土壤较干燥，湿敏电阻阻值较大，NE555翻转，输出高电平(约为电源电压)。 调整时，将湿敏电阻插入水内，调Rp1使NE555的3脚输出为12 V，然后将湿敏电阻从水中取出并擦干，调Rp1使输出0 V，这样反复调节多次即可达到要求。 1．1．2 日光强弱检测 通过光敏电阻和NE555判断光线是否强烈，如果是中午光线较强烈，IC2 NE555的3脚输
基于PLC的全自动灌溉控制系统的设计[摘要]介绍了可编程序控制器(PLC)在节水灌溉控制系统中的应用,系统具有手动灌溉模式,能根据用户要求设定各灌区的灌溉顺序和灌溉时间;同时系统具有自动灌溉模式,通过内置程序把湿度传感器测定的土壤湿度信号输入到PLC,与土壤最佳含水量对比,进一步控制电机和电磁阀的启闭;为了减小水泵电机的启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗,系统启动采用Y/启动。 [关键词]PLC;节水灌溉;土壤湿度;Y/启动;自动灌溉控制系统 当前,随着电气信息技术在节水灌溉工程中的应用,发达国家如美国、以色列、荷兰、加拿大、澳大利亚等成功开发了一系列用途广泛、功能极强的灌溉控制器。而我国在开发自动灌溉控制系统方面与发达国家差距较大,还处于研制、试用阶段,随着水资源的日趋紧张及信息技术的发展,开发具有自主知识产权的节水灌溉控制系统不仅具有广阔的市场前景,而且具有巨大的社会效益[1,2]。 本文以PLC为核心,选用C40C型可编程控制器来开发了一套灌溉控制系统,所开发的控制系统能手动设置对各轮灌区定时灌溉,也可以通过土壤湿度传感器与控制器形成全自动闭环控制系统。同时为了减少水泵电机启动电流,减轻对电网形成的冲击,减小能耗,水泵电机采用Y/启动。 1PLC输入/输出点分配及系统结构框图 本文所选用的C40C可编程序控制器输入24点(X0~X23),输出16点(Y0~Y15),带有RS232口及日历/时钟功能,供电电源为24V直流或100~240V交流,同时可以控制4路A/D、4路D/A。系统可以方便地扩展输入/输出口,系统中除湿度传感器为模拟信号外,其它输入/输出信号均为开关量,PLC各个输入/输出点分配情况见表1。
智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法 智能节水灌溉系统也叫智能农业物联网精细农业自控系统，是托普云农物联网为保证农业作物需水量的前提下，实现节约用水而提出的一整套解决方案。智能节水灌溉系统简单的说就是农业灌溉不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；智能节水灌溉系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。 一、智能节水灌溉系统的功能设计 智能节水灌溉系统要实现上述功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。 针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。 智能节水灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向
技术密集型转变奠定了重要的基础。 智能节水灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能节水灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能节水灌溉系统。 二、智能节水灌溉系统的设计背景 灌溉造成水资源大量浪费 美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能节水灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。 水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，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。 在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能节水灌溉系统在这种背景下应运而生了。 不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。 三、智能节水灌溉系统工作原理 灌溉系统工作时，湿度传感器采集土壤里的干湿度信号，检测到的湿度信号
我国的智能灌溉控制系统是经由国家农业信息化工程技术研究中心自主研发的集自动控制技术，传感器技术、通讯技术、计算机技术等于一体的灌溉管理系统。随着越来越多的的城区开始应用智能灌溉控制系统，人们对智能灌溉控制系统也开始逐渐重视，下面我们一起来看看智能灌溉控制系统的特点。 其中机井灌溉控制系统是通过IC卡机井灌溉控制箱对农田机井进行取水管理，以IC卡刷卡取水的方式取代了传统的专人管理方式；实现了农业用水计量、水资源信息的自动化采集和测控。针对机井分布情况、灌溉区域的不同，提出不同方式的组网方案。 我国自主研发的智能灌溉系统有着系统可靠性高，操作相对简便；软硬件应用中文作为界面，易于学习和掌握，操作过程对国人来说更加容易；适合各种灌溉方式如滴灌、喷灌、微灌，地面灌等；具有多种的控制连接方式：该系统具有满足不同条件下（地形，布局，规模等）的控制连接模式，各控制设备之间可采用无线或有线方式连接；该系统的扩容性，灵活性较强，可进行分区域、多路的集中或分散智能控制，即适用于小面积，简单的灌溉控制，也适用于大面积，复杂的灌溉网络的控制；系统具有完成数据分析，控制等功能，控制系统还能够处理传感器数据信息，利用传感器或条件输入设备作为灌溉运行的控制条件，实现智能化灌溉；系统可可根据需要实现中控室、手机短信、现场遥控及现场手动控制功能；可控制灌溉系统以外的其它设备，如：道路
或公共场所灯光，大门、喷泉、水泵等；成本低(仅有进口产品的一半价格)，后期维护，保养简便等特点。 以上是对智能灌溉控制系统特点的介绍，下面介绍一家生产智能灌溉控制系统的公司。南京淋达智能技术有限公司（LD future），是中国科技团队联合美国洛杉矶加州大学（UCLA）清洁能源研究中心共同推进技术创新，并与国内风险投资机构共同投资成立的物联网高科技企业。公司专注于通过物联网与移动互联网的技术创新实现全球水资源、能源的高效利用，致力于推动智慧城市中的智慧园区灌溉、智慧小区灌溉物联网智能技术产业化。
智能农业灌溉系统方案设计 托普物联网认为所谓智能农业灌溉系统就是不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。要实现此功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。 针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。 智能农业灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。 智能农业灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能农业灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能农业灌溉系统。 智能农业灌溉系统 背景
灌溉造成水资源浪费 美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能农业灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。 HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。 水资源被浪费的原因是技术不行，美国有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。 在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能农业灌溉系统在这种背景下应运而生了。 不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。 智能农业灌溉系统整体方案图 结构 系统结构
灌溉系统自动化控制设计（一） 李鸣 喷微灌系统的自动化，必须要有自动灌溉的控制器，甚至更多的装置，它们由土壤湿度传感器、控制器和电磁阀组成一个控制系统。灌溉系统应当能够按照土壤墒情和作物需水特性实施自动灌溉（包括沟灌、喷灌、滴灌、渗灌），达到高产、高效和节水的目的。灌溉控制系统也应当适用于园林灌溉、庭院花圃、苗圃、果园、菜地的灌溉需要。自动灌溉控制系统可以实现科学灌溉，节能、省水，使菜地和农地产量和产品的质量明显提高。 智能化，精准化的自动灌溉控制技术是伴随着信息产业和计算机应用技术、传感器制造技术、塑料工业技术的提高而逐步提高，并实现更加现代化和智能化的。 第一节. 概述 灌溉自动控制系统正在以前所未有的速度快速发展，快速的发展与目前信息产业发展的结合越来越紧密。总的来说，高速发展的控制技术与技术水平的提高不是人们能够想象得到的。目前，灌溉控制系统的在结构设计，通讯方式和传感器使用上已经出现了以下几种常见的控制系统。 基于物联网的灌溉控制系统。 物联网是基于传感器技术的新型网络技术，在现代农业中，大量的传感器节点构成了一张张功能各异的监控网络，通过各种传感器采集与作物生产有关的各种生产信息和环境参数，可以帮助农户及时发现问题，准确地捕捉发生问题的地点，对耕作、播种、施肥、灌溉等田间作业进行数字化控制，使农业灌溉的各种资源，包括水资源的利用更加精准化和效率最大化。 基于物联网的无线传感器由部署在监测区域内大量的微型传感器节点通过无线通信形成的一个多跳自组织的网络。就是说传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。其主要目的是采集与处理该网络覆盖范围内监测参数的信息。无线传感网络在农业中的一个重要应用是在温室等农业设施中，采用不同的传感器和执行机构对土壤水分，空气温湿度和光照强度，二氧化碳浓度等影响作物生长的环境信息进行实时监测，系统根据监测到的数据将室内水、肥、气、光、热等植物生长所必需的条件控制到最佳状态，保证作物的增产增收。 基于单板机PLC的灌溉控制系统。 另一种是使用单板机PLC 开发的自动控制灌溉系统。它的设计工作原理是通过可编 程的PLC 控制灌溉电磁阀, 并采用管道输水，通过喷微灌系统来灌溉农田。PLC灌溉控制系统是一种可用于高可靠性环境的实时监测网络系统, 适用于各种需要对温度和湿度等环 境参数有监测要求的场合, 尤其是不方便布线的应用场合, 能对大范围内多点的温度和湿度等信息进行联网监测并记录。通过温度、湿度、液位、流量等传感器采集相应的数据信息, 经
基于无线传感网络的精细农业智能节水灌溉系统 肖克辉2,1 ，肖德琴 2,1 ，罗锡文 1 (1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州510642； 2.华南农业大学大学信息学院，广州510624） 摘要：在精细农业相关应用和理论研究基础上，自行设计用于检测农业水分含量和水层高度的无线传感器，构建农田水分无线传感器网络体系结构，设计基于水分无线传感网络的智能节水灌溉控制系统，通过实时农田水分数据和农作物水分需求专家数据形成灌溉决策，由灌溉控制系统实施定量灌溉，在水稻生长过程中的实际应用表明，该系统体现出可行性和高效性，有利于精细农业的发展和水资源的可持续利用。 关键词：无线传感网络；智能灌溉控制系统；精细农业；构架 0 前言 通过不同集成微型传感器的相互合作，无线传感网络常用于检测并获取监测对象中的各种信息。利用嵌入式信息处理和随机自组织无线网络，将信息发送到用户终端来实现“无处不在的计算”理念。基于无线传感网络的自动化、自组织和以数据为中心等特点，它能够应用于获取土壤水分数据，然后自动地将这些数据融合传输形成一个高效的田间水分数据采集平台，从而实现智能节水灌溉。 传统的田间灌溉通常由人亲自控制，而且需要大量的人力和物力，这将导致缺乏实时性和精确性，这也有悖于长期农业生产的发展趋势和水资源的可持续利用。无线传感网络被广泛地应用于精细农业和智能灌溉来克服上述存在的问题。 G Vellidis 和他的同事开发了一个典型的实时智能检测的传感器阵列来检测土壤水分，测试土壤水分使用现成的组件。这个阵列由一个位于中间位置的接收机组成，这台接收机连接在一台笔记本电脑和田间的多个传感器节点上。具有精密灌溉技术的集成传感器提供了一个闭环的灌溉系统，能够确定从智能传感器阵列的哪一位置将时间和数量输入到实时定位灌溉应用程序中。
本科生毕业设计 摘要 自动控制节水灌溉技术代表了农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平比较低下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基于单片机的节水灌溉自动控制系统，系统对土壤湿度进行监控，并按照农作物的要求进行适时适量的灌水，其核心部分是单片机控制部分，主要对灌溉控制技术以及系统的硬件设计，软件编程各个部分进行深入的研究。 控制部分以单片机为核心，研制了一种基于单片机的节水灌溉自动控制系统。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。为了进行大规模灌溉工程的监控，采用分布式控制模式，以提高控制系统的可靠性、降低系统的成本。 该套基于单片机控制的节水灌溉自动控制系统造成本低，体积小、安装方便、抗干扰性强、运行可靠，相比其他控制方式来说，性价比高，更易形成产品，便于推广应用。这是我国灌溉自动控制技术的一种新尝试，为目前农业在较低生产力水平的状况下，向智能化、市场化方向发展开辟了一条新途径。 关键词： AT89C51单片机；湿度传感器；A/D转换；采样；芯片 1
本科生毕业设计 ABSTRACT The 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 water-saving irrigation system that controlled by MCU.This system can supervise humidity.it can irrigate to the demand of the farm crops with right amunt of water at well time.The control part that consists of MCU is its core.Research work had been carried on irrigation control technology,hardware and software program and so . The control that consists of MCU is its core.A set of automatic water-saving system which is controlled by sing-chip controller have been developed in this paper.The overall structure of system、the main circuit of the MCU system、data-collecting circuit、I/O expanding circuit are all the designed.For monitoring large-scale irrigation system,we use distributional control model to enhance stability of the system de reduce the cost. It is small,easy to fit,a strong capability to resist interfere and low-cost.So the control system is more economic compared to other control system such as thuter system and all these demonstrate this production is adept to be popularized.This work is a fresh attempt to bring our agriculture into an advanced stage,which now is relative to be backward greenhouse control technique,especially on the aspect of nutrient liquid supplying when crops cultivated on tissue. Key words: AT89C51 MCU; Humidity Sensor; A/D transform; Sampling; Chip 2
农业智能灌溉系统解决方案 农业智能灌溉系统又叫物联网智能滴灌控制系统，是托普云农为实现现代农业所提倡的节水、节肥、省力、高效而研发出的一种自动化控制灌溉浇水系统。 农业智能灌溉系统是将灌溉节水技术、农作物栽培技术及节水灌溉工程的运行管理技术有机结合，同时集电子信息技术、远程测控网络技术、计算机控制技术及信息采集处理技术于一体，通过计算机通用化和模块化的设计程序，构筑供水流量、压力、土壤水分、作物生长信息、气象资料的自动监测控制系统，进行水、土环境因子的模拟优化，实现灌溉节水、作物生理、土壤湿度等技术控制指标的逼近控制，从而将农业高效节水的理论研究提高到现实的应用技术水平。农业智能灌溉系统实用性强，灌溉定时定量，适用范围广，功能强大，操作简单，可广泛应用于粮食、蔬菜、花卉、果树、大棚等灌溉管理。 一、农业智能灌溉系统组成： 浙江托普物联网研制的农业智能灌溉系统由首部枢纽、管路和滴头组成。 1．首部枢纽：包括水泵(及动力机)、施肥罐、过滤器、控制与测量仪表等。其作用是抽水、施肥、过滤，以一定的压力将一定数量的水送入干管。 2．管路：包括干管、支管、毛管以及必要的调节设备(如压力表、闸阀、流量调节器等)。其作用是将加压水均匀地输送到滴头。 3．滴头：其作用是使水流经过微小的孔道，形成能量损失，减小其压力，使它以点滴的方式滴入土壤中。滴头通常放在土壤表面，亦可以浅埋保护。
二、农业智能灌溉系统系统工作原理： 1.灌溉控制 灌溉分为人工干预、定时定量、条件控制3种灌溉控制方式,不论哪一种控制方式,当达到灌溉开始条件时,先打开田间阀和主控阀,然后启动水泵,开始进行灌溉。当一组阀门灌溉结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在灌溉的阀门(水泵一直处于运行状态)。当所有需要灌溉的田间阀灌溉完毕,先关闭水泵,再关闭主控阀和田间阀,这样,一个灌溉过程结束。 2.营养控制 营养液控制方式也分为人工干预、定时定量、条件控制三种。当进行营养液时,计算机系统根据选定的配方和已设定好的营养液PH、EC值,利用文丘里注肥器进行水肥混合,同时在线实时监测混合营养液的PH、EC值,根据PH、EC设定值与检测值之间的偏差来调整混肥阀的注肥频率,在短时间内使营养液的检测值和设定值之差达到允许的范围内。当一组田间阀门结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在运行的阀门。当所有需要的田间阀完毕,先关闭泵和水泵,再关闭正在运行的所有阀门,结束控制。 3.过滤器自动反冲洗控制 过滤器反冲洗有2种控制方式,一种为自动控制,一种为计算机手动控制。自动控制是利用差压开关监测过滤器进、出口两端差压,当过滤器由于堵塞,两端差压达到设定值时,立即中断当前的工作,对过滤器组依次进行反冲洗,冲洗时长可任意设定,冲洗完毕,恢复系统原来的运行状态。过滤器反冲洗手动控制是当认为过滤器需要反冲洗时,通过启动反冲洗程序界面上的启动键,随时可进行过滤器的反冲洗,冲洗方式与自动控制相同。 4.优先权控制
智能农业灌溉系统方案设计 智能农业灌溉系统就是不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。 智能农业灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。 智能农业灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能农业灌溉系统的成本差不多，却可节水16雅V 30% 背景 在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%而水资源利用率高的国家已达70%-80%因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能农业灌溉系统在这种背景下应运而生了。
系统结构 本设计采用了可以无限扩展的开放式设计思路，并采用先进的集木式构建。整个系统由多组集群控制单元组成，每组集群控制单元管理一片区域，每一个片区由多台控制器、电磁阀、传感器组成。因此本系统可以根据用户的需求，方便快速地组建智能农业灌溉系统。用户只需增加各级控制设备的数量即可实现整个系统的无限扩容。本系统可适用于小到某块棉田的自动灌溉，大到整个兵团所有作物地块，包括绿地的自动灌溉。并且系统容量越大，平均投资成本愈低，生产效率也越高。 本系统遵循了以下设计原则： 1、系统模块化、层次化设计，以提高效率，增加可维护性，便于扩展； 2、灵活的硬件配置，用户可以任意升级、更换被控硬件设备，而不需要更换软件； 3、人机界面友好，实现灌溉过程的无人值守，减少人员的工作强度，提高灌溉效 率； 4、抗电磁干扰的能力强，保证系统在野外强电磁干扰的恶劣环境下能可靠地运行； 5、故障自动检测功能，提高系统的健壮性，各种设备的布局要求美观。 通信方式 系统上行数据与下行数据均采用了基于广域网的先进的无线传输方式进行传输。上行数据包括：空气温度、湿度；土壤温度、显度；电磁阀及各控制器的工作状态等信息。下
农田灌溉控制系统、农田灌溉自动控制 系统概述: 农田灌溉控制系统通过IC卡机井灌溉控制箱对农田机井进行取水管理，以IC卡刷卡取水的方式取代了传统的专人管理方式；实现了农业用水计量、水资源信息的自动化采集和测控。针对机井分布情况、灌溉区域的不同，提出了三种不同方式的组网方案。 注：DATA86农田灌溉控制系统于2015年11月12日顺利通过水利部测试，并被评为“优秀”产品进行推广。 系统拓扑图: 1、GPRS/CDMA组网方案 该方案适用于灌溉区及机井分布广的现场组网方式。采用全球通信网络GPRS/CDMA组网。各机井监控信息传输至云服务器，村级管理中心与水务局管理中心通过访问云服务器获得相关数据。 GPRS/CDMA组网方案拓扑图
2、433M 转GPRS/CDMA 组网方案 该方案适用于机井相对密集，且距离村中心较远的现场。采用短距离433M 组网，再经过远距离GPRS/CDMA 网络传输至水利局服务器。村级管理中心与水务局管理中心通过服务器获得相关数据。 433M 转GPRS/CDMA 组网方案拓扑图 3、433M 接力组网方案 该方案适用于灌溉区且机井分布密集，距离村管理中心近的现场组网方式。采用纯短距离433M 组网方式，实现了系统“零”通信费用。机井数据通过村管理中心传输至水务局。 DATA-6125 DATA-6125
433M 接力组网方案拓扑图 系统优势: 1、计量方式 DATA-6125 DATA-6125
2、系统特点: 3、系统功能: ◆农田灌溉控制系统具有限制取水功能，年累计取水量超过设定限值时，自动停泵。 ◆水泵缺相、过载、过流或计量设备故障时，自动停泵，保障设备安全、计量准确。 ◆农田灌溉控制系统具有防雷保护功能，确保控制终端在雷雨季节安全运行。 ◆不同功率的机井（水泵），只需更换不同的交流接触器即可。 ◆手持机具备无线抄表功能，可在机井周边20米范围内一键抄取该机井的所有农户用水记录。 ◆不同村的IC 卡不能相互使用，即一个村的卡不能到另一个村使用。 ◆在使用时断电，IC卡农田灌溉控制箱的数据不会丢失，来电后农户可继续使用。 ◆一台IC卡农田灌溉控制箱DATA-9201可供多个农户使用；一个农户也可使用多台农田灌溉控制箱。 ◆卡内金额小于设定的下限值，IC卡农田灌溉控制箱会自动发出报警信息，提示农户及时充值。
摘要 灌溉系统自动化水平较低是制约我国高效农业发展的主要原因。就此，文章设计了以单片机控制为中心的模拟智能灌溉系统。该系统可对不同土壤的湿度进行监控，并根据作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水。 单片机控制部分采用的是型号STC89C52的单片机，主要有显示单元、ADC 采集单元、RTC 单元、EEPROM 存储单元、继电器控制电路及报警输出电路组成。单片机可将电位器输出的模拟电压信号通过AD 转换成数字信号，通过 DS1302 芯片提供时间信息；通过按键完成灌溉系统控制和湿度阈值调整功能，再通过 LED 完成系统工作状态指示功能。实现了土壤湿度测量、土壤湿度和时间显示、湿度阈值设定及存储等基本功能。 关键词：智能灌溉，单片机
目录 第一章绪论 (1) 1.1 前言 (1) 1.2国内外现状 (1) 1.3智能灌溉系统的简介 (2) 1.4本次设计中担任的工作 (2) 第二章系统硬件电路的设计 (3) 2.1本设计任务和主要内容 (3) 2.2模拟智能灌溉系统框图 (3) 2.3 STC89C52单片机简介 (3) 2.4实时时钟模块 (5) 2.4.1 DS1302 基本功能 (5) 2.5按键模块 (6) 2.6模数转换模块 (6) 2.6.1PCF8591基本功能 (7) 2.7继电器的驱动模块 (8) 2.8数码显示模块 (9) 2.8.1数码管的简介 (9) 2.8.2锁存器M74HC573 (10) 2.8.3译码器74HC138 (10) 2.9存储模块 (11) 第三章原理图的设计 (12) 3.1Protel DXP的简介 (12) 3.2智能灌溉系统原理图的设计 (12) 3.2.1启动Protel DXP 2004 (12) 3.2.2电路原理图文件的新建和保存 (12) 3.2.3元件的查找和放置 (13) 3.3智能灌溉系统印制电路板（PCB）的设计 (16) 3.3.1新建印制电路板文件 (16) 3.3.2规划印制电路板 (16) 3.3.3将电路原理图文件传输到PCB中 (16) 第四章系统软件的设计 (21) 4.1流程图 (21) 总结 (23)
智能喷灌系统（详细版） 大家知道喷灌是什么吗？喷灌是把由水泵加压或自然落差形成的有压水通过压力管道送到田间，再经喷头喷射到空中，形成细小水滴，均匀地洒落在农田，达到灌溉的目的。而智能喷灌系统则是为实现现代农业所提倡的节水、节肥、省力、高效而研发出的一种自动化控制灌溉浇水系统。目前在农业领域内有着广泛的应用。本文就简单介绍一下智能喷灌系统及其应用的好处。 一、智能喷灌系统概述： 托普云农滴灌智能控制系统是将灌溉节水技术、农作物栽培技术及节水灌溉工程的运行管理技术有机结合，同时集电子信息技术、远程测控网络技术、计算机控制技术及信息采集处理技术于一体，通过计算机通用化和模块化的设计程序，构筑供水流量、压力、土壤水分、作物生长信息、气象资料的自动监测控制系统，进行水、土环境因子的模拟优化，实现灌溉节水、作物生理、土壤湿度等技术控制指标的逼近控制，从而将农业高效节水的理论研究提高到现实的应用技术水平。滴灌智能控制系统实用性强，灌溉定时定量，适用范围广，功能强大，操作简单，可广泛应用于粮食、蔬菜、花卉、果树、大棚等灌溉管理。 二、智能喷灌系统应用的好处： 1、省工：完全突破传统的灌溉模式，一个人即可轻松呵护成百上千亩作物，不论是智能自动化还是半自动控制，都不过是开开阀门、点下键盘这样简单，劳动强度大幅降低，节省70%左右人工。 2、省肥：通过滴灌系统，结合当下流行的全溶性水溶肥，轻松实现水肥一体化，将肥料精准施加到作物根部。滴灌水的利用率高，则施肥的利用率也高，可节省50%以上的肥料，氮肥利用率可高达70%。 3、省水：改变了传统漫灌浇地而不是浇作物的弊端，根据作物需水特性，实现适时、适量、可控的精准灌溉，避免产生深层渗漏及地面径流，可节水40-70%。滴灌为局部灌溉，只湿润作物根区，不易产生无效灌溉；采用滴灌技术很容易实施频繁灌溉，很容易控制过量灌溉；很容易实施灌溉自动化，实施智能灌溉、精准灌溉；与喷灌比，不受风的影响，无漂移损失；蒸发损失小。 4、省心：系统操作简便，全自动智能控制系统可轻松实现定时、定点、定量的水肥供给，开开阀门、按个按钮即可完成灌溉施肥，非常省心。 以上便是智能喷灌系统的介绍及其应用的好处，浙江托普云农科技股份有限公司致力于
智能农业灌溉系统组成要素及功能特点 一、智能农业水肥一体化应用技术： 智能农业灌溉系统可以帮助生产者很方便的实现自动的水肥一体化管理。系统由上位机软件系统、区域控制柜、分路控制器、变送器、数据采集终端组成。通过与供水系统有机结合，实现智能化控制。可实现智能化监测、控制灌溉中的供水时间、施肥浓度以及供水量。变送器（土壤水分变送器、流量变送器等）将实时监测的灌溉状况，当灌区土壤湿度达到预先设定的下限值时，电磁阀可以自动开启，当监测的土壤含水量及液位达到预设的灌水定额后，可以自动关闭电磁阀系统。可根据时间段调度整个灌区电磁阀的轮流工作，并手动控制灌溉和采集墒情。整个系统可协调工作实施轮灌，充分提高灌溉用水效率，实现节水、节电，减少劳动强度，降低人力投入成本。 用户通过操作触摸屏进行管控，控制器会按照用户设定的配方、灌溉过程参数自动控制灌溉量、吸肥量、肥液浓度、酸碱度等水肥过程中的重要参数，实现对灌溉、施肥的定时、定量控制，节水节肥、省力省时、提高产量，专用于连栋温室、日光温室、温室大棚和大田种植灌溉作业。 托普云农智能农业水肥一体化技术以自动化精确灌溉、施肥，节省用工和提高效益为核心，在现代农业生产中应用显示出明显的优势。本文就该技术作相关阐述。
二、智能农业水肥一体化系统组成以及适用范围： 托普云农智能农业水肥一体化微滴灌系统主要是由阀门、水表、水泵、自动反冲洗过滤系统、智肥化施肥机、pH/EC控制器、施肥罐、安全阀、电磁阀、田间管道系统等组成。该系统适合在已建成设施农业基地或符合建设微灌设施要求的地方应用，要有固定水源且水质良好，如水库、蓄水池、地下水、河渠水等。比较适合用于经济价值较高的蔬菜和果树等作物上。 三、智能农业水肥一体化微灌、施肥制度制定： 1、微灌制度拟定 智能农业水肥一体化灌溉系统根据作物全生育期需水量与降水量的差值确定灌溉定额、灌水次数、灌水间隔时间、每次灌水延续时间和灌水定额等。还需考虑土壤墒情、温度、设施条件和农业技术措施等。大棚膜下滴灌用水量会比畦灌减少30％~40％，比大水漫灌减少50％以上。 2、施肥制度拟定 智能农业水肥一体化灌溉系统根据作物全生育期需肥总量与土壤中养分含量的差值来确定实际施肥量、每次施肥量、施肥次数、施肥时期和肥料品种，同时作物的需肥特性、肥料利用率、目标产量、施肥方式也是决定施肥制度拟定的因素。微灌施肥通常可比习惯施肥减少30％～50％的肥料用量。 3、微灌和施肥制度拟合 按照作物拟定的微灌制度将肥料同微灌的灌水时间和次数进行合理分配，主要原则就是肥随水走、分阶段拟合。注入肥液浓度一般为0.1％。操作上还要注意，要先走水15min左右，再注入配好的肥料溶液，微灌施肥结束后需用不含肥的水清洗清灌管道15～30min，防止堵塞出水口。此步聚智能农业水肥一体化滴灌系统系统可以自动进行，无需人工控制。 4、肥料选择 智能微灌系统的滴灌管出水口很小，非常容易被各种微小的杂质堵塞，影响到微灌施肥的效果。为此肥料的选择注意以下几个方面：首先必须是全溶性的肥料，溶于水后无沉淀；二是肥料的相溶性要好，搭配使用不会相互作用生成沉淀物；三是施磷肥时尽量通过基肥施入土壤；四是用微量元素时，应选用螯合态微肥，否则与大量元素肥混合使用时易产生沉淀物。在市场上常用的溶解性好的普通肥料有尿素、硝酸铵、硫酸铵、硝酸钙、硝酸钾、磷酸、磷酸二青钾、磷酸一铵(工业级)、氯化钾等，或选用微灌专用固体肥料。
摘要 水是生命的源泉，水是维系社会进步、生态环境和人类文明的基础因素，而我国水资源严重匮乏，农业节约水灌溉技术仍未得到很好的普及利用。我们必须进一步提高认识，抓紧完善节水灌溉的规划设计，大力推进节水灌溉技术的研究、生产和应用，以更好地服务“三农”推进社会的现代化进程。本文就此问题研究了单片机控制的节水灌溉系统，该系统可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、适量的节水灌溉。 本文在设计中采用了微灌的节水灌溉工作模式。系统可以根据土壤湿度要求自动控制电磁阀开关，进行灌溉，还可以根据上位机指令进行灌溉。系统设计上选用AT89S52单片机为控制器，选用FDS-100湿度传感器检测土壤水分湿度。土壤湿度传感器检测出的土壤湿度信号经信号调理电路转换为电流信号传送到AT89S52，单片机将土壤湿度信号转换成数字量，根据用户设定的土壤湿度要求驱动电磁阀进行灌溉。本系统可以检测10路土壤湿度信息，可以控制10路水阀的开关。土壤湿度信息由8位LED显示器就地显示。系统设有CAN 总线接口电路可以与上位机通信。 本系统功能较为全面，使用方便，能够满足农业生产的基本要求，对于提高农作物产量、节约劳动力成本有重要的作用，对我国农业生产自动化有积极地意义。 关键字：节水灌溉；湿度传感器；土壤湿度；电磁阀
Abstract Water is the source of life, and it is the basic factors to maintain the social progress, the ecological environment and human civilization, but shortage of water resource of china and agricultural wa ter saving irrigation technology hasn’t been widely used well. We must promote the understanding further, and hurry to improve the planning and design of water saving irrigation, work hard on promoting the study of water saving irrigation technology and its production and application to better serve the three rural advancing the process of modernization of society. This article studies the problem of water saving irrigation system controlled by single chip microcomputer, the system can be of different soil moisture monitoring, and in accordance with the requirements of the crops on soil moisture of water saving irrigation timely, appropriate. This article adopts the water saving irrigation sprinkler irrigation in design mode. The system can automatically control the electromagnetic valve switch, according to the soil moisture requirements for irrigation, also can be used in irrigation according to computer instruction. The design of system using AT89S52 MCU as controller and using FDS-100 humidity sensor to detect soil moisture and humidity. Soil moisture soil moisture sensor signal detected by signal conditioning circuit converts the current signal is transmitted to the AT89S52, the soil humidity signal is converted into digital quantity, irrigation based on soil moisture set by the user requirement driving solenoid valve. This system can detect 10 of soil moisture information, switch can control 10 road water valve. The soil moisture information from 8 LED display display. System with CAN bus interface circuit can communicate with the PC. The function of system is more comprehensive, easy to use and it can meets the basic requirements of agricultural production, to increase the yield of crops, saving labor costs have an important role and it has positive significance for agricultural production automation in china. Key words:Water-saving irrigation; Humidity sensor; Soil moisture; electromagnetic valve