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基于物联网技术的农田节水灌溉系统的研究

当前栏目:技术|发布时间:2019-03-15|发布来源:未知|阅读:
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    1。水是农业的命脉,是整个国民经济和人类生活的命脉。水资源的现状和利用水平已成为评估一国区域经济可持续发展的重要指标。中国是一个水资源相对较差的国家。年平均降水量630mm,低于全球陆地和亚洲土地。年平均淡水资源量为2。8万亿立方米,人均用水量仅为2300立方米。按世界人均水平计算,它在世界上排名第109位。它是世界上人均水资源最贫穷的13个国家之一。耕地水资源量为28,500 m3/hm2,是世界平均水平的4/5。

  2.农业用水现状及节水灌溉发展趋势

  从该国水资源总需求来看,在中度干旱的情况下,该国的总需水量约为5500亿立方米,缺水量约为250亿立方米。如果考虑到地下水过量供水和超标准污水直接灌溉等不合理的供水因素,该国实际缺水量在300亿至400亿立方米之间。农业是中国最大的用水户,占全国用水总量的73%,但效果很差,水资源浪费非常严重,渠道灌溉用水的有效利用率仅为40%左右,井灌区面积仅为60%左右,每个M3水产量不到1kg。在一些发达国家,水的有效利用率可以达到80%以上,每立方米水的产量一般超过2公斤,其中以色列的产量达到2.32公斤。这表明我国各种节水农业技术的综合应用仍然很低,与发达国家相比仍存在较大差距。

  目前,具有发展潜力的新型节水灌溉技术为:。这是一种结合了生物技术的作物调节灌溉技术。从作物生理学的角度来看,它会在一定时间内积极发挥一定程度的缺水,使作物经历有益的不足运动,提高品质,控制上部市场,实现矮化密植。达到节水增产的目的。第二是采用3S技术的精细灌溉技术。它利用全球卫星定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS),遥感技术(RS)和计算机控制系统来获取农业社区作物生长实际需求的实时信息。通过信息处理和分析,根据需要应用作物。水技术可以最大限度地利用水资源和土地的工业化率。这是农田灌溉学科发展和新农业技术革命的重要组成部分。三是智能节水灌溉设备技术。将生物,自动控制,微电子,人工智能,信息科学等高科技节水灌溉机械和设备整合,实时检测土壤和作物的水分,实现变水。根据作物的不同需水量施用。最佳的节水效果。

  本文设计的基于物联网技术的农田节水灌溉系统将上述三者有机结合起来,利用物联网技术实现了全自动,信息化的节水灌溉系统。

      3。系统结构设计

  农田节水灌溉系统由土壤湿度传感器,物联网终端采集单元,喷灌控制终端和远程监控计算机系统组成。如图1所示。传感器埋在土壤中,直接获取表面下0到100厘米深度的土壤湿度信息,并将其转换为0到5V的模拟电压信号。物联网终端获取单元一方面用于收集传感器的土壤湿度信息,另一方面土壤湿度信息通过GPRS网络模式传输到安装在监控中心的监控计算机。在农田节水灌溉监测系统中,可能有多个物联网终端采集单元,每个采集单元可用作土壤水分监测站,分布在该区域的不同特征点,用于收集土壤水分信息。 。监控中心计算机循环接收各采集终端发送的土壤水分信息,监测计算机对接收到的数据与数据库中作物的需水量进行分析比较,形成最优灌溉方案,然后灌溉指令为由监控计算机发布。喷洒器控制终端直接控制喷洒器和深井泵进行喷灌控制终端进行灌溉操作。系统结构图如图1所示。

  4。系统功能

  (1)系统管理,定义和维护系统的所有数据表;管理和维护维护系统正常运行的帐户,权限,接口,系统操作参数,文件类别和属性;了解域名。

  (2)喷灌控制,根据土壤水分信息,制定灌溉计划,通过GPRS网络远程控制喷灌,实现自动灌溉。

  (3)数据的查询和检索功能,具有查询检索功能的多种形式和方式,并以图形,表格或其他形式输出查询结果。查询方法包括点查询,空间查询和逻辑条件组合查询。

  (4)数据采集单元自动定位,终端数据采集根据放置位置自动将经纬度数据发送到监控中心计算机,中央计算机自动确定并显示数据采集单元的位置。操作界面。

  (5)数据分析功能,分析不同属性的不同部分,结果以打印输出的专题图格式提供。

  5 .PC软件结构

  监控中心主要由网络服务器和土壤湿度数据处理计算机组成。它具有固定的互联网IP地址,其功能是实时接收,处理和显示数据。监控中心计算机软件采用子控制配置王作为开发平台。通过Kingview的二次开发,中央计算机可以实时收集和显示数据,形成数据库,灌溉预测和决策报告,根据监测数据计算灌溉时间和灌溉量,并使用监测和计算结果与图表和曲线。显示或打印输出[1]。系统设计简单易用。

       6。物联网收集单元的设计

  物联网收集单元的设计是系统的终端收集单元。由于农田灌溉检测范围大,数量多,不固定布局,仅在农耕季节使用,收集终端需要设计灵活,易于移动。其次,安装方法是在每个采集终端上安装GPS定位模块,使发送到监控中心计算机的数据具有地理位置下标,中央计算机根据地理位置确定采集点的具体地理位置。上传数据的下标。实现准确的数据收集。另外,由于数据采集单元放置在农田中,采集单元由“太阳能电池板+电池”形式供电。

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