節(jié)水灌溉系統(tǒng)簡析

節(jié)水灌溉系統(tǒng)簡析時間：2015年7月1號匯報提綱

一、背景介紹二、節(jié)水灌溉方式及系統(tǒng)基本架構三、技術運用四、系統(tǒng)產品化分析五、可擴展性及保障一、背景介紹水資源嚴重緊缺，人均水資源量接近嚴重緊缺警戒線（2200m3/1760m3）；農業(yè)灌溉用水占總用水量的69%，農業(yè)灌水利用系數僅為0.47，浪費嚴重水資源短缺將有可能超過耕地減少，成為我國農業(yè)持續(xù)發(fā)展的最大障礙農業(yè)節(jié)水包括工程節(jié)水、農藝節(jié)水、生物節(jié)水和管理節(jié)水，其中管理節(jié)水是保障若采用智能化的節(jié)水技術和設備，到21世紀中期，我國的灌溉水利用率可以提高到60-70%，由此節(jié)水潛力約600億－1000億立方米，相當于兩條黃河的流量，基本上能夠保證遠期灌溉的需求我國農業(yè)面臨生產方式、種植結構調整，規(guī)?；F代化農業(yè)必將取代單用戶、小規(guī)模的小農生產方式。現代化農業(yè)生產要求高效、智能的節(jié)水管理技術，要求節(jié)水技術控制范圍進一步擴大，控制精度進一步提高?，F代農業(yè)建設的需要，迫切需要高科技，高技術注入一、背景介紹二、節(jié)水灌溉方式及系統(tǒng)基本架構噴灌：由管道將水送到位于田地中的噴頭中噴出，有高壓和低壓

的區(qū)別，也可以分為固定式和移動式。滴灌：將具有一定壓力的水，過濾后經管網和出水管道（滴灌帶）

滴頭，以滴水的形式緩慢而均勻地滴入植物根部附近土壤。微灌：通過低壓管道系統(tǒng)，以小流量將水噴灑到土壤表面進行灌溉。膜下灌：是一種在膜下面滴灌進行澆灌的技術。滲灌：利用埋于地表下開有小孔的多孔管或微孔管道，使灌溉

均勻而緩慢地滲入作物根區(qū)地下土壤，借助毛管力作用濕潤土壤。灌溉方式二、節(jié)水灌溉方式及系統(tǒng)基本架構常用的灌溉方式：噴灌、滴灌二、節(jié)水灌溉方式及系統(tǒng)基本架構水源工程首部裝置輸配水管道噴頭滴鍵灌溉系統(tǒng)基本組成：河流、胡泊、水庫、井泉取水、加壓、處理、注肥、控制主干管、支管、豎管；輸送分配水源首部裝置：主要作用為從水源取水，并對水進行加壓、水質處理、肥料注入和控制系統(tǒng)。一般包括動力設備、水泵、過濾器、比例施肥器、泄壓閥、逆止閥、水表、壓力表以及控制設備，如自動灌溉控制器、恒壓變頻控制裝置等。系統(tǒng)連接順序：水源—水泵—電磁閥—管道—噴頭，其中水泵、電磁閥與管道通過線路與控制設備連接。在整個框架中，灌溉控制器是核心，由它來控制水泵的啟停、電磁閥的開關。二、節(jié)水灌溉方式及系統(tǒng)基本架構1.水源2．水泵3.供水管4.蓄水池5.逆止閥6.施肥開關7.灌水總開關8.壓力表9.主過濾器10.水表11.支管12.微噴頭13.滴頭14.毛管(滴灌帶、滲灌管)15.滴灌支管16.尾部開關(電磁閥)17.沖洗閥18.肥料罐19.肥量調節(jié)閥20.施肥器21.干管二、節(jié)水灌溉方式及系統(tǒng)基本架構1、灌溉控制系統(tǒng)：（1）具備定時功能的簡易型灌溉控制器；采用微處理器可編程控制技術（有的用定時器），利用增壓水泵、管道及噴頭等設備，根據需要設置程序，定時、定量給作物澆水。一般用于陽臺、居室內、庭院等規(guī)模較小的場合。（2）具備信息采集功能（有線采集或無線采集），基于土壤水分進行自動灌溉：采用微處理器（PLC、單片機）、傳感器及無線透傳模塊等進行系統(tǒng)開發(fā)，實現對環(huán)境參數的采集，將采集的土壤水分數值與所設置的閾值進行對比，判斷是否應該打開電磁閥或水泵對作物進行澆水。三、技術運用三、技術運用（3）基于網絡（局域網、廣域網、3G）的遠程節(jié)水灌溉自動化系統(tǒng)；系統(tǒng)一般都將高效節(jié)水灌溉技術、傳感器技術、無線通信網絡技術、精準施肥技術以及遠程管理技術等先進技術結合在一起，根據實際需求，系統(tǒng)采c/s、b/s或兩者相結合的架構，設主從站，從站負責信息的采集與指令的執(zhí)行，主站主要在中控服務器上進行軟件的開發(fā)，并通過網絡方式與從站建立聯系，實現采集數據的存儲、分析，指令的下達。用途：農業(yè)示范園區(qū)、科研院所、合作社、農田以及大型農場等種植規(guī)模較大的場合。三、技術運用控制器功能：（可構建集墑情監(jiān)測、用水調度、灌溉控制于一體的系統(tǒng)）

采集墑情數據、控制執(zhí)行設備、與控制中心通訊；有多種灌溉方式，可定時、可根據土壤含水量閾值自動操作，可單獨、可輪灌；具有手動、自動兩種控制方式，可根據需要實現自動灌溉、遠程灌溉；可接入遠傳水表及壓力表，實現用水量與管道壓力的實時監(jiān)測。三、技術運用智能灌溉系統(tǒng)關鍵技術：（1）感知層——信息采集；（2）傳輸層——通訊技術；（3）應用層——信息融合，專家決策。感知層：主要采集各層土壤的含水量信息以及作物蒸騰量；傳輸層：有線傳輸和無線傳輸兩種方式，WiFi、zigbee、GPRS、3G等；應用層：采用C/S、B/S架構進行開發(fā)，具備數據分析、存儲及智能決策功能。其他技術：太陽能供電；系統(tǒng)低功耗運行；技術壁壘：（1）土壤含水量精度、不同地塊作物分層測量標準；（2）作物蒸騰量的測量；（3）不同作物及不同生長期內需水量模型的建立。數據挖掘專家模型智能決策用戶管理需水數據采集網關設備傳輸執(zhí)行設備狀態(tài)網關設備傳輸信息融合決策系統(tǒng)三、技術運用整體智能模型：精細化注：不同作物不同生長期內的需水量不同；盡量為客戶定制多種選擇方案。四、系統(tǒng)產品化分析通過基本模型、技術分析，灌溉系統(tǒng)可從產品技術方向、應用方向、客戶方向進行設備研發(fā)、系統(tǒng)集成及方案設計。1、簡易型、單機型；例如，可實現簡單的定時、定量或通過含水量測定值實

現閉環(huán)灌溉控制；2、網絡型，利用網絡技術、無線通訊技術，實現園中局域網內或廣域網的自

動灌溉控制；遠程控制終端：電腦、手機短信或APP、平板等；3、智能型，主要體現在應用軟件端，通過對大量數據進行信息融合，得出合

理的最佳節(jié)水灌溉模型，從而自動完成灌溉過程；大數據：灌溉區(qū)多點多

層土壤含水量的值、作物蒸騰量、不同作物不同生長期內需水量專家數據支撐。產品技術方向：四、系統(tǒng)產品化分析1、農業(yè)大田農業(yè)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)；

2、溫室農業(yè)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)；園林綠化農業(yè)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)；

3、高爾夫球場農業(yè)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)；

4、園林綠化農業(yè)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)；

5、高速公路綠化帶農業(yè)節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)

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應用方向：客戶方向：1、示范型；2、實用型；3、特殊要求型四、系統(tǒng)產品化分析農業(yè)園區(qū)：大田及溫室四、系統(tǒng)產品化分析智能化模型結構：四、系統(tǒng)產品化分析控制器—物聯網系統(tǒng)擴展五、可擴展性及保障1、具備集采設備及執(zhí)行設備可擴展，實現組網，擴充輸入輸出路數；2、可控制灌溉系統(tǒng)以外的其他設備，道路或公共場所燈光，大