计算机技术在农业节水灌溉系统设计中的应用

2019-03-19尹魁

广东蚕业 2019年10期

尹魁

（湖南财经工业职业技术学院湖南衡阳 421002）

在农业种植当中，灌溉用水量非常大，就拿我们国家来说，已经远远超过了总用水量，所以为了可以有效解决农业灌溉的相关问题，实现水资源节约，就必须要对灌溉系统进行重新设计。

1 设计的基本原理

在该系统实际运行之中，其中关于集中理算监控的一些工作都必须要通过中央控制器实现。将计算机作为核心，一般都会直接对温湿度、辐射和其他一些内容的实际参数进行全方位收集，然后再通过传感器对土壤的湿度等基本情况进行采集，从而把采集到的数据传输到中央控制器之中。

2 整体设计

2.1 硬件方面

2.1.1 计算机

现阶段计算机已经实现了全面普及，在该系统之中，计算机是核心硬件，不但能够实现灌溉软件的具体操作，还能够同时进行其他事物，因此对其具体的配置情况要求比较高。在选择计算机的时候必须要确保其内存容量超过2 GB，同时CPU决不能小于2.0 GHz，磁盘的容量也都必须要超过500 GB。不仅如此，鼠标以及主板等重要内容也都必须要严格控制，一般鼠标必须要符合MS标准，主板要具备COM接口。只有确保完全符合这些配置要求，才能够进一步促进整体系统软件的有效运行。

2.1.2 数据采集

为了促使整个系统的顺利运行，必须要先对整个灌溉区域的实际降水情况以及土壤的湿度做出充分了解，以此在这样的数据信息支持之下实现灌水量的进一步确认。当下在该系统的实际运行之中，采集数据所使用到的设备主要有两类，一类是雨量传感器，另外一类是湿度传感器。

对于雨量传感器来说，其中不但包含有上翻斗、计量翻斗以及计数，还包含有承雨口、干簧管以及螺钉等非常重要的零部件。在实际工作的时候，通过承雨口进行雨水的收集，然后再通过漏斗将雨水运输到上翻斗之中，当整体的雨水量达到了设定的数值之后上翻斗就会马上侧翻，并在截流管等部件的支持下被运输到计量翻斗之中。在这之中只要雨水达到了设定的数值之后该翻斗也会马上侧翻，在这之后，翻斗上面配置的磁钢就会展开干簧管的扫描工作，原先已经被通电的干簧管就会在磁化的影响下产生闭合的情况，并根据二芯电缆把这一信号顺利传输出去，使计数器可以马上接收到信号的实际内容。在这之中翻转一次基本和0.1 mm的降水量等同，然后再根据这一标准对整体的降水量进行统计，最终依照统计的实际结果以及整个灌溉区域当中农作物的实际生长状况确定出来最终农作物是否亟需进行灌溉，一旦需要则会马上开始灌溉。

对于湿度传感器来说，它是整个系统之中最必不可少的设备之一，究其原因主要在于土壤之中的水分含量的高低情况一般都会给农作物的实际生长情况带来很大的影响，如果整体水分十分缺乏，农作物可能就会因为缺少而出现营养不良或者是直接被旱死。所以这时候就必须要全面开展土壤湿度的监测，以确保可以实时掌握土壤之中水分的具体含量。在系统设计之中经常会应用到RHD ～ 100 型号的该项设备，它的探针长度为5.5 cm，直径是3 mm，在工作的时候电压在5 ～ 12 V，电流在21 ～ 26 mA，测量的稳定时间是2 s，在测量区域之中是将中央探针作为中心。

2.1.3 输出驱动

在收集完所有信息之后，通过输出驱动模块的电磁阀所接收到的实际计算机信号，依照信号的具体情况全面输出驱动模块，从而产生一定推力。在这一系统实际运行之中，调节阀主要是直动式，先给电磁阀进行通电，然后在电磁吸力的影响下阀芯会被提起，这时候关闭件开启，这样一拉灌溉水就直接可以顺利通过，这个时候整个电磁阀完全处在工作状态之中。如果这时候将电源切断，电磁力就会消失，阀门这时候就会在弹簧力的影响下直接关闭，这样一来电磁阀就会马上停止。

2.2 软件方面

在对该系统进行设计的过程中，主要通过VB.NET软件对其进行编程，后台数据库则主要运用Access。倘若需要进行数据库的维护，用户只要直接登录操作页面，然后依照具体的提示操作就可以实现。

在登录了节水灌溉系统以后，必须要先进行使用户个人信息验证，同时管理员可以依照相关需求对这些个人信息、农作物的实际情况以及土壤状况等信息进行删减。倘若是一般用户，他们的权限只局限于查询或者是监控相应的信息，然后再依照农作物的实际生长需求对水泵进行控制，在完成相关操作时候就可以直接退出系统。

该系统主要是露天环境下呈现的，具体依照农作物的种类去划分出不同的区域。因为不同农作物对于水分和土壤的需求基本上存在很大差异，所以这时候如果开展农作物混合种植，在该灌溉软件之下就能够直接选择多个区域，然后再依照具体的土壤湿度、深度以及灌溉水源的具体利用率信息，进行数据设置和发送。

2.2.1 系统管理

在这之中不但能够随时对设备的实际工作状况进行诊断，还可以在紧急情况之中自动报警，从而依照故障节点进行精准定位，实现对系统运作状况的全面监控。在具体管理之中都是将无线基站当作核心，这样保证系统可以实现稳定运行，与此同时，设备利用率也会得到有效提升，降低维护成本。整体系统操作较为灵活，能够根据具体的情况实现升级或维护。

2.2.2 地块信息

在这一模块之中能够进一步了解农作物土壤营养成分的实际含量，并在计算机的作用下进行农作物水分需求量的计算，实现对该地区用水灌溉量的精确判断，最终依照实际数据情况对整个灌溉设备实施自动化控制，实现系统的全面控制。

2.2.3 自动灌溉

为了能够实现系统的高效运行，并提升灌溉效率，降低水资源消耗量，这一模块就会依照各个节点农作物对于水分的需求量，设置循环灌溉信息，促使农作物在各个节点之中都能够有充分的水分供应。

3 运行

在农作物生长当中，基本都是通过信息采集系统对气候状况、降水量、温湿度等实施大范围收集，并将其及时传输到控制系统之中。当控制系统在收到这些信息以后就会运用PLC控制器对其开展进一步的整理，并在监控系统的作用下把所有信息现实出来。接下来在指令和控制策略的影响下，系统就会给执行单位下发具体的命令，在接收到监控系统命令以后，水泵就会依照命令进行水泵的关闭或开启。

为了促使整个系统顺利运行，除了要有自动模式，还要设置手动模式，从而在出现故障的时候能够顺利切换。