智能化农业灌溉篇1
丰南区在2008年开始建设农田灌溉监测系统，2010年9月列入全国第二批小型农田水利重点县项目区。项目建设之初，丰南区就确立了工程节水与管理节水一体建设的目标，把农业灌溉用水监测纳入项目建设之中，与管灌工程建设紧密结合起来，实现了农业灌溉的自动化、智能化管理，由传统粗放管水农业向现代化精准用水农业转型，取得了很好的效果。农业灌溉监测系统的建设，监测中心是关键，是整个监测系统的中枢。为此，丰南区建立了2个中心，一个在局机关，另一个在唐山海森电子公司（企业自建），两个监测中心并行，同时监测，数据共享。通过几年的运用，达到了如下目标：一是建成了全省第一个县级农业灌溉监测系统。以监测中心为中枢，智能控制柜为监测点，形成了灌溉监测网络。二是实现了对农业灌溉各种数据的适时监测，利用数据指导农民灌溉。到2012年底，全区共有农田机井8126眼，目前安装机井智能控制柜2700多套。机井灌溉智能控制柜设施安装率达到30%以上，初步形成了农用机井灌溉数据信息采集及分析。
3.农业灌溉智能化系统应用效果
及注意事项农田灌溉监测系统的建设，以机井智能控制柜为载体，全面提升用水计量设施。以机井智能控制柜替代传统井房是建设灌溉监测系统的突破口，智能控制柜与传统井房相比具有占地少、投资小、快速安装、使用简便且安全可靠、计量收费公平、准确、可重复使用等优点。通过实际运用，达到了如下目标：一是工程形象面貌焕然一新。整齐划一、新颖别致的机井智能控制柜替代了破旧的老式井房，使整个工程的可视性大幅度提升。二是实现了单一用电计量向水电双控计量的转型。改变了过去IC卡单一计量电量的方式，使农民可以直观地看到用水情况，增加农民的节水意识。三是操控方便。经过简单的培训，农民可以熟练掌握使用方法。根据灌溉周期及个人时间要求，随时进行浇地，改变了过去排队浇地，争水、抢水的现象。四是提高强制管理手段，实现用水、缴费自动结算，解决长期存在的农业灌溉收费难的问题，也为开征农业水资源费打下了基础。五是大面积推广机井智能控制柜，为全面建设灌溉监测系统奠定了物质基础。农业灌溉智能监测系统的应用，为农业灌溉自动化管理提供了良好的信息平台，同时，也存在一些问题，一是现在部分务农人员年龄偏大，利用智能手机操作有一定困难，需要技术培训和指导。二是在防偷仿盗方面需要加强管理。三是全面普及需要投入大量资金，目前，国家没有针对农业灌溉智能监测系统的专项资金，致使农业灌溉智能监测项目发展缓慢。
智能化农业灌溉篇2
2 基于物联网的节水灌溉体系
智能化农业灌溉篇3
1 物联网灌溉基本情况
随着我国水资源的日渐紧缺，我国的水资源供需矛盾也逐渐表现出来，而农业作为用水大户，其发展节水型农业已经成了农业未来发展势在必行的方向[2]。目前节水农业主要采取了滴灌、喷灌、微灌等节水灌溉措施，虽然相对于大水漫灌而言，已经实现了较高的用水效率，但综合分析，其精准度依旧不够，无法根据农作物的具体需水要求进行灌溉。物联网技术结合农业的发展诞生了物联网智能灌溉系统，不仅提高了灌溉精准度，同时也减轻了人力劳动，实现了远程控制，全面提高了农业生产的生产效率。物联网智能化农业灌溉是指不需要人进行其实控制，系统能够自动的感知对农作物何时进行灌溉，以及为农作物灌溉多少的问题。物联网智能化灌溉可以根据农作物的数据采集结果自动开启灌溉系统。物联网灌溉技术是目前我国从传统农业向现代化农业转型的重要技术支撑，也帮助农业生产实现了向远程化、精细化、自动化、虚拟化的转型[3]。物联网智能灌溉系统提高了灌溉的综合管理水平，将原本最需要人的经验才可以进行生产的农业，转变成了科技化生产模式，不仅杜绝了人为操作的盲目性与随意性，同时提高了全面管理水平，实现了一个人对上万亩地的管理。由此可见，推广物联网智能化节水灌溉，不仅可以有效地缓解我国的水资源短缺危机提高我国农业现代化的水平，改变原先粗放式的灌水模式，同时也可以实现农业管理水平的提升，提高农业生产效率，减少人力劳动，全面优化农业生产方式。所以基于物联网的农业节水灌溉技术，必然成为今后农业灌溉的发展趋势。
2 基于物联网的节水灌溉体系
为了全面实现我国农业高效灌溉系统的建设，必须要大力推广基于物联网技术的农业灌溉应用，这就需要建立基于物联网的节水灌溉体系[4]。利用物联网的节水灌溉体系首先应该利用物联网技术通过传感器采集土壤的温度、湿度、墒情、光照强度、二氧化碳浓度等基本信息，然后通过适合的无线传感设备，将采集的基本信息转化为数字信号，并通过无线通讯方式将这些信息的数字信号传递给计算机系统进行分析处理，计算机系统会将采集的信息进行智能化判断，根据需要及时的控制相关的智能灌溉设备的驱动，对，农作物进行智能化、精细化的灌溉。从而做到灌溉水量、灌溉时间和灌溉周期的三准确，提高水资源的利用率，达到灌溉用水的智能化控制。且由于物联网传感器的网络具有信息互递、自主组建网络、网络通讯时间同步等特点，因此可以对整个灌溉区域与灌溉节点的数据进行综合对比分析，即便个别数据出现问题，也可以对数据进行更正[5]。同时采集的数据也可以直接上传到网络，经过相关技术人员的分析，可以根据分析结果对灌溉数据进行更正，从而确保灌溉的准确性与高效性，如果发现农作物发生病虫害，也可以通过灌溉系统对农作物进行除病害作业。同时随着农业物联网平台的建设，也可以将这些数据上传到平台进行管理，对于构建一个高效、低耗、低投入、多功能的农业灌溉节水平台就这十分重要的意义，然后也对平台采集的信息进行分析，并根据分析的结果进行灌溉，甚至可以对预期将会发生的天獗浠进行预防性灌溉，提高农作物对灾害的抵抗能力，这也是未来物联网智能化灌溉发展的必然要求。
3 结束语
物联网技术作为新一代信息化技术的高度集成与综合性应用，已经成为了当前科技界发展的战略发展方向之一。通过物联网与农业的相结合，为农业信息化技术与农业产业的发展，提供了新的机遇，同时农业也为互联网技术的发展提供了一个广阔的应用平台，尤其是节水灌溉技术的应用，可以直接有效地解决当前农业发展遇到的问题，为农业的现代化进程提供强劲的动力，实现高效的精准化灌溉，全面提高农业生产效率。
参考文献：
[1]徐迪威，蔡建新.物联网及其应用剖析[J].计算机工程与应用，2011，47（15）：229-231.
[2]张邵钧，叶志申，黄仁泰.物联网关键技术及其应用[J].信息化研究，2011，37（4）：8-11.
智能化农业灌溉篇4
在农业产业中，物联网是形成农业工程项目的重要基础技术之一。现如今，技术越来越发达的物联网技术正在一步步融入农业生产，它不仅能够智能部署农业生产现场的种植环境、采集温度、湿度、光照、病虫害以及二氧化碳浓度等等图像数据信息，也能够组建监控网络，实现对农业生产环境的全时段感知和预警，辅助农业生产作出智能化科学决策，实现精确化种植与可视化管理。可以说，物联网技术为我国正在转型期间的智慧农业带来了全新的技术理念与有利条件，值得更深一步研究和推广应用。
1 基于农业物联网技术的智能大棚系统耗水量分析
基于现代农业的物联网关键技术有许多，例如农业信息感知技术、处理技术以及传输技术等等，它们中还涉及到农业传感器、GPS定位系统、无线射频识别器、遥感以及二维码技术等等。这些技术围绕农业环境信息展开，对种植农作物中的空气、温湿度、土壤水分含量、肥料以及化学元素数据进行分析，为农业作物在生长阶段提供了全方位的技术监测，随时为农业生产提供各式各样的技术支持。本文所提到的基于物联网技术的智能农业大棚灌溉系统，它就是考虑到大棚中不能直接利用天然降水，需要为其寻找灌溉水源渠道。为了避免传统人工灌溉的不确定性，围绕物联网所创建的灌溉模型就实现了对智能农业大棚系统的精确化灌溉管理，其中也包括了对大棚耗水量的技术管理。
首先，要明确智能化农业大棚系统虽然在科技技术上相对发达，但是它所能提供的农作物生长环境与野外大田作物还是存在明显区别的，就比如说作物生长环境差别。先说光照条件，大棚内是要明显弱于野外大田的，而反观增温保湿控制效果则相对强于大田种植。而在最重要的灌溉方面，农业大棚的灌溉水源主要来自于人工供水，它虽然不受雨水天气环境限制，但是毕竟大棚内的环境相对十分封闭，内部风流动速度相对较小，对水的蒸发作用也相对薄弱，这让大棚内始终处于一个湿度较高的水平，平稳了大棚灌溉中对耗水量的需求。本文以浙江丽水缙云县在2014～2015年度的大棚黄瓜种植为例，对其耗水量数据进行量化分析。首先选取长度为25m，宽度为2.5m的大棚地块展开试验，通过物联网数据库技术对大棚黄瓜种植的月耗水量与平均月温度值进行统计比较，结果如表1。
从表1可以看出县内智能大棚黄瓜种植的月平均耗水量及温度变化整体趋势，二者存在相似关系，呈现中间阶段高初期末期阶段低的波峰波谷状态。所以说，温度因素对智能大棚的耗水量影响是偏大的，而其余因素则可以忽略不计。利用温度数据分析来估算大棚的平均耗水量也是灌溉模型建立的关键基础[1]。
2 智能大棚系统灌溉模型简析
考虑到表1中智能大棚中的温度数据处于波动起伏状态，所以要根据不同时段的不同温度条件来评估大棚中黄瓜种植的耗水量F（Ti）随温度变化的基本变化规律。根据数据库数据对大棚2014～2015年度种植的耗水量进行整体分析，再将日平均温度作为衡量大棚耗水量的重要指标，为大棚日平均耗水量基于平均温度T进行线性函数模型建立：
F（Ti）=k x T
再根据以上灌溉函数模型来估算大棚的日平均耗水量，进而得到大棚黄瓜实施灌溉的具体时间：
在公式中，灌溉总水量即：
根据上述模型每天从数据库中调用历史温度数据以及假设温度数据，其目的就是分析和计算大棚黄瓜在生长期间的具体灌溉时间（以天为基本单位）。确定好灌溉时间和每天灌溉时间以后，就可以利用上位机来发送智能控制指令，对黄瓜作物实现每日自动灌溉，每天灌溉后都会对大棚耗水量进行数据分析，然后结合黄瓜生长情况计算次日的灌溉水量，以此类推日复一日进行[2]。
3 灌溉模型的应用
首先，灌溉模型中的硬件结构通过网关、继电器来控制电磁阀开关，并借助上位机发送命令来实现灌溉指令，最终形成实际灌溉行为。每天大棚灌溉系统的用水总量都要通过流量传感器来精细计算，每当水流经过流量传感器时，数据线就会产生持续脉冲，通过脉冲来实现对用水量的评估。在每天的农作物灌溉过程中，都要提前设置灌溉水量上限，根据实际需求来确定灌溉流程和灌溉起始时间。在系统模型中，网关除了采集和上传上位机命令数据并实现信息传达外，它还能够在农作物灌溉过程中实现合理的组织协调功效，如图1。
如图1所示，灌溉模型主要利用上位机结合智能通讯方式来实现对农业大棚中农作物的灌溉功能。当灌溉工作开始后，系统模型会将控制命令发送到各个网关节点，通过网关节点来具体驱动相应结构控件的功能操作，按照顺序一步步完成灌溉流程[3]。
4 总结
本文基于物联网诸多技术所设计的智能大棚灌溉模型在农业种植上实现了节水与精确灌溉功能，相比于传统人力灌溉更加省力，灌溉精确度更加到位，在获取历史数据方面也相当便捷，误差较小。总体来说它是具有很好的业界实用价值的，值得在县内智慧农业大棚系统的未来建设中进行更深层次的科学研究与应用推广。
参考文献
智能化农业灌溉篇5
我国是世界严重缺水的国家之一，农业是用水最大用户，农业用水总量4000亿m3，占全国总用水量的70%，而目前我国农田水分利用率和水分利用效率都比较低，其中农田灌溉水的利用率平均仅为40%―50%左右，农田对自然降水的利用率仅达到56%；农田灌溉水的利用效率仅有1.0kg/m3左右；旱地农田水分的利用效率为0.60―0.75 kg/m3。根据权威部门的预测结果，在不增加现有农田灌溉用水量的情况下，2030年全国缺水高达1300亿―2600亿m3，其中农业缺水500亿―700亿m3。加快发展节水高效农业，不仅是解决我国水资源短缺、实现水资源高效利用的有力保障，同时也是保障粮食安全、生态安全和水资源安全的重大基础战略，可以大幅度增加农民收入，有力地推动农业和农村经济可持续发展，具有重要的战略地位和深远的意义。而当前我国在节水灌溉方面还基本停留在人工操作上，即使有些地方搞了一些灌溉工程自动控制系统，但只是小面积的局部控制。真正具有扩展功能的大规模灌溉工程的计算机监控系统应用还不多见。
灌溉自动控制模式与人工控制力式相比，具有节省水、肥、能量、杀虫剂、人工等优点，并可基本消除在灌溉过程中人为因素造成的不利影响，提高操作的准确性，有利于灌溉过程的科学管理和先进灌溉技术的推广。同时通过灌溉控制器适时、适量地灌水，提高农作物产量，有利于我国广大农村劳动力的转移和农村经济结构的调整，同时，对环境保护也起到一定的作用。
一、国外灌溉自动化技术的发展状况
随着全球性水资源供需矛盾的日益加剧，世界各国，特别是发达国家都把发展节水高效农业作为农业可持续发展的重要措施。发达国家在生产实践中，始终把提高灌溉（降）水的利用率、作物水分生产效率、水资源的再生利用率和单方水的农业生产效益作为研究重点和主要目标。这些发达国家从最早的水力控制、机械控制，到后来的机械电子混合协调式控制，到当前应用广泛的计算机控制、模糊控制和神经网络控制等，控制精度和智能化程度越来越高，可靠性越来越好，操作也越来越简便。
1、 电气信息技术在灌溉控制中的应用
30年前，沟灌和漫灌几乎全靠人力，自动化技术未能应用到灌溉工程中。真正的计算机控制灌溉源于以色列。该国最初把自动化控制技术应用到灌溉中的原因是：以色列足一个极其缺水的国家，从自然条件上讲必须发展节水农业；另一方面是出于中东安全的考虑，以色列人想通过自动化控制技术在家里控制农田灌水，减少由于武装冲突带来的危险。最初的灌溉控制器是一个简单的定时器，这可以看做是灌溉控制自动化的第一阶段。随着控制技术、传感器及水的发展，以色列开发了现代诊断式控制器，这种控制器把以前不能采集到的信息通过不同的传感器来获得，通过互联网、远程控制、CSM等来实现数据传输，然后通过计算机中的一些模型来处理信息，做出灌溉计划。
2、人工智能在灌溉中的应用
由于土壤湿度传感器的非线性以及其输出延迟较大，采用传统的反馈控制方法很难得到满意的结果，而近几年由于人工智能技术的发展，使得人工智能技术在节水灌溉中的应用显示出广阔的前景，其中包括用专家系统、模糊逻辑系统、神经网络来预测和建模，使得灌溉控制器用这些智能技术来及时、准确地预测环境参数，同时控制这些参数使得它更适合于作物生长。糊控制和神经网络在灌溉控制器中的应用较多，这些系统一般以土壤湿度传感器测土壤水分，同时还通过自动天气预报站估算出作物的蒸腾量，然后把这两个信息经模糊化后输入到模糊控制器，模糊控制器经模糊规则决策得出模糊输出，再把该模糊输出精确化传送给执行机构，控制电磁阀动作。如果该控制不能得到满意的结果，则可以通过神经网络来优化控制规则。
模糊控制不需被控对象的精确模型，它是根到另一个神经网络去预测灌溉需求。根据人的手动经验或专家的知识来设计的。一个有经验的农民能知道合适的灌溉时间和灌溉量，既然模糊控制能够模拟人的推理能力。所以把模糊控制技术和传统的控制方法结合将是非常有发展前途的。
二、国内灌溉自动化技术发展状况
国内在开发灌溉自动控制系统方面处于研制、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。在开发的产品中有代表性的如中国农业机械化研究院联合多家单位研制的2000型温室自动灌溉施肥系统，该系统是国家“九五”科技攻关项目中自主研发的科技产品。该系统结合我国温室的环境和实际使用特点，以积木分布式系统结构原理，解决了计算机适时闭环控制、动态监测、控制显示中文、施肥泵混合比可调、电磁阀开度可调等关键技术问题。该系统具
有手动控制、程序控制和自动控制等多种灌溉系统模式，可按需要灵活应用，在大连、北京等地已经投入了应用。从系统运行情况来看，该系统有很好控制效果。取得了一定的经济效益和社会效益。天津市水利科学研究所研制的温室滴灌施肥智能化控制系统主要用于现代温室，日光温室作种物的灌溉营养液施肥，环境监测的智能控制，采用世界先进的可编程序控制器和触摸屏控制技自动灌溉控制器，性能可靠、功能齐全、人机界面友好、操作简单、价格低廉，此控制系统的控制流量为15 m3h， 控制规模为1―2 hm2，能控制24路阀门，系统具有人工干预灌溉施肥功能，定时、定量灌溉施肥功能，条件控制灌溉施肥功能。北京澳作生态仪器有限公司的澳作智能节水灌溉控制系统可与各种滴、喷灌系统连接，实时监测土壤墒情，根据要求自动灌溉。控制方式灵活，手动、半自动、全自动任选且可随意在计算机上更改，可同时控制多个设备，受控区位置及形状，环境参数及设备状态可同时显示在中心计算机上。北京奥特思达科技有限公司研制的WT一02型微喷灌定时自动控制器，是一种供农业、草坪、果园、温室一般场合给水的电子灌溉自动控制系统。
1995年，许建中在大规模灌溉工程的计算机监控系统中采用分散功能和集中管理，各局部系统(RTU)都能独立工作，各RTU之间的信息则通过高速数据通道进行联系，其控制方式包括时间控制、水量控制、时间水量综合控制、综合分析制。毛慎建、张和许一飞(1995年)在智能化灌溉控制器研制中，介绍了以803l单片机为核心的全自动化灌溉控制器，该控制器可以按照任意设定周期进行灌溉控制，也可以根据检测的土壤水分状况进行闭环控制，能够控制多路灌溉系统进行多种方式灌溉，该系统已成功用于北京航空航天大学体育场，从投入运行的情况来看，情况良好。许吉力(2000年)以以色列和法国Richel温室系统为对象，综合分析了温室灌溉系统的要求和特点，提出了一种以集散控制系统方式的温室计算机控制系统的组成方式，采用了面向对象编程技术和事件驱动方式，能及时响应用户请求，使系统不但具有非常友好的人机交互界面，而且具有良好的实时控制功能，强大的信息查询能力。胡清和桂玉屏(1999年)在采用计算机控制农田灌溉网络系统设计中，介绍了一种低成本新型水传感器，并把它用在农田灌溉计算机网络系统中，该装置成功应用于福建省漳州市甘蔗灌溉试验站，取得了满意的结果。朱长青、曹成茂(2001年)在多用途节水灌溉控制系统研制中，介绍了一种以单片机控制为核心，能适应多种作物节水灌溉控制系统，该系统研制时充分考虑各种作物的特点，综合选择与灌溉控制密切相关的三个因素作为综合控制对象。其它国内研制得自动灌溉控制器，还有直接用PC机进行控制的，这样使成本增加，不易在田间较恶劣环境下使用等缺陷。
三、节水灌溉自动化技术发展趋势
经过多年的发展，国外灌溉控制器已逐步趋于成熟、系列化，但价格昂贵。国内虽引进一些，但多数是农业示范区、科研单位、高校，虽然国外生产的灌溉控制器性能优越。但没有考虑我国特殊的自然、气候、土地资源、农民经济状况等因素，因而国外引进的灌溉控制器在国内应用并不普及。国内虽然有多家研制灌溉控制器。但多数是小规模、实验和理论的探讨，应用不够普及，究其原因一则是开发性能完善的灌溉控制系统需要大量的人力、物力的投入，需要多部门、多学科的融合，这在一定程度上限制了性能完善、适应性强的控制器的开发。其次是现在开发出来的灌溉控制器价格昂贵，农民尽管知道能节省人力、灌溉用水、提高产量，但由于一次性投资太大，多数农民承受不起，这也在一定程度上限制了灌溉控制器的普及。
随着中国农业现代化进程的加快、农业结构的调整、以及我国加入WTO等因素，可以预计对农业灌溉自动化技术的要求会越来越高。灌溉控制器在我国将有巨大的市场。节水灌溉控制器近期在中国应朝着价格低、性能可靠、操作简便的方向发展。但从长远利益考虑，新的智能化技术、传感技术和农业科技的引入、应用和普及，将会有智能化程度更高、功能更强、性能更稳定可靠的灌溉控制器出现。
结束语
综上所述，西方发达国家在节水灌溉控制器的开发上已越来越成熟，且发展趋势是研制大型分布式控制系统和小面积单片机控制系统。同时随着人工智能技术的发展，模糊控制、神经网络等新技术为节水灌溉控制器的研制开辟了广阔的应用前景。而国内在灌溉控制器的研制方面还没有形成规模大、应用范围广的成套灌溉控制产品，国内的一些高尔夫球场等大面积场地灌溉控制，一般引用国外现成的成套灌溉控制产品。而广大农村可根据我国国情和各地经济和技术发展的实际情况，采取简单可行的节水灌溉措施及相应的排灌机械和设备，大力发展可靠、实用、成本低、操作简便的节水灌溉控制器，这样做不仅具有广阔的市场，而且具有巨大的社会和经济效益。
【参考文献】
智能化农业灌溉篇6
智能灌溉施肥系统主要包括四部分：水源、中心控制组件、管网系统和灌水器。其中中心控制组件包括水泵、过滤器、灌溉泵、压力和流量监测设备、压力保护装置、施肥设备和自动化控制设备。管网系统包括各级主支管道，各种口径的管道控制阀门，排污设备，田间枢纽，毛管等。本科技项目主要设计中心控制组件部分，集中利用计算机技术及自动化控制技术实现自动灌溉和智能施肥。
智能灌溉施肥机采用模块化设计，可以根据现场需要进行扩展，最多可以控制200路电磁阀门，及使用200 个灌溉程序对灌溉进行智能化管理。同时可以自由添加各种相关模块，比如气象站管理系统、温室管理系统、GIS地理信息管理系统等。
智能化农业灌溉篇7
引言
我国人口和耕地、气候、水资源等自然条件，决定了农业必须走节水灌溉农业的发展道路。节水灌溉技术的发展不仅是保护和科学利用水资源的需要，也是发展现代农业、保障粮食安全的需要。为此，本文以萧山区为例，就节水灌溉技术及发展趋势作一探讨。
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[1]。节水灌溉系统由水源、首部枢纽、输配水管网和灌水器以及流量、压力控制部件和量测仪表等组成，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Y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[2]。节水灌溉技术体系主要包括以下几个方面：
1.1 灌溉水资源优化调配技术
通过科学、合理利用各种水源，来达到节约用水目的。如地表水与地下水联合调度技术，灌溉回归水循环利用技术，雨水收集利用技术，多水源综合利用技术等。
1.2 节水灌溉工程技术
通过提升水资源输配送技术来达到节约用水目的，主要包括渠道防渗、管道输水、喷微灌技术等。通过采取工程技术措施，减少输配水过程和田间灌水过程的渗漏损失，提高灌溉效率[1]。
1.3 农艺及生物节水技术
通过改进和融合农作物农艺与生物技术来达到节约用水目的，包括耕作、覆盖保墒技术，土壤保水剂，优选抗旱品种以及作物蒸腾调控技术[3]。
1.4 节水灌溉管理技术
通过采取各种管理措施来达到节约用水目的，包括节水灌溉管理制度、灌溉用水管理自动信息系统、输配水自动量测及监控技术，土壤含水量自动监测技术等，通过利用农业物联网技术与智能化监测控制技术，加强对灌溉过程中各个环节的智能控制。
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：
2.1 与生物技术相结合的作物调控灌溉技术
就是从农作物生理角度出发，通过亏水方式来改善农作物品质，控制上部旺长，实现矮化密植，到达节水增产的目的。重点是掌握农作物亏水时段、亏水量，将灌溉技术与农艺技术有机结合起来，通过灌溉技术促进农作物生产，通过发挥农作物自身特点来减少对水的需求，使两者得到科学的融合。
2.2 智能化节水灌溉装备技术
通过农业物联网技术及相关信息采集设备，对农业园区中各个区域的土壤、植物及环境的信息进行实时、精准、快速采集，农户依据采集到的信息用计算机进行数字化分析和处理，诊断植物的长势和产量在空间上差异的原因，并按每一个小区针对不同的对象进行科学地决策，在每一个小区上进行精准的灌溉、施肥、喷药，以达到最大限度地提高水、肥和农药的利用效率，提高农业生产的科学性、主动性，合理利用和节约资源，减轻盲目投入造成的资源浪费和对生态环境的污染[4]。是农田灌溉学科发展的热点和农业新技术革命的重要内容。
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：
3.1 喷灌技术仍为大田农作物机械化节水灌溉的主要技术
喷灌技术研究方向是进一步节能及综合利用。喷灌与地面灌溉相比，具有省工省力、节约用地和保持水土的优势，但也具有一些局限性，如投资相对较大，成本回收期较长，对水质要求比较严格，受风力影响较大等等。
3.2 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
地下灌溉优点是灌水质量好，蒸发损失小，少占耕地。但也存在一些问题，如建设成本高、维修困难，地下管道造价高，管理检修较困难， 应用推广速度较慢，仍限于小面积使用，但随着关键技术的解决，今后将会得到一定的发展。
3.3 地面灌溉仍是当今世界占主导地位的灌水技术
地面灌溉存在利用率低、地下水位上升以及土壤渍害和盐碱化等问题。在地面灌溉方面，也研发了许多节水技术，如地面浸润灌溉、膜上灌溉、波涌灌溉等。随着高效节水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[5]。
3.4 节水综合技术的开发利用
通过结合气候、土壤、农作物与灌区实际情况，综合开发利用节水灌溉新技术、节水农业与低产田治理、灌区节水管理技术、农艺节水增产新技术等，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 杭州市萧山区节水灌溉技术的应用
萧山区随着农业产业结构的调整，传统农业已逐步走向现代农业。在蔬菜、水果、花卉等作物栽培中，萧山区通过购机补贴、项目补贴等措施，推广普及了喷微灌技术。据2016年萧山区农机化管理统计年报统计，节水灌溉面积达15.43万亩。喷微灌的优点是能最大程度地减少灌溉水的无效损失，以求用最少量的水生产出最多的优质农产品，喷微灌灌溉比漫灌方法提高水利用率达40%以上。
萧山区基于农业物联网的智能化微灌技术应用，在全省处于领先地位。萧山区通过应用微灌技术、信息技术、传感技术与自动控制技术，将多项现代技术和装备有机地结合起来，实现快速地检测土壤和环境的主要信息，并按照农作物对水分需求，自动启闭水泵和电磁感应阀，实现对农作物的按需精准灌水。同时，能实现远程网络查询和控制，在任何联网的计算机均能实时察看每个测试区域的土壤、环境和光照等数据，实施远程控制。
自2009年以来，智能化微灌技术已在杭州美人紫农业开发有限公司（葡萄园）、杭州萧山蔬兰农业有限公司（蔬菜设施栽培）、杭州艾维园艺有限公司（花卉设施栽培）、浙江民望农业科技有限公司（蓝梅基地）与73021部队农副业基地（葡萄、瓜果、蔬菜）等基地使用，到2016年底，萧山区应用面积已达0.5万余亩。基于农业物联网的智能化微灌技术应用，比普通微灌节水10%以上、省工节本6%以上，节水、节本、增效更为明显[6]。
5 发展节水灌溉技术的政策建议
传统农业生产采用漫灌供水方式，不仅对水资源造成大肆浪费，而且使r田残留的农药、化肥流入江河，对水体生态带来严重的危害。因此，需大力推进节水灌溉技术推广应用。
5.1 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，要保障粮食安全和农业可持续发展，只能走节水型的发展道路。因此，我们应加大对发展节水灌溉技术宣传教育力度，要通过世界水日、中国水周活动，通过媒体引导、政府培训、社会关注等措施，形成一个良好的节水灌溉技术发展氛围。
5.2 构建发展节水灌溉技术价格机制
目前，农业灌溉用水价格较低，而且很多地方采取免费向农户提供，因此很难培养农民节水意识，没有从体制机制上建立杜绝无效益浪费型的用水需求。为此，可进一步发挥价格机制作用，通过合理的收费制约机制，促进节约农业用水，从而推进节约灌溉技术发展。
5.3 节水灌溉技术发展要符合农民需求
节水灌溉技术只有与农民实际经营效益相结合，才能得到持续快速发展。如应用节水灌溉技术，可以提高产量，减少用水成本支出，这样才有内在的发展动力。特别是与农业物联网相结合的节水灌溉技术，技术要尽量适合农村应用特点，如简单、可靠、实用，这样才有广阔的市场前景[1，8]。
5.4 促进节水灌溉设施制造业发展
要通过市场引导、科技创新，政策扶持，推进节水灌溉设施制造业发展，向农村市场提供质量可靠、价格合理的节水灌溉机械与装备。同时，要进一步通过购机补贴政策、节水灌溉项目，引导农民推广应用节水设备，从而促进节水灌溉事业快速、可持续发展。
参考文献
[1]王平.万寿菊高产栽培技术[J].中国新技术新产品，2011.
[2] 陈大雕.我国节水灌溉技术推广与发展状况综述.
http：//.cn/thesis/shownews.asp？newsid=33.2005.7.
[3] 苏晓静.浅谈节水灌溉技术及发展对策[J].沙棘，2010.
[4]何勇等.精细农业[M].杭州：浙江大学出版社，2003：7-14.
[5]丁为民.农业机械学[M].北京：中国农业出版社，2011：221-223
智能化农业灌溉篇8
一、现代农田水利建设中的农田节水灌溉技术
（一）节水管道输水技术
管道输水技术用管道取代明渠，将水输送至农田实现农田灌溉，其水资源的来源主要是附近的水井、水库与池塘以及湖泊等，这项技术可以有效的防止外力因素对农田灌溉工作造成的影响，但是在利用管道进行输水时需要保证水质，水中不能含有淤泥与杂草之类的，在进行输水前需要将水源进行沉淀。输水、配水网络系统是农田管道输水中的核心部分，该系统主要是由多个管道与分水设施以及管道保护装置组成，管道输水技术可以进行大面积的农田灌溉工作，农田灌溉属于地面灌水，利用管道输水技术可以降低农田灌溉的成本，同时还可以节约水资源。低压管输水技术是管道输水技术中的一种，是最常见的一种地面节水灌溉的技术，其主要是利用地下水资源实现对农田的灌溉，其利用管道技术进行灌溉用水的输送工作，将水输送到灌溉区域内，在应用该项技术时需要注意一定要采用超低压力，用压力管道系统进行用水输送，可以有效合理的利用该技术可以减少灌溉用水的渗漏与蒸发现象。
（二）节水喷灌技术
在节水灌溉技术中，喷灌技术的应用比较广泛，在使用喷灌技术进行农田灌溉时，需要使用加压水泵或者动力机以及电动机等设备，利用水泵加压或者自然落差产生的压力进行水输送，在农田中铺设管道进行水输送，可以减少水资源的浪费，同时利用喷头进行水喷洒，使水可以均匀的散落在农田中[1]。
（三）节水微灌技术
节水微灌技术经常被运用在农业生产的过程中，其主要分为滴灌与脉冲灌溉以及微喷雾灌溉等，微灌设备的性能不同所以微灌又分为常压微灌与重力微灌，此外根据微灌设备的使用类型划分为为地面微灌与地下微灌。节水微灌技术利用灌溉控制系统、输水道系统以及水过滤系统进行协调配合，实现对灌水量的合理控制，在最小的用水量范围内，尽最大的可能提高农作物的产量。
（四）步行式节水灌溉技术
步行式节水灌溉技术在应用的过程中，其设备的组装工作相对而言要简单些，其常见的组装设备是拖拉机，利用拖拉机进行农田灌溉，不仅使用方便快捷，同时还可以提高灌溉的工作效率，降低了农田灌溉的成本，同时该技术可以最大限度的节约用水量，这项技术不仅在农田灌溉方面使用，还可以应用在日常生活节水方面[2]。
二、节水灌溉技术的管理创新
（一）智能化监测技术
农业自动化生产是我国农业发展的趋势，在我国的农田水利的建设中，智能化的灌溉技术正在不断地进行推广使用，而智能化的农田灌溉已经成为了现代农田水利建设中灌溉技术的发展趋势，在农田水利建设中采用计算机技术，对农田作物的生长环境以及农作物的生长情况进行监测与综合分析，为农作物提供科学的合理的生长环境，包括农作物需要的水分环境与温度环境等，计算机技术的应用可以进一步提高农田水利的节水灌溉效率。
（二）网络化管理
网路化管理已经成为了农田水利节水灌溉技术管理的重要手段，网络化农田灌溉管理系统，主要是利用网络构建一体化的管理体系，在进行农田灌溉管理工作前，需要利用预先编制的管理控制程序，设定相关的可以反映农作物需要水分的参数，利用计算机监测技术进行数据的收集，根据收集的数据进行分析，对需要进行灌溉的农作物区域进行灌溉，利用自动启闭水泵或者按照轮灌的顺序进行农作物的灌溉，保证农作物对水分的需求，同时还可以降低农作物灌溉的成本[3]。
（三）科学合理的选择灌溉技术
由于农作物以及农田类型种类不同，所以需要根据具体的水土条件以及农作物的品种选择合适的节水灌溉技术，对于低产出的农作物，可以进行大面积的农田节水灌溉技术，对于需要保证充足的水分的高产出农作物需要采用最优的灌溉技术，例如喷灌技术与滴灌技术。在进行节水灌溉技术的选择方面，需要不断地进行种植方案的调整，灵活利用灌溉技术，保证最大限度上节约水资源，调整种植方案主要是对耕作的农田面积进行合理的压缩耕种，合理的减少高水产农作物的种植面积，提高林草的种植面积，将提高农田经济效益与社会效益作为终极目标，不断地向可持续农业发展方向迈进。综上，不断进行农田节水灌溉技术的改进与管理，可以促进实现现代化农业的发展，节约水资源的利用，实现农业生产效益的最大化，文中对农田水利建设中的节水灌溉技术做了简单的论述，同时还对节水灌溉管理的工作创新做了简单的论述，意在提高我国节水灌溉技术的利用效率。
作者:张志杰 单位:甘肃省通渭县水务局
参考文献：
智能化农业灌溉篇9
Abstract： This study used wireless sensors to collect air temperature， air humidity， soil humidity， soil temperature， concentration of carbon dioxide and intensity of illumination and realized the automatic obtainment， transmission and control of the data by using wireless transmission protocol .When the soil humidity was under the threshold， the system would start the magnetic valve and carry on drip irrigation operation. The intelligent irrigation control system could be used at the seedling stage， early-fruit stage， fruit stage and late-fruit stage. The results showd that the use of the system could save 15～20 percent water than ordinary drip irrigation operation.
Key words： internet of things； greenhouse； cucumber； intelligent irrigation control
物联网是由多项信息技术融合而成的新型技术体系，被称为继计算机、互联网之后，世界信息产业的第三次浪潮[1-2]。在美国、澳大利亚、法国、加拿大等一些国家，物联网在大田粮食作物种植精准作业、设施农业环境监测和灌溉施肥控制、果园生产不同尺度的信息采集和灌溉控制、畜禽水产精细化养殖监测网络和精细养殖等方面应用广泛[3]。2002年英特尔公司率先在俄勒冈州建立了第一个无线葡萄园，传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔1 min检测一次土壤温度、湿度或该区域的有害物的数量以确保葡萄可以健康生长，进而获得大丰收[4-5]；2007年美国Crossbow公司推出了一款叫eKo的无线环境监测系统，该系统主要应用于精确农业和环境监测等行业，可实现对农业环境的实时监测，并实现智能灌溉、霜冻监测和施肥驱虫，从而达到节约资源的目的[3]。2008年，法国建立了较为完备的农业区域监测网络，指导施肥、施药、收获等农业生产过程。荷兰VELOS智能化母猪管理系统在荷兰以及欧美许多国家得到广泛应用，能够实现自动供料、自动管理、自动数据传输和自动报警。泰国初步形成了小规模的水产养殖物联网，解决了RFID技术在水产品领域的应用难题。国内主要在四大方面研发了一批系统，包括：田间环境土壤信息获取、联合收获机自动测产、农田作物产量空间差异分布图自动生成和农业机械作业监控等大田粮食作物生产方面；设施农业环境数据采集、、调控等设施农业生产方面；在果园监测、水肥控制、节水灌溉自动化等果园精准管理方面；养殖环境监控、健康养殖、畜禽水产养殖等。例如国家农业信息化工程技术研究中心成功研制了基于GNSS、GIS、GPRS 等技术的农业作业机械远程监控调度系统，可优化农机资源分配，避免农机盲目调度。中国农业大学建立了蛋鸡健康养殖网络系统和水产养殖环境智能监控系统[6-8]。迄今，物联网技术应用在中国还处于初期阶段，尤其在设施农业方面还主要停留在监测与初步分析环节，主要包括监测设施内土壤温湿度、CO2浓度等环境状况，依据监测数据指导农事操作，而其中存在的共同问题就是虽然利用了传感器技术，但是采集到的数据主要还是一种展示或统计分析，没有与相关控制设备进行联动，没有真正意义实现科学决策和智能控制[3]。
近年来，天津市设施种植业发展迅速，节能日光温室面积已近2万hm2，随着温室的升级改造，日光温室所占比例逐步增大[9]。日光温室是目前天津市冬春蔬菜生产的最重要设施之一。由于效益高、见效快，黄瓜生产面积迅速增加，目前已约占日光温室总面积的1/3。黄瓜是需水量较大的蔬菜，因此，科学的水分管理是决定产量的关键。目前，日光温室黄瓜的栽培基本还是沿袭以往的经验做法进行灌溉，不能对水分进行科学合理的利用与管理，不仅浪费水资源，而且还会导致日光温室保护地病、虫害发生和产量下降等问题[10]。物联网技术的应用可有效解决以上的黄瓜生产难题，利用土壤水分传感器可实时监测黄瓜栽培土壤的湿度现状以及动态变化情况，为黄瓜节水高产栽培及日光温室智能化管理提供参数及控制依据，进而实现节水灌溉自动化管理。
1 系统组成
基于物联网技术的日光温室黄瓜智能灌溉控制系统由环境信息采集系统、采集控制系统、视频监控、执行单元和监控中心5个部分组成（图1）。
1.1 环境信息采集系统
环境信息采集系统负责各类传感器数据的采集控制（图2），主要土壤含水量传感器、土壤温度传感器、空气温湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、光照强度传感器及安装附件组成。环境信息采集系统所采集到的环境信息通过无线方式直接与采集控制器通讯，存储并显示。
1.2 采集控制系统
采集控制系统主要由核心控制器和相应的继电器控制电路组成。采集控制器是一款具有12路继电器输出、8路模拟量输入和8路开关量输入，具有良好的扩展性能。它可作为控制终端直接连接传感器、继电器以及电磁阀，实现对现场数据的采集以及对调控设备的手动或自动控制。
功能特点：扩展RS485总线接口，可组成以控制器为中心的多级控制系统；支持远程控制和参数设置功能，包括短信、GPRS网络和无线电台三种数据转发功能，可作为二级网络的现场控制设备与中央计算机通信；控制灌溉时，可设置轮灌组，每个组可按时间或者传感器上下限启动；按时间启动具有每天、单号、双号、星期、自由5种启动方式，每个轮灌组可设置7个启动时间，并可选择定时和周期两种启动方式；按传感器启动可设置启停的上下限。
技术参数：12路继电器输出；8路电流/电压量输入；8路开关量输入；2路RS485接口；2路232接口；支持20个轮灌组。
采集控制器通过串口服务器将485协议转换为网络协议，然后再通过交换机与无线网桥连接，最终将采集端监测的环境数据通过无线传输方式传回到监控中心。
1.3 视频监控系统
视频监控系统负责采集温室生产关键环节、植物生长状态的视频信息以及日光温室内的安全，所有图像信息通过无线网桥传输，实现到主控机房的汇总、统一控制管理，并且能够实现图像信息的远程访问；系统的应用有助于管理人员及时跟踪作物的生长情况，对作物生长的关键环节进行追踪，及时发现并记录作物的各种不良反应，为作物远程病虫害诊断及环境信息采集控制系统提供有效的数据支持。
1.4 执行单元
执行单元由滴灌系统和电磁阀组成，负责接收监控中心发来的指令，通过继电器可以控制温室内电磁阀，实现远程自动化灌溉。滴灌系统包括水源、首部枢纽、输水管网（干管、支管、毛管、管件及阀门）。首部枢纽由过滤器、压力表、控制阀、流量表等组成。输水管网：由主管、支管组成，主管与支管垂直，主管多埋在地下，支管多铺设在地面。滴灌管：按照做好的畦垄铺设滴灌管，滴灌管孔距与株距相同，为30～35 cm，铺好滴灌管后，覆盖地膜。
1.5 监控中心
监控中心由服务器、操作台、视频服务器及物联网监控软件等组成。物联网监控软件，包括日光温室环境信息监测软件及视频监控软件，部署在监控中心服务器上，可以汇总、分析采集得到的上述信息，实现对某项参数预警报警值的设置，当监测到的参数值超过设定的报警值时，系统会用不同的颜色标注出来，以提醒管理人员进行相应操作，并可以通过互联网对外。软件采用组态软件开发，人机界面友好，操作简单，可远程对现场设备进行系统配置、功能配置，并可实时数据列表显示、实时数据曲线显示、历史数据下载、历史数据列表显示、历史数据曲线显示、历史数据分析等功能。
系统具备远程数据功能（需要现场网络条件），用户只需录入指定网址，通过电脑以及手机输入密码直接登录，即可了解现场实时数据，并掌握整个系统的运行情况（图3）。
2 系统功能实现
项目合作单位天津市农业资源与环境研究所，前期已经开展了多年的日光温室黄瓜不同水分处理试验研究，在节水灌溉方面积累了丰富的经验，基本摸清了日光温室黄瓜各个生长期（幼苗期、结果初期、结果盛期、结果后期）需水规律，提出了实现黄瓜高产高效的土壤水分管理对策。（1）幼苗期：这一时期不宜湿度过大，易造成幼苗徒长，当土壤含水量小于田间持水量的60%时，每667 m2灌水6 m3；（2）结果初期：随着植株的生长需水量有所增加，当土壤含水量小于田间持水量的80%时，每667 m2灌水9 m3；（3）结果盛期：这一时期是黄瓜需水量最大的时期，当土壤含水量小于田间持水量的90%时，每667 m2灌水12 m3；（4）结果后期：这一时期黄瓜需水量较结果盛期有所下降，当土壤含水量小于田间持水量的80%时，每667 m2灌水9 m3。
以上研究成果为本系统的智能灌溉控制提供参数。远程监控中心由计算机和日光温室黄瓜物联网智能灌溉控制系统软件组成。计算机接收采集控制器发送的土壤含水量信息，与智能灌溉控制系统数据库进行分析、比对，从而形成灌溉策略，然后由监控中心计算机将灌溉命令下发到采集控制器，由采集控制器直接控制电磁阀进行滴灌作业。
3 结 论
目前，该系统在天津市现代农业创新基地天津市设施农业研究所11号日光温室内安装使用，通过应用取得三方面效果。（1）提高了日光温室黄瓜精细化管理水平。自系统安装以来每天24 h不间断采集日光温室环境参数与视频信息，并实现数据安全存储与共享，通过对监测数据的查询与分析、灌溉智能控制，对温室黄瓜灌溉与施肥决策等实现精确管理，每棚每茬口节省1个种植管理人工。（2）实现了黄瓜灌溉智能控制，提高了节水灌溉精度。以前都是通过研究灌溉制度的经验浇水，做试验时采用张力计，需要科研人员每天去棚里监测，看到张力计达到（灌溉设定的阈值）一定读数后，开始灌水，精度差。例如，做3个处理：土壤含水量分别达到田间持水量70%，80%和90%时开始灌水。采用张力计，往往灌水的时间点不是准确的定位在田持的70%，而是67%或73%之类，影响试验效果，耗费科研人员的时间和精力。现在通过水分传感器可以实时掌握土壤水分状况，通过提前设定好的程序，开闭电磁阀可实现精准灌溉，经测算本系统的应用在保证黄瓜产量水平和品质不降低的情况下，较常规滴灌系统节水15%～20%。（3）省时省力。以前科研人员管理1个日光温室3个不同灌水量滴灌试验，进行1次灌溉管理，需要依次开关小旁通阀90个，灌水时需要有专人盯着水表读数，浇1次水至少需要1个科研人员3 h的时间。而应用物联网技术后，仅需几分钟就能完成灌溉控制，大大降低了劳动强度，提高了劳动生产率。
参考文献：
[1] 刘强，崔莉，陈海明.物联网关键技术与应用[J].计算机科学，2010，37（6）：1-5.
[2] 赵湘宁. 农业物联网中关键技术研究进展[J].台湾农业探索，2011（6）：103-107.
[3] 阎晓军，王维瑞，梁建平. 北京市设施农业物联网应用模式构建[J].农业工程学报，2012，28（4）：149-154.
[4] 周小波. 基于物联网技术的设施农业在线测控系统设[J].太原科技大学学报，2011，32（3）：182-185.
[5] 刘志良. 物联网技术在农业园区的应用[J]. 农机科技推广，2012（2）：48-49.
[6] 农业部市场与经济信息司.国内外农业物联网发展现状[EB/OL]. （2011-10-13）.http：///sjzz/scs/gzjb/20111013_2356045.htm.
[7] 唐珂. 国外农业物联网技术发展及对我国的启示[J].中国科学院院刊，2013（6）：700-707.
智能化农业灌溉篇10
1 概述
我国是传统的农业大国，农业用水占国民总水量的70%以上，但是有效利用指数只有40%。提高农业用水效率，发展节水农业，积极推广节水灌溉技术，对保障国家水安全、粮食安全和生态安全，推动农业和农村经济可持续发展，具有重要的战略地位和作用。
利用传感器技术、自动控制技术、信息采集与处理技术和现代通信技术，研制适合国情、易于安装、操作方便、价格低廉并具有远程监控功能的节水灌溉智能控制系统，对提高我国农作物产量、节约用水、降低成本、减小环境污染均有重要意义。市场前景广阔，而且具有较大的社会效益和经济效益。
2 本课题的主要研究内容
节水灌溉智能远程监控系统是利用传感器技术、信息采集与处理技术、现代通信技术和自动控制技术构成的具有远程监控功能的节水灌溉智能远程监控系统。
该系统由环境参数采集单元、控制单元、中心计算机和远程通信单元组成。环境参数采集单元包括土壤湿度、流量、EC、pH等传感器和气象站，负责实时、准确采集土壤湿度、液体流量、电导率、酸碱度、光照强度、空气温度、空气湿度、风速、风向、雨量等参数，送到灌溉控制单元。控制单元根据这些参数，按设定的任务控制灌溉电磁阀，实施精准灌溉，并通过RS-485总线与中心计算机相连，上传数据、接受指令。用户通过与中心计算机相连的GSM短消息远程通信单元，实现对节水灌溉智能系统的远程监控。如图1所示。
该项目与传统或现有技术相比具有以下明显的技术创新性：
1）控制单元可脱离系统独立工作。为提高性价比，易于系列化，控制单元不连接中心计算机时也可独立工作，本身既具有强大的数据收集、记录和控制功能，实现灌溉网集群控制；
2）系统具有以时间、流量、光积累、土壤湿度为依据的多种灌溉模式，实现多样化的精准灌溉。并设有“累计灌溉时间限制功能”，防止灌溉过量；
3）系统分为闭环、开环控制两种模式，方便用户，适应各种应用领域；
4）采用远程监控方式，方便用户，提高产品竞争力。
3 系统的软件设计
节水灌溉智能远程监控系统的软件设计包括监控系统软件设计和上位机软件设计两大部分。
1）节水灌溉智能远程监控系统上位机软件设计，本软件基于VB编写主控程序和可视化控制界面，采用Access数据库，储存、管理各个灌溉、施肥控制单元传送的大量即时、历史数据，可以导出Excel报表，生成全日、全周、全月的变化趋势曲线图。
数据库是节水灌溉智能远程监控系统上位机软件的核心部分。分实时数据库和历史数据库两种。其中实时数据库中存放的是变量的当前值，并随变量值的改变而改变。而通过记录实时数据库中的变最数值，就形成了历史数据库。变量的历史数据包含了存储日期、时间、数值大小及对应的变量等等信息。因此开发节水灌溉智能远程监控系统上位机软件时，可以实时数据库为中间环节，实现将工作现场的运行状况在人机界面上实时动态显示，同时把上位机的指令迅速送达主控制器。此外，还可将实时数据库中的数据以实时曲线的形式反映在屏幕上、制作实时数据报表等等。而历史数据库可用于查询、绘制变量的历史曲线、制作历史数据报表、记录报警信息等等。如图3.1所示。
参数设定界面包括灌溉阀设定、灌溉泵设定、数据记录设置和传感器通道设置等设定界面，灌溉阀设定可设定24只灌溉阀有效性及其开关状态，并设有时间、流量、光积累、土壤湿度等参数设定，可根据时间、流量、光积累、土壤湿度为依据的多种灌溉模式，实现多样化的精准灌溉。并设有“累计灌溉时间限制功能”，防止灌溉过量。如图3.2所示。
实时参数显示界面可实时显示灌溉设备状态、土壤湿度实时参数和气象站实时数据。其中灌溉设备状态包括各灌溉阀开关状态、累计灌溉量和光照积累量；土壤湿度参数显示各土壤湿度传感器实时湿度；气象站数据包括室外温度、室外湿度、光照度、风向、风速、雨雪信号、雨量等实时数据显示。
2）主控制器的软件设计采用模块化的C语言设计，可实现如下功能：
1） 传感器数据采集，包括土壤湿度、流量、EC、pH等传感器和气象站的数据采集；
2） 数据处理，在脱离上位计算机的情况下，可实现数据收集、记录和控制功能；
3） 控制功能，根据不同的设定，可实现开环或闭环的灌溉控制功能；
4） 系统内组网、通信功能，主控制器可实现与气象站、无线传感器、GSM短信模块、上位机或其他控制器的通信、组网功能。
3）GSM短消息模块采用SIM900A无线通讯模块和单片机，借助公用移动通信网，通过AT指令接收和发送短消息，实现远程监控。
4 本系统实施案例
项目实施过程当中，发现部分农田、大棚采用的有线监测方案，布线成本高，安装调试成本高，且维护困难，在生产中很容易把线碰断，不便于移动；重新设置监测点后，需要重新布线。
根据用户建议，结合实际情况，增加了无线传输方式，部分采集、控制设备采用无线方式，利用太阳能板供电，无需布线，可在任何条件的农田、大棚、温室内安装。无线采集设备、控制收纳方便、轻巧便携、方便移动。
5 总结
本课题目标是研制节水灌溉智能远程监控系统。课题利用传感器技术、信息采集与处理技术、现代通信技术和自动控制技术构建了具有远程监控功能的节水灌溉智能远程监控系统。该文的工作及取得的研究成果总结如下：
1）灌溉、施肥控制单元可脱离系统独立工作。为提高性价比，易于系列化，灌溉、施肥控制单元不连接中心计算机时也可独立工作，本身既具有强大的数据收集、记录和控制功能，实现灌溉网集群控制；
2）系统具有以时间、流量、光积累、土壤湿度为依据的多种灌溉模式，实现多样化的精准灌溉。并设有“累计灌溉时间限制功能”，防止灌溉过量；
3）系统分为闭环、开环控制两种模式，方便用户，适应各种应用领域；
4）采用远程监控方式，方便用户，提高产品竞争力。
5）部分节点采用太阳能供电及无线传输方式，节省了布线及安装调试成本，方便应用。
参考文献：
[1] 张文渊.发展节水农业推广节水灌溉[J].农村经济与技术，2003（4）：19-20.
[2] 冯保清.也谈节水灌溉[J].中国水利，2004（7）：50-51.
智能化农业灌溉篇11
地处中国西部干旱区的新疆维吾尔自治区，水资源相对短缺是制约当地经济社会发展的因素之一。新疆农业灌溉用水占总供水的90%-95%，由于水利设施和管理水平较低，水资源利用率低，浪费严重，存在着水资源短缺与利用效率低的矛盾。
1996年新疆建设兵团农八师天业集团在引进国外先进节水技术的基础上，研制出了适合干旱、半干旱农业节水的膜下滴灌新技术，并成为干旱、半干旱地区农业灌溉用水的主要手段，是灌溉农业节水及解决水资源危机的一个里程碑。目前，新疆已发展节水灌溉面积 2000多万亩，在一定程序度上缓解了水资源紧张的矛盾。
但是，随着气候变化，极端天气的增多，水资源紧缺及区域不平衡态势日益凸显。而智能决策滴灌系统是继常规滴灌节水技术的又一个进步，是世界先进国家发展高效农业节水的重要举措，以色列、日本、美国等一些国家都已采用先进的节水灌溉制度。由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，通过采用遥感，传感器来监测土壤墒情和作物生长，对灌溉区用水进行监测预报，实现水管理的自动遥控，对灌溉区实行动态管理，实现农业灌溉用水管理的自动化。有关数据显示，实施滴灌自动化的地块要比只实施滴灌的系统节水20%，节电10%，节约劳动力80%， 每亩增效在150元左右。
2、智能决策滴灌系统设计
智能决策系统主要有自动灌溉控制系统、施肥决策系统、自动化辅助系统、首部设备自动控制系统组成。
2.1自动灌溉控制系统
自动灌溉控制系统由一套中央灌溉控制计算机、多套田间灌溉控制器、多台电磁阀组成，另外还有相应的通讯系统和系统软件作为支撑。
中央灌溉控制计算机。中央监控站由中央监控计算机、GSM/GPRS模块、Internet连接设备和相应的软件构成，它是整个系统的控制中心。由于采用GSM/GPRS/CDMA网络与田间控制站进行信息交换，因此，可以放在任何网络覆盖的地方，如师部、连部和团部等。
多套田间灌溉控制器。田间灌溉控制器带有网络通讯功能，它接收中央监控站的控制指令，按照程序开启或关闭相应的电磁阀。田间灌溉控制器作为信息中转和信号转换的中间环节起到了一个承上启下的作用。
电磁阀。电磁阀是整个系统的最末端执行机构，它负责最终将水输送到滴灌带中。电磁阀的控制方式有三种：交流控制、直流控制和脉冲控制。目前，采用较多的是直流控制，其在长距离传输方面直流控制更有优势，信号更稳定，但价格较贵。
2.2施肥决策系统
通过格网取样，在实验室分析化验土壤有效养分含量并分析土壤质地，盐分等重要理化性状，以分析结果建立土壤数据库，对养分和其它性状进行分析，划分作物生产管理单元，以作物需肥量和土壤供肥量为决策基础，制定专用肥配方，将制定的专用肥配方提供给专用肥厂组织积极生产。利用综合施肥模型结合棉花产量知识库制定作物施肥量，根据滴灌特点按施肥总量的30-50%决定基肥用量，在作物生长期间，通过营养诊断，结合作物阶段性需肥规律，制定追肥方案（施肥时期和施肥量），通过施肥罐随滴灌系统施肥，实现高效水肥耦合达到精准灌溉施肥的目的。
2.3自动化辅助系统
灌溉辅助决策系统主要是在目前对作物的生长规律和水肥需求规律研究的基础上，利用计算机监测技术获取作物生长的气候环境，土壤水分和作物生理指标作为不同灌溉措施的响应和反馈信息，调整和修正灌溉方法，达到科学灌溉的目的，增加作物产量，提高作物品质，提高灌溉水利用效率，主要包括：
（1）土壤墒情监测系统：由采集器和土壤墒情传感器、传输线三部分组成。详见下图：
（2）气象数据采集系统：由数据采集器，风速、风向传感器，气温，空气、湿度、降雨量、地温、日照强度传感器、光伏电源系统，系统采集软件、安装支架等部分组成，设计中主要采用无人自动田间象站作为数据采集器，并将数据通通过电缆线传输到控制器再到计算机，计算机将气象数据计算分析后发出灌溉预报信息。
2.4首部设备自动控制系统组成
泵站控制系统由泵站控制器、数据采集器、变频调速器、无线电台、抗干扰电源模块、传感器组组成，主要监测泵站的工作电压、工作电流、耗电量、出水压力、出水流量、留有机电井动、静水位采集及蓄水池水位监测接口，数据采集器对各种传感器的信号进行实时采集，并对信号进行滤波后，由控制器通过无线数传电台将数据传输到田间管理计算机上或中心管理计算机上，由田间管理计算机和中心管理计算机进行存储、统计，并形成相应报告。泵站控制器随时接受田间管理计算机发来的控制命令，用于启停水泵，修改出水压力设定等，具有过压、缺相、过流保护、低水位报警及保护、水泵循环启动等功能，其系统结构如下：
3、存在问题
滴灌自动化技术毕竟是一项高新技术，在系统运行中我们认为还存在以下不足：
3.1 有线控制方式的线缆保护问题
对于大面积的自动控制系统，由于距离较远，控制器和执行机构之间如何更可靠、经济的实现通讯已成为主要问题。采用电缆及水控管控制，电缆及水控管埋设跟随地下管道一起进行的，深度在80cm左右，由于耕作的破坏及长期浸泡在潮湿的盐碱水中对电缆的腐蚀。有线线路易出现问题，检修难度较大。
3.2无线控制数据传输问题
为了提高数年据传输可靠性，目前，许多科技企业采用通过GSM、局域网等无线传输的方式，由无线网络信号控制电磁阀进行灌溉，降低了成本，相比有线传输提高可靠性。但缺少反馈系统，无线信号是否已经传输或执行，没有相关的跟踪设备与机制。
3.2人员素质与自动化系统相互适应的问题
智能化农业灌溉篇12
【Key words】Stanza water irrigation;Technique， trend， suggestion
节水灌溉技术的发展不仅是节水的需要，也是农业现展的需要。发展节水灌溉技术对于推进现代农业、建设节约型社会有十分重要的意义。为此，笔者就我国节水灌溉技术及发展趋势作一探讨。
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革命的重要内容。 （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政策建议
（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。
智能化农业灌溉篇13
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革命的重要内容。（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政策建议
（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。
