自动喷灌范文

自动喷灌范文（精选5篇）

自动喷灌 第1篇

黄河事业的快速发展, 逐步实现了从传统治黄到现代治黄、从治理黄河到经营黄河的一系列转变, 单位所属庭院不仅在改善职工生产、和生活环境和条件等方面的功能得以充分发挥, 而且通过种植、养殖、加工等项目的建设与开展, 发展了庭院经济, 增加了经济实力, 为单位发展、职工增收发挥出更大的潜能。

邹平黄河河务局利用庭院土地, 通过大棚营养基播种、育苗、出苗、入盆、成苗、出售, 年产万寿菊、矮牵牛、一串红、鸡冠花、孔雀草、长春花等花卉200万盆, 创出了较好的经济效益。但是, 在整个花卉繁育过程中, 通过水泵安装、管路架设、供点线路架设、一根管子需要几个人操作, 拖着水管满地转的浇水方式成了工作量大、生产环境差、劳动强度大、反复率高, 费时、费工、费水, 也成了该项工作的难点。我局通过市场调查和查阅有关技术资料, 组织有关技术人员进行研发, 利用结构简单、价格便宜、已普遍运用的遥控装置, 结合喷灌浇水系统, 研制成功本成果----自动喷灌器。根据实际运用情况, 对本成果多次进行了改进和完善。本成果应用以来效果明显, 提高了工作效率, 减轻了劳动强度, 在节水、节电方面也有很大进步, 为单位节约大量资金。

2 成果研发过程

2.1 研发过程

为了改善职工工作和生活环境, 我局加大庭院建设力度, 发展庭院经济, 利用庭院土地, 培育各类花卉, 由于花卉数量巨大, 浇水成为一大难题。传统浇水方式劳动强度大, 反复率高, 费时、费力、费水, 工作效率低。根据实际情况, 我局组织有关技术人员成立科研小组, 前期做了大量的准备工作, 反复论证和实验, 终于利用遥控装置结合喷灌浇水系统, 研发成功自动喷灌器。经过2年多的应用, 该喷灌器功能日益完善, 使用效果明显, 真正达到了省水、省电、降低劳动强度、提高效率的目的。

2.2 设备购置

(1) 购置功率3A的空气开关1个 (MRDB3-4P 3A) 。

(2) 购置摇控收发装置1套。

(3) 购置电磁性装置1套。

(4) 喷灌设备管道 (D=3cm) 、管件及喷头 (L=3m) 。

2.3 操作步骤

(1) 水源:采用深水井作为喷灌系统的水源, 晾水池存储。

(2) 供水设备:采用QY型充油式潜水电泵作为喷灌系统的提水动力。具体型号为QY25-17-2.2A, 流量25m3/h, 扬程17m, 功率2.2kw, 应用电压380V, 管径64mm, 净重35kg。供水动力为电动抽水机, 具体型号odkls1603, 功率0.37kw, 扬程16m, 应用电压220V。

(3) 输水管网。管道与管件是喷灌系统的重要组成部分。在喷灌系统中, 管道的投资往往占设备总投资的50%以上, 所以要因地制宜、经济合理地选用管材。移动管道常用的有软管和轻质硬管两种, 经过综合考虑, 我们采用固定管道塑料管。此外, 为了连接和控制管道系统, 还要配有一定的弯头、三通、四通、闸阀、接头和堵头、置水装置等。

(4) 喷头。根据实物应用对比, 结合实际情况, 低压喷头喷水量小、射程近、强度低、水滴小、雾化程度高, 适用于喷灌浅根作物, 如蔬菜、苗圃、花卉和幼嫩的作物及作物的幼苗期。

(5) 喷灌系统根据花卉培育特点, 选择了三种方式:1) 固定式。除喷头外, 所有管道都是固定的。其特点是:生产效率高, 运行管理方便, 运行成本低, 工程占地少, 有利于自动化控制和综合利用;但设备利用率低, 单位面积投资高。适用于灌水频繁的蔬菜和经济作物及地面坡度陡、局部地形复杂的地区。2) 移动式。动力机、水泵、干管、支管、喷头都可移动。其特点是使用灵活方便, 又能节省大量管材, 亩投资较低。但工作条件差, 劳动强度大, 喷洒质量不够高。3) 半固定式。动力机、水泵、干管都是固定的, 支管和喷头是移动的。其特点是既提高了设备利用率, 降低了系统投资, 又比移动喷灌操作运用简单、劳动强度低、生产率高, 是目前应用最为广泛的一种喷灌系统。该系统采用这三种方式互相取长补短, 极大地提高水的利用率。

(6) 管道 (渠道) 布设和连接喷灌的管道布设和连接要根据出水量、输水距离、面积等选择适宜的喷灌系统, 合理选用适宜的管、喷头。然后根据管材性质、地形条件、喷灌系统特点进行布设。

(7) 由于水源为地下水, 水温低, 与周围环境温差较大, 直接灌溉会对幼苗造成不利影响。所以, 修建了20立方米水池2个, 进行水温调节。

(8) 通过发射器和接收器的连接操作, 接通电源开关, 启动供水水泵, 实现喷灌目的。

3 成果主要创新点

3.1 通过遥控装置, 远距离操作, 接通和关闭电源, 实现了操作自动化

无线遥控装置, 遥控距离远, 不受环境限制, 可随时随地接通。

3.2 操作简单, 自动喷水

解决了人工手拿喷头浇水, 一根管子需要几个人操作, 拖着水管满地转, 工作量大、生产环境差、劳动强度大、反复率高, 费时、费工、费水的问题。

3.3 控制范围广, 可大面积喷灌也可实现局部喷灌

遥控装置采用的遥控模式, 可根据花卉用水量不同, 操作其中一个或几个喷头进行局部工作。

3.4 改善生产条件, 节水省时。

本成果通过固定和移动灌溉设施, 改善了职工生产条件。同时该喷灌设备水利用率高, 喷撒均匀, 节省时间。

4 在实践中的应用情况

通过两年多的应用情况来看, 本自动遥控浇水器运转稳定, 灵敏度高, 完全达到使用技术要求, 省工、省力、节水, 减轻繁琐操作, 比平常开关浇水节省了人工、水, 提高了工作效率。

5 产生的效益

该自动遥控浇水器与原来的浇水方式从经济效益方面来比较, 一年可节水1万余方, 2万余元, 可节电5000余度, 2500余元, 可年节约人工500余个, 2.5万余元。按年度规模计算, 整个庭院种植可节约资金4.75万元以上。社会效益方面, 该机具比传统的浇水方式提高了8倍以上, 具有一定的推广价值。

摘要：自动喷灌器是一种通过远距离遥控控制水泵电源, 实现自动浇水的一整套设备。该装置利用遥控装置结合喷灌浇水系统, 远距离操作, 接通和关闭电源, 实现了操作自动化;控制范围广, 可大面积喷灌也可实现局部喷灌;同时节水省时, 改善生产条件, 提高了工作效率。

喷灌机的选用 第2篇

喷灌技术有节约用水、节省工时、提高土地利用率、有利于作物增产、适应性强的特点。

在购买喷灌机时应注意

1.喷灌机必须满足标准要求:选购喷灌机时,应首先查看其产品是否符合国家标准、行业标准或地方标准。没有国家标准、行业标准或地方标准的喷灌机,应具有省级以上技术监督部门备案的企业标准。

2.喷头和管道压力必须符合使用要求:应根据喷灌使用要求科学合理选用喷头和管道,喷灌作业的质量不仅取决于喷头的性能,更重要的是取决于决定喷头组合工作压力的管道及支管压力,确定合理的喷头和管道及支管入口压力是喷灌区设计的基础。

3.配套管材和管件必须选用合格产品:选用的配套管材和管件应满足相应的技术标准,并具有由省级以上检测机构出具的全项检测报告。

喷灌机在使用过程中应注意:

1.使用前的准备:①采用三角皮带传动时,动力机主轴和水泵必须平行,皮带轮要对齐,其中心距不得小于两皮带轮直径之和的2倍。当水泵与动力机相连时,应配共同底盘,可采用爪型弹性连轴器,要注意动力机主轴和水泵轴的同心度。②水泵安装高度(以吸水池水面为基准)应低于允许吸上真空高度1～2米。作业位置的土质应坚实,以防止崩塌或陷入地面。③进水管路安装要特别注意防止漏气。滤网应完全淹没在水中,其深度在0.3米左右,并与池底、池壁保持一定距离,防止吸入泥沙等杂质和空气。④铺设出水管道时,软管应避免与石子、树皮等物体摩擦,避免车轮碾压和行人践踏,切勿与运行机件接触。软管应卷成盘状搬动,切勿着地。硬管应拆成单节搬运,禁止多节联移,以防磨损和损坏管子及接头。管道应避免暴晒和雨淋,以防塑料管变形或老化。⑤将喷架支撑在地面,喷架接头端面应尽量安置水平,然后固定喷架。把喷头安装在喷架上,检查喷头转动是否灵活,拉开摇臂看其松紧度是否合适,在转动部位加注适量机油。然后将快速接头擦抹干净连接好。⑥起动前,检查泵轴旋转方向是否正确,转动速度是否均匀,不能有卡住、异声等不正常现象。⑦离心泵起动前,应向泵内加满水,待充满进水管道及泵体后,方可起动。

2.使用时注意事项:①水泵起动后,3分钟未出水,应停机检查。②水泵运行中若出现不正常现象(杂音、振动、水量下降等),应立即停机,要注意轴承温升,其温度不可超过75°C。③观察喷头工作是否正常,有无转动不均匀,过快或过慢,甚至不转动的现象。观察转向是否灵活,有无异常现象。④应尽量避免使用泥沙含量过高的水源进行喷灌,否则容易磨损水泵叶轮和喷头的喷嘴。调整喷头转速时,可用拧紧或放松摇臂弹簧来实现。摇臂是悬支在摇臂轴上的,可转动调位螺钉调整摇臂头部的入水深度来控制喷头转速。调整反转的位置可以改变转速。⑤喷头转速调整好的标志是,在不产生地表径流的前提下,尽量采用慢的转动速度,一般小喷头为1～2分钟转1圈,中喷头3～4分钟转1圈,大喷头5～7分钟转1圈。

城市道路绿地的自动喷灌设计 第3篇

1 喷灌系统规划及设计

道路绿地的喷灌系统设计首先基本资料收集和根据道路、园林等专业提供的设计图纸进行规划设计喷灌分区。

喷灌工程规划应收集水源、气象、地形、土壤、植被、灌溉试验、能源与设备、社会经济状况与发展规划等方面的基本资料。另外, 规划设计时还要和业主单位商定喷灌的形式是自动化或半自动化操作, 因为这涉及到投资的多少[1]。

道路绿地分为道路绿带、交通岛绿地、广场绿地和停车场绿地。道路绿带指道路红线范围内的带状绿地, 可分为分车绿带、行道树绿带和路侧绿带。交通岛绿地指可绿化的交通岛用地, 可分为中心岛绿地、导向岛绿地和立体交叉绿岛。由于各种绿带设计情况不同, 绿化植被类型也不同, 规划设计自动喷灌系统时要对各种绿带进行分区, 一般按照道路绿地的分类和植被类型来划分喷灌分区。

2 喷灌系统设计容量

设计容量包括灌水量的计算和水压的确定, 并进行土壤允许喷灌强度校核。

2.1 设计灌水量

喷灌用水量应根据设计水文年的降雨、蒸发、植被种类及绿地面积等因素计算确定。绿地设计灌水量可按下式[2]计算:

其中, m设为绿地设计灌水量, kg/cm2;γ为土壤容量, kg/cm3;h为计划湿润层深度, mm;β1, β2为适宜土壤含水量上限, 下限 (质量百分比) ;η为喷灌水的有效利用系数, 一般取0.7~0.9。

当现场资料缺乏的情况下, 也可参照表1中所列经验数据选取。

2.2 设计水压

喷头的喷洒半径和喷灌强度的大小受水压的制约。如果采用中水或自来水作为水源, 要核对水压是否满足设计要求, 如不满足需要设置加压泵;如果水源来自于抽取湖水、井水或蓄水池等, 需选择合适型号的水泵。

2.3 喷灌强度

土壤的允许喷灌强度是影响喷头选型的主要因素。土壤的允许喷灌强度是指单位时间内喷洒在地面上的水深。当喷灌强度大于土壤允许喷灌强度时易形成地表径流, 造成水资源浪费, 所以在确定设计水量和喷头选型后应进行土壤允许喷灌强度校核。喷灌系统的设计喷灌强度不得大于土壤的允许喷灌强度。不同质地土壤允许喷灌强度可按表2确定。

当地面坡度大于5%时, 允许喷灌强度可按表3确定。

3 喷头的选型与布置

3.1 喷头、喷嘴的选型

目前国内市场上喷头可选择的品牌很多, 美国的Toro (托罗) 、Rain Bird (雨鸟) 、Hunter (亨特) 等喷灌设备制造公司在国外发展的历史悠久, 产品成熟, 质量可靠, 在国内外有很多成功应用的案例。这些公司的喷头种类很多, 每种喷头、喷嘴都有自己特有的使用范围。

喷头可分为固定式喷头和旋转喷头两种。

固定式喷头工作时喷出的水流或是一束, 或多束, 或是呈扇形 (以固定的模式) 。固定式喷头最常见的形式是全圆型、3/4圆弧型、2/3圆弧型、半圆型、1/3圆弧型和1/4圆弧型。除弧度喷洒外, 还有一些特殊形式的喷洒方式, 如矩形喷洒。另外, 固定式喷头还配有喷洒角可调节的喷嘴, 可用于特殊形状的小区, 其喷洒角度的调节范围一般为1°到360°。旋转喷头一般用于灌溉大面积草坪。一般来说, 每个旋转式喷头都有一个或两个喷嘴, 其喷洒角度一般从40°到360°可调。

道路绿地因其形状狭长的特殊性, 喷头的选型不仅要考虑植物的类型、水压、流量、土壤特性等因素, 更要注意喷头防破坏保护、喷嘴喷洒形状和绿地形状的匹配。道路绿地喷灌一般选用可以用弹出一定高度地埋式喷头。灌溉结束后, 喷头降到地面以下, 可减少对它恶意破坏的可能性, 并增加行人的安全。如植被为灌木丛可选用弹出高度为10cm~30cm的地埋式喷头。

对宽度比较小的分车绿带或行道树绿带, 可选用地埋固定式喷头配矩形散射的喷嘴, 矩形散射喷嘴可喷洒长度较长, 且喷洒区域内喷灌强度相同, 相比选择圆形或扇形喷嘴, 减少了喷嘴设置的数量, 可降低成本。对宽度较大的中央分车绿带或路侧绿带, 可选用地埋式散射喷头配扇形或圆形喷嘴或选用地埋式旋转喷头, 在边角不规则地带可选用角度可调喷头, 以达到美化环境效果。在同一喷灌系统中, 宜选择喷灌强度、工作压力相同的喷头、喷嘴。

3.2 喷头的布置

喷灌系统中喷头的布置包括喷头的组合形式、喷头沿支管上的间距及支管间距等。喷头布置的合理与否, 直接关系到整个系统的灌水质量。

3.2.1 喷头间距设计

如果选用地埋式固定散射喷头配等强度的喷嘴可实现喷洒区域内等强度喷灌, 在水压满足的条件下喷头布置的间距可按照喷头喷洒半径设置。

对于一般的旋转喷头而言, 单个喷头的水量分布不均匀, 也就是说喷头喷射半径范围内, 距离喷头的最远端和最近端的区域得到的水量是不同的。因此在喷头布置时, 必须通过喷头组合, 获得一定的水量重叠, 这样才能使喷洒范围内的喷灌强度一致, 喷洒的水量均匀。一般认为在喷灌半径50~60%的范围内, 即使各喷头水量不重叠, 灌水量也能充分满足植株生长。而在60%以外, 即喷头射程的后40%部分, 随着距离的增大, 水量越来越小, 便不能满足植物的生长需要, 需要用相邻的喷头重叠喷灌的方法来增加灌水量, 提高灌水均匀度。所以建议相邻喷头的最大间距是各自喷洒半径的60%之和。在土壤质地粗糙、风速大、低湿度、高温等情况下, 建议喷头间距要更小一些。在地被植物为草的灌溉中, 喷灌头间距常选用喷射直径的50%。当设计区域经常有风时, 可以用更小一些的间距, 如40%[4]。

3.2.2 喷头组合方式

道路绿地喷灌设计中, 在狭窄的分车带或行道树绿带选用矩形喷洒的喷头, 因其在喷洒区域内喷灌强度是相同的, 可按照喷头喷洒射程或1/2射程的间距布置喷头, 根据需求布置单排或双排喷头。

如果选用地埋式散射喷头或旋转喷头, 常用的喷头布置方式有正方形布置和三角形布置。正方形布置是由相邻4个喷头组成的4条边距离相等。正方形布置方式中2个喷头间距通常为喷头的射程 (R) , 对角线上2个喷头间距则为1.414R。三角形布置通常为正三角形布置, 是指3个相邻喷头之间间距相等, 间距为喷头射程 (R) 这时喷头的行间垂直距离为0.866R。与正方形布置方式相比, 三角形布置的水量分布更加均匀, 而且在同样的喷灌区域, 比正方形布置所用的喷头数量要少。可根据绿地的喷灌需要选择合适的布置方式。

4 划分控制阀区

布置好喷头后, 要进行划分控制阀区, 划分控制阀区的意义是为了划分灌溉分区。根据道路绿地的特点, 在划分阀区的时要考虑降低输水管线的沿程水头损失、喷头的喷灌强度和工程造价等各个方面。同一控制阀区要选用一种型号或性能相似的喷头, 同时种植的草坪品种一致或对灌水的要求相近。在同一轮灌组中的控制阀门分散布置, 以最大限度地分散干管中的流量, 降低干管的沿程水头损失, 减小管径, 降低造价。

5 配置阀门型号和管径大小

5.1 配置阀门型号

按照控制阀区内的喷头的数量和喷灌强度来计算喷灌水量, 并根据喷头工作压力和水源水质来选择不同的电磁阀。并进行电磁阀压力损失系数进行校核, 是否满足阀区水力最不利点的喷头工作压力。阀门最好位于所控制的一组喷头的中心部位, 以利于平衡支管流量与压力, 减小支管管径。

5.2 配置管径大小

管径的大小对喷灌系统的总投资影响较大, 管径太大, 投资增加, 经济上不合理;管径太小, 水头损失大, 需较大水压, 系统运行费用高, 且管内流速大, 易产生水击现象, 对管道的安全不利。管径的初步估算可按照经济流速法计算, 见下式[5]:

式中, D为管道的公称外径, mm;Q为设计流量, m3/h, Q=0.5-200m3/h;V为设计流速, m/s, V=1.0~2.5m/s。

确定了管径和和流量后要进行水力计算, 确定系统的水头损失, 核算水源供水压力和阀区水力最不利点水压能否满足喷头工作需要。在自动喷灌系统中水头损失主要体现在干管沿程水头损失、支管沿程水头损失和局部水头损失等3个方面。

(1) .干管的沿程水头损失应按照下式[6]计算:

式中, hf为沿程水头损失, m;f为摩阻系数;Q为流量, L/h;d为管道内径, mm;L为管长, m;m为流量指数;为管径指数。

各种管材的f、m、b值, 可按照表4选用。

(2) 由于在支管上一般安装多个喷头, 因此支管内的流量沿流程按一定规律递减, 故支管的实际沿程水头损失比按支管总流量的计算值要小的多, 它的水头损失一般用多出口管道的沿程水头损失公式[7]计算。

式中, hf为多出口管道沿程水头损失, m;F为多口系数, 0.3~0.6, 与出口数量、第1个出口位置和器材有关;hf为主管沿程水头损失, m。

(3) 喷灌系统中, 水流从水源途经阀门、弯头和变径等管件, 以及最后到达喷头, 每件管件处都会产生水头损失, 而且水流速越大, 水头损失越大。对于较大的道路绿地喷灌系统, 如真正计算各个管件处的局部水头损失, 工作量十分庞大。因此在实际设计工作中, 一般局部水头损失hj按照沿程水头损失的10%~15%估算[5]。

6 其他

6.1 自动控制系统设计

自动灌溉系统的控制系统可分为全自动化系统和半自动化系统。

全自动化灌溉系统不需要人直接参与, 通过预先编制好的控制程序和根据反映作物需水的某些参量可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。人的作用只是调整控制程序和检修控制设备。这种系统中, 控制系统需要设置中央控制器、自动阀、传感器 (气候传感器、雨水传感器、雨量传感器、风力传感器和综合传感器等) 及电线等。

半自动化灌溉系统中在绿地间没有安装传感器, 灌水时间、灌水量和灌溉周期等均是根据预先编制的程序, 而不是根据作物和土壤水分及气象状况的反馈信息来控制的。这类系统的自动化程度很不一样, 如有的泵站实行自动控制, 有的泵站采用手动控制;有的没有中央控制器, 而只是在各支管上安装了一些电池操作的控制器和电池控制器等。

道路绿地自动喷灌系统可根据需求选择合适的自动或半自动控制系统。

6.2 泄水阀和快速取水阀设计

为防止冬季结冰对管路和喷头造成危害, 需在每个控制阀区管道的最低点设置自动泄水阀。当管路系统的压力降低到一定数值时, 自动泄水阀可以自动排泄管道内的水。

另外, 可根据需要在干管管路上设置快速取水阀, 该阀可从地下管路中快速取水, 接上软管后可进行手动灌溉或冲洗道路等。

7 结语

设计合理的道路绿地喷灌系统在满足需水要求的同时, 还可以满足景观和环境的效果及愉悦行人和驾驶员的心情, 提高了城市道路绿地的利用率和价值。

参考文献

[1]张先明, 张先锋.浅谈城市草坪喷灌工程的设计原则及布置[J].河南水利与南水北调, 2007, 10.

[2]安旭峰.城市绿地的喷灌设计简介[J].城市道桥与防洪, 2005, 6:93-95.

[3]孟兆祯, 毛培琳, 黄庆喜等.园林工程[M].北京:中国林业出版社, 1996.

[4]姜凯, 郭继承.浅谈园林喷灌 (三) [J].草业科学, 2006, 23 (6) :99-101.

[5]SL103-95, 微灌工程技术规范[S].

自动喷灌 第4篇

现在全球水资源紧张,我国很多地方也出现了农田用水紧张、生活用水缺乏等情况。尤其在干旱少雨的西部省份，农作物灌溉方面的用水更是紧张。作物生长过程中，土壤湿度起着至关重要作用。土壤湿度直接影响营养物质的吸收和植物的生长发育，同时还能影响土壤中各种养分的有效性，如灌溉不及时作物生长发育受到威胁，甚至造成作物减产。

所以，怎样保持土壤的湿度维持在作物比较适宜的一个范围内，可以使农作物茁壮生长，同时，又要节约用水，尤其在干旱地区这个矛盾尤为突出。

此系统采用由北京盈科精电科技有限公司基于频域反射法(FDR）而进行研发的产品PRO-F型传感器，保证对土壤湿度有一个高稳定性、高精度的测量。在此基础上，基于组态软件（MCGS）的智能仪表控制，最终使土壤湿度维持在一个合理的范围内，既可以保证作物生长所需水分，又不浪费水资源，在利用喷灌灌溉技术使水资源得到充分利用。

1 土壤湿度控制系统方案设计与硬件介绍

基于MCGS组态软件的智能仪表土壤湿度控制系统是一个闭环控制系统。控制系统方框图如图1所示。此控制系统的控制对象为指定区土壤，主控变量是土壤湿度，通过土壤湿度传感器把测量到的土壤湿度值传输给位式智能调节仪，与给定湿度的范围值进行比较，运用PID算法，产生输出量控制电动调节阀动作，以达到使土壤湿度维持在一个合适的范围内。

1.1 PRO-F型土壤湿度传感器特点及性能指标

传感器是将各种非电量(包括物理量、化学量、生物量等)按一定规律转换成便于处理和传输的物理量(一般为电量)的装置[1]，此系统采用的PRO-F型传感器便是将土壤的湿度转换成标准的电信号。

PRO-F型传感器是北京盈科精电科技有限公司基于频域反射法（FDR）而进行研发的产品。产品采用自主研发芯片，解决了国内外各厂商因功率放大芯片与晶体振荡器频率不能完全配合的缺陷，从而使产品在一致性和测量灵敏度上取得了前所未有的突破。

1.1.1 PRO-F型土壤湿度传感器特点

(1)高稳定性，安装维护操作简便；(2)加强改性尼龙增加壳体的抗挤压能力，不会因长期埋植于土壤中导致壳体变形而进水；(3)采用多层电路板设计，有着良好的屏蔽性和抗干扰性；(4)选用进口硅胶护套屏蔽线，能有效抗感应雷和其他外来信号的干扰；(5)传输距离远，采用差分采集方式可实现最大400m接线测量；(6)土质影响较小，应用地区广泛,价格低廉，适合中国国情；(7)体积小型化设计，带有校针器，能有效保证传感器之间的一致性同时具有保护探针的功能。

1.1.2 PRO-F型土壤湿度传感器性能指标（如表1所示）

其中，电缆长度：标准长度2m，差分采集最大接线长度400m。

1.2 智能调节仪表

控制系统采用了上海万迅仪表有限公司生产的AI系列全通用人工智能调节仪表，使用其中SA-13智能调节仪控制挂件，其为AI-808型。AI-808型仪表为PID控制型，输出为4～20mADC信号。AI系列仪表通过RS485串口通信协议与上位计算机通讯，从而实现系统的实时监控。

此土壤湿度控制系统中仪表参数设置如下：Ctrl=1，控制方式选为AI人工智能调节/PID调节；Sn=33（主），1～5VDC电压输入；DIL=60，输入下限显示值；DIH=90，输入上限值；OPI=4，输出为4～20mA的线性电流；CF=0，内部给定，反作用调节；Addr=1（主），通讯地址；P、I、D参数根据实验进行调整。

1.3 电动调节阀

采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。型号为：QSVP-16K。具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化，可靠性高等优点。电源为单相220V，控制信号为4～20mADC或1～5VDC，输出为4～20mADC的阀位信号。

2 基于组态软件的土壤湿度控制系统实现

MCGS(Monitor and Control Generated System)组态软件作为上位机监控组态软件。MCGS 5.1提供了解决实际工程问题的方案和开发平台，并能够完成现场的数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、报表输出及企业监控网络等功能。

控制信号传输原理及硬件结构：本实验采用了一套传感器和一套智能调节仪，如图1控制系统的方框图所示，在实际应用中可以在多个区位设立土壤湿度观测点，则系统由多套传感器与位式调节仪组成，其控制信号传输原理及硬件结构如图2所示。

在控制回路中，测量区位1的土壤湿度传感器1把采集到的湿度信号经过A/D转换器转换成1-5VDC电压信号传输给位式调节仪1，位式调节仪1将其变为4-20mA电流信号，该数字信号经RS485总线传送给上位机，上位机采集到的数字信号在组态软件中由PID控制器进行处理得出控制信号，控制信号经RS485送给D/A转换器，最后转换得到的模拟信号驱动调节阀作相应的动作。如果对应由多套传感器与位式调节仪组成系统，所有的信号均通过RS485总线传送给上位机组态软件，组态软件根据PID算法将做出相应的计算，分别控制对应的电动阀做出相应的动作。控制系统的流程图如图3所示。

此系统采用喷灌技术，喷灌是将灌溉水通过由喷灌设备组成的喷灌系统或喷灌机组，形成具有一定压力的水，由喷头喷射到空中，形成细小的水滴，均匀的喷洒到土壤表面，为植物正常生长提供必要水分的一种先进灌水方法。与传统的地面灌水方法相比，喷灌具有节水、节能、省工等优点。喷灌灌水时期应根据蔬菜的需水规律，气候条件和土壤状况来确定[2,3,4]。悬挂式自动喷灌系统是智能温室应用较多的喷灌形式，目前实际应用的温室自动喷灌设备，大多采用国外的喷灌机，配以国产轨道和水泵、输水管等。这些温室自动喷灌机，基本功能都是固定的，无法根据用户的需要来定制和增减；控制器随喷灌机行走，喷灌过程中难以控制[5]。土壤含水量的测定方法，从传统的烘干法，到电测法，直至应用现代的核技术手段等，共有几十种[6]。本设计由智能调节仪表采集PRO-F型传感器自动检测到的土壤的湿度，并将控制信号通过数据总线RS485总线传送给上位机组态软件，判断并控制继电器的通断控制电磁阀的开与关实现洒水。可以在种植区域内划分合适数量的区位，对应区位安装土壤湿度传感器，对整个种植区进行动态监控，使整个种植区的土壤湿度维持在一个适合作物生长的合理的范围内。

3 结论

本系统经过调试运行可以实现比较准确的土壤湿度控制，另外本系统可以根据不同的地域、不同的季节、不同的作物来调整喷灌的湿度范围，系统成本低廉、操作简单、安全可靠，尤其在干旱地区可以大范围推广，实现科学种植。

摘要：应用基于频域反射法(FDR)而进行研发的产品PRO-F型土壤湿度传感器自动检测到的土壤的湿度,并由智能仪表采集监测到的控制信号通过数据总线传输给上位机组态软件MCGS,通过PID运算完成对调节阀开启程度的控制,最终达到使土壤湿度保持在一个满足作物需求的合理范围内,再利用喷灌技术,很好的解决了干旱地区农作物节水灌溉的问题。

关键词：土壤湿度传感器(PRO-F),干旱地区,智能仪表,组态软件(MCGS)

参考文献

[1]王阳,陈军宁,柯导明等.湿度传感器的分类及研究[C].全国第16届计算机科学与技术应用(CACIS):2004,697-701.

[2]陈勇,张景兰.日光温室自动喷灌系统的电路设计[J].内蒙古民族大学学报,2006(12):678-679.

[3]李志鹏,郭艳玲,陈立军.智能温室自动喷灌系统功能设计[J].中国科技信息,2005(24):54.

[4]王立祥.高效节水型设施农业:我国农业可持续发展的重要选择一《以色列农业在中国》的评价[J].干旱地区农业研究,2001(6):36.

[5]郭艳玲,李志鹏.可定制功能温室自动喷灌系统[J].农业机械学报,2005(12):99-101.

自动喷灌 第5篇

创新性提出全自动喷灌概念

开发和推广节约、替代、循环利用和治理污染的先进适用技术, 保护水资源, 是促进国民经济又好又快发展的重要举措之一。节能减排、降低水资源消耗, 越

来越被各级政府和企业所关注。太原市水资源匮乏严重, 已成为制约区域经济社会发展的一大瓶颈, 对此, 中共太原市委、太原市人民政府及科技部门高度重视, 将节水技术的研发推广应用提上了科技工作的议事日程。

2008年年底, 在对太原市优秀科技项目筛选的过程中, 经过数名专家反复评审, 太原市通禾园林绿化工程有限公司与山西中谷科贸有限公司合作研制的“无线智能式感应全自动喷灌系统”在众多科技创新项目中脱颖而出, 得到了政府部门政策上

在国内最先提供无线传感器网络技术支持的重点客户。2006年4月, 该公司研发完成了“基于无线传感器网络的粮情测控系统”, 并在中央储备粮余姚直属库安装使用。该系统是国内第一个无线传感器网络的应用实例。

在长期的喷灌工程实施过程中, 通禾公司与山西中谷科贸有限公司的科研人员发现, 无论是对耕地还是对草坪, 大多都用漫灌, 无法得知用水量, 宝贵的水资源浪费严重;在灌区面积较大的情况下, 不能简单地通过开关阀门控制灌溉。为此, 研

本

刊

记

者

赵

晓

丽

的倾斜和资金上的支持, 赢得众多农业专家学者的高度关注。

太原市通禾园林绿化工程有限公司 (以下简称通禾公司) 是一家主要从事绿化工程和喷灌工程等园林绿化工程的中小民营企业, 近年来始终致力于控制装置新技术的研发工作。作为新兴中小企业, 通禾公司没有庞杂的人事管理和大量人员的事物性管理与开支, 在自身管理体制和运行机制等方面广开思路, 不断创新, 逐步拥有了自主研发、设计、生产制造及全方位售后服务能力。公司建立了一系列项目和产品的开发、制造、服务流程以及人才激励约束制度, 充分发挥了科技研发人员的主动性和能动性, 实现了经济效益和社会效益双丰收。山西中谷科贸有限公司是飞思卡尔半导体 (原名摩托罗拉半导体) 发人员结合现代电子信息技术的发展和国家大力发展农业的要求, 创新性地提出“无线智能式感应全自动喷灌系统”这一概念, 并对系统应实现的各种功能提出具体要求, 对器件的选型、成套装置的价格、市场推广等方面提出许多可行性方案。

“无线智能式感应全自动喷灌系统”是生态农业最重要的基础设施建设之一。该系统主要由土壤温度、湿度及其他传感器, 中央处理器, GPRS通信模块, 中心站及各分站, 电力线载波模块, 电磁阀及其传动机构等部分构成, 其核心技术包括传感器技术、网络通信技术、分布式信息处理技术、嵌入式计算技术、无线传输技术及微电子制造技术等。该系统主要以农业为主, 林业为辅, 主要应用于较大规模成片平原式低矮农田区域或耐旱高秆作物或较大规模以上连片草坪, 可控制喷灌面积约1.067 hm2。当土壤湿度传感器测试到土壤较干时, 通过中央处理器启动电磁阀进行喷灌, 待土壤湿度达到要求时, 关闭电磁阀中止喷灌作业。该系统还可安置雨量传感器进行雨量分析, 并将数据传送到中央处理器计算单元中。如此一来, 下雨时即可自动停止喷灌, 日后总结数据时也可获知雨量和用水量, 此外, 还可结合空气湿度及温度传感器进行局部空气状况预测, 决定是否启动电磁阀。

实现精确灌溉在线测读

目前, 自动化喷灌系统基本上是局域使用, 比如在蔬菜或花卉大棚之内, 需要布置数据传输线, 预先设定编程, 不能进行无线传输和控制, 因此, 无法实现对相关数据的在线测读, 传感器精度低。此外, 土壤湿度传感器等多用美、德等国外产品, 价格昂贵, 且不能和雨量传感器及空气湿度传感器相结合, 无法通过中央处理器组成系统, 不具备实际操作性, 推广难度大。

“无线智能式感应全自动喷灌系统”具备了当前其他喷灌系统所无法实现的优点。其精度高, 实时反应快, 可实现数据的互通交换;远程编程控制和手动机构可另作为该系统的备用部分;可采集压力和流量信号, 并可设定在某个压力范围下进行喷灌作业, 以避免压力高, 使管道崩裂;采用无线GPRS进行数据传输和交换, 可实现无线遥控、在线监测、土壤墒情自动监测;能够自动记录喷灌的时间, 各灌区的用水量、雨水量等相关数据, 以便随时查阅。该装置安装在控制井内, 在原有管路基础上局部加装即可实现, 并保留原手动控制方式备用;通过纵向排列的土壤湿度传感器可感知到地下水位对植物根系的影响, 再通过软件的分析与计算, 更好地控制用水量;可以提供智能化农业节水辅助管理决策, 极大地方便了水、肥同步。此外, 该系统将土壤温度传感器及光照传感器配合到喷灌系统中来, 可以掌握土壤温度和植物生长的关系, 实现农业精准作业。如果是大面积推广使用, 还可用无线传感器网络或电力线载波方式在内部相互之间进行组网, 进行轮灌控制。系统内所有产品均有自主知识产权, 可进行后期技术上的再拓展和系统的各种组合, 而且该产品的价格具有较强的市场竞争力, 整套装置为国外同类产品的1/10左右。

5个创新点凸显创新成就

发展源于创新。“无线智能式感应全自动喷灌系统”具有的5个创新点注定了其在农林喷灌设备中的突出地位。这5个创新点分别是:提出把无线传输数据和无线遥控的方式引入到喷灌当中, 实现了在线监测;提出把建立局域范围内天气预报引入到喷灌当中;提出利用WSN技术或电力线载波技术实现轮灌控制, 真正意义上实现了野外作业;提出在喷灌管道控制中引入压力控制的概念, 水压比设定值高时将自动关停, 压力过低将即时预警;提出将土壤温度、湿度传感器及光照传感器应用到喷灌系统中来, 可以掌握土壤温度和植物生长的关系, 实现农业精准作业。该系统拥有配套专用产品 (主要是电磁阀) , 且核心产品全系自主研发, 造价成倍降低, 第一次做到真正意义上的推广应用。由于实现了精确灌溉, 该系统在保障植物正常生长的情况下可降低水使用率30%~50%, 并可提高植物生长状态、速度及产量, 真正实现全自动化喷灌, 对促进节水灌溉上档次、上规模、上效益起到积极的示范作用。