智能灌溉节水喷淋系统的研发

2017-10-20盐城工业职业技术学院陈安柱徐文海

河北农机 2017年10期

盐城工业职业技术学院陈安柱徐文海

智能灌溉节水喷淋系统的研发

盐城工业职业技术学院陈安柱徐文海

传统大棚农业灌溉需耗费大量水资源，利用率较低，本文研究的智能节水灌溉系统实时监测作物各时期对水分的需求量，以提高灌溉水资源利用率为目标，精确进行灌溉，保持作物一直在最佳土壤湿度状态下成长，从而保证作物高品质、高产量、高效益，极大促进精准农业的发展。

智能；节水；精准农业

1 引言

随着国家不断重视农业发展，提高节约灌溉水资源利用率问题刻不容缓。大多数地区已经意识到农业智能灌溉的重要性和紧迫性，目前国内大棚节水灌溉多采用雾化喷灌头，还处于半自动化状态，不仅灌溉水资源浪费严重而且不能精确供给作物生长所需水分，阻碍了农作物健康生长。

虽然我国已经研发出自动化喷灌系统，但普遍存在人为参与因素较高，不能全天候实时监测，监测指标单一，不能进行分析精确化供给水分，水资源浪费严重等问题，难以满足现代智能精准化大棚农业的发展。为了便于实行大棚农业的智能化，精细化管理，基于物联网的微电子和通信技术的智能节水喷灌系统研究正是在此背景下展开的。

2 具体研究内容

本文主要研究了在大棚种植环境下的节水喷淋系统，其主要由土壤、空气湿度传感器、数据处理器、蓄水箱、雾化喷头、若干洒水喷头以及监测终端等组成，湿度传感器的信号输出到数据处理器，再由数据处理器将信号输出到水量控制开关，雾化喷淋头与洒水喷淋头分别通过水量控制开关连接蓄水箱。

本论文研究的是在大棚种植环境下使用的智能节水管理灌溉系统，采用精确量化灌溉的方式，再利用洒水头与雾化头的配合使用，使作物的质量得到极大保障，节水节能。

2.1 解决的关键技术问题

2.1.1 智能管理灌溉系统

图1 系统简图

如图1示，智能灌溉节水喷淋系统，其最大难点是把土壤、空气湿度传感器、数据处理器、蓄水箱、雾化喷头、若干洒水喷头以及监测终端等科学合理地融为一体，形成有反馈，有执行，有监测的闭智能环控制系统。土壤湿度传感器与空气湿度传感器分别将各自信号数据传到处理器，监测数据经处理器处理后，输出到水量控制开关，执行机构雾化喷淋头以及洒水喷淋头分别通过水量控制开关与储水箱连接，传感器数据传输连接到监测终端。

2.1.2 雾化喷淋头

本论文所应用雾化喷淋头包括喷头本体，喷头本体包括流道入口段、流道连接段、混合雾化腔和喷孔；混合雾化腔设置在喷头本体内部的球形空腔；流道入口段设置在喷头本体的进水端，流道入口段通过流道连接段与混合雾化腔一体化连通；混合雾化腔设有若干喷孔，喷孔连通混合腔与外界。如图2所示。

图2 雾化喷淋头

本论文所述雾化喷淋头包括喷头本体11，所述喷头本体11包括流道入口段12、流道连接段13、混合雾化腔14和喷孔15；所述混合雾化腔14为设置在喷头本体11内部的球形空腔；所述流道入口段12设置在喷头本体11的进水端，所述流道入口段12通过流道连接段13与混合雾化腔14一体化连通；所述混合雾化腔14设有若干喷孔15，所述喷孔15连通混合腔14与外界。所述混合雾化腔14的径向尺寸大于流道入口段12的径向尺寸，所述流道入口端12的径向尺寸大于流道连接13的径向尺寸。

3 工艺流程

智能管理节水灌溉系统在工作中，整个工作系统采用闭环控制，土壤湿度传感器与空气湿度传感器实时传输监测数据，经过处理器分析，发出信号，控制喷洒执行机构进行精确雾化喷洒灌溉，当土壤以及空气综合湿度达到作物生长阶段所需水分要求，则传感器再次将检测数据传输到处理器，处理后再次发出信号至执行机构，雾化喷洒执行机构停止动作。如图3所示。