3.1.1喷灌系统选型
由于贵州省受地形条件和产业种植的限制，大多数地方皆采用固定式喷
灌系统。固定式管道喷灌系统适用于地形起伏较大、灌水频繁、劳动力缺乏的地方，灌溉对象为经济作物及园林、果树、花卉和绿地。
3.1.2喷灌系统设计步骤
3.121 基本情况调查
灌区水源（m或vm/s或m i s-1/万亩）、灌区面积（亩）、土壤类别（砂土、砂壤土、壤土、壤粘土、粘土）、风速及风向（m/s，°）、作物（蔬菜及花卉、粮食作物、经济作物及果蔬、牧草、饲料作物、草坪、绿化林木）、地形坡度（°）。
3.1.2.2灌水定额及灌水周期拟定
参数确定：
土壤容重丫（g/cm3）:查下表-1确定
计划湿润深度h （cm）:查表-12确定
土壤田间持水量：查表-1确定
土壤适宜含水量上限B 1 （85%: 土壤田间持水量X 85%
土壤适宜含水量上限B 2 (65%: 土壤田间持水量X 65% 最大灌水定额确定(mr)
I I
r s=Y h (B i - B 2)
灌水定额(mm me r s
日耗水强度El (mr) 查表-2确定
设计灌水周期确定T (d):
T=m/ET d
3.123灌溉分区及管道布置
依据灌区形状及长宽，合理布置干管、分干管、支管。布置规则为下:
A、灌溉分区形状尽量规整、面积尽量相等。
B、分干管尽量垂直等高线布置
C、支管尽量沿高线布置
D支管两端喷头距地块边缘或支管入口的距离为喷头间距的一半。
3.1.2.4喷头的选择及组合间距的确定
依据作物的种植间距，拟定喷头的型号。依据拟选喷头的射程
R( m,计算支管的组合间距。
喷头参数：生产商提供
a)检测喷头是否达标 1) 允许喷灌强度
土壤类别：现场调查 坡度：图上量取
土壤允许喷灌强度p 1,
查下表-3确定
坡度允许喷灌强度降低值 p 2%查下表-4确定
允许喷灌强度p = p 1 ( 1 — p 2%
2) 喷头的最大喷灌强度
设计风速v(m/s):现场调查
风向：现场调查风向与支管之间的夹角 B 1 (°),风向与支管之间的夹 角 B 2
(°) O
A 、初定射程比K a 、K b 的确定
根据风速，初定射程比K a 、K b ,查下表-5、6可知:
B、确定实地组合间距a(m), b (m)
理论组合间距 a 理二 K a*R, b=K b*R
C、喷头间距系数C P的确定
依据喷头的运行状况，选择相应的计算公式，计算C p,
初定风系数K w
根据下表-8公式，计算风系数，以最不利风方向a,作为最终分系数值, 采用内插法确定
计算平行风向风系数K wo (0°)
计算垂直风向风系数K w90 (90°)
K a = K w90- ( K w90- K w0) / ( 90/ a)
毕业设计(论文)题目智能灌溉系统的研究与设计 教学点 专业 年级 姓名 指导教师 定稿日期：2011 年6月1 日
摘要 本系统系统通过选择合适的传感器将对土壤中含水量以及空气湿度等重要物理量进行采集，通过信号及采集部分将其转化为数字信号，交给单片机系统进行处理，通过智能控制部分，在需要时驱动相关外设，进行自动精确定位地灌溉。具体流程图如下： 工作过程流程图
关键字：智能控制精确定位密封湿度传感器差动放大顺序通电 液晶显示 机械设计部分 整体的机构形式如下所述： 水由出水口接入，经过水泵增压后，经过导水软管，最后从管的另一端喷射出来。机械臂主要由导水软管，套筒，舵机，步进电机和与电机配合的传动装置组成。套筒下端固结有加工上锥齿的圆环，电机通过锥齿轮传动，带动套筒转动。舵机固定在套筒上，当套筒旋转时，舵机也随套筒旋转。导水软管穿过套筒与固定在套筒上端的舵机相固结，当舵机臂摆动时导水软管喷头处完成竖直方向的调整，以使喷出的水能够调整远近。而套筒转动则实现了喷水方向的调整。这样，通过水平旋转及竖直摆动，实现了喷灌的精确定位。考虑到水对电机、齿轮传动部分的腐蚀影响，电机及其与套筒的传动部分通过密封箱密封，导线引出，连接到控制电路部分及电源部分，以实现对机械系统的电力输入及控制。机械臂通过套筒下端深埋入土壤进行固定。这种方案是我们经过多次调整最后确定出来的。下图为我们用机械仿真软件pro/engineer制作的图形（具体见附图）
我们的创新体现在我们的设计过程当中。在喷口的设计中，由于市场上所售的喷头多利用水压将水达到某个固定位置，因此不能实现喷灌位置的可调性要求。因此喷管管口需要重新设计。在喷头处，我们曾试验过多个方案。其中一个就是拟定用钢管作导水管，将水直接引到喷头，而喷头处设计成喷口可以转动的形式，通过增加一个电机并通过细杆与喷头处连实现竖直方向的转动，水平方向的转动还是靠另一个电动机带动套筒来实现（具体见附proe仿真图）。但是这种设计有两个问题我们没能解决。第一个问题就是密封的问题，喷口转动时对其密封要求较高，且此处水压较高，更增加密封难度。第二个问题就是底部的电机如何使上部的喷头进行竖直方向的摆动。此处传动距离较长，增加材料势必增加水平转动电机的负载，且此电机好密封，极易漏水烧毁电机。于是我们直接采用了接导水软管的方法。导水软管是用一种软橡皮材料做成的，我们在进行试验时，一端接从水泵流过的水，一端穿过套筒固定在舵机上，有较好的弹性，使灌溉机械臂在转动时，水管不会产生较大的阻力矩，也不会发生塑性变形影响使用。这种形式的优点是结构简单，使用方便，一根管足以解决喷头出的设计问题。缺点是电机带动套筒的转角不能持续朝一个方向转动，否则水管会打结使水流不通，且从水管浇灌到地面的水流呈柱状，对地面冲击较大。软管长期拉伸压缩会造成水管脱胶，碎裂等问题。 在实际设计计算中，需进行软管的拉压的疲劳强度的校核，及齿轮传动的校核计算。通过查机械设计的手册可以计算出所需的材料及其他要求。 在进行设计的过程中，我们查阅了上市的喷头的基本的工作原理，对其有了初步的了解。在进行结构设计得过程中，我们查阅了相关的机械原理、机械设计方面的书籍，增长了我们
基于PLC控制技术的农业自动灌溉系统设计摘要： 水是一切生命过程中不可替代的基本要素，水资源是国民经济和社会发展的重要基础资源。我国是世界上13个贫水国之一，人均水资源占有量2300立方米，只有世界人均水平的1/4，居世界第109位。而且时空分布很不均匀，南多北少，东多西少；夏秋多，冬春少；占国土面积50％以上的华北、西北、东北地区的水资源量仅占全国总量的20％左右。近年来，随着人口增加、经济发展和城市化水平的提高，水资源供需矛盾日益尖锐，农业干旱缺水和水资源短缺已成为我国经济和社会发展的重要制约因素，而且加剧了生态环境的恶化。按现状用水量统计，全国中等干旱年缺水358亿立方米，其中农业灌溉缺水300亿立方米。20世纪90年代以来，我国农业年均受旱面积达2000万公顷以上，全国660多个城市中有一半以上发生水危机，北方河流断流的问题日益突出，缺水已从北方蔓延到南方的许多地区。由于地表水资源不足导致地下水超采，全国区域性地下水降落漏斗面积已达8.2万平方公里。 发达国家的农业用水比重一般为总用水量的50％左右。目前，我国农业用水比重已从1980年的88％下降到目前的70％左右，今后还会继续下降，农业干旱缺水的局面不可逆转。北方地区水资源开发利用程度已经很高，开源的潜力不大。南方还有一些开发潜力，但主要集中在西南地区。 我国农业灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为43％，单方水粮食生产率只有10公斤左右，大大低于发达国家灌溉水利用率70-80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上的水平。通过采用现代节水灌溉技术改造传统灌溉农业，实现适时适量的“精细灌溉”，具有重要的现实意义和深远的历史意义。在灌溉系统合理地推广自动化控制，不仅可以提高资源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。 本次设计是采用PLC控制多路不同的土壤湿度，浇灌的开启和停止完全由土壤的湿度信号控制，能使土壤的湿度值保持在作物生长所需要的最佳范围之内。这样既有利于作物的生长，又能节约宝贵的水资源。 关键词：自动浇灌; PLC; 湿度传感器；农业自动灌溉系统
智能化灌溉系统的设计与实现 O 引言 我国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能灌溉系统在这种背景下应运而生了。智能灌溉系统不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。基于传感器技术的智能灌溉系统是我国发展高效农业和精细农业的必由之路。智能灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。 我国北方各省水资源缺乏，然而多年来使用传统方式为植株浇水不仅效率低、成本高而且浪费十分来重。对于大面积种植的棉田实现精准灌溉，不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低生产的成本。 由传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实际动态管理。采用传感器来监测土壤的墒情，实现灌溉管理的自动化。高效农业和精细农业要求我们必须提高水资源的利用率。要真正实现水资源的高效，仅凭单项节水灌溉技术是不可能解决的。必须将水源开发、输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情以及农作物需水规律等方面做统一考虑。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水联合调用，实现按期、按需、按量自动供水。如何利用有限的水资源，走“节水农业”已经成为农业生产获得最佳的效益和持续稳定发展的增长点。因此使用自来水发电的智能灌溉系统，控制喷灌和微灌系统，能有效地减少田间灌水过程中的渗漏和蒸发损失。现有的灌溉系统都要外接电源，存在一定的安全隐患且较麻烦。本系统可在无供电条件的地区使用，其最大优点为节水、节能、节约劳动力。 1 设计目标与实现方案描述 针对现有的智能化灌溉系统都需要外加电源供电，存在一定安全隐患，而且现有的自动灌溉装置的程序一般固化在系统的程序存储器内，只能简单地设置灌溉时间及循环时间，不能灵活根据季节不同自动调节等缺点，该系统将小型直流发电机接上风叶至于密封特制的盒子中，用水流带动风叶旋转来发电，再将电能储存到蓄电池中以给监控电路和电磁阀供电。该装置是以湿敏电阻和光敏电阻检测信号，自来水发电用作供电的一种无需外接电源的自动灌溉装置。该装置监控电路由信号采集部分，灌溉控制部分，电源部分，执行部分4部分组成。如图1所示。 1．1 信号采集部分 1．1．1 土壤湿度检测 采用硅湿敏电阻作为检测土壤湿度的传感器，它在25℃时响应时间小于5 s，检测土壤含水量范围为O～100％。 当湿敏传感器插入土壤时，由于土壤含水量不同，使得湿敏传感器的阻值也不同。通过湿敏电阻和IC1NE555判断湿度强弱，如果是土壤较干燥，湿敏电阻阻值较大，NE555翻转，输出高电平(约为电源电压)。 调整时，将湿敏电阻插入水内，调Rp1使NE555的3脚输出为12 V，然后将湿敏电阻从水中取出并擦干，调Rp1使输出0 V，这样反复调节多次即可达到要求。 1．1．2 日光强弱检测 通过光敏电阻和NE555判断光线是否强烈，如果是中午光线较强烈，IC2 NE555的3脚输
浅谈园林绿化自动喷灌系统在城市园林绿化中的应用 园林绿化自动喷灌系统技术在我国的发展起步较晚，以前多应用于高尔夫球场等高档休闲娱乐场所，近年来随着城市绿化美化的发展，园林绿化自动喷灌系统技术在城市绿化、花卉及草坪生产方面得到广泛应用。 1、城市园林绿化自动喷灌系统的特点 与大田作物灌溉相比，城市园林绿化自动喷灌系统具有如下特点： （1）城市园林具有休闲、观赏、娱乐的特点，灌溉系统要与现有景观相互协调、配合，既要满足草坪、花卉、树木生长的需要，又要具有观赏性，要具有较好的景观效果。 （2）园林绿地通常根据园林设计的特点呈现不规则形状，并为了美化伴有各种灌木、奇石等造型。因此给灌溉系统的规划、设计及施工带来一定的难度，相对于大田灌溉来说，其技术要求较高。 （3）城市园林绿地对灌溉技术方面的要求：城市园林绿地的主要作物是草坪、花卉，根系活动层多在20~ 30cm 左右，因而浅浇勤灌成为其突出特点。园林绿地尤其是公园、自然景观区地形多起伏不平，传统地面灌水方式很难满足要求，极易造成水土流失和草坪倒伏，从国内外园林绿化灌溉技术的发展来看，微喷灌技术是较为理想的灌水方式，而且其雾化效果好，水滴小，对花卉和草坪的打击强度较小。 2、市府园林自动化微喷灌技术的特点和设计思想 （1）维持现有景观，配合地形、地貌特点，注重灌溉喷洒的观赏性，做到美观实用。基于此城市园林绿化工程多采用自动化微喷灌系统。其中喷头多为埋藏式伸缩喷头，安装时顶部与草坪地面平齐，当管道 中有压力水时，喷头的喷嘴部分弹出地面约5cm~ 10cm，无水压时，喷嘴保持与地面平齐，不影响割草等日常活动。与目前一些地方应用竖铁管加摇臂式喷头系统相比，其优点明显：管道多采用PVC 塑料管，全部埋在地下，可很方便地与喷头相连；控制系统多由电子调谐可编程控制器和24V交流信号控制的电磁阀组成。 （2）为了使灌溉绿化达到美观、赏心悦目的效果，在灌溉的整体布局上多采用对称布局及间隔布置相结合，并使之与目前的草坪区域规划相协调。具体布置时大面积地块中部宜采用高仰角、大流量的喷头，其具有较大的喷洒半径和较
智能农业灌溉系统方案设计 托普物联网认为所谓智能农业灌溉系统就是不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。要实现此功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。 针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。 智能农业灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向技术密集型转变奠定了重要的基础。 智能农业灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能农业灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能农业灌溉系统。 智能农业灌溉系统 背景
灌溉造成水资源浪费 美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能农业灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。 HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。 水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，它们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。 在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能农业灌溉系统在这种背景下应运而生了。 不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。 智能农业灌溉系统整体方案图 结构 系统结构
园林草坪喷灌系统设计原理 作物需水量指园林草坪植物的株间蒸发和植株蒸腾之和。株间蒸发是指通过土壤和土壤表面的水分蒸发；植株蒸腾是指作物从土壤中吸收的水分。两者之和称为腾发量。 影响需水量的因素有气象条件（温度、湿度、辐射及风速等）、土壤性质及其含水状况、植物种类及生育阶段等。由于上述这些影响因素错综复杂，确定灌溉需水量最可靠的办法是进行实际观测。但往往在规划设计阶段缺乏实测资料，这时就需要根据影响需水量的因素进行估算。估算灌溉需水量的方法很多，可通过公式进行计算，或参照表4－1的经验数据选取： 灌溉系统的设计，应满足草坪需水高峰期的日需水量，即按最不利的条件设计，选取特定气象条件下的最高日需水量，以使系统有足够的供水能力。 我们将在后面的设计过程中讨论喷灌强度。选择适合灌溉需水量的喷头是设计者应考虑的关键因素。 表中，“冷”指仲夏最高气温低于21摄氏度；“暖” 指仲夏最高气温在21至32摄氏度之间；“热” 指仲夏最高气温高于32摄氏度；“湿”指仲夏平均相对湿度大于50%；“干” 指仲夏平均相对湿度低于50%。
市绿地的喷灌设计简介 摘要：从园林角度出发，介绍城市绿地喷灌系统的组成，喷头种类和应用范围。根据绿地灌水量，灌水周期，喷头布置形式以及喷灌管道水力计算进行的设计步骤，并由此确定绿地的喷灌制度。从而达到节水灌溉目的并能形成良好的景观效果。 关键词：喷灌灌水量喷灌制度允许首尾喷头压力差 随着我国城市建设的飞速发展，人民生活水平的提高，城市绿地也更多的出现在我们的生活中。城市绿地可以有效的净化空气、吸滞粉尘、调节和改善小气候和美化环境的作用。相对来说，城市绿地具有乔灌结合、功能健全、种群稳定的特点。因此，合理的绿地喷灌设计是成功的城市景观的重要因素。 1 喷灌系统的定义 喷灌是将灌溉水通过由喷灌设备组成的喷灌系统或喷灌机组，形成具有一定压力的水，由喷头喷射到空中，形成细小的水滴，均匀的喷洒到土壤表面，为植物正常生长提供必要水分的一种先进灌水方法。与传统的地面灌水方法相比，喷灌具有节水、节能、省工和灌水质量高等优点。喷灌的总体设计应根据地形、土壤、气象、水文、植物配置条件，通过技术经济比较确定。 2 喷灌系统的组成 2.1 水源：一般多用城市供水系统作为喷灌水源，另外，井泉、湖泊、水库、河流也可作为水源。在绿地的整个生长季节，水源应有可靠的供水保证。同时，水源水质应满足灌溉水质标准的要求。 2.2 首部枢纽：其作用是从水源取水，并对水进行加压、水质处理、肥料注入和系统控制。一般包括动力设备、水泵、过滤器、加药器、泄压阀、逆止阀、水表、压力表，以及控制设备，如自动灌溉控制器、
自动灌溉施肥系统设计 1.系统组成及原理 现代化灌溉系统中农作物所需养分来自肥液, 所以在灌溉过程中不但要根据作物需求灌溉水, 还要将适宜作物生长的一定浓度的肥液通过灌溉水提供给作物。而肥液与水的混合是在灌溉过程中进行, 因此, 肥料的混合、检测和控制是一个实时控制系统。自动灌溉与施肥系统的组成如图 1 所示。系统由单片机控制器、灌溉管路、肥液混合系统等几部分组成。其中肥液混合系统包括混合罐、抽吸肥液用的文丘里阀、电磁阀( 根据施加肥料种类的不同可有个),PH 值、EC 值传感器等。 图 1 托普物联网在从事农业物联网的这几年内发展迅速，同浙江大学合作，有着强有力的技术支持，同时积极拓展国内外的物联网营销计划，物联网方案遍布全国各地，对物联网的前景了解和未来发展趋势有着深入的研究和带动作用，为国家未来的农业物联网的普及推广有着重大的贡献。 系统运行时，进水管与各个肥液罐的电磁阀通过单片机控制开启，肥液由文丘里阀输送至混肥液储存罐与灌溉用水充分混合，当肥液储存罐液位达到要求时，通过肥液泵输送至混肥管道，灌溉施肥时主电磁阀开启，充分混合后的肥液
输送至灌溉系统主管道并输送至大田作物及肥水采样器，对农作物进行灌溉与施肥。当肥水混合液中离子浓度（EC 值）或 PH 值过高，肥水采样器采样得到数值高于单片机内部控制程序设置的作物生长适合浓度数值，此时，单片机控制相应肥液罐电磁阀关闭，肥液储存罐内的肥液被主管道内的灌溉用水稀释，从而避免离子浓度或酸碱度过高对作物根系造成伤害。反之，当肥水混合液中 EC 值与 PH 值过低，肥水采样器采样得到数值低于单片机内部控制程序设置的作物生长适合浓度数值，单片机控制进水管电磁阀关闭，肥液储存罐内的肥液浓度上升，从而达到作物生长合适的浓度。使用此种控制能是肥液的浓度始终保持在作物生长合适的范围内。无需人工干预，修改单片机控制程序内的预设值，可对不同作物的施肥灌溉进行控制。 系统使用流量管传感器检测输入农田的肥液总量，灌溉的水量控制和施肥控制是分别独立的, 水量控制由单片机控制电磁阀开关时间, 采用闭环控制。施肥控制包括施肥量控制及肥液浓度控制。施肥量控制同样采用时序控制, 由用户输入施肥时间及周期, 或直接手动控制施肥。按作物所需肥液浓度,自动进行肥液的混合。 2.上位机软件设计 使用 VB6.0 编写上位机软件，具有良好的人机交互界面。上位机通过用户界面输入控制指令、实时监控系统工作、查询系统信息等。根据滴灌施肥过程中对施肥参数的控制需要，编写软件程序。主要是用户实时监控程序。通过单片机实现对施肥液中的 EC/PH 值、流量、混肥罐液位等信号的采集和处理，并将信号反馈给上位PC 机，同时能够接收并输出上位机的控制指令，驱动执行机构，执行相应操作；用户实时监控程序能够将滴灌施肥过程中的状态参数，通过数据和曲线两种方式实时显示在上位 PC 机的用户界面上，并能够对所监控的数据进行保存。 上位 PC 机通过 RS-232 串口与单片机通信，下位机采用 PIC18F45J10 单片机作为现场核心控制器，负责采集传感器信号，输出控制指令，控制执行机构运行。 3.系统测试与结论 经过实际的测试, 系统完全可以满足在功能方面的需求, 在对由达林顿管
灌溉系统设计 草坪喷灌系统简介 （Introduction of Turf Irrigation System） 灌溉是弥补自然降水在数量上的不足与时空上的不均、保证适时适量地满足草坪生长所需水分的重要措施。以往的草坪绿化工程，很多没有配套完整的灌溉系统，灌水时只能采用大水漫灌或人工洒水。不但造成水的浪费，而且往往由于不能及时灌水、过量灌水或灌水不足，难以控制灌水均匀度，对草坪的正常生长产生不良影响。随着城镇建设的不断发展，城市人口大量集中，工业和生活用水迅速增加，旅游、休闲、运动场及居民小区等各种绿地面积越来越大，城市供水的紧张状况日益突出。传统的地面大水漫灌已不能满足现代草坪灌溉的要求，采用高效的灌水方式势在必行。 喷灌，以其节水、节能、省工和灌水质量高等优点，越来越被人们所认识。近年来草坪喷灌发展很快，有逐步取代人工地面灌溉的趋势。 一、草坪喷灌的特点 喷灌系统的设计和管理必须适应草坪的特点，才能满足其需水要求，保证正常生长。 1.喷灌设备的安装不能影响草坪的维护作业。草坪需要经常性的修剪、植保、施肥等，这些作业往往由机械完成。因此，除应选择草坪专用埋藏式喷头外，同时需精心施工，使之避免与草坪上的机械作业发生矛盾。 2.设备选型和管网布置应适应草坪的种植方式。由于景观的需要，园林绿化中草坪的种植地块很多不是规则的形状，如高尔夫球场，且有时同一工程中的不同地块呈零星分布，增加了喷灌系统中设备选型和管网布置的难度。 3.灌水管理应与草坪病害防治结合起来。很多草坪病害，特别是真菌类病害与草坪叶面和土壤湿度关系密切。在灌水管理中，制定合理的灌溉制度，包括灌水周期、灌水时间、灌水延续时间等，对控制草坪病害十分重要。 4.喷灌系统在满足草坪需水要求的同时，需充分注意景观和环境效果。精心设计的喷灌系统，通过正确选择喷头和进行喷点的布置，不仅能满足草坪需水，而且在灌水时可以形成水动景观效果。 二、喷灌系统的组成 一个完整的喷灌系统一般由喷头、管网、首部和水源组成。 1.喷头：喷头用于将水分散成水滴，如同降雨一般比较均匀地喷洒在草坪种植区域。 2.管网：其作用是将压力水输送并分配到所需灌溉的草坪种植区域。由不同管径的管道组成，分干管、支管、毛管等，通过各种相应的管件、阀门等设备将各级管道连接成完整的管网系统。现代灌溉系统的管网多采用施工方便、水力学性能良好且不会锈蚀的塑料管道，如PVC管、PE管等。同时，应根据需要在管网中安装必要的安全装置，如进排气阀、限压阀、泄水阀等。
喷灌是一种模拟天然降水对植物提供的控制性灌水。因其节水、保土、省工和适应性强等，已成为园林绿化地和运动草坪灌溉的主要方式。灌溉可分为漫灌和节水型灌溉，而节水型灌溉系统又有喷灌、微喷灌、滴灌、渗灌几种方式。相对于漫灌而言，节水型灌溉可根据不同植物的特性，选择灌水方式，依据现有条件合理配置系统，制定灌水计划从而有效的提高水的利用率。另外，节水灌溉亦用在农、林灌溉系统。 喷灌系统通常由喷头、管材管件、控制设备、过滤装置、加压设备及水源等部分构成。 一、喷灌系统通常由喷头、管材管件、控制设备、过滤装置、加压设备及水源等部分构成。 1、喷头极其重要，它的作用是将有压水流破碎成细小的水滴，按照一定的分布规律喷洒在绿地上。 2、管材和管件构成了喷水系统的输水管网。其作用是将有压水流从水源按照一定方式输送到系统中每个喷头底部。在喷灌行业中，一般用得最多的是U-PVC管，承受的最大压力达到1.6Mpa。 3、控制设备是由控制器和电磁阀组成，可实现喷灌系统的自动定时开关。 4、当灌溉用水中有固体悬浮或有机物时，需采用过滤器对水中的杂质进行分离和过滤，以免堵塞系统中的阀门和喷头。过滤器可分为离心过滤器、网式过滤器、叠片过滤器。 5、加压设备的作用是确保喷头能够在设计压力下工作，如压力不够的话，通常用水泵来增压，以达到喷头能正常工作。选用水泵时需考虑流量和扬程两个参数。 6、水源可以是河水、塘水和湖水等，但园林灌溉较多是以自来水为灌溉系统水源，如果水源是自来水，需要确定两个参数即流量和工作压力。 二、喷灌系统的规划设计。 1、收取有关的原始资料：如地形、土壤、气象、植物、水源等。 2、总体布置：喷头选型、喷头布置、水量核算、轮灌区划分、管网设计、水压核算等。 a、根据不同的喷洒半径来选择喷头。 b、喷头布置可分为三角形布置和正方形布置。 管道最大流速的参数公称外径（mm）15 20 25 32 40 50 最大流速（m/s）0.9 1.0 1.2 1.5 1.8 2.1 另外，从喷灌系统运行安全的角度考虑，无论多大管径，水流速度不宜超过2.5m/s。
目录 自动化灌溉与信息化管理系统方案 (2) 1、现场智能感知平台： (4) 1.1、井房首部设备智能监控系统 (5) 1.2、田间无线灌溉控制系统 (7) 1.3．无线土壤墒情监测系统 (10) 1.4．综合智能气象监测系统 (11) 2、无线网络传输平台 (14) 3、数据管理平台 (15) 4、应用平台（监控中心及移动管理控制端） (17) 5、主要技术参数 (20)
自动化灌溉与信息化管理系统方案 自动化灌溉与信息化管理系统是针对农业大田种植分布广、监测点多、布线和供电困难等特点，融合最新的物联网和云计算技术，采用高精度土壤温湿度传感器和智能气象站，远程在线采集土壤墒情、气象信息，实现墒情自动预报、灌溉用水量智能决策、远程/自动控制灌溉等功能。 该系统根据不同地域的土壤类型、灌溉水源、灌溉方式、种植作物等划分不同类型区，在不同类型区内选择代表性的地块，建设具有土壤含水量，地下水位，降雨量等信息自动采集、传输功能的监测点；通过灌溉预报软件结合信息实时监测系统，获得作物最佳灌溉时间、灌溉水量及需采取的节水措施为主要内容的灌溉预报结果，定期向群众发布，科学指导农民实时实量灌溉，达到节水目的。 系统组成： 大田灌溉自动化与信息化管理系统分为现场智能感知平台、无线网络传输平台、云数据管理平台、应用平台（监控中心及移动管理控制端）四个层次，其中，田间脉冲电磁阀、无线阀门控制器、远程水泵智能控制器、云服务器、主控制中心和村级（企业）控制中心、移动控制终端等组成灌溉无线控制系统，能够实现现地无线遥控、远程随时随地监控、轮灌组定时自动轮灌等控制方式，并且实时监测机井和阀门状态，灌溉流量和管网压力，保障运行安全，及时提示报警信息。在此基础上，扩充田间土壤墒情监测、农田气象监测、作物和泵
园林绿化自动喷灌系统 近年来随着人民物质生活水平的提高，人们对生存环境的要求也越来越高，地产园林化建设稳步发展，园林绿地的面积逐步扩大，其灌溉管理问题也日益突出。园林自动化微喷灌技术以其独特的优越性必将成为园林灌溉的发展方向。 园林绿化自动喷灌的特点 （1）地产园林具有休闲、观赏、美化的特点。灌溉系统要与现有景观相互协调、配合，既要满足草坪、小灌木、树木生长的需要，又要具有观赏性，要具有较好的景观效果。（2）园林绿地通常根据园林设计的特点呈现不规则形状，并为了美化伴有不同的结构层，与高低乔木、高低灌木及草坪，以及增加的小品和景观石。因此给喷灌设计和施工带来一定的难度，其喷灌设计要综合考虑硬景设计和软景设计。（3）地产园林绿化大部分施工期较短，对于刚种植的绿化苗木的养护用传统的养护方式很难满足要求，反而害之，如浇水过多导致植物根部不能有效的呼吸。喷灌技术是较为理想的灌水方式，而且其雾化效果好、水滴小。特别是夏季对刚种植不久的小灌木和草坪有良好的效果。（4）节约用水，传统人工浇灌用水量大，并不一定有效果。而喷灌喷出来水细小或雾化对植物叶面吸收有很好的效果。 园林设计与园林建造都影响着园林绿化的景观，喷灌系统喷头的选型与布置关系着园林养护与管理。 1、喷头的选型选择喷头时，除需考虑其本身的性能，如喷头的工作压力、流量、射程、组合喷灌强度、喷洒扇形角度可否调节之外，还必须同时考虑诸如土壤的允许喷灌强度、地块大小形状、水源条件、用户要求等因素。另外，同一工程或一个工程的同一轮灌组中，最好选用一种型号或性能相似的喷头，以便于灌溉均匀度的控制和整个系统的运行管理。在已建项目中，有的为片面追求水景效果，安装了各种性能截然不同的喷头，致使灌溉均匀度无法保证。选择喷头时需特别注意的是，灌溉系统不是喷泉，其目的是为了弥补植物需水时空上的不足，而不是创作人工水景。因此，只能在首先满足需水的前提下，尽量照顾到景观效果。此类喷头品种繁多，按射程分，有0.6～5.8米的小射程喷头，4.3～9.1米的中小射程喷头，8.5～15.9米的中等射程喷头，20米以上的大射程喷头；按喷洒类型分，有散射喷头，射线喷头，旋转喷头，射线旋转喷头；按使用场合分，有园林喷头，高尔夫喷头等等。这些喷头均可在加压喷水时自动弹出地面，而灌水停止时又缩入地面，不会影响园林景观上的机械作业。 1.1、小射程喷头一般为非旋转散射式喷头，这些喷头的弹出高度有50mm、75mm、100mm、150mm和300mm，可选配喷洒形式繁多或可调角度的喷嘴，喷灌强度较大。不但适用于小块灌溉，也可用于灌木、绿篱的灌水和洗尘。这类喷头的喷嘴大多为“匹配灌溉强度喷嘴”，即无论全圆喷洒，还是半圆或90度及其他角度，其灌溉强度基本相同。这种特性对保证系统的喷洒均匀度极为有利。 1.2、中小射程喷头多为旋转喷头，射程为4.3～11.3米，弹出高度有100mm、15 0mm、300mm。这种喷头适用于中型面积绿地和灌木、花卉喷灌。特别的如MP系列地埋射线旋转喷头，射程3～9米，以其独特的喷洒方式，和由此来的不可比拟的节水特性，
自动化智能滴灌控制系统设计方案 陕西颐信网络科技有限责任公司 西安天汇远通水利信息技术有限责任公司
目录 一. 系统概述............................................................................................................ - 3 - 二. 系统组成............................................................................................................ - 4 - 三. 通信网络............................................................................................................ - 5 - 四. 功能设计............................................................................................................ - 6 - 4.1. 监测中心级设计 ...................................................................................... - 6 - 4.2. 首部控制级设计 ...................................................................................... - 6 - 4.3.1. 设计原则 ....................................................................................... - 7 - 4.3.2. 主要功能 ....................................................................................... - 7 - 4.3.3. 硬件设计 ....................................................................................... - 8 - 4.3.4. 软件设计 ..................................................................................... - 10 - 4.3. 田间控制级设计 .................................................................................... - 13 - 4.3.1. 田间控制器主要功能 ................................................................. - 13 - 4.3.2. 田间控制器性能指标 ................................................................. - 14 - 4.3.3. 田间路由器节点主要功能 ......................................................... - 14 - 4.3.4. 田间路由器节点性能参数 ......................................................... - 14 - 4.3. 5. 供电方式 ..................................................................................... - 14 - 五. 系统特性.......................................................................................................... - 15 - 六. 设计研究意义.................................................................................................. - 16 -
本科生毕业设计 摘要 自动控制节水灌溉技术代表了农业现代化的发展状况，灌溉系统自动化水平比较低下是制约我国高效农业发展的主要原因。本文就此问题研究了基于单片机的节水灌溉自动控制系统，系统对土壤湿度进行监控，并按照农作物的要求进行适时适量的灌水，其核心部分是单片机控制部分，主要对灌溉控制技术以及系统的硬件设计，软件编程各个部分进行深入的研究。 控制部分以单片机为核心，研制了一种基于单片机的节水灌溉自动控制系统。介绍了系统总体结构、单片机系统主机电路、数据采集处理电路、I/O口的扩展电路。为了进行大规模灌溉工程的监控，采用分布式控制模式，以提高控制系统的可靠性、降低系统的成本。 该套基于单片机控制的节水灌溉自动控制系统造成本低，体积小、安装方便、抗干扰性强、运行可靠，相比其他控制方式来说，性价比高，更易形成产品，便于推广应用。这是我国灌溉自动控制技术的一种新尝试，为目前农业在较低生产力水平的状况下，向智能化、市场化方向发展开辟了一条新途径。 关键词： AT89C51单片机；湿度传感器；A/D转换；采样；芯片 1
本科生毕业设计 ABSTRACT The level of auto-control water-saving irrigation technology reflects the development condition of agriculture modernization.The low automatic level of irrigation system is the main reason that prevented our agriculture’s development.As to this condition,this paper mainly studies the water-saving irrigation system that controlled by MCU.This system can supervise humidity.it can irrigate to the demand of the farm crops with right amunt of water at well time.The control part that consists of MCU is its core.Research work had been carried on irrigation control technology,hardware and software program and so . The control that consists of MCU is its core.A set of automatic water-saving system which is controlled by sing-chip controller have been developed in this paper.The overall structure of system、the main circuit of the MCU system、data-collecting circuit、I/O expanding circuit are all the designed.For monitoring large-scale irrigation system,we use distributional control model to enhance stability of the system de reduce the cost. It is small,easy to fit,a strong capability to resist interfere and low-cost.So the control system is more economic compared to other control system such as thuter system and all these demonstrate this production is adept to be popularized.This work is a fresh attempt to bring our agriculture into an advanced stage,which now is relative to be backward greenhouse control technique,especially on the aspect of nutrient liquid supplying when crops cultivated on tissue. Key words: AT89C51 MCU; Humidity Sensor; A/D transform; Sampling; Chip 2
园林喷灌工程 园林喷灌是将灌溉水通过由喷灌设备组成的喷管系统或喷灌机组，形成具有一定压力的水，由喷头喷射到空中，形成细小的水滴，均匀地喷洒到土壤表面，为植物正常生长提供必要水分的一种先进灌水方法。与传统的地面灌水方法相比，喷灌具有节水、节能、省工和灌水质量高等优点。喷灌的总体设计应根据地形、土壤、气象、水文、植物配置条件，通过技术、经济比较确定。 1、喷灌系统的组成 水源。一般多用城市供水系统作为喷灌水源，另外，井泉、湖泊、水库、河流也可作为水源。在绿地的整个生长季节，水源应有可靠的供水保证。同时，水源水质应满足灌溉水质标准的要求。 首部枢纽。其作用是从水源取水，并对水进行加压、水质处理、肥料注入和系统控制。一般包括动力设备、水泵、过滤器、加药器、泄压阀、逆止阀、水表、压力表以及控制设备，如自动灌溉控制器、横压变频控制装置等。首部枢纽设备的的多少，可视系统类型、水源条件及用户要求有所增减。当城市供水系统的压力满足不了喷灌工作压力的要求时，应建专用水泵站或加压水泵室。 管网。其作用是将压力水输送并分配到所需灌溉的绿地区域，由不同管径的管道组成，如干管、支管、毛管等，通过各种相应的管件、阀门等设备将各级管道连接完成的管网系统。喷灌常用的塑料管有硬聚氯乙烯管（PVC-U）、聚乙烯（PE）等。应根据需要在管网中安装必要的安全装置，如进排气阀、限压阀、泄水阀等。
喷头。喷头用于将水分散成水滴，如同将雨一般均匀地喷洒在绿地区域。喷头是喷灌系统中最重要的部件，喷头的质量与性能不仅直接影响喷灌系统的灌溉强度、均匀度和水滴打击强度等技术要素，同时也影响系统的工程造价和运行费用，故应根据植物配置和土壤性质的不同选择不同的喷头。 2、施工工序 喷管系统施工安装的总要求是，严格按设计进行，必须修改设计师应先征得建设单位和设计单位同意。喷灌系统施工工序包括：施工准备→施工放样→立标制桩、分组放线→水源管沟开挖→安装主线管线及线缆安装支管管线→安装各种控制阀及砌闸阀井→泵站管沟夯实、回填土→安装球道分控制器→冲洗管道→安装喷头、快速给水阀→管道试运行、电路试运行。 3、施工准备 根据园林工程设计的总体布局，认真进行现场勘查，做到心中有数，了解当地冻土层厚度，确定给水管线的埋深度。 在进行施工之前先要询问建设单位水源位置，并测静态水压。 按照设计要求，采购喷管系统的所有设备和材料，要预先了解各种设备、材料的型号、性能，并掌握其安装技术。 4、喷灌施工放样 先喷头后管道，对于每一块独立的喷灌区域，施工放样时应先确定喷头位置，在确定管道位置。管道定位前应对喷头定位结果进行认真核查，包括喷头数量和间距。放样方法是将绿地喷灌区域分为闭边
智能节水灌溉系统的设计原理及使用方法 智能节水灌溉系统也叫智能农业物联网精细农业自控系统，是托普云农物联网为保证农业作物需水量的前提下，实现节约用水而提出的一整套解决方案。智能节水灌溉系统简单的说就是农业灌溉不需要人的控制，系统能自动感测到什么时候需要灌溉，灌溉多长时间；智能节水灌溉系统可以自动开启灌溉，也可以自动关闭灌溉；可以实现土壤太干时增大喷灌量，太湿时减少喷灌量。 一、智能节水灌溉系统的功能设计 智能节水灌溉系统要实现上述功能就要充分利用可编程控制器的控制作用。系统要实现自动感测土壤湿度的功能必须要有土壤湿度传感器。要实现灌溉水量的多与少的调节，必须要有变频器。在可编程控制器内预先设定50%—60%RH为标准湿度，传感器采集的湿度模拟信号经A/D模块转换成数字信号。 针对灌溉水利用系数较低,文中提出一种基于嵌入式智能灌溉控制系统。依托无线传感器网络采集灌区作物需水信息,汇聚到网关节点发送给主控中心,中心主机根据信息确定灌溉状态并计算灌水量,控制灌溉设备工作实现智能灌溉;依托Internet管理员有权对系统远程管理,满足了规模化灌溉的需求。根据示范区观测,灌溉水利用系数由原来的0.6提高到0.9。系统结合了无线传感、计算和网络通信技术,解决了精确农业亟待解决的关键技术问题。 智能节水灌溉系统涉及到传感器技术、自动控制技术、计算机技术、无线通信技术等多种高新技术，这些新技术的应用使我国的农业由传统的劳动密集型向
技术密集型转变奠定了重要的基础。 智能节水灌溉系统可以根据植物和土壤种类，光照数量来优化用水量，还可以在雨後监控土壤的湿度。有研究现实，和传统灌溉系统相比，智能节水灌溉系统的成本差不多，却可节水16%到30%。加州出台的新法案要求2012年起新公司必须使用智能节水灌溉系统。 二、智能节水灌溉系统的设计背景 灌溉造成水资源大量浪费 美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能节水灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。 水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。 在中国农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的。我们的智能节水灌溉系统在这种背景下应运而生了。 不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。 三、智能节水灌溉系统工作原理 灌溉系统工作时，湿度传感器采集土壤里的干湿度信号，检测到的湿度信号