我國是農業(yè)大國，智慧農業(yè)是我國現代農業(yè)進(jìn)程中不可缺少的重要力量。這也是未來(lái)全球農業(yè)發(fā)展的方向。應用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數據、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等現代信息技術(shù)，大力推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+現代農業(yè)”，促進(jìn)農業(yè)產(chǎn)業(yè)升級，提高農業(yè)技術(shù)裝備和信息技術(shù)水平，要推動(dòng)中國從農業(yè)大國向農業(yè)強國邁進(jìn)，智慧農業(yè)是一種新型的農業(yè)生產(chǎn)方式，它與現代管理系統相結合，集合多種信息技術(shù)在農業(yè)中實(shí)現綜合實(shí)踐的綜合應用，目前，已廣泛應用于溫室種植業(yè)、畜牧業(yè)、水產(chǎn)養殖、農產(chǎn)品質(zhì)量安全追溯等方面。
近年來(lái)，隨著(zhù)全球水資源日益短缺，世界各國都在積極探索節約用水的有效途徑和措施。自動(dòng)控制的自由裁量節水灌溉技術(shù)代表著(zhù)農業(yè)現代化的發(fā)展，灌溉系統自動(dòng)化水平低是我國農業(yè)高效發(fā)展的主要原因，節水灌溉作為一項現代工程技術(shù)，無(wú)論是工程節水、節水農業(yè)、節水管理，都必須建立在節水灌溉設備的基礎上，才能實(shí)現產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。節水灌溉技術(shù)是為解決水資源短缺、提高灌溉效率而發(fā)展起來(lái)的現代灌溉技術(shù)之一。
智能農業(yè)灌溉系統不需要人工控制。該系統可以動(dòng)態(tài)地測量什么時(shí)候需要灌溉和需要多長(cháng)時(shí)間。該系統可自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉灌溉;土壤過(guò)干時(shí)可增加噴灌量，土壤過(guò)濕時(shí)可減少?lài)姽嗔俊?br />
智能農業(yè)灌溉系統涉及傳感器技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計算機技術(shù)、無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)等高科技技術(shù)。這些新技術(shù)的應用為我國農業(yè)由傳統勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉變奠定了重要基礎。
智能農業(yè)灌溉系統——智能農業(yè)灌溉系統可以根據植物和土壤類(lèi)型、光照量以及降雨后監測土壤水分水平來(lái)優(yōu)化用水。研究表明，智能農業(yè)灌溉系統的成本與傳統灌溉系統相同，但可以節約16%至30%的水。在中國，農業(yè)用水量約占總用水量的80%。由于農業(yè)灌溉效率低，水資源利用率只有45%，而在水資源利用率高的國家，水資源利用率已達到70% ~ 80%。因此，解決農業(yè)灌溉用水問(wèn)題對緩解水資源短缺具有十分重要的意義。我們的智能農業(yè)灌溉系統就是在這種背景下應運而生的。
該系統遵循以下幾點(diǎn):
1、系統模塊化、分層設計，提高效率，增加可維護性，易于擴展;
2. 靈活的硬件配置，用戶(hù)無(wú)需更換軟件即可升級和更換被控硬件;
3.友好的人機界面，實(shí)現無(wú)人值守的灌溉流程，減輕人員的工作強度，提高灌溉效率;
4. 較強的抗電磁干擾能力，確保系統能在強電磁干擾的惡劣環(huán)境下可靠運行;
5、自動(dòng)故障檢測功能，提高了系統的穩健性，要求各種設備布局美觀(guān)。
為了實(shí)現噴灌節水和智能化控制，灌溉系統必須具備以下功能:
1. 數據采集功能:可接收土壤濕度傳感器采集到的模擬量。模擬信號處理就是將模擬信號轉換為數字信號(A/D轉換)。
2、控制功能:具有定時(shí)控制、循環(huán)控制功能，用戶(hù)可根據需要靈活選擇控制方式。
3、電機過(guò)載保護功能:當電機過(guò)載時(shí)，電機立即停止運行，灌溉過(guò)程暫停，且故障指示燈閃爍報警，過(guò)載消除后自動(dòng)恢復運行。
4、雨天自動(dòng)停止:利用濕度傳感器開(kāi)關(guān)作為可編程控制器的輸入信號，實(shí)現控制相關(guān)程序的功能。
5. 省電功能:定時(shí)控制器在斷電時(shí)定時(shí)，用作可編程控制器的電源控制。在定時(shí)灌溉控制時(shí)間內，定時(shí)器連接到可編程控制器的電源?？删幊炭刂破鞲鶕A先編好的程序依次打開(kāi)各控制裝置的電源，并根據輸入信號的變化隨時(shí)調整程序的執行。在非系統工作時(shí)間，定時(shí)器自動(dòng)切斷可編程控制器的電源，降低了系統能耗，延長(cháng)了設備的使用壽命。
6. 急停功能:當發(fā)生緊急事故時(shí)，按下急停按鈕，電機立即停止運轉，閥門(mén)關(guān)閉，噴頭停止沖洗。
7. 自動(dòng)故障檢測功能:當灌溉系統出現故障時(shí)，如水管破裂(水壓為零)、傳感器故障、電機故障、變頻器故障、電磁閥故障等，泵立即停止運行，電磁閥關(guān)閉，故障報警燈閃爍并伴有警報聲。操作員可按下“消音器”按鈕停止鈴響，但故障指示燈仍在閃爍，直到故障消除，故障指示燈將自動(dòng)停止閃爍。
智能農業(yè)灌溉系統方案
每一株植物都有適宜生長(cháng)的水分。如果水分太高，植物的根就會(huì )在土壤中腐爛。如果水分太低，就不能提供植物生長(cháng)所需的水分。灌溉是在適合植物生長(cháng)的范圍內使土壤含水量最大化的過(guò)程。它可以分為三種情況:大于、等于和小于。該系統根據可編程控制器中的可編程程序，按一定的水量自動(dòng)灌溉。最后，灌溉由系統自動(dòng)實(shí)現，不需要人的直接參與，人的作用只是調節控制程序和檢修控制設備。
控制器、傳感器、變頻器是實(shí)現智能灌溉不可缺少的設備。但是為了使整個(gè)草坪得到等量的水，草坪要實(shí)現均勻智能灌溉，就必須設計一個(gè)完整的系統。
一套完整的智能農業(yè)灌溉系統由水源、電源、可編程控制器、開(kāi)關(guān)量、模擬量輸入、現場(chǎng)儀表、顯示面板等組成。
水源：包括各種可使用的水源，如自來(lái)水、河流、井水、池塘等。根據到灌區的距離，選擇的水源必須有足夠的供水是很重要的。
電源模塊：穩定可靠的電源供應是整個(gè)系統安全可靠運行的重要前提。
顯示面板：顯示面板上的指示燈使操作人員能清楚地看到系統的運行狀態(tài)，便于控制和維護。
其他輔助設備：冷卻風(fēng)機、UPS不間斷供電等輔助設備對整個(gè)系統的改善是必要的，這對提高系統的可靠性和使用壽命有很大的幫助。
智能農業(yè)灌溉系統的工作原理和結構。
1.智能農業(yè)灌溉系統的工作原理
灌溉系統工作時(shí)，濕度傳感器采集土壤中的干、濕信號，檢測到的濕度信號通過(guò)A/D模塊轉換，將標準電流模擬信號轉換為數字濕度信號，輸入到可編程控制器。在可編程控制器中，預設50%rh~60%rh為標準濕度值。相對于50%~60%rh，實(shí)際測量的濕度信號可分為三種情況：在此范圍內、超出此范圍和小于此范圍?？删幊炭刂破鲗⒖刂菩盘杺鹘o變頻器，變頻器根據濕度值，相應調節電機的轉速，電機驅動(dòng)水泵從水源中抽到需要灌溉的水，電磁閥會(huì )自動(dòng)打開(kāi)，通過(guò)主管道和分支管道進(jìn)行灑水，灑水噴頭以各自的宣傳角度自動(dòng)旋轉。電磁閥在沖洗結束時(shí)自動(dòng)關(guān)閉。為了避免原理水源的噴頭不那個(gè)提供足夠的壓力，在電磁閥側面安裝了一個(gè)壓力表，以確保噴頭的水壓滿(mǎn)足設定的噴灌范圍，從而避免了水壓不足導致噴頭范圍縮小的現象。整個(gè)系統協(xié)同工作，實(shí)現草坪灌溉智能化的控制。
2. 智能農業(yè)灌溉系統結構
要實(shí)現智能灌溉，系統需要可編程控制器、傳感器、A/D模塊、變頻器、電機、水泵、電磁閥、管網(wǎng)等設備。
(1)可編程控制器：負責發(fā)出和接收各種運行程序指令，是整個(gè)控制系統的中心部分。
(2)傳感器：由于設計時(shí)間比較倉促，忽略了溫度對灌溉的影響，所以不使用溫度傳感器，只使用土壤水分傳感器。傳感器接收土壤中的水分信號，以確定是否需要灌溉。
(3)A/D模塊：由于可編程控制器不能接收模擬信號，所以有必要將傳感器的電壓或電流信號轉換成數字信號。
(4)變頻器：通過(guò)改變電機的轉速來(lái)調節噴灌流量，達到節約用水的目的。
(5)電機和水泵：電機帶動(dòng)水泵從水源抽水，為噴灌系統提供一定的壓力。
(6)電磁閥：控制灑水噴頭是否灑水。
(7)管網(wǎng)：灌溉系統中輸送水的管道。
高效節水灌溉技術(shù)優(yōu)勢
(1)高效節水灌溉技術(shù)的推廣應用，不僅大大提高了水的利用率，還引發(fā)了農業(yè)生產(chǎn)方式的變革，改變了傳統的農田水利建設模式，提高了土地利用率。
(2)改變了傳統的工作方式，大大降低了作業(yè)成本，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
多種高效節水灌溉技術(shù)
(1) 噴灌，噴灌比漫灌節水30%。主要用于田間密植作物，適合區域控制。具有增產(chǎn)、提高耕地利用率的優(yōu)點(diǎn)。
(2) 滴灌，滴灌是用安裝末級管道上的滴頭或與毛管制成一體的滴灌將壓力水以水滴狀濕潤土壤，滴灌灌水器的流量為2-12L/H，整個(gè)系統從首部輸配水管網(wǎng)到滴頭，保證系統在最經(jīng)濟條件下運行安全可靠。滴灌與其它灌溉方式比較具有：“蒸發(fā)損失小”、“局部濕潤土壤、省水”、“可根據作物的生育特點(diǎn)，進(jìn)行自動(dòng)控制”、“不板結土壤、改變作物根部環(huán)境”、“可結合灌溉施肥、打藥”、“因適時(shí)適量灌水，可達到提高產(chǎn)量和品質(zhì)的效果滴灌系統常分為溫室滴灌系統、大田滴灌系統、果樹(shù)滴灌系統。適用范圍廣”等以上幾個(gè)特點(diǎn)。
