基于移動互聯(lián)網(wǎng)的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

□李惠鈞 李雙冰

(寧波市富金園藝灌溉設(shè)備有限公司 浙江 寧波 315400)

基于移動互聯(lián)網(wǎng)的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

□李惠鈞 李雙冰

(寧波市富金園藝灌溉設(shè)備有限公司 浙江 寧波 315400)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，移動互聯(lián)網(wǎng)等高新技術(shù)被廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，進一步推動了現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的發(fā)展。我國將保障糧食安全、加快現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展作為重要戰(zhàn)略，需要不斷加快高效節(jié)水灌溉技術(shù)的發(fā)展，積極探索全新的智能灌溉系統(tǒng)，從而提高節(jié)水灌溉設(shè)備的自動化與信息化水平，更好地解決地面灌溉肥、水、土流失問題。本文就對基于移動互聯(lián)網(wǎng)的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)進行分析和探究。

移動互聯(lián)網(wǎng)；智能灌溉系統(tǒng)；設(shè)計與開發(fā)

1 智能灌溉系統(tǒng)的技術(shù)路線

采用移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高智能灌溉設(shè)備的自動控制水平，逐漸成為節(jié)水灌溉技術(shù)的重要發(fā)展趨勢。例如：某示范園形成了功能完備的科技示范體系，集休閑觀光、科普教育、技術(shù)推廣、科研、生態(tài)于一體，在設(shè)計與開發(fā)智能灌溉系統(tǒng)時，根據(jù)科學(xué)的技術(shù)路線，按照“微灌技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)”和“灌溉智能控制系統(tǒng)”來研發(fā)智能灌溉技術(shù)的綜合應(yīng)用模式，以便指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)、適量、適時灌溉。第一，微灌技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)。利用小管出流、滴灌、微灌等技術(shù)，構(gòu)建節(jié)水灌溉示范區(qū)，設(shè)計灌區(qū)的節(jié)水灌溉制度與灌溉系統(tǒng)布置等內(nèi)容，根據(jù)工程實例進行電能與水量的消耗測試，對比分析增產(chǎn)增收、土地節(jié)約利用等[1]。例如：以某灌區(qū)的植物類型、土壤特性、水源條件、氣候特征等為依據(jù)，選用以下設(shè)計參數(shù)：①灌溉水利用系統(tǒng)T1=0.95；②微灌設(shè)計日耗水量Ea=6mm/d；③田間持水量26%；④設(shè)計灌水均勻度Cu=95%；⑤土壤容量1.45g/cm3；⑥設(shè)計土壤濕潤比P=55%。通過試驗與計算，對其灌溉制度加以確定：①苗木綠化區(qū)域的濕潤層達30cm，設(shè)計灌水的周期和定額分別為3d和16.4mm，一次灌水的延續(xù)時間為4.4h；②坡度和梯田的濕潤層為50cm，設(shè)計灌水的周期和定額分別為5d和27.3mm，一次灌水的延續(xù)時間為9.8h。當然，要想優(yōu)化利用水資源，節(jié)省工程投資，需要實施輪灌工作制度，其中苗木綠化區(qū)的輪灌組為一條支管，坡度與梯田的輪灌組為兩條支管。第二，灌溉智能控制系統(tǒng)。利用智能控制技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動通信技術(shù)，精心設(shè)計自動化管理、監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸與采集、設(shè)備控制運行、灌溉計量等內(nèi)容，開發(fā)智能灌溉控制設(shè)備，繼而實現(xiàn)相應(yīng)的綜合應(yīng)用目標，如灌溉系統(tǒng)自動監(jiān)測與控制數(shù)據(jù)信息開發(fā)利用、泵站運行控制、土壤墑情和水文氣象監(jiān)測、現(xiàn)場視頻監(jiān)控等。

2 基于移動互聯(lián)網(wǎng)的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計

智能灌溉系統(tǒng)的核心包括計算機應(yīng)用軟件、移動控制管理終端、管控裝置主控單元，具體分析如下。

2.1 計算機應(yīng)用軟件

對于智能灌溉項目的需求多變性、用戶層次多樣性、管理復(fù)雜性和監(jiān)測點分散性等特征，利用模塊化的設(shè)計理念，以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和數(shù)據(jù)庫訪問接口為基礎(chǔ)，將各業(yè)務(wù)功能抽象成不同模塊，如GIS模塊、歷史查詢模塊、基本功能模塊、服務(wù)信息模塊等，便于軟件的擴展和操作[2]。

2.2 移動控制管理終端

以Android操作系統(tǒng)為基礎(chǔ)，利用APP開發(fā)專業(yè)化的灌溉管理，這樣用戶可以根據(jù)APP發(fā)出指令，通過管控裝置主控單元對用水戶灌溉的合理與否進行判斷，遠程控制灌溉控制節(jié)點的設(shè)備。設(shè)計的移動控制管理終端具有較強的自適應(yīng)能力、較高的可靠性和較短的響應(yīng)時間，能實現(xiàn)遠程服務(wù)和灌溉控制的功能。首先，遠程服務(wù)功能。用戶與系統(tǒng)維護方可利用手機服務(wù)中心進行聯(lián)系，實時傳輸文字和圖片等，這樣用戶可以及時保障系統(tǒng)的安全可靠運行，享受周全便捷的服務(wù)，節(jié)省維護方的檢修成本。

2.3 管控裝置主控單元

對于智能控制模塊而言，其借助高頻射頻信號的加密形式對用戶識別碼進行設(shè)置，以免用戶運用灌溉設(shè)備時受手機信號干擾的影響；或者是利用多頻次驗證編程方式，有效連接智能模塊與無線通信裝置，從而遠程控制指令，對來電身份信息進行智能識別或智能自動拒接[3]。可以說，利用這些關(guān)鍵技術(shù)來開發(fā)設(shè)計管控裝置主控單元，不僅能支持互聯(lián)網(wǎng)和移動系統(tǒng)，還能執(zhí)行遠程控制指令，對數(shù)據(jù)進行遠程傳輸，實現(xiàn)了以下功能：①選用高頻射頻信號加密形式，可以對合法用戶進行智能自動識別，自動排除非法指令，以免出現(xiàn)誤操作；②結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，材質(zhì)強度高且運行記錄良好，適用于野外安裝應(yīng)用的環(huán)境；③具備防竊電功能和節(jié)電功能，防雷、過載和超壓保護功能強；④編程方法的運用可以保證數(shù)據(jù)的安全，實現(xiàn)免維護無故障、穩(wěn)定性高的驗證。

結(jié)束語

基于移動互聯(lián)網(wǎng)的智能灌溉系統(tǒng)，借助多種監(jiān)測技術(shù)對灌區(qū)的土壤墑情、水情和雨情等基礎(chǔ)知識進行實測，精確測算不同作物的需水量，遠程自動灌溉控制，達到節(jié)能節(jié)水的目標。智能灌溉系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)，能夠解決傳統(tǒng)灌溉水資源穩(wěn)定性差、浪費大等問題，避免土地辦的結(jié)硬化，防止水土流失，更好地保護生態(tài)環(huán)境，達到節(jié)水灌溉的目標，實現(xiàn)區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

[1]劉新剛,郝呈波.基于移動互聯(lián)網(wǎng)的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)[J].中國水土保持,2016,(04)：70-73.

1004-7026（2017）23-0114-01

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10.16675/j.cnki.cn14-1065/f.2017.23.080