智能灌溉系统的设计与实现

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1、智能灌溉系统的设计与实现摘要：设计了一套智能灌溉系统，该系统由气象信息和土壤墒情采集与控制模块、通讯服 务模块、数据云模块组成。该系统可以对灌区气象信息、土壤墒情、设备运行状态进行采 集，根据专家经验实现最优灌溉，并实现了农田信息的可视化，提升了农田灌溉的自动化 信息化水平，为农业发展提供信息化支撑，对智慧农业的发展具有重要意义。0引言我国传统灌溉方式较为粗放，水资源利用率较低，灌溉的自动化、信息化程度与农业发达 国家有较大差距，推广实施节水节能的智能灌溉，改变当前普遍存在的粗放管理方式，提 高灌溉水利用率，已成为我国缓解水资源危机和实现农业现代化的必然选择本研究的智能灌溉系统利用自动控制技术

2、、物联网技术、可视化技术，实现了大面积农田 种植的精准灌溉，提升农业种植的自动化和信息化水平，降低劳动强度，提高水资源利用 率，为智慧农业的发展奠定坚实基础。1 系统总体设计智能灌溉系统根据分布在田间的气象传感器及土壤墒情传感器，采集气象数据及土壤墒情 数据，将其转换为数字信号，采用无线通讯方式，将数据存储到云端，并依据这些数据及 农作物在不同生长周期的需水量和施肥量，进行专家决策，进而对水泵、计量泵和电磁阀 等田间设备进行远程控制，实现农作物的智能灌溉，从而提高农作物的产量及品质，同时 提高土壤水分利用率。该系统还可以通过农田现场的人机交互界面，实现系统初始化、灌 溉设备的就地控制、灌溉规则

3、的设定等功能。智能灌溉系统的框图如图1 所示。2 系统硬件设计智能灌溉系统硬件采用模块化设计，主要包括气象信息和土壤墒情采集与控制模块，通讯 服务模块。其中，气象信息和土壤墒情采集与控制模块由气象信息和土壤墒情采集单元、 中心控制单元、继电器单元、水泵控制单元、计量泵控制单元、人机交互单元组成。由于 气象信息和土壤墒情采集单元、人机交互单元、通讯服务单元已有成熟产品，故不再对其 进行设计，直接采用成熟产品。中心控制单元、水泵控制单元、计量泵控制单元及继电器 单元的硬件结构图如图中心控制单元硬件设计中心控制单元的控制器选用 该系统的通讯服务模块选用山东有人公司的水泵控制单元硬件设计水泵控制单元与

4、计量泵控制单元的硬件设计完全相同，只在程序中加以区分。该控制单元 选用继电器单元硬件设计继电器单元选用系统软件设计通过对智能灌溉控制系统整体功能的需求分析，将数据云模块需要实现的功能进行模块划 分如图硬件资源分配包括农场管理、气象信息分配管理、田间控制柜分配管理等。这是系统的初始操作，将现 场硬件控制装置，与农场，用户做初始设置。灌溉管理针对不同农作物的需水量不同，可以对该农场的电磁阀进行分组配置，设定不同的轮灌时 间，通过通信协议，远程控制电磁阀、水泵、计量泵等现场设备，实现智能灌溉。可视化展示为了进一步提升用户的交互体验，该功能将气象信息、土壤墒情、田间灌溉设备运行状态 进行可视化展示，包括日照强度、风向、风速、降雨量、空气温度、空气湿度、土壤温湿 度、水泵和计量泵，以及电磁阀的运行状态。气象信息和土壤墒情可视化界面如图结论 本文针对农田灌溉需求，设计了气象信息和土壤墒情采集与控制模块，能够实时采集气象数据、土壤墒情数据、现场设备运行状态；搭建数据云模块，存储气象数据、土壤墒情数 据、专家控制规则、轮灌计划；通过