基于控制技术的苗圃喷灌系统解决方案设计

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1、托普物联网开创智慧农业新时代！ 基于控制技术的苗圃喷灌系统解决方案设计基于控制技术的苗圃喷灌系统解决方案设计 苗圃喷灌系统概述 苗圃喷灌系统是从水源取水并输送、 分配到田间， 实行喷洒喷灌的水利设施。由水源工程、输配水渠道或管道和喷洒机具 等三部分组成。 喷灌系统有多种类型。按水流获得的压力方式可 分为机压式、自压式和提水蓄能式喷灌系统；按喷灌 设备的形式可分为管道式和机组式喷灌系统；按喷洒 方式可分为定喷式和行喷式喷灌系统。中国一般将喷 灌系统划分为移动式、固定式和半固定式三种类型。 移动式喷灌系统从田间渠道、 井、 塘直接吸水， 其动力、水泵、管道和喷头全部可以移动，这种系统 的机械设备利

2、用率高，应用最为广泛。 托普物联网指出苗圃必须有完整的喷灌系统，以保证苗木对水分的需求。喷灌系统包括水源、提水设备、引水设施三部分。 (1)水源 自然水源取用方便，水虽丰沛，水温与苗圃土壤温度接近，水质较好，含有部分养分，有利苗木生长，可直接用于苗圃喷灌。选地下水为苗圃供水时，宜设蓄水池以提高水温。水井应设在地势高的地方，以任自流喷灌；同时水井设置要均匀分布在苗圃各区，以便缩短引水和送水的距离。 (2)提水设备 一般根据苗圃育苗的需水情况使用抽水机 (水泵)作为提水设备。 (3)引水设施 一般分为察道引水、管道引水。 渠道引水 其特点是土渠流速慢、渗水快、蒸发量大、占地多，引水时需要经常注意管

3、护和维修，不能节约用水。现多采用水泥槽作水渠，既节水又经久耐用。水渠一仅分三级：一级渠道是永久性大渠道，一般顶宽 1. 52.5m；二级渠道一般顶宽 ll.5m；三级渠道 (毛渠)是临时性小水渠，一般宽度为 lm 左右。一级、二级渠道水槽底部应高出地面。三级渠道应平于或略低于地面，以免将活沙冲人畦中，埋没幼苗。各级渠道的设置常与各级道路相配合，渠道方向与耕作区方向一致，各级渠道相互垂直。渠道还应有一定的坡降，保证水流速度。一般坡降在托普物联网开创智慧农业新时代！ 0. 14 。水渠边坡一般采用 45。为宜。引水渠道占地面积一般为苗圃总面积的 1%5% 管道引水 通过管道引水可实施喷灌、滴灌、渗

4、灌等节水喷灌技术。采用管道引水时其主管和支管均埋入人地下，不占用土地，其深度以不影响机械化耕作为宜，开关设在地端以方便使用，也便于田间机械作业。喷灌、滴灌、掺溶等喷灌方式比地面喷灌节水效果显若，喷灌效果好，而且节省劳力，工作效率高，能够减少对土模结构的破坏，保持土壤原有的疏松状态，避免地表径流水分的深层渗漏。虽然投资较大，但在水资源缺乏地区以管道引水，采用节水喷灌技术应是苗圃喷灌的发展方向。 喷灌是通过地上架设喷灌喷头将水射到空中，形成水滴降落地面的喷灌技术。滴沼是遗过铺设于地面的滴灌管道系统把水输送到苗木根系生长范围的地面，从滴灌满头将水滴或细小水流缓慢均匀地施于地面，渗入植物根际的坡溉技术

5、。渗灌是通过埋设在地下的渗灌管道系统，将水输送到苗木根系分布层，以渗漏式向植物根部供水的港溉技术。这 3 节水喷灌技术的节水效率相比较，滴灌和渗灌优于喷灌。喷灌在喷洒过程中水分损失轻大，尤其在空气干燥和有风的情况下更为严重。但由于国林苗木培育过程中经常要移植，不适宜采用渗灌和滴灌。因此，喷灌是苗圃苗圃中最常用的一种节水喷灌形式。 一个完整的喷灌系统一般由水源、水泵、管网和喷泉组成。作为喷灌水源，井水、集水、河流、湖泊、池塘、水库等地下或地表水以及城市供水系统均可。在苗木的整个生长季节，供水水源应有可靠的保证，水源水质应满足喷灌标准的要求。 水泵的作用是从水源取水， 并对水进行加压和系统控制，

6、同时可处理水质、注入肥料。一般包括动力设备、水泵、过滤器、施肥器、泄压阀、逆止阀、水表、压力表以及系统控制设备，如自动喷灌控制器、恒压变频控制装置等。首都设备的多少， 可视系统类型、 水源条件及使用单位要求有所增减。 管网由干管、 支管、毛管三级不同管径的管道组成，逋过各相应的管件、阀门等设备将各级管道连接成完整的管网系统，其作用是将水输送并分配到所带 满的苗木种植区域。在布量管网的时候应根据需要在管网中安装必要的安全装置，如进排气阀、限压阀、泄水阀等。目前，喷溉喷灌系统的管网多采用塑料管道，如 PVC 管、PE 管等，这些材料的管道具有施工方便，水力学性能良好且不会锈蚀的优点。喷洒系统中托普

7、物联网开创智慧农业新时代！ 喷头的布置直接关系到整个系统的喷灌质量。喷头的作用是特水分散成滴状，均匀地喷洒在苗木种植区域。根据喷头的工作压力与射程可分为高压远射程、中压中射程、低压近射程等喷头；根据喷头的结构与水流形状分为旋转式、投射式、孔管式等类型。在喷头布置完毕后，应根据实际布置结果对系统的组合喷灌强度进行校核。特别是在地块的边角区域，因喷头往往是半圆或 90。而不是全圆喷洒，若选配的喷嘴与地块中间全圆喷洒的喷头相同，贴该区域内的喷洒强度势必大大超过地块中间。所以，为保证系统有良好的喷洒均匀度，一般安装在边角的喷头须配置比地块中间的的喷头小 23 个级别的咬嘴。此外，移动喷灌的主水管和支管

8、均在地表，可进行随意安装和移动. 按照喷射半径，以相互能重叠喷灌安装喷头，喷灌完一块苗木区后，再移动到另一地区。此方法一般节水 20 %40%，节省耕地，不产生深层渗漏和地表径流，土壤不板结，并且可结合施肥、喷药、防治病虫等抚育措施，节省劳力。同时可调节小气候，增加空气温度。 2. 苗圃绿地喷灌系统的设计 2.1 苗圃绿地喷灌系统的组成与类型 2.1.1 苗圃喷灌系统的类型 按灌水器种类分：喷灌系统、滴灌系统、微灌系统；按系统控制方式分：手动控制系统、自动控制系统、中央计算机控制系统；按主要组成设备的组装方式和移动特点分：固定式（一次性投资最高、运行费用最低） 、移动式（次之） 、半固定式（一

9、次性投资最低、但运行费用最高） 2.2 收集有关设计的基本资料 收集有关绿地的地形、土壤、水源、气象、电源、植物种类及种植方式等资料，特别是地形资料，应有 11 000 1200 的地形图作为设计底图。 2.3 根据观测或公式法进行喷灌需水量的确定 由于气象条件（温度光照、湿度、辐射及风速） 、土壤性质及其含水状况、植物种类及生育阶段等均影响到喷灌需水量，而且他们之间错综复杂，因此确定喷灌需水量最可靠的方法是进行实际观测。但在设计阶段缺乏实测资料，这就需要根据影响需水量的因素进行估算，估算喷灌需水量，可通过公式进行计算或参照表 2 选取。 在喷灌系统中，应满足植物需水高峰时期的日需水量，也就是

10、按最不利重要托普物联网开创智慧农业新时代！ 条件设计选取特定气象条件下的最高日需水量，以使系统有足够的供水能力。 2.4 灌水方式的选择 灌水方式的选择，一般用自来水接皮管浇灌和完整喷灌系统浇灌两种。根据收集到的资料及绿地工程的简易或复杂程度，可进行如下选择：如果工程简单、绿地面积小、业主要求不高，可选择简易自来水接皮管浇灌，这时设计好给水、出水和给水管道就可以了。 如果绿地质量要求较高、 工程较复杂、 绿地面积又大，这时就要深入设计整个喷灌系统。从给水到管道到出水喷头，均要仔细思考。 2.5 灌水器的选择 2.5.1 灌水器选择的影响因素 要考虑其本身的性能。如喷头的工作压力、流量、射程、组

11、合喷灌强度、喷洒扇形角度可否调节、滴灌带（管）的滴孔间距、滴孔流量、最大铺设长度等。 要考虑土壤的允许喷灌强度、地块大小形状、植物种类、水源条件、用户要求等因素。在同一工程或同一喷灌系统中，宜选同一种型号或性能相似的灌水器，以便于喷灌均匀度的控制和整个系统的运行管理。 喷灌系统是为了弥补植物需水的不足，而不是创作人工水景，一定要在满足植物需水的前提下，尽量照顾景观效果。 2.5.2 喷头类型选择与应用 2.5.2.1 埋藏式升降式喷头 在喷水时自动弹出地面，不喷时缩入，不影响地面景观和其他机械作业。 2.5.2.2 微喷产品 射程小、 流量低、 喷灌强度小， 水喷在植物附近。 产品类型有雨鸟

12、xeri-bubblers 系列，xeri-sprays 系列、农用微喷头、mq 喷头系列、sp 系列。适合于花卉、苗圃喷灌、特别是坡地喷灌系统。 2.5.2.3 滴灌产品 可直接把水肥输送到植物根区，可节水，使植物生长在最佳环境中，但在首部必须安装可靠的过滤设备。产品类型有单滴头、复合滴头、滴灌管和滴灌带、雨鸟 xert-bugi 滴头。适合于花卉、灌木、树木，特别是成行种植的绿化带、绿篱、行道树等。 2.5.3 灌水器布置 托普物联网开创智慧农业新时代！ 一般滴灌和微喷灌系统的管沿植物种植行向布置， 而滴头或微喷头以适当间距安装在毛管之上，但在苗圃喷灌中，滴灌和微喷相对较少。 喷灌系统中喷

13、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。喷头组合形主要取决于地块形状以及风的影响，一般为矩形和三角形，或为特例正方形和正三角形。 矩形或正方形布置适用于地块规则、 边缘呈直角的条件，这种形式的设计简便，容易做到使各条支管的流量比较均衡。 2.6 根据以上的资料和数据，绘制喷灌系统的设计施工图 3. 苗圃绿地喷灌系统的施工注意点 在进行苗圃绿地喷灌系统的设计之后，就进入了施工阶段。 在施工阶段，要注意以下几个问题. 3.1 绘制精确的施工图设计 由于城市绿地被地面建筑道路分割得左一块、右一块，且形状不规则，因此，绘制施工图前，要准确测量地形现状图。如果绿地地形测得不准，会给整

14、个设计工作造成错误。 3.2 喷头的选择布置和组合 施工时针对实际情况，每块绿地由周围向中间进行喷头布置，射程要相互压盖 1/3 1/4，角度按实际需要而决定。要注意一条支管上的两个喷头的压力差不能超过 20%。遇到特殊情况，喷头也可布置在草坪拐角处的圆弧中心上，有些条状草坪还可布置矩形喷头。一定要确保不漏水，不喷到马路和建筑物上去。为了使喷头布置更科学，尽量按每块小绿地单独分开布置，然后再在比例尺的大图上布置连接管线。 3.3 管件规格选择 由于城市绿地太分散，形状复杂，管路拐弯多，分支多，弯头、接头、三通、四通、竖杆也 多，因此，局部损失和沿程损失的比例要大，一般用 1.5/10 2/10

15、 较为合理。 3.4 与市政设施配合 城市绿地中有许多地处各单位、街道中，地下隐蔽工程很多，给施工带来了很大的不便和困难，比如管道边沟过马路的问题，就可以采用通过马路下打孔或铲子人工掏进， 省时又省工， 每米造价可以节约几十元钱。地下隐蔽工程太多之后，在工程设计时没遇到的光、电缆线很多，施工时一定要先有思想准备，合理处理好这两者之间的关系。 3.5 喷头的高度 比如地埋式喷头顶部不能超过地面，以免被人践踏或被草托普物联网开创智慧农业新时代！ 坪剪草机碾压。一般绿地只要使喷头顶部低于地面以下 0.5cm 就可，且周边的喷头埋高位置要离开马路一定距离，一般以 30 40cm 为宜。 3.6 施工后

16、要进行试验，确保系统正常运行。 附录托普物联网简介 托普物联网是浙江托普仪器有限公司旗下的重要项目。 浙江托普仪器是国内领先的农业仪器研发生产商，依据自身在农业领域的研发实力，和自主研发的配套设备，在农业物联网领域崭露头角！ 托普物联网以客户需求为源头， 结合现代农业科技、 通信技术、 计算机技术、GIS 信息技术，以及物联网技术，竭诚为传统行业提供信息化、智能化的产品与端到端的解决方案。主要有：大田种植智能解决方案、畜牧养殖管理解决方案、食品安全溯源解决方案、食用菌种植智能化管理解决方案、水产养殖管理解决方案、温室大棚智能控制解决方案等。 托普物联网三大系统产品托普物联网三大系统产品 我们知道物联网主要包括三大层次，即感知层、传输层和应用层。因此托普物联网产品主要以这三个层次延伸，涵盖了感知系统（环境监测传感设备） 、传输系统（数据传输处理网络） 、应用系统（终端智能控制平台。 ） 托普物联网模块化智能集成系统托普物联网模块化智能集成系统 托普物联网依据自身研发优势，开