果園節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)

1、果園節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)一 基本情況與需求分析果園節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)選擇“忠縣柑橘智能灌溉控制系統(tǒng)”為例進(jìn)行介紹。忠縣位于重慶市中部、三峽庫(kù)區(qū)腹心地帶，是重慶市重點(diǎn)柑橘生產(chǎn)基地縣。忠縣柑橘生產(chǎn)主要涉及石寶、甘井、黃金、拔山、雙桂、新立和涂井等八個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。忠縣正在打造國(guó)家級(jí)農(nóng)業(yè)旅游示范區(qū)“中國(guó)柑橘城”。提出了“中國(guó)柑橘看重慶，重慶柑橘看忠縣”的口號(hào)，忠縣建成了全國(guó)最大的工廠化柑橘脫毒容器育苗基地、國(guó)家柑橘工程技術(shù)中心、15 萬(wàn)畝高標(biāo)準(zhǔn)加工橙基地果園和亞洲第一條nfc 非濃縮橙汁加工線；重慶三峽建設(shè)集團(tuán)和重慶博富文柑橘公司兩大龍頭企業(yè)進(jìn)駐忠縣建設(shè)橙汁加工廠，建立了完整的現(xiàn)代柑橘栽培技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以柑橘產(chǎn)、加、

2、銷(xiāo)、研、學(xué)、旅為核心的產(chǎn)業(yè)集群初具雛形，產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯。忠縣先后被評(píng)為“全國(guó)農(nóng)業(yè)(柑橘 )標(biāo)準(zhǔn)化示范縣”、 “全國(guó)工農(nóng)業(yè)旅游示范點(diǎn)” ，忠縣錦橙獲得重慶市“消費(fèi)者最喜愛(ài)柑橘”稱(chēng)號(hào)。為進(jìn)一步提高忠縣柑橘產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化水平，忠縣果業(yè)局提出以“果樹(shù)信息、智能決策、精準(zhǔn)管理、優(yōu)質(zhì)高效技術(shù)”多種技術(shù)相結(jié)合為基礎(chǔ)， 以研發(fā)核心技術(shù)與裝備、建設(shè)核心示范基地為主要載體，以整合資源、由淺入深、循序漸進(jìn)、以點(diǎn)帶面為策略，通過(guò)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)應(yīng)用解決忠縣柑桔產(chǎn)業(yè)鏈條中的主要技術(shù)問(wèn)題，使忠縣率先在我國(guó)果樹(shù)行業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)代化，以科技進(jìn)步提升忠縣柑桔產(chǎn)業(yè)的素質(zhì)、核心競(jìng)爭(zhēng)力和國(guó)內(nèi)外的影響力，再次引領(lǐng)中國(guó)柑桔產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代高新技術(shù)

3、發(fā)展方向。2009 年 6 月，忠縣果業(yè)局委托北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心進(jìn)行柑橘精細(xì)管理技術(shù)的技術(shù)集成應(yīng)用與示范，示范基地位于忠縣拔山鎮(zhèn)楊柳村，基地覆蓋面積約300 畝柑橘園，灌溉方式為滴灌。二 系統(tǒng)設(shè)計(jì)忠縣柑橘智能灌溉控制系統(tǒng)圍繞信息監(jiān)測(cè)決策控制系統(tǒng)集成三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，綜合運(yùn)用傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及現(xiàn)代通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了柑橘種植過(guò)程的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)、高效灌溉和科學(xué)管理。系統(tǒng)根據(jù)重慶忠縣拔山鎮(zhèn)柑橘種植特征，對(duì)示范點(diǎn)“山頂”、 “山腰”、 “山腳”不同海拔高度柑橘生理生態(tài)信息及本地氣象進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，同時(shí)配套灌溉施肥系統(tǒng)，為柑橘生長(zhǎng)提供了最優(yōu)的水肥保障。系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，主要由 1 個(gè)氣

4、象信息采集點(diǎn)、3個(gè)作物生理信息采集點(diǎn)、1 個(gè)井房控制點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)控制中心及遠(yuǎn)程服務(wù)器組成。另外，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中充分考慮用戶(hù)需求，對(duì)系統(tǒng)的供電和通訊進(jìn)行了完善的冗余設(shè)計(jì)，保障了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)性和安全性。工作整體流程如下：氣象信息采集點(diǎn)與作物生理信息采集點(diǎn)采集各類(lèi)傳感器數(shù)據(jù)，通過(guò)485 總線將上述數(shù)據(jù)上傳到控制中心；控制中心接收到數(shù)據(jù)后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，形成決策指令，通過(guò)無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)發(fā)送到井房控制點(diǎn)；井房控制點(diǎn)接收到控制指令后， 首先啟動(dòng)柴油機(jī)供水系統(tǒng)，待檢測(cè)到供水壓力正常后，開(kāi)啟指定閥門(mén)供水。同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)與遠(yuǎn)程服務(wù)器同步， 所有數(shù)據(jù)均在遠(yuǎn)程服務(wù)器中備份，用戶(hù)只需錄入服務(wù)器指定網(wǎng)址，通過(guò)密

5、碼登錄，即可實(shí)時(shí)獲取所有數(shù)據(jù)，并掌握整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。 圖 1 為忠縣柑橘智能灌溉控制系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖。圖 1 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)框圖三 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與效果分析（一） 、氣象信息采集點(diǎn)氣象信息采集點(diǎn)由采集模塊、太陽(yáng)能充放電設(shè)備、各種氣象傳感器及安裝支架組成，利用485 總線與控制中心連接。氣象傳感器監(jiān)測(cè)空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、輻射、降雨量6個(gè)信息。氣象信息采集點(diǎn)及作物生理信息采集點(diǎn)均設(shè)計(jì)冗余供電方式，通常情況下采用市電供電，當(dāng)市電掉電時(shí)， 自動(dòng)切換到太陽(yáng)能供電，保證傳感器數(shù)據(jù)信息采集正常。實(shí)際項(xiàng)目建設(shè)中， 為真實(shí)反映柑橘園中的實(shí)際氣象信息，因地制宜的采用較高支架將氣象信息采集點(diǎn)設(shè)置在柑橘園中。

6、圖 2為氣象信息采集點(diǎn)實(shí)物圖。圖 2 氣象信息采集點(diǎn)實(shí)物圖（二） 、作物生理信息采集點(diǎn)作物生理信息采集點(diǎn)由采集模塊、太陽(yáng)能充放電設(shè)備、各種作物生理信息傳感器及安裝支架組成，利用485 總線與控制中心連接。作物生理信息傳感器監(jiān)測(cè)葉面溫度、葉面濕度、植物徑流、及土壤水分4 個(gè)信息。 供電冗余方式同氣象信息采集點(diǎn)。實(shí)際項(xiàng)目建設(shè)中，為保護(hù)傳感設(shè)備，防止人為或放養(yǎng)動(dòng)物破壞，專(zhuān)門(mén)建設(shè)了不銹鋼護(hù)欄。圖3 為作物生理信息采集點(diǎn)實(shí)物圖。圖 3 作物生理信息采集點(diǎn)實(shí)物圖（三） 、井房控制點(diǎn)井房控制點(diǎn)采用改建的方式建設(shè)，由新增的ase 灌溉控制器、無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)、柴油機(jī)采集控制柜、遠(yuǎn)傳壓力表、液位傳感器及原有的柴油機(jī)

7、供水設(shè)備、自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器及電磁閥組成。因井房控制點(diǎn)與控制中心間隔距離較遠(yuǎn)，且間隔兩個(gè)山包， 所以采用無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。其中，柴油機(jī)采集控制柜負(fù)責(zé)柴控制油機(jī)供水設(shè)備的啟停，同時(shí)通過(guò)采集液位傳感器信息換算剩余油量信息， 提醒用戶(hù)及時(shí)補(bǔ)充油量。圖 4 為井房控制點(diǎn)實(shí)物圖。圖 4 井房控制點(diǎn)實(shí)物圖（四） 、現(xiàn)場(chǎng)控制中心現(xiàn)場(chǎng)控制中心由采集控制一體機(jī)、無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)、手機(jī)模塊、液晶電視、 ups 及配套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成?，F(xiàn)場(chǎng)控制中心供電、通訊采用綜合冗余方案：市電供電時(shí)， 由采集控制一體機(jī)獲取采集點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)， 并實(shí)時(shí)與遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)同步；市電掉電時(shí)，自動(dòng)切換成ups僅為手機(jī)模塊供電，由遠(yuǎn)程服務(wù)器通過(guò)gprs 網(wǎng)絡(luò)直接獲取集點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)。待市電正常時(shí)， 由遠(yuǎn)程服務(wù)器將掉電期間的數(shù)據(jù)返回到現(xiàn)場(chǎng)控制中心。圖5 為控制中心實(shí)物圖。圖 5 控制中心實(shí)物圖中央控制軟件是柑橘智能灌溉控制系統(tǒng)的核心，采用力控組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)，具有安全管理、傳感器參數(shù)集中顯示、數(shù)據(jù)查詢(xún)和統(tǒng)計(jì)分析、 自動(dòng)灌溉控制、 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程發(fā)布等功能。圖 6 為中央控制軟件截圖。圖 6 中央控制軟件截圖忠