创新型节水灌溉系统研究

创新型节水灌溉系统研究

【摘要】近些年中国的干旱程度增加，农业灌溉压力增大，随着水资源不断减少，节水性灌溉对于农业生产尤显重要，结合当前境况，相关领域的专家及政府部门合力，从科技上创新灌溉设备与技术，提高节水灌溉的能力，从发展角度，积极推进新型能源科技灌溉设备的研究推广，解决干旱的同时进一步提高农业生产，合理节约水资源。文章分析目前我国节水灌溉设备应用发展现状，介绍太阳能光伏节水灌溉设备功能结构，阐述太阳能灌溉与传统灌溉区别，挖掘能源科技灌溉对农业发展的作用，以期为相关领域的研究提供有价值的参考。

【关键词】农业；太阳能光伏；节水灌溉

一、节水灌溉设备现状

随着我国经济急速发展，城市化建设争抢水资源，农业生产面临巨大压力，2013年，农业部统计，我国可用耕地采用喷灌、微灌等节水灌溉技术将近420万hm2，节水灌溉技术与设备应用为农业产出做出巨大贡献，但对比西方发达国家我们的灌溉设备还有差距，未来创新发展空间巨大，需要更有效的灌溉设备辅助农业生产。

1.喷灌设备

在农业集约化生产地，我国采用大型喷灌机进行灌溉，这些设备通常从国外进口，改革开往以来，中国曾一度兴起卷盘喷灌机热，曾有多大20余家生产企业经营该类哦喷灌机，目前我国东北部已经使用此类喷灌辅助农业生产，除此之外金属管类固定式喷灌机也曾在历史舞台亮相，但由于不方便运输及费用较高被淘汰，后期舶来的塑料喷水灌溉系统由于灵活、价格便宜等优势收到大部分农民的欢迎，尤其在沿海一带较发达地区，对于蔬菜、花卉等经济类作物灌溉起到一定作用。小型喷灌机是我国大部分农业基地采用的喷灌设备，尤其在1996年后，小型喷灌机以其轻便、实用被人们认可。

2.滴灌设备

滴灌设备技术主要应用与我国新疆地区，由于其地理位置与特殊环境，棉花、番茄等作物大面积种植，滴灌设备成功在新疆农业基地使用，使大大缓解当地灌溉问题，广受大众欢迎，2000年左右，我国其他地区也有使用滴灌设备的实例，此设备仍然在应用推广中。

3.微喷设备

微喷技术是通过计算机操控自动灌溉的新技术，做到监控土壤水分，科学提供灌溉的作用，信息化的智能系统被认为是当今较前沿的节水灌溉设备，目前只有少部分试验点在使用该类设备，由于成本等各种原因，这种节水灌溉设备还没

(完整版)节水灌溉的方式

节水灌溉的方式有喷灌、滴灌等，总结一下灌溉技术大概可以分为以下几类：1.漫灌，漫灌是传统的灌溉方式。常要挖沟渠，以前用人工，后来用牲畜、拖拉机，植物在畦和陇沟中排成行或在苗床上生长，水沿着渠道进入农田，顺着陇沟或苗床边沿流入。也可以在田中用硬塑料管或铝管引水，在管上间隔距离开孔灌溉，用虹吸管连接渠道。 2.喷灌。喷灌是由管道将水送到位于田地中的喷头中喷出，有高压和低压的区别，也可以分为固定式和移动式。固定式喷头安装在固定的地方，有的喷头安装在地表面高度，主要用于需要美观的地方，如高尔夫球场、跑马场草地灌溉、公园、墓地等 3.微喷。微喷灌是利用折射、旋转、或辐射式微型喷头将水均匀地喷洒到作物枝叶等区域的灌水形式，隶属于微灌范畴。微喷灌的工作压力低，流量小，既可以定时定量的增加土壤水分，又能提高空气湿度，调节局部小气候，广泛应用于蔬菜、花卉、果园、药材种植场所，以及扦插育苗、饲养场所等区域的加湿降温。 4.滴灌。滴灌是将水一滴一滴地、均匀而又缓慢地滴入植物根系附近土壤中的灌溉形式，滴水流量小，水滴缓慢入土，可以最大限度地减少蒸发损失，如果再加上地膜覆盖，可以进一步减少蒸发，滴灌条件下除紧靠滴头下面的土壤水分处于饱和状态外，其它部位的土壤水分均处于非饱和状态，土壤水分主要借助毛管张力作用入渗和扩散。滴灌是通过不同口径的塑料管，将水直接送到每株农作物的根部，以点滴等方式进行灌溉。现有一块农田共装了600个滴水头，如图所示，总进水管为p，每个满水头为q。设总进水管横截面积s为0.0016m2，平均每分钟每个滴头滴水120滴（每5滴水体积约为1cm3），则总水管p中的水流量是m3/s，p管中水流平均速度是 m/s（流体在每秒钟流过某横截面的体积叫流量Q，它与水管的横截面积s及水流平均速度v的关系是Q＝sv）。 5.渗灌。渗灌技术已经在地下水位较高的地方应用许多年了，是人工将地下水位抬高，直接从底下为植物根系供水的方法。 分析对比： 传统农业为漫灌，如我国南方春季播种前即为漫灌，用水将整片农田洇湿，好处：湿润充分，可直接用于育苗。缺点，浪费水资源 畦灌：在田中畦陇处以小水流灌溉。优点，略省水，可育旱作物。缺点：还是费水，且费管理人工 喷灌：公园里草坪可见到，以喷嘴拟人工降雨，优点，省水，缺点：不利于喜水作物，如水稻 滴灌：源于以色列，田间以软管纵横其中，中开小口，水自口出，以滴流的方式进行灌溉，优点：节水。缺点：应用范围有局限。 喷灌、滴灌技术为什么比普通的沟渠灌溉节约用水？ 畦灌——在田中畦陇处以小水流灌溉。 优点：略省水，可育旱作物。 缺点：还是费水，且费管理人工。 喷灌——公园里草坪可见到，以喷嘴模拟人工降雨。 优点：省水。 缺点：不利于喜水作物，如水稻。

节水灌溉现状与前景

节水灌溉的内涵。节水灌溉是根据作物需水规律及当地供水条件，为了有效地利用降水和灌溉水，获取农业的最佳经济效益、社会效益、生态环境效益。而采取多种措施的总称。主要是对符合一定技术要求的灌溉而言。由于灌溉是补充天然降水的不足，从而促使作物高产高效，节省灌溉用水，当然首先要提高天然降水的利用率。因此，把“节水灌溉”仅仅理解为节约灌溉用水是不全面的，应当在考虑灌溉的同时，还要把各种可以用于农业生产的水源，如：地面水、地下水、天然降水、灌溉回归水，经过处理以后的污水、“废水”以及土 我国发展节水灌溉技术的历史儿乎与我国农业 灌溉的历史一样长,因为只要灌溉就应当考虑节水。 秦汉以前的期思娄灌区以及芍坡灌区工程的修建及 运用标志着我国摆脱靠天祈雨的灌溉方式。早期的 郑国渠、泾惠渠、渭惠渠和洛惠渠等老灌区就在优化 地面灌溉技术要素方面做了许多有益的探索,取得 了一些宝贵的经验。20世纪60-70 年代,江浙一带 就开始推广三合土和混凝土地下渠道。50年代就有 部分地区开始进行喷灌的研究和试点,到70年代喷 灌技术受到普遍的重视并广泛应用,在1997 年全国 喷灌面积已达19.33 万hm?。滴灌技术是1974 年从 墨西哥引进3套滴灌设备开始的，至今我国地面滴 灌技术应用和设备开发已取得长足的进展。在吸收 和借鉴国外先进经验时,研制出了一整套适合我国 使用的滴灌和微喷灌设备，现在全国滴灌面积已达 到几万公顷。同时,由于塑料工业的发展,到80年代 地下输水技术又得到了新生发展成为低压管道输水 灌溉技术,主要采用低压塑料管道输水,也有用索混 凝土浇筑的管道等其他形式低压管道输水。 以色列 2.2 以色列在水资源利用和农业高科技化方面成绩 斐然,走在了世界前列。在以色列建国初期,水就被 确立为国有化资源,归政府所有和控制,并于1959 年颁布实施了《水法》。1964 年建成全国输水系统 (NATIONAL WATER CARRIER),通过这个输水系 统，人们可以根据不同的条件和需要将水从一个地 方输往另一个地方。1972 年制定了“国家污水再利 用工程”计划,开展利用污水进行灌溉的试验研究， 并取得了很大的成功。至1997 年约有60%的城市

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

农业智能灌溉系统解决方案

农业智能灌溉系统解决方案 农业智能灌溉系统又叫物联网智能滴灌控制系统，是托普云农为实现现代农业所提倡的节水、节肥、省力、高效而研发出的一种自动化控制灌溉浇水系统。 农业智能灌溉系统是将灌溉节水技术、农作物栽培技术及节水灌溉工程的运行管理技术有机结合，同时集电子信息技术、远程测控网络技术、计算机控制技术及信息采集处理技术于一体，通过计算机通用化和模块化的设计程序，构筑供水流量、压力、土壤水分、作物生长信息、气象资料的自动监测控制系统，进行水、土环境因子的模拟优化，实现灌溉节水、作物生理、土壤湿度等技术控制指标的逼近控制，从而将农业高效节水的理论研究提高到现实的应用技术水平。农业智能灌溉系统实用性强，灌溉定时定量，适用范围广，功能强大，操作简单，可广泛应用于粮食、蔬菜、花卉、果树、大棚等灌溉管理。 一、农业智能灌溉系统组成： 浙江托普物联网研制的农业智能灌溉系统由首部枢纽、管路和滴头组成。 1．首部枢纽：包括水泵(及动力机)、施肥罐、过滤器、控制与测量仪表等。其作用是抽水、施肥、过滤，以一定的压力将一定数量的水送入干管。 2．管路：包括干管、支管、毛管以及必要的调节设备(如压力表、闸阀、流量调节器等)。其作用是将加压水均匀地输送到滴头。 3．滴头：其作用是使水流经过微小的孔道，形成能量损失，减小其压力，使它以点滴的方式滴入土壤中。滴头通常放在土壤表面，亦可以浅埋保护。

二、农业智能灌溉系统系统工作原理： 1.灌溉控制 灌溉分为人工干预、定时定量、条件控制3种灌溉控制方式,不论哪一种控制方式,当达到灌溉开始条件时,先打开田间阀和主控阀,然后启动水泵,开始进行灌溉。当一组阀门灌溉结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在灌溉的阀门(水泵一直处于运行状态)。当所有需要灌溉的田间阀灌溉完毕,先关闭水泵,再关闭主控阀和田间阀,这样,一个灌溉过程结束。 2.营养控制 营养液控制方式也分为人工干预、定时定量、条件控制三种。当进行营养液时,计算机系统根据选定的配方和已设定好的营养液PH、EC值,利用文丘里注肥器进行水肥混合,同时在线实时监测混合营养液的PH、EC值,根据PH、EC设定值与检测值之间的偏差来调整混肥阀的注肥频率,在短时间内使营养液的检测值和设定值之差达到允许的范围内。当一组田间阀门结束时,先打开下一组阀门,再关闭正在运行的阀门。当所有需要的田间阀完毕,先关闭泵和水泵,再关闭正在运行的所有阀门,结束控制。 3.过滤器自动反冲洗控制 过滤器反冲洗有2种控制方式,一种为自动控制,一种为计算机手动控制。自动控制是利用差压开关监测过滤器进、出口两端差压,当过滤器由于堵塞,两端差压达到设定值时,立即中断当前的工作,对过滤器组依次进行反冲洗,冲洗时长可任意设定,冲洗完毕,恢复系统原来的运行状态。过滤器反冲洗手动控制是当认为过滤器需要反冲洗时,通过启动反冲洗程序界面上的启动键,随时可进行过滤器的反冲洗,冲洗方式与自动控制相同。 4.优先权控制

农业节水灌溉与合同节水管理

一、农业用水及节水现状 1.农业用水情况 水资源是基础性的自然资源和重要的战略资源。我国是一个水资源严重短缺的国家，水资源供需矛盾突出仍然是可持续发展的主要瓶颈。我国是农业大国，农业是用水大户，近年来农业用水量约占经济社会用水总量的62%，但是，其中真正被农作物用到的还不到30%。大量的水在灌溉过程中蒸发了，农业用水效率不高，节水潜力很大。大力发展农业节水，在农业用水量基本稳定的同时扩大灌溉面积、提高灌溉保证率，是促进水资源可持续利用、保障国家粮食安全、加快转变经济发展方式的重要举措。 但是由于多年来农业投入不足，农田水利基础设施落后，农业措施不配套等原因，使得农业灌溉仍然存在很多问题:灌区大部分道路窄而不平，田间桥涵较少且破损严重，不能满足正常的生产经营活动；灌溉以宽长畦大田漫灌为主，灌溉水利用系数低，加之灌溉水源的不稳定，灌溉困难且成本较高，抗旱排涝能力低，受自然条件的影响及生产条件的制约导致粮食产量低而不稳；渠（沟）系建筑物老化，渗漏损失大；农业灌溉用水价格远低于供水成本，有些地区甚至不收水费；用水计量设施不全，无法准确统计用水量；农田水利设施有人建，无人管，管理手段落后等等种种问题，已经严重影响了当地农业和农村经济发展。 2.农业节水技术应用及推广存在的问题。

我国农业灌溉以渠道防渗和管道输水灌溉为主，喷灌、微灌等高效节水灌溉面积相对较少。同时，在农业节水推广方面也存在许多技术问题：（1）区域性的农业节水试验与监测网络还未形成，缺乏农业节水发展的基础数据积累和对农业用水状况的有效监测与控制。（2）农业节水基础研究薄弱，特别是对农业节水发展起关键作用的应用基础研究还很欠缺，在农田尺度水分高效利用的应用基础、区域节水高效和对环境友好的农业用水优化模式等方面的研究深度还很不够，影响基础理论研究成果转化为节水效益。（3）根据不同地区特点研究的单项农业节水技术较多，但如何在此基础上开发出适合于不同地区采用的标准化、规范化、模式化、定量化、集成化的农业节水综合技术体系和应用模式，仍然是制约农业节水技术大规模应用的关键。（4）农业节水设备与产品功能单一、性能不稳定和耐久性差，严重影响其大面积的应用。（5）农业节水管理中信息技术应用水平低，节水管理信息采集、传输的可靠性差，以及使用信息技术的投入与产生节水效益之间的不匹配，成为利用信息技术提升常规节水技术水平的重大技术障碍。（6）农业节水发展政策和制度研究方面的滞后，已成为制约农业节水技术应用和提高效益的重要因素。 二、农业节水的必要性与意义 1.建设必要性

基于单片机的节水灌溉自动控制系统设计

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

基于物联网技术的农业节水灌溉控制系统方案设计

基于物联网技术的农业节水灌溉控制系统方案设计 1、背景介绍 智能农业是物联网十二五规划重点领域之一，大量的科技创新技术将应用在农业发展中，其中包括通信技术、自动化控制系统，等等。 通信技术是指通过各种有线、无线、长距离、短距离的通信技术的应用，实现物品与物品之间，机器与机器之间，机器与人之间的信息与数据的交换，这就形成了当今科技领域最为关注的领域之一——“物联网”。其中，无线传感器网络技术是物联网的核心技术之一，它担负着极其重要的信息传递、交换和传输的重任。无线传感器网络技术目前是通信、计算机和自动化等领域一个新兴的研究热点，它能够可靠地、实时地采集覆盖区中的各种信息并进行处理，处理后的信息可通过有线或无线方式发送给远端数据消费系统。 自动化控制系统可以在设定的条件下与远端接收器通信，按照系统预先设定的程序对现场设备进行开、关等操作，还可以按照复杂的业务流程和业务逻辑，实现灵活的操作控制，另外，动态信息采集分析技术也是重点应用，对现场的复杂数据进行分析和管理。 在我国，农业是用水大户，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，也是节水潜力最大的领域。目前，农业节水灌溉的困难在于农田分布范围广泛，各种农作物的用水需求也不相同。使用大面积的沟渠灌溉技术，不仅浪费水资源，而且在农田利用上也造成很大的浪费。采用自动化控制的滴灌技术，可以根据各种农作物对水量的要求，以及土壤的水情合理配置各个供水设备运行情况。另外，通过自动化控制，可以将整个农场系统中的各种资源使用情况进行统计分析，使相关人员及时了解整个系统的相关资源信息，通过统计分析，进行合理使用，从而达到省水节能、省工省地的效果，以及发展节水农业的目的。 托普物联网在农田智能灌溉领域的应用主要是通过无线传感器感应土壤的水分，并在设定条件下与接收器通信，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，从而达到自动节水灌溉的目的。由于传感器网络具有多跳路由、信息互递、自组网

农业节水灌溉工程资

附件1: 新疆农业节水灌溉工程施工专业承包从业单位标准 一、农业节水灌溉工程是指新建、扩建或改建的大田、菜地、果园、苗圃和草场的喷、滴、微灌和低压管道灌溉工程。该工程施工专业承包从业单位标准分一级、二级。 一级资质标准： 1、企业近3年承担过2项以上面积〉5000亩独立水源的节水灌溉工程，工程质量合格。 2、企业经理具有5年以上农业节水灌溉工程施工管理经历。技术负责人具有水利专业中级以上职称。 3、企业具有水利专业中级职称以上不少于5人，其中水文地质或工程地质专业中级以上职称不少于2人。 4、企业具有中级以上电工、焊工及管道技术工人不少于20人。 5、企业注册资本金200万元以上，企业净资产250万元以上。 6、企业近3年最高工程结算收入300万元以上。 7、企业具有与承包工程范围相适应的土建、安装设备和质量检测设备。 二级资质标准： 1、企业近3年承担过1项以上面积〉1000亩独立水源的节水灌溉工程，工程质量合格。（不能满足次标准的按暂

定级核准）。 2、企业经理具有3年以上农业节水灌溉工程施工管理经历。技术负责人具有水利专业初级以上职称。 3、企业具有水利专业初级职称以上不少于3人，其中水文地质或工程地质专业初级以上职称不少于1人。 4、企业具有初级以上电工、焊工及管道技术工人不少于10人。 5、企业注册资本金80万元以上，企业净资产100万元以上。 6、企业近3年最高工程结算收入120万元以上。 7、企业具有与承包工程范围相适应的土建、安装设备和质量检测设备。 二、承包工程范围 一级企业：可承担单项合同额不大于5倍注册资本金的各类农业节水灌溉工程施工及其节水灌溉控制范围内的斗渠、农渠的施工。 二级企业：可承担单项合同额不大于5倍注册资本金的，控制面积〈5000亩以下独立水源的节水灌溉工程施工及其节水灌溉控制范围内的斗渠、农渠的施工。

基于无线传感器网络的精细农业智能节水灌溉系统_中文

基于无线传感网络的精细农业智能节水灌溉系统 肖克辉2,1 ，肖德琴 2,1 ，罗锡文 1 (1.华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州510642； 2.华南农业大学大学信息学院，广州510624） 摘要：在精细农业相关应用和理论研究基础上，自行设计用于检测农业水分含量和水层高度的无线传感器，构建农田水分无线传感器网络体系结构，设计基于水分无线传感网络的智能节水灌溉控制系统，通过实时农田水分数据和农作物水分需求专家数据形成灌溉决策，由灌溉控制系统实施定量灌溉，在水稻生长过程中的实际应用表明，该系统体现出可行性和高效性，有利于精细农业的发展和水资源的可持续利用。 关键词：无线传感网络；智能灌溉控制系统；精细农业；构架 0 前言 通过不同集成微型传感器的相互合作，无线传感网络常用于检测并获取监测对象中的各种信息。利用嵌入式信息处理和随机自组织无线网络，将信息发送到用户终端来实现“无处不在的计算”理念。基于无线传感网络的自动化、自组织和以数据为中心等特点，它能够应用于获取土壤水分数据，然后自动地将这些数据融合传输形成一个高效的田间水分数据采集平台，从而实现智能节水灌溉。 传统的田间灌溉通常由人亲自控制，而且需要大量的人力和物力，这将导致缺乏实时性和精确性，这也有悖于长期农业生产的发展趋势和水资源的可持续利用。无线传感网络被广泛地应用于精细农业和智能灌溉来克服上述存在的问题。 G Vellidis 和他的同事开发了一个典型的实时智能检测的传感器阵列来检测土壤水分，测试土壤水分使用现成的组件。这个阵列由一个位于中间位置的接收机组成，这台接收机连接在一台笔记本电脑和田间的多个传感器节点上。具有精密灌溉技术的集成传感器提供了一个闭环的灌溉系统，能够确定从智能传感器阵列的哪一位置将时间和数量输入到实时定位灌溉应用程序中。

农业节水灌溉与发展

农业节水灌溉与发展 摘要: 水是生命的源泉，水是维系社会进步、生态环境和人类文明的基础因素,。而我国水资源严重匮乏,农业节约水灌溉技术仍未得到很好的普及利用。我们必须进一步提高认识,抓紧完善节水灌溉的规划设计,大力推进节水灌溉技术的研究、生产和应用,以更好地服务“三农”,推进社会的现代化进程。 [论文关键词]节水灌溉;管理体制;措施 绪论： 我国部分地区水资源的开发利用程度已经超过了水资源和水环境的承载能力,地下水漏斗区扩大、水污染加剧、生态环境恶化等一系列问题,成为水资源可持续利用和经济社会可持续发展的严重制约因素,加快建设节水防污型社会是必然的选择。。我国农业灌溉用水量大,效率低下和溉灌用水浪费的问题普遍存在。目前全国灌溉水利用率约为43%,单方水粮食生成率只有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20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。 一. 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。 二．节水灌溉取得的成就 2.1节水灌溉面积 截止到2005年底，全国灌溉面积达到9.28亿亩，有效灌溉面积8.48亿亩，非耕地上灌溉面积0.80亿亩。节水灌溉工程面积为3.20亿亩，其中耕地上节水灌溉工程面积2.95亿亩；非耕地上约为0.25亿亩，主要为林果草节水灌溉。在耕地上节水灌溉工程面积中，渠道防渗14454万亩，低压管灌9933万亩，喷灌4184万亩，微灌932万亩。目前，全国有效灌溉面积上节水灌溉工程面积比例为34.8%，全国灌溉水利用率约为45% 。根据水利部最近编制的《全国节水灌溉规划》，为高效利用我国的水资源，保障国家粮食安全、促进经济社会持续健康发展，“十一五”期间需发展耕地节水灌溉工程面积1.5亿亩、牧草节水灌溉面积350万亩、林果节水灌溉面积550万亩、节水措施面积2亿亩。到2020年，发展耕地节水灌溉工程面积4.7亿亩、牧草节水灌溉面积1300万亩、林果节水灌溉面积1700万亩、节水措施面积1.5亿亩。近几年来围绕大中型灌区节水改造项目、农业综合开发水利骨干项目、国家级节水示范市、国家和省级节水增效重点县、国家节水增效示范项目建设等,建成了400多个不同规模的以节水灌溉技术为支撑的农业科技示范园,这些科技示范园初步形成了从输水到灌水、从工程到管理、从微观到宏观的立体化、多样化、系统化农业节水格局。 2.2节水灌溉技术研究 已由过去的单项节水技术研究发展到综合节水技术体系研究,把工程节水技术、管理节水技术、农艺节水措施作为农业节水体系的组成部分开展了综合试验研究。根据各地的自然、社会、经济条件的不同,提出了缺水山丘区、平原井灌

旱地农业旱地农业节水灌溉技术Word版

论文题目：旱地农业节水灌溉技术姓名： 学号： 学院： 旱地农业节水灌溉技术

摘要：水资源是国民经济和社会发展的重要资源基础，水资源紧缺已成为严重制约我国国民经济可持续发展的瓶颈.要注视发展节水高效灌溉农业及旱地农业.该文论述了我国旱地农业的节水现状,明确了旱地农业在节水农业中的地位与作用,并认为我国旱地农业的可持续发展应以提高用水效率作为农业节水的核心,提高旱地作物生产力为目标,服务于旱地农业地区社会经济、食物、资源、环境的可持续发展.最后针对我国旱地农业的特点,提出了工程节水及生物节水等若干技术措施,探讨了未来旱地农业高效用水技术的发展前景. 关键词：旱地农业节水技术灌溉技术 引言：中国是一个人口和农业大国，农业作为最重要的基础产业，其现代化和生产力水平相对较低，其中主要的制约因素是水资源短缺，尤其是在水资源严重不足和开发利用条件较差的中国北方地区以及更为广泛分布的雨养农业和旱作农业地区，有限降水资源得合理利用、可调蓄水资源的科学调控就成为旱地农业发展的生命线.因此，采取各种综合措施实行旱地农业高效节水技术，科学的利用有限的区域水资源，体感旱地农业区的水分生产效率，促进旱地农业、雨养农业和设施农业的健康发展，是现代旱地农业的必由之路{1}.目前，广大科技工作者对旱地农业和节水灌溉进行了深入研究，提出了许多先进实用的新技术，正在不断地提高我国降水利用率和水资源利用效率.随着资源节约型国民经济体系的不断发展，对农业节水的高效、节能和降耗提出了迫切要求. 1 当前我国旱地农业的节水灌溉技术现状及问题对策

1.1我国旱地农业节水灌溉技术现状 由于经济条件的限制，目前我国农田灌溉仍以传统的地面灌溉为主，其中75%依靠明渠输水灌溉，其中只有不足1/3进行了防渗，渠系水的利用系数很低.据统计，我国灌溉水顺势总量中3/4发生在从水源到田间的输水过程，其中绝大部分消耗与渠系渗透.管道输水灌溉，是目前较为先进的以管道输水代替明渠的一种地面灌溉工程.近年来发展较快，每年新发展40000km左右，现有井灌面积1/3左右已采用管灌技术.另外，滴灌也是近几年来迅速发展起来的一种节水、高效灌溉技术{2}。近几年来，已开始使用塑料薄膜带状软管，在其上直接打孔出水，出水比较均匀，而且安装方便，造价低，1至2年更换1次，较为适宜在我国推广，尤其目前在新疆地区获得成功应用的膜下滴灌技术已得到了各级政府和广大人民的重视.除此之外，微喷灌技术、小管出流灌溉技术、渗灌技术等已运用于我国的农业生产. 1.2我国节水灌溉技术存在的主要问题 灌溉节水技术水平低，管理不善是造成水资源浪费的主要原因 我国灌溉面积占耕地面积的50％左右，灌溉用水有一半以上是在输水过程中损失掉了，到了农田的水又有近一半损失了。因此，灌溉水的利用率只有30％～40％。而以色列、美国的灌溉水利用率可达70％～80％。我国lm3水能生产粮食约为0．84kg，而以色列已达2．32kg，发达国家一般多在2kg以上{3}. 1.3解决我国节水灌溉技术问题的对策

基于单片机节水灌溉系统的设计( 文献综述)

文献综述 前言 本人毕业设计的论题为《基于单片机节水灌溉系统的设计》，随着我国农业技术的高速发展，在进行农业生产的过程中需要大量的水资源，而我国却是一个水资源严重缺乏的国家，水资源的整体利用水平仍还很低,灌溉水的利用率只有30％～40％,水分生产效率不足1 ㎏∕m3,仅为发达国家的一半。灌溉管理自动化是发展高效农业的重要手段,我国目前主要局限于节水灌溉工程措施的推广和应用,而高效农业和精细农业要求必须实现水资源的高效利用,将输配水、灌水技术和降雨、蒸发、土壤墒情、作物需水规律等方面统一考虑,做到降水、灌溉水、土壤水和地下水联合调用,实现按需、按时、按量自动供水。因此,必须采用遥感、遥测等新技术监测土壤墒情和作物生长情况,对灌溉用水进行动态监测预报,实现灌溉用水管理的自动化、节约化、动态管理。而本文就是对不同土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量灌水，所设计系统的核心是单片机和PC机构成的控制部分，主要对土壤湿度与灌水量之间的关系、灌溉控制技术及设备系统的硬件、软件编程各个部分进行实现。 本文根据目前国内外学者对的基于单片机节水灌溉系统的设计的研究成果，借鉴他们的成功经验，大胆的将单片机和PC机整合在系统中。这些文献给与本文很大的参考价值。本文主要查阅进几年有关基于单片机节水灌溉系统的设计的文献期刊。

张金波、胡钢、张学武、李致金、柯小干（2003）在《自动化控制系统在节水灌溉中的应用》介绍了以组态软件为开发平台,利用继电器输出模块,数字量输入模块等设备开发了农田节水灌溉自动化控制系统,该系统已在农田节水灌溉实际中得到了成功应用. 孙威、毛罕平、左志宇、伍德林（2007）在《基于单片机的节水灌溉自动控制器的设计》中以单片机为核心,研制了一种节水灌溉自动控制器;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、通信接口等以及软件的设计. 王晓健（2010）在《单片机模糊控制节水灌溉系统设计》中介绍了灌溉控制系统的组成及工作原理,以单片机为核心控制芯片,设计了一套节水灌溉控制系统,并对其决策过程进行了具体分析. 张兵、袁寿其、成立、杨春明（2004）在《节水灌溉自动控制器的设计与研究》中论述了一种自动化节水灌溉控制系统的硬件设计、外部连线及其使用功能.系统控制器以与8051完全兼容的GMS90L51单片机为核心,采用计算机分布式管理;系统有传感器自动闭环控制、手动/半手动控制、微机超控等多种工作方式;系统能够实现自动化灌溉,具有排水警示、实时时钟、历史数据查询、数据上传及双向通信等功能. 张兵、袁寿其、成立（2003）在《节水灌溉自动化技术的发展及趋势》中论述了自动化技术在灌溉管理中的重要性,详细介绍了以色列、美国、澳大利亚及我国自动化技术在灌溉中的应用现状及存在的问题,讨论了一些新技术,如模糊控制、神经网络、专家系统等在节水灌溉控制中的应用,并对节水灌溉控制技术的发展趋势进行了探讨. 朱张青、曹成茂（2001）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,能适用于多种农作物的节水灌溉控制系统. 苏崇峰、陈进昌、刘祥金、王永兰（2002）在《节水灌溉自动控制及管理系统研究》从节水灌溉控制与水费管理两个方面介绍了本系统在节水灌溉中的应用,着重介绍了控制过程;对节水灌溉的控制以及计算机、PLC、数字水表、数据采集都进行了详细地介绍;通过本系统的实施,可以从根本上解决节水灌溉重建轻管的弊端. 吴维雄（2004）在《试论计算机在节水灌溉中的应用》中介绍了随着精确农业技术革命的发展,节水灌溉中增加了精确灌溉的内容.通过计算机控制实施相

城市园林绿地节水灌溉系统建设

城市园林绿地节水灌溉系统建设原则是在较少投资的前提下，维持较好的绿地景观效果，实现绿地节水，减少维护费用。本章系统介绍绿地节水灌溉系统的类型与基础知识，提出不同绿地植被类型的节水灌溉模式，从设计步骤、灌水器选型与布置、管网水力计算、园林绿地灌溉制度等几个方面系统阐述了城市绿地节水灌溉系统规划与设计的主要步骤。 第一节设计基础知识 一、绿地灌溉系统组成 城市绿地节水灌溉系统一般由首部枢纽、输水管网、配水管网、灌水器、自动控制设备、排水设施等6部分组成，如图7-1所示。 灌溉系统首部枢纽设备是绿地灌溉系统中最重要的部分，包括水泵、逆止阀、施肥装置、过滤器、测量仪表(压力、流量等)等，主要功能是为灌水器提供流量可靠、压力稳定、水质合格的灌溉水源，同时实现施肥功能。首部系统的设备选型与系统选型、水源条件、灌水器类型、乾灌组设置、控制方式等多种因素有关。 输水管网主要指灌溉系统的干管，配水管网主要指灌溉系统的支管、毛管。绿地灌溉系统一般分成不同小区，各小区间的管网相对独立，一个或几个小区组成一个轮灌 第216页 组。输水管网与各小区之间一般设有阀门和压力调节器，以保障每个轮灌组在压力稳定的前提下实现分区控制。 灌水器主要指地埋式喷头、微喷头、滴灌管、滴头等，灌水器的选择与绿地结构和类型(主要指乔、灌、草耗水特性)、土壤人渗性能、雾化要求等条件有关。 自动控制设备是绿地灌溉系统的关键设备之-，可以实现定时、定量供水灌溉，与手动控制相比，可以降低运行费用，节约用水，提高城市绿地的管理与养护水平。 排水设施一般由泄水阀、渗水井(或排入河流、城市排水管网等)组成，用于管网冲洗或冬季泄水防冻，地势平坦的城市绿地一般在每个灌溉小区的末端设置排水设施，地形不平坦的绿地一般在灌溉小区地势较低处设置排水设施。 二、设计基础资料 绿地灌溉工程是城市基础设施建设工程的一部分，因此，在设计之前要调查收集计划灌溉区域及其附近的水源、气象、地形、土壤、植物等资料，还应收集当地或条件类似地区的灌溉试验资料、能源及设备状况、社会经济状况及对水利的要求等资料，为灌溉工程建设提供科学依据。 1．地形资料 地形图是灌溉系统设计的主要依据，由于城市绿地的地形通常不规则、形状复杂，现有地形图上的信息量远远不能满足设计所需，因此，应到现场实测或收集有关地形资料，实地测量绘制地形图，以供设计之用。 地形图的比例尺应采用1／100、1／200、1／500、1／1000、1／2000、1／2500等。图上至少每5m布设一条等高线，应标明工程和物体的边界，现状和计划的建筑物、道路和人行道，水源的流量和压力，平均地下水位，电源的电压和容量。地形图上还应标明现状和计划栽培的植物、地面坡度、管道走向以及严禁喷洒的位置等。 2．园林植物资料 应了解园林绿地类型、种植面积、配置结构和绿地建设规划，植物生育期、各生育阶

节水灌溉自动控制系统设计

摘要 水是生命的源泉，水是维系社会进步、生态环境和人类文明的基础因素，而我国水资源严重匮乏，农业节约水灌溉技术仍未得到很好的普及利用。我们必须进一步提高认识，抓紧完善节水灌溉的规划设计，大力推进节水灌溉技术的研究、生产和应用，以更好地服务“三农”推进社会的现代化进程。本文就此问题研究了单片机控制的节水灌溉系统，该系统可对不同土壤的湿度进行监控，并按照作物对土壤湿度的要求进行适时、适量的节水灌溉。 本文在设计中采用了微灌的节水灌溉工作模式。系统可以根据土壤湿度要求自动控制电磁阀开关，进行灌溉，还可以根据上位机指令进行灌溉。系统设计上选用AT89S52单片机为控制器，选用FDS-100湿度传感器检测土壤水分湿度。土壤湿度传感器检测出的土壤湿度信号经信号调理电路转换为电流信号传送到AT89S52，单片机将土壤湿度信号转换成数字量，根据用户设定的土壤湿度要求驱动电磁阀进行灌溉。本系统可以检测10路土壤湿度信息，可以控制10路水阀的开关。土壤湿度信息由8位LED显示器就地显示。系统设有CAN 总线接口电路可以与上位机通信。 本系统功能较为全面，使用方便，能够满足农业生产的基本要求，对于提高农作物产量、节约劳动力成本有重要的作用，对我国农业生产自动化有积极地意义。 关键字：节水灌溉；湿度传感器；土壤湿度；电磁阀

Abstract Water is the source of life, and it is the basic factors to maintain the social progress, the ecological environment and human civilization, but shortage of water resource of china and agricultural wa ter saving irrigation technology hasn’t been widely used well. We must promote the understanding further, and hurry to improve the planning and design of water saving irrigation, work hard on promoting the study of water saving irrigation technology and its production and application to better serve the three rural advancing the process of modernization of society. This article studies the problem of water saving irrigation system controlled by single chip microcomputer, the system can be of different soil moisture monitoring, and in accordance with the requirements of the crops on soil moisture of water saving irrigation timely, appropriate. This article adopts the water saving irrigation sprinkler irrigation in design mode. The system can automatically control the electromagnetic valve switch, according to the soil moisture requirements for irrigation, also can be used in irrigation according to computer instruction. The design of system using AT89S52 MCU as controller and using FDS-100 humidity sensor to detect soil moisture and humidity. Soil moisture soil moisture sensor signal detected by signal conditioning circuit converts the current signal is transmitted to the AT89S52, the soil humidity signal is converted into digital quantity, irrigation based on soil moisture set by the user requirement driving solenoid valve. This system can detect 10 of soil moisture information, switch can control 10 road water valve. The soil moisture information from 8 LED display display. System with CAN bus interface circuit can communicate with the PC. The function of system is more comprehensive, easy to use and it can meets the basic requirements of agricultural production, to increase the yield of crops, saving labor costs have an important role and it has positive significance for agricultural production automation in china. Key words:Water-saving irrigation; Humidity sensor; Soil moisture; electromagnetic valve