学文网智能灌溉篇1
关键词：智能灌溉；园林；应用
中***分类号： S688；S275 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2017.08.048
经济发展给人们带来便利的生活同时，也带来了能源危机。若要避免能源危机对国家的不利影响，就要研究新能源，并加快新能源在日常中的用。目前，水资源短缺已成为困扰经济发展的重要因素，特别是人们生活用水与园林灌溉之间的矛盾。因此，研究智能灌溉技术，并将此技术应用于园林灌溉中，对节约水资源意义重大。
1智能灌溉发展概况
1.1国外发展概况
智能灌溉技术在国外已有50多年的发展历史，技术已基本成熟。在发达国家，特别是机械化种植区域或缺水地区，自动灌溉技术已经广泛应用。国外专业的园林灌溉系统非常先进，可以自动采集土壤湿度、测量风速、雨量等数据，并根据这些数据自动编程设计当天灌溉标准；自动监测电磁阀和管道泄漏情况并报警；自动记录各地区灌溉运行时间。按照智能灌溉方式，分为滴灌、涌泉灌和地下渗灌等。一些先进国家采用节水灌溉技术，从传统灌溉向现代非充分灌溉改革，从半自动灌溉向全自动灌溉改革。
1.2国内发展现状
国内的智能灌溉从90年代才开始研究，到现在为止还没有形成专业化和系统化的软件和硬件系统，与发达国家相比，存在相当大差距，而且产品单一，没有成熟的质量检测和控制体系。目前我国的智能灌溉系统基本以进口为主，国内园林智能灌溉企业在学习国外先进技术的经验基础上，也在研发自主产品。
2几种智能灌溉系统介绍
2.1太阳能灌溉系统
太阳能灌溉系统主要是依靠太阳启动地下水来进行灌溉的系统。太阳能板可以提供电泵的动力，驱动其抽取附近的溪水等存到水缸中，之后再将溪水泵到洒水器里，最后进行植物灌溉。雨水探测器会在雨天时自动关闭灌溉系统，太阳能灌溉系统比较适合没有自来水供应的偏远地区使用。
2.2总线路控制灌溉系统
总线路灌溉系统主要是通过总线的方式把所有测控终端接入。每一个自动终端可以自己进行简单的灌溉和判断，之后把数据汇总到中央计算机，由中央计算机进行统一数据存取、调度等。专家可以根据汇总数据对灌溉进行指导，这种灌溉方式成本低，充分利用了现场总结技术，在无线网络达不到的地方比较适用。
2.3无线遥控灌溉系统
无线遥控灌溉系统是用远程终端来采集各地区水和肥的情况，然后通过全球移动系统将数据传给中央控制器。这种灌溉系统充分利用了GMS网，结构比较简单，不用布置很多线，投资小，效果显著。
3园林智能灌溉系统的应用
3.1一体化灌溉系统
为了美观，园林绿色植物的品种比较多，每种植物都有自身的生长特点，生长规律也存在一定差异。采用一体化智能灌溉系统可以根据植物本身对水的需求情况进行准确有针对性地灌溉，可以把滴灌、喷灌技术融合为一体，进行园林绿色植物多元化和个性化灌溉。园林土壤储水情况和植被的根系吸水情况有所不同，应用智能灌溉，可以将地表灌溉、地上灌溉和地下灌溉有效结合，合理调配地下水和自然雨水，实现园林绿色灌溉。
3.2自动化灌溉
自动化灌溉主要是利用信息化智能系统对风速和土壤含水量的采集，收集植物生存的环境信息及降水量等相关数据，并对数据在分析的基础上进行的灌溉。通过对风速、土壤含水量、雨水信息、环境因素的分析，编制程序，启动自动灌溉或非自动灌溉设备进行园林灌溉，以解决园林植被对水的需求。对需水量大的阔叶型树木可以采用喷灌溉、集中雨水进行灌溉等形式，灌溉频率不宜过高，这样既能节约水资源，又能提高灌溉效率，自动灌溉结束后系统会自动存储灌溉时间和灌溉水用量等。在特殊情况下，管理人员可以进行人工数据采集，并通过手动启动灌溉系统进行灌溉。
3.3节能化灌溉
节能化灌溉系统是由水泵、电磁阀和水源等组成，通过计算机对灌溉进行系统分析的精准控制。这种灌溉系统能在第一时间知道植被是否缺水，并通过计算机数据分析来确定灌溉时间、灌溉方式和灌溉水用量。节能灌溉系统可以根据之前的灌溉历史记录来选择灌溉类型、灌溉时间和灌溉水用量，自动灌溉系统在工作时也可自主监测设施运行状态，可以实现水资源的充分利用，降低了灌溉过量或不足的情况。
4智能灌溉系统在园林应用中的优势
随着园林建设的快速发展，园林建设中的问题也日益显露出来。传统的园林绿化是由水车拉水到现场然后实行灌溉，这种方式除了水在运输过程中容易洒掉，还有多数水没有及时深层渗透而蒸发损失掉。这种灌溉方式对水的利用率比较低，甚至不到40%。导致大量的水被浪费，而且也浪费人工，成本较高。近年来技术发展，管网供水广泛应用，但是管网供水的缺点是手动供水，随意性比较大，存在需要水时没有人开阀门，开了阀门又没有供水，导致水资源浪费，马路也变成水滩。
园林绿化要求绿地上同时有乔木、灌木和草等复合搭配，这涉及不同物种对水的需要量和时间的问题。传统灌溉不能满足这种现代化灌溉需求，使水的灌溉量不能满足所有植物的生长需求，园林建设效果达不到最优化。计算机控制的智能灌溉可以实现灌溉的精准化，在节省水量的同时也节省人工。虽然智能灌溉系统已经引进国内许多年，但是应用仍不普遍。智能灌溉可以根据设定进行灌溉，比人工灌溉节省水，智能灌溉可以针对不同气候设置不同程序，避免了灌溉的随意性。但是这种灌溉程序的设定需要人控制，所以管理人员要有丰富的经验，促进灌溉的精确和节约用水量。
智能灌溉系统可以根据土壤湿度、雨量等因素自动编制当天的灌溉程序，同时可以监控电磁阀、管道泄漏等故障并及时报警。智能灌溉系统可以手动控制，也可以用计算机进行启动和关闭，单独的电磁阀为管理提供了极大便利。计算机来进行控制水源、水泵到电磁阀、滴头这样一个复杂的系统，可以最大限度地节约用水量和保护系统运行，避免灌溉不足或过量。
为了精确对园林各种植物进行灌溉，以满足绿化多元化要求，可以将滴灌、涌泉灌、树根根部灌溉纳入到同一个系统中。可以对乔木和灌木进行滴灌，对草坪进行喷灌，将不同根系不同吸水范围的植物进行地面灌溉、地下灌溉、深层和浅层灌溉结合起来。同时⒔邓、地下水灌溉统一进行调配，以形成综合的灌溉体系。
5智能灌溉系统用于园林的价值
现如今，智能灌溉应用于我国园林灌溉的价值已显现出来。智能灌溉可以使灌水更均匀、土壤不容易结板、对保土保肥、调节地块气候和温度都有很大作用。据美国微软公司利用智能灌溉系统进行灌溉后的数据显示，水的用量比之前少了34%，水费也降低了大概40%。我国的智能灌溉也越来越多地应用到园林灌溉中。如2002年颐和园绿化建设中，结合万寿山引水上山工程，建立了覆盖全园的智能灌溉系统，在一些不适宜单层乔木生长的区域和野生不适宜植被生长的地段都通过利用资源，调整空间密度等措施，建立了稳定性强、外观优美的乔木、灌木和草等多种植物群落，以达到最大限度发挥植被的生态效益。上海和深圳也都采用自动灌溉系统在夜间进行园林灌溉，既可以避开市区用水高峰期，同时可以减少水量蒸发，使园林灌溉效果良好。北京天安门草坪、植物园、工人体育场等多个地点都采用了智能灌溉系统，智能灌溉系统的使用，促进了我国园林绿化的建设进程，在节水节能方面都有比较大的作用。
园林绿化水量节约已成为我们关注的一个重要话题，利用智能灌溉系统进行灌溉，可以促进灌溉效果的同时节省大量水资源。园林绿化灌溉节水应该成为水资源管理的先锋，要在研究国外先进经验和设备的基础上，结合我国实际培育和建立一支专业化的绿地管理队伍，同时将市场机制引导到绿地灌溉管理中。在加强园林绿地灌溉的研究上，加强园林绿地灌溉用水的法规建设，为园林绿地灌溉用水的管理打基础，逐渐发挥智能灌溉在园林绿化中的作用，加强生态环境的保护。
6智能园林灌溉发展趋势
随着气候环境的变化和人口增长，能源和水资源危机越来越严重，智能灌溉在园林绿化中的作用会越来越重要，因为在节省水量的同时降低了成本，改善了园林灌溉效果。国际上专业灌溉研发公司已经在原有灌溉产品改善的同时利用高科技研发新的产品，使智能灌溉系统的硬件和软件更完善、更环保，使灌溉更精准，对水资源的利用更合理。随着塑料模具加工精准度的提高，智能灌溉系统的加工成本也在降低，可以促进智能灌溉系统中零件的更换与应用。随着科技发展，园林智能灌溉设备正在向环保方向迈进，今后，智能灌溉设备将会越来越多的应用于园林建设和园林灌溉当中。
参考文献
[1]潘赛玲.自动控制技术在园林节水灌溉中的应用[J].建筑工程技术与设计，2015，（24）.
智能灌溉篇2
【关键词】智能；雨控；灌溉设备
0.前言
我国是一个水资源短缺的国家，而且水资源的分布非常不均匀。随着经济的不断发展，我国水资源污染相当严重，工业污水、生活废水排放不断增加，水资源的短缺已是一个相当严重的问题。在此种情况下，节约用水已经是一个刻不容缓的问题。但我国的农业用水浪费现象仍旧相当的严重，其中灌溉工作中的水资源浪费现象较为突出，要减小农业用水的浪费就必须解决节水灌溉工作中的浪费问题。目前，我国普遍采用的是定时人工开启水阀实现灌溉方法。这种方法操作简单，但是水资源浪费严重，而且需要专人负责开启或关闭。采用自动化灌溉，能有效节约水资源，但是在下雨天和下雨后，地面还没有完全干燥的情况下，仍进行定时的自动化灌溉会涝，不利于植物生长。本设计所要解决的技术问题是针对上述技术现状，而提供一种能根据下雨情况智能控制灌溉、使用安全的智能雨控灌溉设备。
1.技术方案
智能雨控灌溉设备，包括用于灌溉的水泵1以及与水泵1连接的电源2，其中：该智能雨控灌溉设备还包括智能雨控装置3以及集水槽4，智能雨控装置3包括有雨控开关31和水泵控制开关32，雨控开关31和水泵控制开关32反向关联，雨控开关31包括两个互不接触的触点，这两触点伸入插入集水槽4中，当集水槽4中水深没有同时浸没这两触点时，雨控开关31断开，水泵控制开关32闭合，水泵1处于工作状态，当集水槽4中的雨水同时浸没这两个触点时，雨控开关31接通，水泵控制开关32断开，水泵1断路。
水泵1、电源2、震荡电路21、智能雨控装置3、雨控开关31、水泵控制开关32、第一三极管33、第二三极管34、第三三极管35、电磁继电器36、集水槽4、第一电阻5、第二电阻51、第三电阻52、降压电阻6、阻流二极管7、定时开关8。
2.具体措施
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
水泵的电流回路上设置有定时开关，定时开关定时闭合或断开。电源为12V交流电，电源上连接有震荡电路使电源输出正极电。水泵的电流回路上还设置有第二电阻和第三电阻。
集水槽固定在水泵上。降压电阻为滑动电阻器。第一电阻5阻值为1MΩ，降压电阻6阻值为10KΩ 第二电阻51为200Ω，第三电阻52为5KΩ。震荡电路21使电源输出正极电。
当雨控开关31接通时，第一三极管33、第二三极管34回路导通，第一三极管33、第二三极管34组成了一个放大电路，经过二级放大后，在第二三极管34的集电极产生较大电流，使经过降压电阻6的电流很大，降压电阻6能产生很大的压降，进而导致第三三极管35的基极输入电压很低，达不到导通电压或者达到导通电压但是导通后第三三极管35的集电极电流小，无法带动电磁继电器36正常吸合，导致水泵1断路。
因为有二级放大电路的存在，第一三极管33的基极可以输入较小的电压，因此，接入第一电阻5，使暴漏在外的雨控开关31没有大电流经过，非常安全。
当集水槽4放空时，第一三极管33、第二三极管34的基极均无电压输入，回路切断。降压电阻6处没有大电流经过，降压能力下降，导致第三三极管35的基极输入电压上升，第三三极管35的集电极电流成倍增加，电磁继电器36吸合，导致水泵1接通。
通过定时开关8控制水泵1在电磁继电器36吸合状态下定时灌溉。
3.结论
智能雨控灌溉设备由于采用的是半导体开关控制，可以有效降低集水槽中的电流和电压，使用更安全，而且半导体开关较机械开关更加持久耐用。具有能根据下雨情况智能控制灌溉、使用安全的优点。
【参考文献】
[1]谢兰清.电子电路分析与制作[M].北京：北京理工大学出版社，2012.
[2]丁镇生.电子电路设计与应用手册[M].北京：电子工业出版社，2013.
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[4]张金.电子设计与制作100例[M].北京：电子工业出版社，2012.
智能灌溉篇3
关键词：智能灌溉；无线传感网；城市绿地；CC2530；Z-Stack协议栈
中***分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2015）06-00-02
0 引 言
在灌溉控制方面，现在我国主要推广的是半自动化灌溉系统。此类系统利用定时器控制灌溉，比人工控制系统节水。可以根据经验针对不同气候时段设置不同灌溉程序，减少了灌溉的随意性。但灌溉程序设定仍依赖管理人员的经验或参考有关数据。若管理人员经验不足或获得的参考数据准确性差，编制的程序会导致灌水过量或不足，距离达到精确化、智能化灌溉仍有很大距离[1]。本文提出一种基于ZigBee无线传感网近距离通信和GPRS远程通信获取绿地信息，并通过网络自动控制或远程手动控制设计方案，可以自适应控制灌溉，达到智能灌溉的节水目标。
1 系统整体结构设计
智能监控及灌溉系统整体框***如***1所示，系统主要由无线传感器网络，GPRS网络和控制终端组成[2]。多个带有温湿度传感器的ZigBee节点均匀布撒在绿地上，负责实时采集土壤温湿度信息并通过ZigBee终端节点将数据传输给ZigBee路由器节点，路由器节点将数据融合然后传输给ZigBee汇聚节点。ZigBee汇聚节点通过串口连接GPRS模块，该模块将数据通过网络传输给中心控制服务器。服务器将数据存入数据库并进行分析处理，然后得出决策信息。控制命令可通过控制终端发出，由GPRS网络和ZigBee网络传输到路由器节点，该节点控制阀门打开进行自动灌溉[3]。
每个ZigBee节点负责一个小区域，节点均匀部署可以保证获取的数据有效准确，ZigBee节点短距离通信传输信息功耗小，可采用太阳能电池作为能源，不必更换电池且可延长节点使用寿命。智能监控服务器可以根据收到的监测数据做出决策，发出信令控制电磁阀实施自动灌溉，该智能灌溉系统可以改善现有的半自动及手动灌溉方式的浪费现象。
***1 智能监控灌溉系统整体结构***
2 数据采集与传输设计
无线传感器网络由部署在监测区域内大量的微型传感器节点组成，传感器节点实时监测、感知和采集网络分布区域内绿地温湿度的信息，并将监测到的数据转换成电信号通过无线多跳的通信方式发送给汇聚节点[4]。无线通信与组网是无线传感器网络的主要功能，其核心内容是通信协议，通信协议使传感器节点组成网络并相互之间传送数据，形成一个网络整体，从而完成各种复杂的任务，这是无线传感器网络工作的基础。IEEE 802.15.4/ZigBee协议是由IEEE 802.15.4标准的物理层（PHY），媒体访问控制层（MAC）， ZigBee的网络层（NWK）和应用层（APL）所组成的，其突出的特点是网络系统可保证极低成本、低功耗、易实施[5]。TI公司的CC2530射频芯片内置的Z-Stack协议栈实现了ZigBee协议，支持终端节点、路由器节点以及汇聚节点的组网与数据传输，可以做很好地开发支持[6]。
本系统中无线传感网采用树型拓扑结构，整个无线传感网分为二层组网。第一层组网即终端节点与路由器节点组网，终端节点分簇，路由器节点作为簇头负责簇的形成以及终端节点信息的汇集。每个簇内采用基于TDMA的MAC协议，各个终端节点在不同时隙发送信息给路由器节点。第二层组网即路由器节点与汇聚节点组网，簇头之间采用CDMA机制与汇聚节点通信。整个网络工作过程为：终端节点采集数据并用TDMA机制发送给路由器节点，路由器节点负责数据融合，然后将数据发给汇聚节点。因此，路由器节点不能休眠，较终端节点功耗大。汇聚节点通过串口连接GPRS模块，将信息发送给远程的控制服务器，客户端连接服务器可以查看信息并作出控制决策。
ZigBee终端节点由数据采集单元、信息处理单元、通信单元和能源四部分组成，设计结构如***2所示。
***2 终端节点结构
ZigBee路由器节点由控制模块、信息处理单元、通信单元和能源四部分组成，如***3所示。所以路由器节点没有环境监测功能，但是连接有电磁阀可以控制水龙头的关闭打开，完成整个系统中控制部分的功能。
***3 路由器节点结构
3 上位机软件设计
智能监控系统是整个系统的信息管理和控制核心，是数据处理的重要环节，能够为用户提供准确的信息和快捷的查询手段，大大方便了用户使用。服务器端监控管理系统采用JSP实现，后台采用MySQL数据库来存储绿地温湿度采集的信息，数据库可存储海量数据，并能进行组织管理，使得数据查询和使用更快速高效[7]。通过JDBC连接前台页面与后台数据库。
上位机软件功能结构如***4所示，主要包括前台的监测模块和控制模块，以及后台的用户管理。监测模块可以实时显示当前采集的数据，并可以对历史数据进行分析，以***形等直观方式表示。控制模块可以选择控制模式，比如手动控制或自动控制，手动方式下则支持用户管理设备。后台管理员可以添加用户并进行管理，使得客户端的登录用户查看数据或控制系统。
***4 上位机软件功能结构***
4 结 语
为了提高灌溉效率，节约水资源，结合ZigBee网络低功耗、自组织等优点，设计了一套基于ZigBee无线传感网和GPRS的绿地远程智能监控灌溉系统，介绍了系统整体框架设计，并对网络数据传输和节点硬件进行了设计，最后设计了控制中心软件。系统可以有效节约水资源，实施自动化精确灌溉，改善现有手工或半自动灌溉方式。
参考文献
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[5]康立***，吴丽丽，郭继富.远程监控葡萄园土壤墒情的物联网体系结构研究[J].湖南农业科学，2014（6）：71-75.
智能灌溉篇4
关键词：灌溉；物联网；ZigBee；监控
中***分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）08-0169-02
1 背景
目前农植的非自动机械式的灌溉需要消耗大量的水资源和人力，尤其是在温室生长环境中，植物处于一个半封闭的非自然体系，温室的环境复杂，湿度相对变化缓慢，风速较低，各个环境因素呈现一种独特的复杂性。同时，针对不同的植物种类、生长期、生长需水量等存在较大的差异，如何综合考虑各类因素，进行智能灌概，是当前农业信息化的重要内容之一。尤其是温室内植物灌灌不能按照自然大田灌概要求，需要充分利用有限的水资源进行智能化灌溉，一般的解决方案是在构建植物生长环境参数模型的基础上，采用科学管理、智能决策；根据温室内的生长条件，进行自动控制调节，在保持植物正常生长所需的用水量情况下，实现智能灌概，以最小的用水量获得最大的收益。
目前国内在开发灌溉自动控制系统方面还仅处于研制试用阶段，能实际投入应用且应用较广的灌溉控制器还不多见；主要是从理论上解决了灌溉的时间问题，而关于适宜的灌溉量问题，依旧缺乏比较中肯的解决策略。这其中的大部分因素是目前的智能灌溉体系仅仅凭借自动控制完成，一是并没有考虑到农植物生长过程中的复杂因素，终端采集数据不够精准；二是当前的灌溉系统的基本应用的有线规划策略，对于整个系统的安装和维护成本比较高。本文应用远程通信技术WIFI，基于ZigBee通信技术，实现智能灌溉控制系统，移动终端可以利用网络进行远程监控灌溉操作；同时，在网络受限的换进下，也可以通过G***方式来进行控制。实现了当前大鹏浇灌的全面智能化，精准进行大鹏环境信息的采集，将信息通过有线或无线方式传输给控制终端，实现无人监控下的自动灌溉。
2 灌溉系统基本工作原理
农植传统的灌溉方式主要采用半自动的机械操作方式，这主要源于对整个农植环境信息如温湿度、的采集主要通过人工肉眼的观察方式，信息的收集不够全面和精准，也无法实现远程控制。目前，人们开始研究农业设施远程测控系统，远程智能灌溉系统应运而生，在一定程度上实现了无人作业的智能灌溉模式。当前智能灌溉的模式一般采取三层架构的方式，如***1所示：
在本系统中采用CC2530芯片作为数据采集端，与 Internet 数据服务器通过网络通信即移动/联通基站进行连接，实现一对一的数据交互，这样就可以避免远程有线网络布线及维护成本高。同时，采集端的传感器端可以适应多重采集环境，不仅可以采集土壤等的常规信息，也可以采集复杂种植环境如树皮、植被腐蚀等种植环境的信息，具有较大的适应范围。客户端可以利用远程通信技术WIFI，进行远程监控操作；同时，在网络受限的换进下，也可以通过收发短信的方式来进行控制。
3 系统开发环境
本系统的服务器端主要采用以FriendlyARM H43为 可移植Linux平台，开发智能灌概网关与Web服务。FriendlyARM开发板是一款高性能，低功耗的一体化平台，Linux内核是一个开源的、采用虚拟技术，可跨平台移植的嵌入式操作系统，具有完善的***形用户界面。服务器端系统环境创建的主要任务为编译UBOOT和Linux内核，将编译完成后的内核烧写到开发板。
客户端系统在AndroidEclipse环境下开发，采用开放源代码的、基于Java的可扩展开发Eclipse平台，这里需要安装Android专属的软件开发工具包 SDK ，包含Java Development Kit和Java Development Kit。
数据采集端主要使用ZigBee实现无线传感器网络通信，遵循IEEE 802.0.4技术标准和ZigBee网络协议，低功耗的 ZigBee 技术适合作为无线传感器网络的一种标准，适合承载数据流量较小的业务，特别适合采集农植生长环境的基础信息以及快速传输工作，配合路由器，可以方便扩充采集面积的范围。
4 系统功能模块实现
智能灌溉系统使用范围广泛，自动控制系统的规模大且集成度高，逐步实现了比较健全的浇水灌溉机制。因此，本系统提出利用传感器采集湿度、温度和光照强度，从多种环境因素考虑农植的生长情况，进而通过远程终端即手持终端控制来达到智能灌溉的目的。系统可实现的功能如下：
（1）实时的检测土壤的湿度值、空气的温度值和大气的光照强度，利用 ZigBee 的无线通信技术上传给服务器。
（2）终端传感器采集端点模块依据服务器端反馈的信息，实时控制继电器的开启和关闭，进行智能灌溉。
（3）协调器节点与 服务器机相连，将采集到的信息转化成可以显示的数据界面，便于客户端及时观察农植的生长环境信息。
（4）整个系统都采用无线控制技术，彻底解决了过多布线带来的不便，降低安装和维护成本。系统功能的结构如***2所示。
系统主要分为三个功能模块：数据采集端、客户端和服务器端，在具体实现过程中，服务器与数据采集端通过串口连接，而客户端与服务器同过Socket进行数据传输，服务器端分别对据采集端和客户进行交互控制。在同一局域网的情况下，客户可以在登录客户端连接服务器的情况下执行操作，服务器接收客户端发送过来的命令并解析再进一步控制底层。如果在较远的地方或者外地，客户无法连接服务器，则可以通过发送短信的方式来进行控制，服务器连接的G*** MODEM模块接收客户端发送过来的短信，服务器进行解析并发送命令达到控制目标。
5 实验与结果分析
个系统的实验基地是无锡锡山区生态实验基地调试完成，分别对整个系统的ZigBee子节点、无线传感器网络、客户端和服务器的数据通信、客户端与服务端通信以及系统整体稳定性进行测试，通过不断的调试与完善，实验证明整个系统运行正常，通信及时，可在多种环境下使用，尤其是当前封闭环境下的大鹏农作物种植、长期无人看管的花园，草坪等灌溉频率比较高的环境下，需要耗费大量的人力进行的管理，这在当前信息技术日益发达的情况下，已经无法满足区域化的灌溉需求，本新型的前端采集可以精准采集各类复杂种植环境的信息。将信息上传到客户端，灵敏控制碰头的开闭时间。同时，采用Zigbee技术，支持的节点数量多，扩展性强，低功耗，安全可靠。其次，具备移动端远程控制设备（无网络可支持G***），可实时通过摄像头传回的视频观看当前植物状态，整个装置具有方便易用，自动远程控制，安装维护成本低廉的特点。
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智能灌溉篇5
关键词： 物联网； 光照监控； 节水灌溉； 终端采集模块
中***分类号： TN926?34； TP311 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2016）20?0149?05
Abstract： The light monitoring and water?saving irrigation system has the characteristics of complexity and lagging performance， and the traditional control method has low irrigation control efficiency， which may results in waste of water resource. An illuminance monitoring and water?saving irrigation system based on Internet of Things （IOT） was designed. The system is composed of soil moisture sensor， IOT collection terminal， sprinkler control terminal and intelligent illumination monitoring module. The remote control of agriculture irrigation configuration is realized by means of the IOT sensing platform. The intelligent illuminance monitoring system is used to approach the practical illumination data to the ideal data， and monitor the illuminance. The basic framework of terminal acquisition module is introduced. The interface circuits of soil humidity sensor and GPRS communication module are given. In software design， the function modules of the system are analyzed， the part critical codes of the water?saving irrigation pattern processing are given， and the software design process is introduced in detail. The experiment results show that the designed water?saving irrigation system can monitor the illumination status accurately， and has high water?saving efficiency.
Keywords： Internet of Things； illuminance monitoring； water saving irrigation； terminal acquisition module
0 引 言
当前我国的农作物干旱问题，对农业生产发展产生了不好的影响。在复杂的地理环境与光照的作用下，我国农业用水资源量和灌溉效率较低[1?2]。因此，设计一种光照监控与节水灌溉系统具有重要意义，已经成为相关学者研究的重点课题，受到了越来越广泛的关注[3?5]。
文献[6]提出的节水灌溉控制器利用红外线热电偶收集土壤信息，结合对大气湿度和土壤湿度条件的分析，使数据更精准，谋划更全面，由于控制器的价钱不符合农民的心里价位，因此比较难推广。文献[7]描述的模糊控制系统以编制好的管理程序为依据，对作物水量的需要进行灌溉，该系统的优点是管理准确，缺点是不符合中国现实情况，得不到全面发展。文献[8]的灌概操作系统在单片机基础上研发了闭环自动控制系统，它可以利用多点对土壤湿度进行收集，具有多种路径传输、不定期灌溉、定点按时灌溉的优势，系统的容错配置使系统在工作状态下更方便使用，同时在不同的环境条件下可以对模块重新排列组合，由于其过程复杂，现实中操作较难。文献[9]通过模糊控制理论设计的模糊推理节水灌溉方法，将作物的蒸发量和土壤水量作定为输入变量，将作物的需水量当成输出变量，能够及时精准地获取作物需水程度，具有一定的工程应用参照价值，缺点是易受到外部条件的干扰，收益率低。
针对上述方法的弊端，设计基于物联网关联的光照监控与节水灌溉系统，给出了系统的总体设计，通过物联网感应平台实现对农业浇灌配置的远程管控。利用智能光照监控系统使实际光照数据与理想数据接近，实现光照监控。介绍了终端采集模块的基本框架。软件设计中，分析了系统的功能模块，给出节水灌溉模式处理的部分关键代码，介绍了详细的软件设计流程。实验结果说明，所设计的节水灌溉系统可对光照情况进行精确监控，节水效率较高。
1 硬件设计与实现过程
1.1 系统硬件的总体逻辑单元结构设计
基于物联网关联的光照监控与节水灌溉系统主要由土壤湿度传感器、物联网采集终端、喷灌机控制终端、智能光照监控模块构成，详细结构如***1所示。土壤湿度传感器被埋至土壤中，以得到不同深度的土壤水分信息，同时将其变成0～5 V的模拟电压信号。智能光照监控模块使实际光照数据与理想数据接近，实现光照监控。物联网采集终端对土壤湿度传感器和光照监控模块的信号进行采集，通过GPRS 单元将采集的信息发送至监控中心。监控中心不断接收物联网采集终端传输的信息，通过分析获取最佳灌溉方案，将灌溉命令传输至喷灌机控制终端，实现节水灌溉。
1.2 物联网的逻辑结构硬件设计
物联网感应平台主要由智能传感平台、营运调控平台、网络传递平台和实际操作平台4部分组成。每个感应平台的构成都有不同的作用。首先，智能感应平台需要在智能***像操作系统和泥土湿度与温度视觉感应器的引领下完成对土壤中所含水分以及土壤冷热的检测。其次，营运调控平台主要用于对当季天气的旱涝情况进行预先报到，以便及时对庄嫁进行补救和产量的预测，它还具有远程操控浇灌作用，达到对水资源的节约利用的目的。再次，网络传递平台是整个物联网体系的根基，它由PAN 网络、LAN 网络、WAN 网络和网络传递标准组成。最后，利用实际操作平台把实时的天气和旱涝消息经过PAD、移动电话和互联网等其他网络工具传递给使用者。这样不仅实现了对农业浇灌配置的远程监控，也可使***府部门准确掌握农业天气变化，以便在宏观上了解农业生长状况，实现节水与调整的全方位处理。
1.3 智能光照监控模块的硬件设计
智能光照监控系统采用传感器节点收集温室里外环境的阳光、水分、浓度和温度，对农作物的环境情况、生态情况和种植作物的长势情况做出研究后，利用监控的对应功能对各种要素进行主动的管理，使光照条件和作物的生长情况相适应，达到准确合适的成长和增加产量与提升质量的目的。
总体结构示意***如***3所示。
系统通过自动控制模式与手动控制摸式对光照进行监控，两种模式可利用控制面板切换。手动控制模式较简单，由操作人员直接控制，通常用于调试异常情况。在自动控制模式下，计算机通过运行，将光照调控理想数据传输给寄存器，将实时监控数据和理想数据进行对比，智能操作光照控制机构的开关，使实际光照数据与理想数据接近，实现光照监控。
1.4 物联网信息采集单元的硬件设计
基于物联网关联的光照监控与节水灌溉系统的终端采集模块是物联网采集单元，其基本框架如***4所示。
土壤湿度感应器把收集到的土壤数据，通过镶嵌状的微控制器MCU操作后传送到采集单元，再经过GPRS 网络传输到管理中心计算机上，就会自动呈现出关于湿度的数值情况。子系统内的参数转换器 ADC接收到的土壤感应器信息是经过信号调理电路操作的最终数据。GPRS板块收到利用串行口反馈的数据后，通过网络关口将其传输到Internet上，与Internet相连的中心站计算机就会得到数据。
在该设计中，选择的 GPRS 通信模块接口均是TTL 电平接口，它能和ATmega128 单片机的串行接口直接相连，接口电路如***5所示。
GPRS模块需采用直流5 V电压供电，通信节点是TXD，RXD，能与AVR 单片机的串行接口直接相连，ONLINE是***提示入口，与互联网接通后端口会发送一个低电平信息，利用74ALS04 完成反向处理后会驱动D1发光二极管，如果发光二极管变亮，说明GPRS模块和网络相连。
在物联网采集终端中，土壤湿度传感器接口输出的信号经线性转换操作后被发送至ATmega128的ADC1引脚，通过 ADC实现模数转换。土壤湿度传感器接口如***6所示。
由于湿度传感器传出的电压信号需经过远距离的电缆输送，缺少牢固性，易受到中高频率设备噪音的影响，因此需在电压信号传进电路后和进入ADC前利用低通滤波把噪声和干扰滤除。通过滤波器后的传感器输出信号首先通过R1与R3合成的分压电路变换成为0～4.09 V的电压信号，然后经一级缓冲，最终传输至操作器的ADC端口。
2 系统软件设计
2.1 软件功能设计
为了全面推广基于物联网关联的光照监控与节水灌溉系统的设计，让使用者更方便清楚地了解该系统，给出该系统的五大功能，系统功能***如***7所示。
（1） 地理信息空间展示功能：地理信息空间展示功能主要包括节水浇灌智能管理终端呈现和万亩方示范区数据信号呈现。其中水浇灌智能管理终端呈现的具体项目有井房管理、农业机井与节水状况监察测试点、天气变化监察测试点、幼苗生长监察测试点和农田里智能操作设备等基础配置空间显示。万亩方示范区数据信号呈现包括对地表轮廓数据显示、耕地分布与利用数据显示、耕种作物数据显示、行***单位规划数据显示、水利和道路车辆情况显示以及森林分布数据信息的显示。
（2） 信息综合查询功能：信息综合查询功能是把查找的最终数据与空间分布位置统一呈现出来的一种查找功能。
（3） 通信服务功能：通信服务功能主要包括两个方面：承担与井房管理站的信息传递，收集浇溉范围内的墒情、气象等传感器数据消息；保障墒情检测点信息的畅通，能够不间断传递灌区墒情数据情况。
（4） 农田节水分析决策功能：农田节水分析决策功能利用通信技术掌握灌区数据并对浇筑用时和灌水定点时间进行最终分析，它是整个系统的中心计划核心。它具有不同类型的灌溉决策样本，主要有按照时间定点的灌溉决策样本，按照感应器、气象数据和作物成长样本的智能灌溉决策模型，以及远距离非自动化的灌溉决策模型三种类型。
（5） 农田节水智能灌溉控制功能：农田节水智能灌溉控制功能主要有管理决定远距离输送和监管浇灌时的及时数据以及特殊情况下送水路径的预警提示。利用短信形式对出现的特殊浇灌情形进行提示，实现实时情况下对浇灌设施的管理。
2.2 灌溉控制处理模块软件设计
2.3 软件设计流程
灌溉操作的规划设计需按照土壤中所含水分的多少即旱涝状况来具体执行，这样能够及时获得准确的前沿土地数值，为具体负责单位提供参考根据，在此基础上再对各个地域的缺水情况做出整体全面的研究，提出解决方法。为了不浪费能源，使该系统发挥更好的作用，可以采用区域派遣形式对不同程度的干旱土地进行差异化灌溉。将先前收集到的土壤干旱程度和解决办法发送到传感器节点，按照得到的返回数据，通过传感器网络末端的终端信息，获取各区域具体需要的灌水量。详细的软件设计流程如***8所示。
3 实验结果及对比
为了验证本文设计的基于物联网关联的光照监控与节水灌溉系统的有效性，需要进行相关的实验分析。实验将传统广域灌溉系统作为对比进行分析。实验环境如***9所示。
将不同区域不同旱情的农作物作为研究对象，分别采用本文系统和广域系统对农作物进行节水灌溉，灌溉准确度曲线比较结果如***10所示。
分析***10可知，在不同区域的土壤环境下，采用本文系统的灌溉准确率一直高于广域系统，这主要是因为本文系统依据物联网关联技术，对不同区域土壤中的不同旱情进行了分析。详细统计结果如表1所示。分析表1可知，针对任意区域，采用本文系统的用水量一直远远低于广域系统，说明本文系统有很好的节水灌溉性能，有效弥补了传统系统的不足。
4 结 论
本文设计了一种基于物联网关联的光照监控与节水灌溉系统，系统主要由土壤湿度传感器、物联网采集终端、喷灌机控制终端、智能光照监控模块构成，通过物联网感应平台实现对农业浇灌配置的远程管控。利用智能光照监控系统使实际光照数据与理想数据接近，实现光照监控。介绍了终端采集模块的基本框架，给出了GPRS通信模块和土壤湿度传感器的接口电路。软件设计中，分析了系统的功能模块，给出节水灌溉模式处理的部分关键代码，介绍了详细的软件设计流程。实验结果说明，所设计的节水灌溉系统可对光照情况进行精确监控，节水效率较高。
参考文献
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智能灌溉篇6
机遇青睐智者
三年前，一次和同学的聚会中，一位从事土豆种植的同学向赵致钧提出一个问题：“种土豆灌溉太累了，你能不能想个办法，让我在家里就能浇地？”朋友这句不经意的话引发了从事IT开发行业多年的赵致钧的思考。回来后，从未接触过农业的赵致钧开始进行全面的市场调查。慢慢地，他发现我国水资源严重短缺、严重浪费，并且浪费最多的是农业用水的漫灌，而国家对水利资源的重视是空前的。他还发现农村劳动力短缺，不远的将来会更加严重，农业集约化经营是未来农业发展的必经模式。目前国内节水灌溉还停留在人工管理阶段，不仅人力成本高，也带来水、电的浪费；而节水灌溉控制器国外产品居统治地位，产品价格高，技术还相对陈旧，国内节水灌溉研究主要以农科、水科体系为主，工业化、产业化研发严重缺失。了解了这些农业发展现状后，善于抓住机遇的赵致钧最终下定决心：开发利用现代最先进物联网技术的智能灌溉控制系统，打破国外对节水灌溉高端控制器的统治。
回忆起当初之所以选择基于物联网架构、智能手机操控的智能灌溉系统这样高难度的科研技术作为研究方向，赵致钧解释说，这是由他的爱好、积累、性格和人生的目标决定的。兰州大学物理系出身的他，第一次接触微机的时候就爱上了计算机。他觉得，无论是计算机硬件还是软件，都包含着逻辑之美。而逻辑思维是物理系学生所擅长的，所以他学计算机从来没有感觉到困难。20多年来，他从单板机、PC机，到小型机、大型机；从硬件的设计、调试、编码，到软件工程的实践；从单机软件，到C/S、B/S；从编码，到设计、分析；从单人工作，到有一定规模的团队，可以说涉猎很深很广。他还曾发明“毛细血管扩张***仪”、“IC卡自助加油机”，获得“河北省发明博览会金奖”；在银行等大型国企、知名IT公司长期担任技术开发部门的骨干和领导；并对电子技术、计算机软件、硬件、互联网、移动通讯、软件工程、物联网等IT技术领域的应用开发有着深度的研究和探索。以自己的知识和实践积累，以自己敢于打破常规的思维，开发出能够让人们生活的更好的IT产品，一直是他孜孜不倦追求的目标。他为此坚持了20多年。而在这20多年来，他遇到过的困难也是常人所难以想象的，他都以惊人的毅力一一克服了，一直坚持到了现在，始终留在IT行业。现在，他终于找到了一个非常有前途、有意义的方向，一个可以将他毕生的积累得到充分发挥的方向。也就是从那时起，他暗暗告诉自己：这就是你此生事业的落脚点了。
经过三年艰苦的开发，如今，赵致钧领导下的冀雨科技开发了全嵌入式、全程无线的农业物联网开发平台，在此平台上，拥有多项发明专利和软件著作权的产品：水手TM系列灌溉控制器硬件、助农宝TM系列灌溉控制软件终于诞生了，并形成“助农宝”解决方案：“基于智能手机的中心支轴式喷灌机智能控制系统”和“基于智能手机的滴灌微灌智能控制系统”以及“温室环境测控管理系统”。在品牌建设方面，赵致钧为他的企业注册了冀雨科技TM企业商标，以及水手TM硬件产品商标、助农宝TM软件产品和助农宝TM系统产品商标。该产品填补了国内空白，并达到国际领先水平，一经推出，就受到国内行业专家的高度认可。目前，该项技术已与国家半干旱农业工程研究中心、农机研究院、水科院、农科院以及生产厂家、农场等合作，在内蒙、河北、***等地开展了示范性的应用。赵致钧也因此获得2012自主创新品牌大会“自主创新杰出人物奖”。
创新引领未来
在当今信息时代，没有创新的技术是无法立足的。赵致钧深深地懂得市场的残酷，更懂得科技创新的重要性。因此，在坚持创新的道路上，他分秒丝毫都不敢怠慢，始终刻苦钻研，努力走出自己独有的特色路。
应运而生的“助农宝”就是科技创新与发展的结晶，是将移动互联网引入农业的新科技，是现代人“最亲密的伙伴”手机的应用延伸。这项技术通过Android系统的手机，就可以实现对田间喷灌、滴灌等节水灌溉系统的远程控制，它不受时间、地点限制，真正实现了“灌溉之水，信手拈来”。据赵致钧介绍，这是国内首款基于智能手机的灌溉控制系统，拥有无可比拟的便携性和移动性；而且它全程都是无线的，从操控端，到田间的集控器，到终端的控制器、传感器都实现了无线连接，彻底避免了传统有线技术的布线和线路维护问题，是面向未来的技术产品。“冀雨灌溉助理系统”非常注重用户体验，界面是“傻瓜化”的，让用户做最少、最简单的事情，摒弃无用的常态信息和专业的***表，并且是基于国际标准网络协议的，因此是真正基于物联网的技术产品。除此之外，此系统还拥有高强度硬加密――实现“自我保护”；整套应用系统，从硬件到软件，从手机软件到服务器和嵌入式软件，完全是自主研发形成的，拥有完整的自主知识产权；整套产品的设计是基于工业化的，不是那种拼凑的实验室产品，这为产品的产业化和规模推广奠定了坚实的基础。
冀雨科技的产品以全程无线通讯、安装简便不需布线，傻瓜化操控不需要培训，集成化设计、不需要现场维护而深受使用者的欢迎。相对于计算机控制的产品，“助农宝”使用智能手机操控真正把使用者和管理者***出来；相对于利用传统控制器的产品，“助农宝”使用开放的Android系统开发，具有强有力开放性和灵活性，为产品设计、现场安装配置、软件升级等各方面都提供了无可比拟的优势。据赵致钧介绍，“助农宝”系统的功能主要有以下几点：①通过智能手机在任何地点远程遥控节水灌溉设备的开关动力电、起停水泵、开关水阀；②在智能手机上显示节水灌溉系统的状态；③实时检测电压、水压、地温、土壤湿度；④通过控制电磁阀，控制不同地块的灌溉，并能实现自动轮灌；⑤智能手机、本地触屏和电脑可同时使用；⑥可在手机上进行参数配置；通过配置一部手机可控制多套灌溉系统，一套灌溉系统可受控于多部手机；⑦可以选择摇控和智能控制模式工作。这些都是其他灌溉系统所无法比拟的，赵致钧对此非常自信。
冀雨科技的产品之所以围绕智能手机打造，因为赵致钧相信，在智能手机势如破竹地走进人们日常生活的今天，智能手机天然就有的易维护、前所未有的便携性，再加上冀雨科技精心设计的“傻瓜化”操控界面，没有任何远程控制系统可以拥有像冀雨科技系列产品这样的用户体验。不走寻常路，摒弃了电脑而使用智能手机，从事计算机开发二十几年，从单板机、单片机、PC机，到服务器、小型机、大型机都有亲身开发和使用经历的赵致钧有着自己独到的见解：第一、电脑设计的初衷就是让人们在家或办公室使用的，无论是哪里，田间管理人员的工作的环境都不会像家里和办公室那样优越，这样，“小家碧玉”的电脑怎能在“下里巴人”的田间长期稳定工作？第二、我国农业从业人员整体素质偏低，使用电脑已经勉为其难，电脑的系统维护就更是天方夜谭，加上田间现场一般都比较偏远，环境恶劣，一旦系统出问题，维修就成为大问题；第三、无论是多么现代化，田间管理需要人员到现场的情况还是非常多，如果只能在室内控制，那势必需要增加人员。而使用智能手机就解决了上述的所有问题：一方面，手机早已成为人手一机的“标配”，而智能手机随着价格快速向下降，已成燎原之势进入每个人的口袋；另一方面，IT行业和媒体吹捧的3G和“物联网”技术支撑的“手机控制家电”技术之所以在市场上仍然是不见踪影，主要还是因为人们对远程控制家电的需求并不是很迫切。但对于农业，手机控制可以实现真正的“无人值守的灌溉”，这为农民带来实实在在的实惠。不仅节省了大量的劳动，还为精准种植提供了简便实用的工具。
赵致钧领导下的冀雨科技取得了如此多的成果，并最终得到了大部分终端用户的认可，其中也经历了很多的困难和曲折。据赵致钧回忆，公司首先遇到的困难就是产品在现场应用时的不稳定。原来在实验室运行得非常好，经过几个月测试的系统，到了现场却发生各种意想不到的问题，根本就不能正常工作。于是他们积极地查找问题，回来再试，还是不行，最后干脆住到现场附近，每天就在地里开发。那段时间，从早上天蒙蒙亮，一直干到天黑了，最后终于发现和克服了到现场后出现的问题，使产品稳定下来。其次，就是公司的资金不足问题。公司研发的产品还没有见到效益，初期融到的投资就花完了，有些投资人就打了退堂鼓。这个时候，赵致钧面对的压力是前所未有的，但他自己从未失去过信心。他一边要继续开发，要开拓市场，一边还要想方设法地借钱。在家人和朋友们的支持下，凭着自己渴望成功、始终不渝的信念，他最终顺利度过难关，并取得了令人瞩目的成果。
文化创造成功
当今世界，文化与经济和***治相互交融，在综合国力竞争中的地位和作用越来越突出。文化的力量，深深熔铸在民族的生命力、创造力和凝聚力之中。一个没有文化的国家和民族是可怕的，是注定要被其他国家超越和被历史淘汰的。作为一个企业，又何尝不是如此呢？企业文化是一种精神文化，它是向心力，把整个企业凝聚在一起。在企业文化的感召下，企业全体员工才具有了高度的责任感和统一性。一个没有文化的企业注定不可能取得成功。
2010年回家创业的赵致钧，经过两年的开发，创立了冀雨科技有限公司。公司建立了一支以他为首的懂技术，会管理，善经营的精干队伍，确立了公司以技术创新为主要推动力的创业原则，以填补国内空白的中心支轴式喷灌机灌溉系统的智能控制为切入目标，开展了高起点、高效率的工作。他为公司制定了“以智能化、数字化、电子化、自动化技术服务于农业，打造中国人的‘智慧农场’”的企业使命和“现场是需求的根源，需求是创新的根据，创新是企业的根本”的核心企业文化。
就是怀着这样的理念，赵致钧为冀雨科技制定了这样的目标：从农业自动化领域需求最为迫切的节水灌溉自动控制系统为切入点，首先以自己的创新产品开创“物联网”技术在农业应用的新格局，打破国外产品垄断节水灌溉高端控制器市场的局面，以最快的速度让我国的农场和农户用上智能化的节水灌溉产品，节省水资源，***大量的劳动力，并为精准农业奠定一个良好的基础。就是怀着这样的理念，赵致钧带领自己的开发团队另辟蹊径，不走外国企业走过的路，也不走中国“学院派”开发者们走过的路。他把“良好用户体验”作为产品设计的第一要旨，设计中国农民“拿来就用”的智能化产品；把实现产业化、市场化作为创新的根本目标，开发免维护、高稳定、可以DIY的产品体系；把持续开发、步步深入作为高速成长、逃离低水平竞争的核心企业文化，开发建立高起点核心开发平台。
冀雨科技的企业核心思维是创新，围绕创新将企业打造成为学习型企业是赵致钧企业管理的核心理念。公司不拘于学历和经历使用人才，根据员工自身所长分配岗位，为每个员工提供充分的学习成长空间。赵致钧认为，要做到科技创新首先要有深厚的积累，厚积才能薄发；其次还要能不盲目追随、敢于标新立异；除此之外，还要有勇气、有担当、有实干精神，这几样缺一不可。在他的带领下，冀雨科技的开发人员，每个人都可以独挡一面，不管理论基础有多深，但每个人的工作都是认认真真、扎扎实实的。
正是因为有这样的企业文化做动力，冀雨科技全体员工才在赵致钧的带领下一路披荆斩棘，战胜了许许多多的困难和曲折，最终取得了辉煌的科技成果。赵致钧也因此获得科学中国人2012年度人物。
智能灌溉篇7
关键词：农田水利建设；节水灌溉技术；管道输水
1农田水利建设中的节水灌溉技术
1.1渠道防渗技术
在农田水利建设中应用防渗技术不仅能够起到节约水资源的作用，还能够对地下水位进行有效的控制，防止土壤出现盐碱化的情况，并且能够有效提高土壤的输水能力。在对渠道进行防渗的过程中，主要运用材料包括混凝土、沥青以及浆砌石块等。在实际应用过程中，人们多数选择三面光渠道，这种渠道能够有效降低水资源在渠道中的浪费，进而提高水资源的利用效率。另外，在农田水利建设中，为了提高渠道的防渗效果，通常将渠道设计成U型渠道，这种形状的渠道不仅能够对水流量进行有效的控制，还能够降低水断面积。在农田水利建设中应用渠道防渗技术，能够在保证灌溉效率的情况下，节约60%～85%的水资源。
1.2管道输水技术
管道输水技术是目前在农田水利建设中应用较为普遍的技术，该种技术与明渠输水相比，降低了在运输过程中水资源的蒸发率。管道输水技术具体的应用流程如下，第一，将需要灌溉的地区与水源地通过管道相连接，通常情况下水源地包括灌溉地区的水井、河流、水库以及地下水等。第二，对水源地中的水质进行检测，确保管道中的水资源没有杂质以及泥土等。如果发现水源中含有杂质，要利用输水系统中的过滤器对其进行过滤和沉淀，通常沉淀的时间为1～2天左右。第三，将处理后的水资源通过管道输水系统中的配水管网进行分配，根据每个区域农作物需要水资源的含量进行合理灌溉。其中，管道输水系统中的配水管网由输水管道、配水设备以及保护装置构成。在实现大面积灌溉的基础上降低灌溉成本。
1.3喷灌技术
喷灌技术主要通过增加灌溉水压力的方式实现对农田的灌溉。喷灌技术在应用的过程中由于其特殊的要求，要结合压力水泵、发动机以及动力机等设备增加水面的压力。首先，对输水管道中的水进行加压处理，加压的方式包括设备加压以及自然加压。设备加压主要通过上文提到的设备进行增压，自然加压则通过水位发生变化时产生的能量对管道中的水进行增压，这两种方法都能够达到增压的目的。其次，将灌溉区域均匀安装喷嘴，确保每个区域的农作物都能够接受到灌溉。最后，将运输管道、增压系统以及喷嘴相互连接，开启喷灌系统开关，对农作物进行喷灌。
1.4微灌技术
微灌技术主要包括滴灌以及喷雾灌溉等类型，根据灌溉方式可将微灌技术分为常压灌溉以及重力灌溉。微灌系统包括水量控制系统、过滤系统以及输水系统等。微灌技术的应用流程如下，首先，将微灌系统中的微灌安装在农作物的根部区域，并与农作物根部保持适当的距离，避免影响到农作物的正常生长。其次，对农作物每阶段需要的灌溉量进行研究，并将研究结果记录下来。例如，玉米在生长初期阶要求土壤的含水量在60%～80%左右，在生长中期土壤的含水量在50%～70%左右。小麦在生长过程中，产量为1kg的小麦需要的水量为1.2kg左右，在气候干旱阶段，小麦每天每千克需要的水量应保持在2kg左右。最后，将数据传输到微灌系统中去，根据每种农作物的灌溉需求制定相应的灌溉方案。
2节水灌溉技术的发展趋势
2.1智能化发展
随着时代的进步，传统的灌溉技术以及无法满足人们的需求，所以，灌溉技术在未来的发展中应运用先进的科学手段，使节水灌溉技术朝着智能化的方向发展。通过计算机系统对农作物的生长情况进行全面监控，并对每阶段的生长环境以及生长现状的数据进行分析，其中包括环境中的温度、湿度、土壤中水的含量等方面，将数据录入到计算机的数据分析系统中，进行统一的整理和分析。根据分析结果对当前农作物的生长状态进行深入分析，选择合适的生长环境，进而降低灌溉的用水量。
2.2网络化发展
利用网络编辑软件，并将软件安装在计算机中，通过对计算机的控制实现对节水灌溉系统的控制。将农田中的灌溉系统与计算机的控制系统相连接，管理人员只需要在计算机中控制开关，就可以实现自动化灌溉。同时，通过对灌溉系统中的各个流程的控制，能够根据实际情况对灌溉的先后顺序进行管理，减少不必要的灌溉环节，进而降低对水资源的浪费。
2.3节能化发展
虽然目前节能灌溉技术以及实现了对水资源的节约利用，但是在未来的发展过程中，应不断对节能灌溉技术中的各个流程进行优化，对水资源进行更加合理的运用，例如，根据不同的种植环境分别配备两种类型的压强灌溉技术，农作物需求灌溉量较多的情况运用高压灌溉，农作物需求灌溉量较少的情况下运用低压灌溉。通过对灌溉技术以及灌溉方式进行不断的完善，进一步促进节水灌溉技术的节能化发展。
3结论
随着人们节约水资源的意识逐渐提高，如何将节水灌溉技术进行充分利用，成为有关人员重点关注的问题。本文通过对农田水利建设中节水灌溉技术进行研究，对节水灌溉技术进行合理的应用能够提高农田灌溉水资源的利用率，降低农田灌溉的成本，并且能够明确节水灌溉技术未来的发展趋势。由此可以看出，对节水灌溉技术进行研究，能够明确规划出节水灌溉技术在未来农田水利建设中的发展方向。
参考文献
智能灌溉篇8
1.节水灌溉技术含义及体系
节水灌溉技术是比传统的灌溉技术明显节约用水和高效用水的灌水方法，措施和制度等的总称。灌溉用水从水源到田间，到被作物吸收、形成产量，主要包括水资源调配、输配水、田间灌水和作物吸收等四个环节。在各个环节采取相应的节水措施，组成一个完整的节水灌溉技术体系，包括水资源优化调配技术、节水灌溉工程技术、农艺及生物节水技术和节水管理技术。
节水灌溉技术体系主要包括以下几个方面：（1）灌溉水资源优化调配技术。主要包括地表水与地下水联合调度技术、灌溉回归水利用技术、多水源综合利用技术、雨洪利用技术。（2）节水灌溉工程技术。主要包括渠道防渗技术、管道输水技术、喷灌技术、微灌技术、改进地面灌溉技术、水稻节水灌溉技术及抗旱点浇技术。直接目的是减少输配水过程的跑漏损失和田间灌水过程的深层渗漏损失，提高灌溉效率。（3）农艺及生物节水技术。包括耕作保墒技术、覆盖保墒技术、优选抗旱品种、土壤保水剂及作物蒸腾调控技术。（4）节水灌溉管理技术。包括灌溉用水管理自动信息系统、输配水自动量测及监控技术，土壤墒情自动监测技术、节水灌溉制度等。
2.节水灌溉新技术
目前，比较有发展潜力的节水灌溉新技术是：（1）与生物技术相结合的作物调控灌溉技术。就是从作物生理角度出发，在一定时期主动施加一定程度有益的亏水度，使作物经历有益的亏水锻炼，改善品质，控制上部旺长，实现矮化密植，到达节水增产的目的。（2）应用3S技术的精细灌溉技术。就是运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，实时获取农用小区作物生长实际需求的信息，通过信息处理与分析，按需给作物进行施水的技术，可以最大限度提高水资源的利用率和土地的产业率。T是农田灌溉学科发展的热点和农业新技术***的重要内容。（3）智能化节水灌溉装备技术。就是把生物学、自动控制、微电子、人工智能、信息科学等高新技术集成节水灌溉机械与设备，适时地检测土壤和作物的水分，按照作物不同的需水要求来实施变量施水，达到最优的节水增产效果。
3.节水灌溉技术发展趋势
我国的节水灌溉技术发展呈现以下趋势：（1）喷灌技术仍为大田农作物机械化节水灌溉的主要技术，其研究方向是进一步节能及综合利用。不同喷灌机型有各自的优缺点，要因地制宜综合考虑。软管卷盘式喷灌机及人工移动式喷灌机比较适合我国国情。（2）地下灌溉已被世人公认是一种最有发展前景的高效节水灌溉技术。尽管目前还存在一些问题，应用推广速度较慢，但随着关键技术的解决，今后将会得到一定的发展。（3）地面灌溉仍是当今世界占主导地位的灌水技术。随着高效田间灌水技术的成熟，输配水有低压管道化方向发展的趋势。（4）农业高效节水灌溉技术管理水平越来越高。应用专家系统、计算机网络技术、控制技术资源数据库、模拟模型等技术的集成，达到时，空、量、质上的精确灌水，是今后攻关的重点。（5）节水综合技术的开发利用，是提高水分利用率和水分利用效率的重要途径，也是今后节水灌溉发展的方向。
4.发展节水灌溉技术的***策建议
（1）提高发展节水灌溉技术的认识。我国是一个水资源短缺的国家，随着人口增加、经济发展、社会进步，农业灌溉用水要在用水总量基本不增加的情况下保障我国粮食安全，只能走内涵式发展的道路，灌溉必须走节水型的发展道路。因此，我们应加大对发发展节水灌溉技术的宣传教育力度，使全社会都来关心节水灌溉技术，形成一个较好的节水灌溉技术发展环境。
（2）形成发展节水灌溉技术内在机制。通过制定和运用好水价、水权这些经济手段，对农业用水需求进行有效调控，削弱低效益膨胀型的用水需求，杜绝无效益浪费型的用水需求，促进节约农业用水的需求，从而推进节约灌溉技术发展。
智能灌溉篇9
随着我国农业的发展，农田水利建设需求在不断增加。水在农业发展中是不可或缺的，然而随着农业规模的扩大，用水量在不断增加。就目前来看，水资源紧缺问题越来越严重，严重制约了我国社会经济的发展。为此，在农田水利建设过程中，为了促进农业的可持续发展，必须加大节水灌溉技术的应用，以技术为依托，不断提高水资源的利用率。
1节水灌溉技术发展现状
我国是农业大国，发展农业是我国经济发展的基础，只有农业取得了较好的发展，人民的温饱才能得到解决。在农业发展过程中，灌溉是农业发展的基础保障，随着农业规模的扩大，农业对水的需求在不断增加。就目前来看，农业灌溉过程中水资源浪费比较严重，不利于我国经济的可持续发展。水作为一种重要的资源，在农业灌溉中发展节水灌溉有着重大意义。随着人们对节水灌溉技术研究的深入，我国农田水利建设中的节水灌溉技术也取得了突破性的进展，如渠道防渗技术、管道输水技术等，这些技术的出现有效地提高了我国农田水利建设中水资源的利用效率，推动了我国的社会经济发展。虽然我国节水灌溉技术取得了一定的成就，但是我国经济发展极不平衡，许多地方的灌溉大多比较传统，缺乏节水灌溉技术，水资源利用效率偏低，进而影响到农业的发展。
2农田水利建设中的节水灌溉技术
2.1渠道防渗技术
在农田水利工程建设中，渠道防渗作为一种重要的节水灌溉技术，不仅能节约灌溉用水，还能降低地下水位，防止土壤次生盐碱化，提高输水能力。在渠道防渗中，所采用的材料都能够充分发挥自己的性能，常用的材料是混凝土、砌砖、砌石、沥青等。在农田水利中，采用防渗措施后，渠道渗漏损失可以减少50%～90%。为了提高水资源的利用效率，在农田水利工程中，渠道应当选用U型砼渠，通过U型砼渠，不仅可以改善输水流量，同时还可以减少水断面，保证节水灌溉效率。
2.2管道输水技术
管道输水技术是利用管道代替明渠的一种节水技术，在当前农田水利灌溉中的应用较为普遍。该技术利用管道将水输送到田间，可以避免外力因素对灌溉的影响。而管道输水灌溉系统的水源可以由井、水库、池塘、湖泊和沟渠等提供，同时必须保证其水质过关，不能含有杂草和淤泥，在使用时要对水源进行沉淀。而输水配水管网系统作为管道输水的核心部分，是由多个管道及分水设施、保护装置组成的，其可以实现大面积的灌溉。而田间灌水系统属于地面灌水，利用这种节水灌溉技术可以有效地降低灌溉成本，提高水资源的利用效率，达到节水的目的。
2.3微灌
微灌作为一种常见的节水灌溉技术，其出现有效地推动了农田水利事业的发展。微灌是利用灌水器将农作物所需要的水分通过管道进行灌溉。在微灌系统中，将有压水输送并均匀地分配到天剑，通过灌水器以微小的流量来湿润作物根部土壤，进而为作物提供生长所需水分。微灌是按作物需水要求适时适量地灌水，仅湿润根区附近的土壤，因而显著减少了水的损失。微灌是管网供水，操作方便，劳动效率高，而且便于自动控制，因而可明显节省劳力。另外，微灌能适时适量地向作物根区供水供肥，为作物根系活动层土壤创造了很好的水、热、气、养分状况，因而可实现稳产，提高产品质量。
3农田水利建设中的节水灌溉技术发展趋势
3.1智能化
在农田水利建设中，实现农田水利灌溉的智能化已成为我国现代农田水利节水灌溉技术发展的必然趋势。利用计算机技术对农作物生长环境系数进行综合分析，选择适合作物生长的环境，进而实现真正的节水灌溉。
3.2网络化
在农田水利节水灌溉技术的未来发展道路上，利用网络，建立统一的网络化管理系统，一方面可以节省成本，另一方面通过预先编制好的控制程序及根据反映作物需水的某些参数，可以长时间地自动启闭水泵及自动地按一定的轮灌顺序进行灌概。
智能灌溉篇10
【关键词】：园林灌溉；节水园林；应用
随着我国科学技术的不断发展，园林灌溉取得了显著的成就，并在园林节水灌溉中得到了广泛的应用，为园林的建设带来了良好的经济效益和社会效益，因此在园林灌溉过程中，必须大力发展园林灌溉，建立城市园林节水园林灌溉系统，节约城市用水，缓解城市供水紧张的局面，从而实现我国城市的可持续发展，因此本文在此进一步探讨园林灌溉在园林节水灌溉中的应用。
1、园林灌溉的类型
园林灌溉是指通过节水园林监测控制系统，准确了解作物的生长信息、气象资料以及土壤水分等，从而达到对灌溉节水、土壤湿度等技术的有效控制，自动控制技的类型按不同的方式划分，主要可以分为以下几个方面：
1.1按系统结构划分
按系统结构的不同，可以将节水园林控制系统划分为两种，一种为开环系统，另一种为闭环系统，其中开环系统指的是自动控制系统中有反馈信号；闭环系统指的是自动控制系统没有反馈信号，在自动控制灌溉系统中的中央计算机控制系统属于闭环控制系统，时序控制系统为开环控制灌溉系统。
1.2按系统的复杂程度划分
按系统的复杂程度划分，可以将自动控制分为三种，即简易型、多路控制型以及中央计算机控制型。
1.3按控制的物理量划分
按控制控制的物理量，可以将自动控制划分为时间型、压力型、空气湿度型、土壤湿度型、雨量型以及综合型，其中时间型指的对自动控制系统的时间进行预先设定，使控制系统按照预先设定的时间自动运行；压力型的自动系统主要是控制灌溉系统管道中的压力，在灌溉过程中，通常会结合变频控制器使用；空气湿度型指的是以空气湿度作为系统控制的物理量，该系统比较适合应用于温室、大棚中；土壤湿度型是主要是为了控制土壤中的含水量；雨量型主要是为了将灌水量控制在合理的范围之内；综合型是节水园林较高的一种自动控制类型，可以对空气湿度、雨水量以及土壤湿度进行合理控制。
2、园林节水灌溉的关键技术的应用
2.1 灌溉自动控制器
灌溉自动控制器也称作***控制单元，每个控制器的控制站点数分别有3站、6站、12站、24站，控制站点数量的确定主要依据灌溉系统的设计需求，也主要取决于水源数的多少，控制站点的数量决定了控制器的站数。当前许多品牌的灌溉控制器都具备扩展功能，能够做到按照实际需要增加或减少控制点数量。
通过自动找平装置纵横向控制系统，可使摊铺的路面始终保持在所设定的纵横坡的基准线上，从而保证了路面平整度的要求。选择合适的灌溉自动控制器主要依据以下几方面要求：（1）成本、质量与业主要求（2）控制程序的功能（3）站点数量（4）安装方式（5）售后服务。
2.2灌溉中央自动控制系统
当摊铺机在凹凸不平的路基上摊铺作业时，由于路基不平，将使调平系统产生波动。当传感器偏差信号消失时，调平油缸停止调节，此时，尽管机体左侧降，但要在上述调节的作用下，熨平板的调节保持在一定的精度范围之内。
2.3节水灌溉监测与控制器功能设计
（1）轮灌组设置。灌溉控制器轮灌组默认为一个站点一个轮灌组，用户可以根据实际情况需要任意进行轮灌组参数设置，同时也可以随时修改轮灌组参数，轮灌组设置完成后，其他参数设置都针对轮灌组来设置。（2）灌溉周期设置。灌溉控制器有两种不同灌溉方式设置，一种为任意周期，另一种为星期周期。
设置灌溉控制器有以下几种灌溉方式设置：（1）连续灌溉：在轮灌组开启后，控制器会根据设定灌溉时间持续灌溉，直到灌溉结束，灌溉时长为0-240min。（2）循环人渗灌溉：大多数情况连续灌溉即可满足灌溉要求，但有些情况这样灌容易产生地表径流，为了防止这种情况产生，灌溉控制器可以设置为浸润灌溉。对于同一个轮灌组，控制器可以首先启动lOmin，然后停几分钟，这样循环灌溉，可以有效防止产生地表径流二（3）手动灌溉：节水灌溉控制器可以通过手动方式在现场进行灌溉操作。（4）自动灌溉：控制器可以根据设定好的灌溉周期自动运行灌溉，不需要人为进行干预。（5）依靠传感器控制的灌溉：控制器选配雨量传感器或土壤湿度传感器，根据设定传感器数值自动启动或者停止灌溉，每个轮灌组每天可以设置10个启动时间，也就是每天可以启动10次。
3、节水园林发展趋势
随着技术的发展和实际生产的需要，节水灌溉中的自动控制系统主要向智能化、系列化、专家系统和网络化方向发展。对于小面积的节水灌溉应用，自动控制系统要做成小型化、智能化，使用要方便。对于大面积的节水灌溉应用，要与各种传感器相结合，配合农艺专家系统，编制软件，达到精确控制灌水和施肥，再与无线遥控技术相结合，就可在办公室或家中控制灌溉系统。整套系统具有监测湿度（水势与含水量）、土温、气温、相对湿度、蒸发量、降水量、土壤或灌溉水离子总浓度、土壤储水量、有效储水量、土壤或灌溉水PH值等参数的能力。根据监测到的数据计算灌水时间与灌水量，将监测与计算结果用***表、曲线显示或打印输出，并通过无线传输对水泵和管道阀门实施定时定量自动控制，对系统中出现的故障实施报警与控制。如通过土壤湿度传感器，不但确定适宜灌水时间与灌水量，而且同时测得土壤中通气孔隙数量，以决策是否需要启动排水机械；根据逐日湿度监测数据，运用数学模型，预报何日需要灌溉，并根据系统气象站采集的数据，自动修改预报。
4、总结：
随着我国社会经济的快速发展，提高了人们生活水平的同时，造成各种自然资源严重短缺，尤其是水资源紧缺。因此必须合理的应用园林灌溉，大力发展微喷、滴灌等技术，并不断提高节水灌溉的节水园林水平，及时的准确掌握植物生长的实际情况，以此控制灌溉，提高水资源的利用率，从而促进我国园林工程的发展，笔者认为未来我国相关工作者还应不断加强对园林灌溉的应用与研究，从而为园林的建设带来更多的经济利益和社会效益。
参考文献
[1] 李影. 探究节水灌溉技术在校园园林中的应用[J]. 现代园艺，2015，02