果園自動(dòng)噴灌系統(tǒng)與節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)在柑橘園上及應(yīng)用舉例

1、.果園自動(dòng)噴灌系統(tǒng)與節(jié)水灌溉控制系統(tǒng)在柑橘園上的應(yīng)用舉例  我們知道噴灌系統(tǒng)是從水源取水并輸送、分配到田間，實(shí)行噴灑灌溉的水利設(shè)施。由水源工程、輸配水渠道或管道和噴灑機(jī)具等三部分組成?，F(xiàn)在果園自動(dòng)噴灌系統(tǒng)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，本文主要介紹了忠縣柑橘果園自動(dòng)噴灌系統(tǒng)建設(shè)方案。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

2、灌溉施肥系統(tǒng),為柑橘生長(zhǎng)提供了最優(yōu)的水肥保障。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

3、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、銷、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)者最喜愛柑橘”稱號(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

4、入深、循序漸進(jìn)、以點(diǎn)帶面為策略，通過現(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 題，使忠縣率先在我國(guó)果樹行業(yè)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程現(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)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 果園自動(dòng)噴灌系統(tǒng)設(shè)計(jì)         

5、                           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”

6、、“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)采集各類傳感器數(shù)據(jù)，通過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

7、令，通過無(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，開啟指定閥門供水。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，用戶只需錄入服務(wù)器指定網(wǎng)址，通過密碼登錄，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果園自動(dòng)噴灌系統(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4

8、85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。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

9、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，專門建設(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。（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)供水設(shè)備、自動(dòng)反沖洗過濾器及電磁閥組成。因井房控制點(diǎn)與控制中心間隔距離較遠(yuǎn)

10、，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)通過采集液位傳感器信息換算剩余油量信息，提醒用戶及時(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。現(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，

11、由遠(yuǎn)程服務(wù)器通過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)軟件開發(fā)，具有安全管理、傳感器參數(shù)集中顯示、數(shù)據(jù)查詢和統(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縣柑橘智能灌溉控制系統(tǒng)于2009年10月投入試運(yùn)行，系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)了果園信息采集自動(dòng)化，信息管理遠(yuǎn)程化，生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策智能化，大幅度提高柑桔栽培與經(jīng)營(yíng)管理的科技含量和效益回報(bào)，為實(shí)現(xiàn)忠縣柑橘產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的總目標(biāo)實(shí)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

12、源。  附錄-托普物聯(lián)網(wǎng)簡(jiǎn)介托普物聯(lián)網(wǎng)是浙江托普儀器有限公司旗下的重要項(xiàng)目。浙江托普儀器是國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的農(nóng)業(yè)儀器研發(fā)生產(chǎn)商，依據(jù)自身在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)力，和自主研發(fā)的配套設(shè)備，在農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域嶄露頭角！托普物聯(lián)網(wǎng)以客戶需求為源頭，結(jié)合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、GIS信息技術(shù)，以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，竭誠(chéng)為傳統(tǒng)行業(yè)提供信息化、智能化的產(chǎn)品與端到端的解決方案。主要有：大田種植智能解決方案、畜牧養(yǎng)殖管理解決方案、食品安全溯源解決方案、食用菌種植智能化管理解決方案、水產(chǎn)養(yǎng)殖管理解決方案、溫室大棚智能控制解決方案等。托普物聯(lián)網(wǎng)三大系統(tǒng)產(chǎn)品我們知道物聯(lián)網(wǎng)主要包括三大層次，即感知層、傳輸層

13、和應(yīng)用層。因此托普物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品主要以這三個(gè)層次延伸，涵蓋了感知系統(tǒng)（環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感設(shè)備）、傳輸系統(tǒng)（數(shù)據(jù)傳輸處理網(wǎng)絡(luò)）、應(yīng)用系統(tǒng)（終端智能控制平臺(tái)。）托普物聯(lián)網(wǎng)模塊化智能集成系統(tǒng)托普物聯(lián)網(wǎng)依據(jù)自身研發(fā)優(yōu)勢(shì)，開發(fā)了多種模塊化智能集成系統(tǒng)。1、傳感模塊：即環(huán)境傳感監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。它依據(jù)各類傳感設(shè)備可以完成整個(gè)園區(qū)或完成對(duì)異地園區(qū)所需數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的功能。2、終端模塊：即終端智能控制系統(tǒng)。它可以完成整個(gè)園區(qū)或遠(yuǎn)程控制異地園區(qū)進(jìn)行自動(dòng)灌溉、自動(dòng)降溫、自動(dòng)開啟風(fēng)機(jī)，自動(dòng)補(bǔ)光及遮陽(yáng)，自動(dòng)卷簾，自動(dòng)開窗關(guān)窗，自動(dòng)液體肥料施肥、自動(dòng)噴藥等各類農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需的自動(dòng)控制。3、視頻監(jiān)控模塊：即實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。主要是通過監(jiān)控中心實(shí)時(shí)得到植物生長(zhǎng)信息，在監(jiān)控中心或異地互聯(lián)網(wǎng)上既可隨時(shí)看到作物的實(shí)時(shí)生長(zhǎng)狀況。4、預(yù)警模塊：即遠(yuǎn)程植保預(yù)警系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^聲光報(bào)警、短信報(bào)警、語(yǔ)音報(bào)警等方式進(jìn)行預(yù)警。5、溯源模塊：即農(nóng)產(chǎn)品安全溯源系統(tǒng)。該系統(tǒng)對(duì)農(nóng)產(chǎn)品從種植