尹 魁

（湖南財(cái)經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 湖南衡陽 421002）

在農(nóng)業(yè)種植當(dāng)中，灌溉用水量非常大，就拿我們國家來說，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了總用水量，所以為了可以有效解決農(nóng)業(yè)灌溉的相關(guān)問題，實(shí)現(xiàn)水資源節(jié)約，就必須要對(duì)灌溉系統(tǒng)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。

1 設(shè)計(jì)的基本原理

在該系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行之中，其中關(guān)于集中理算監(jiān)控的一些工作都必須要通過中央控制器實(shí)現(xiàn)。將計(jì)算機(jī)作為核心，一般都會(huì)直接對(duì)溫濕度、輻射和其他一些內(nèi)容的實(shí)際參數(shù)進(jìn)行全方位收集，然后再通過傳感器對(duì)土壤的濕度等基本情況進(jìn)行采集，從而把采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂破髦小?/p>

2 整體設(shè)計(jì)

2.1 硬件方面

2.1.1 計(jì)算機(jī)

現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全面普及，在該系統(tǒng)之中，計(jì)算機(jī)是核心硬件，不但能夠?qū)崿F(xiàn)灌溉軟件的具體操作，還能夠同時(shí)進(jìn)行其他事物，因此對(duì)其具體的配置情況要求比較高。在選擇計(jì)算機(jī)的時(shí)候必須要確保其內(nèi)存容量超過2 GB，同時(shí)CPU決不能小于2.0 GHz，磁盤的容量也都必須要超過500 GB。不僅如此，鼠標(biāo)以及主板等重要內(nèi)容也都必須要嚴(yán)格控制，一般鼠標(biāo)必須要符合MS標(biāo)準(zhǔn)，主板要具備COM接口。只有確保完全符合這些配置要求，才能夠進(jìn)一步促進(jìn)整體系統(tǒng)軟件的有效運(yùn)行。

2.1.2 數(shù)據(jù)采集

為了促使整個(gè)系統(tǒng)的順利運(yùn)行，必須要先對(duì)整個(gè)灌溉區(qū)域的實(shí)際降水情況以及土壤的濕度做出充分了解，以此在這樣的數(shù)據(jù)信息支持之下實(shí)現(xiàn)灌水量的進(jìn)一步確認(rèn)。當(dāng)下在該系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行之中，采集數(shù)據(jù)所使用到的設(shè)備主要有兩類，一類是雨量傳感器，另外一類是濕度傳感器。

對(duì)于雨量傳感器來說，其中不但包含有上翻斗、計(jì)量翻斗以及計(jì)數(shù)，還包含有承雨口、干簧管以及螺釘?shù)确浅Ｖ匾牧悴考?。在?shí)際工作的時(shí)候，通過承雨口進(jìn)行雨水的收集，然后再通過漏斗將雨水運(yùn)輸?shù)缴戏分校?dāng)整體的雨水量達(dá)到了設(shè)定的數(shù)值之后上翻斗就會(huì)馬上側(cè)翻，并在截流管等部件的支持下被運(yùn)輸?shù)接?jì)量翻斗之中。在這之中只要雨水達(dá)到了設(shè)定的數(shù)值之后該翻斗也會(huì)馬上側(cè)翻，在這之后，翻斗上面配置的磁鋼就會(huì)展開干簧管的掃描工作，原先已經(jīng)被通電的干簧管就會(huì)在磁化的影響下產(chǎn)生閉合的情況，并根據(jù)二芯電纜把這一信號(hào)順利傳輸出去，使計(jì)數(shù)器可以馬上接收到信號(hào)的實(shí)際內(nèi)容。在這之中翻轉(zhuǎn)一次基本和0.1 mm的降水量等同，然后再根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)對(duì)整體的降水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，最終依照統(tǒng)計(jì)的實(shí)際結(jié)果以及整個(gè)灌溉區(qū)域當(dāng)中農(nóng)作物的實(shí)際生長(zhǎng)狀況確定出來最終農(nóng)作物是否亟需進(jìn)行灌溉，一旦需要?jiǎng)t會(huì)馬上開始灌溉。

對(duì)于濕度傳感器來說，它是整個(gè)系統(tǒng)之中最必不可少的設(shè)備之一，究其原因主要在于土壤之中的水分含量的高低情況一般都會(huì)給農(nóng)作物的實(shí)際生長(zhǎng)情況帶來很大的影響，如果整體水分十分缺乏，農(nóng)作物可能就會(huì)因?yàn)槿鄙俣霈F(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良或者是直接被旱死。所以這時(shí)候就必須要全面開展土壤濕度的監(jiān)測(cè)，以確保可以實(shí)時(shí)掌握土壤之中水分的具體含量。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之中經(jīng)常會(huì)應(yīng)用到RHD ～ 100 型號(hào)的該項(xiàng)設(shè)備，它的探針長(zhǎng)度為5.5 cm，直徑是3 mm，在工作的時(shí)候電壓在5 ～ 12 V，電流在21 ～ 26 mA，測(cè)量的穩(wěn)定時(shí)間是2 s，在測(cè)量區(qū)域之中是將中央探針作為中心。

2.1.3 輸出驅(qū)動(dòng)

在收集完所有信息之后，通過輸出驅(qū)動(dòng)模塊的電磁閥所接收到的實(shí)際計(jì)算機(jī)信號(hào)，依照信號(hào)的具體情況全面輸出驅(qū)動(dòng)模塊，從而產(chǎn)生一定推力。在這一系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行之中，調(diào)節(jié)閥主要是直動(dòng)式，先給電磁閥進(jìn)行通電，然后在電磁吸力的影響下閥芯會(huì)被提起，這時(shí)候關(guān)閉件開啟，這樣一拉灌溉水就直接可以順利通過，這個(gè)時(shí)候整個(gè)電磁閥完全處在工作狀態(tài)之中。如果這時(shí)候?qū)㈦娫辞袛啵姶帕蜁?huì)消失，閥門這時(shí)候就會(huì)在彈簧力的影響下直接關(guān)閉，這樣一來電磁閥就會(huì)馬上停止。

2.2 軟件方面

在對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，主要通過VB.NET軟件對(duì)其進(jìn)行編程，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫則主要運(yùn)用Access。倘若需要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的維護(hù)，用戶只要直接登錄操作頁面，然后依照具體的提示操作就可以實(shí)現(xiàn)。

在登錄了節(jié)水灌溉系統(tǒng)以后，必須要先進(jìn)行使用戶個(gè)人信息驗(yàn)證，同時(shí)管理員可以依照相關(guān)需求對(duì)這些個(gè)人信息、農(nóng)作物的實(shí)際情況以及土壤狀況等信息進(jìn)行刪減。倘若是一般用戶，他們的權(quán)限只局限于查詢或者是監(jiān)控相應(yīng)的信息，然后再依照農(nóng)作物的實(shí)際生長(zhǎng)需求對(duì)水泵進(jìn)行控制，在完成相關(guān)操作時(shí)候就可以直接退出系統(tǒng)。

該系統(tǒng)主要是露天環(huán)境下呈現(xiàn)的，具體依照農(nóng)作物的種類去劃分出不同的區(qū)域。因?yàn)椴煌r(nóng)作物對(duì)于水分和土壤的需求基本上存在很大差異，所以這時(shí)候如果開展農(nóng)作物混合種植，在該灌溉軟件之下就能夠直接選擇多個(gè)區(qū)域，然后再依照具體的土壤濕度、深度以及灌溉水源的具體利用率信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)置和發(fā)送。

2.2.1 系統(tǒng)管理

在這之中不但能夠隨時(shí)對(duì)設(shè)備的實(shí)際工作狀況進(jìn)行診斷，還可以在緊急情況之中自動(dòng)報(bào)警，從而依照故障節(jié)點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)作狀況的全面監(jiān)控。在具體管理之中都是將無線基站當(dāng)作核心，這樣保證系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，與此同時(shí)，設(shè)備利用率也會(huì)得到有效提升，降低維護(hù)成本。整體系統(tǒng)操作較為靈活，能夠根據(jù)具體的情況實(shí)現(xiàn)升級(jí)或維護(hù)。

2.2.2 地塊信息

在這一模塊之中能夠進(jìn)一步了解農(nóng)作物土壤營(yíng)養(yǎng)成分的實(shí)際含量，并在計(jì)算機(jī)的作用下進(jìn)行農(nóng)作物水分需求量的計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)該地區(qū)用水灌溉量的精確判斷，最終依照實(shí)際數(shù)據(jù)情況對(duì)整個(gè)灌溉設(shè)備實(shí)施自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的全面控制。

2.2.3 自動(dòng)灌溉

為了能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的高效運(yùn)行，并提升灌溉效率，降低水資源消耗量，這一模塊就會(huì)依照各個(gè)節(jié)點(diǎn)農(nóng)作物對(duì)于水分的需求量，設(shè)置循環(huán)灌溉信息，促使農(nóng)作物在各個(gè)節(jié)點(diǎn)之中都能夠有充分的水分供應(yīng)。

3 運(yùn)行

在農(nóng)作物生長(zhǎng)當(dāng)中，基本都是通過信息采集系統(tǒng)對(duì)氣候狀況、降水量、溫濕度等實(shí)施大范圍收集，并將其及時(shí)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)之中。當(dāng)控制系統(tǒng)在收到這些信息以后就會(huì)運(yùn)用PLC控制器對(duì)其開展進(jìn)一步的整理，并在監(jiān)控系統(tǒng)的作用下把所有信息現(xiàn)實(shí)出來。接下來在指令和控制策略的影響下，系統(tǒng)就會(huì)給執(zhí)行單位下發(fā)具體的命令，在接收到監(jiān)控系統(tǒng)命令以后，水泵就會(huì)依照命令進(jìn)行水泵的關(guān)閉或開啟。

為了促使整個(gè)系統(tǒng)順利運(yùn)行，除了要有自動(dòng)模式，還要設(shè)置手動(dòng)模式，從而在出現(xiàn)故障的時(shí)候能夠順利切換。

4 小結(jié)

總的來說，在設(shè)計(jì)該系統(tǒng)的過程中重點(diǎn)使用到了自動(dòng)化技術(shù)、通信技術(shù)以及無線電技術(shù)等等，它們能夠促進(jìn)灌溉數(shù)據(jù)的進(jìn)一步整理和收集。其具體的設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，耗能也比較低，同時(shí)成本投入少，操作穩(wěn)定且持久，能夠促使節(jié)水灌溉變得更為系統(tǒng)和智能，在進(jìn)一步提升灌溉的過程中，有效節(jié)省水資源，因此在灌溉當(dāng)中可大范圍使用。