計算機技術(shù)在農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉系統(tǒng)設(shè)計中的應用

尹 魁

（湖南財經(jīng)工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院 湖南衡陽 421002）

在農(nóng)業(yè)種植當中，灌溉用水量非常大，就拿我們國家來說，已經(jīng)遠遠超過了總用水量，所以為了可以有效解決農(nóng)業(yè)灌溉的相關(guān)問題，實現(xiàn)水資源節(jié)約，就必須要對灌溉系統(tǒng)進行重新設(shè)計。

1 設(shè)計的基本原理

在該系統(tǒng)實際運行之中，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現(xiàn)。將計算機作為核心，一般都會直接對溫濕度、輻射和其他一些內(nèi)容的實際參數(shù)進行全方位收集，然后再通過傳感器對土壤的濕度等基本情況進行采集，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

2.1 硬件方面

2.1.1 計算機

現(xiàn)階段計算機已經(jīng)實現(xiàn)了全面普及，在該系統(tǒng)之中，計算機是核心硬件，不但能夠?qū)崿F(xiàn)灌溉軟件的具體操作，還能夠同時進行其他事物，因此對其具體的配置情況要求比較高。在選擇計算機的時候必須要確保其內(nèi)存容量超過2 GB，同時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，鼠標以及主板等重要內(nèi)容也都必須要嚴格控制，一般鼠標必須要符合MS標準，主板要具備COM接口。只有確保完全符合這些配置要求，才能夠進一步促進整體系統(tǒng)軟件的有效運行。

2.1.2 數(shù)據(jù)采集

為了促使整個系統(tǒng)的順利運行，必須要先對整個灌溉區(qū)域的實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)信息支持之下實現(xiàn)灌水量的進一步確認。當下在該系統(tǒng)的實際運行之中，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。

對于雨量傳感器來說，其中不但包含有上翻斗、計量翻斗以及計數(shù)，還包含有承雨口、干簧管以及螺釘?shù)确浅Ｖ匾牧悴考?。在實際工作的時候，通過承雨口進行雨水的收集，然后再通過漏斗將雨水運輸?shù)缴戏分?，當整體的雨水量達到了設(shè)定的數(shù)值之后上翻斗就會馬上側(cè)翻，并在截流管等部件的支持下被運輸?shù)接嬃糠分?。在這之中只要雨水達到了設(shè)定的數(shù)值之后該翻斗也會馬上側(cè)翻，在這之后，翻斗上面配置的磁鋼就會展開干簧管的掃描工作，原先已經(jīng)被通電的干簧管就會在磁化的影響下產(chǎn)生閉合的情況，并根據(jù)二芯電纜把這一信號順利傳輸出去，使計數(shù)器可以馬上接收到信號的實際內(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)這一標準對整體的降水量進行統(tǒng)計，最終依照統(tǒng)計的實際結(jié)果以及整個灌溉區(qū)域當中農(nóng)作物的實際生長狀況確定出來最終農(nóng)作物是否亟需進行灌溉，一旦需要則會馬上開始灌溉。

對于濕度傳感器來說，它是整個系統(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給農(nóng)作物的實際生長情況帶來很大的影響，如果整體水分十分缺乏，農(nóng)作物可能就會因為缺少而出現(xiàn)營養(yǎng)不良或者是直接被旱死。所以這時候就必須要全面開展土壤濕度的監(jiān)測，以確?？梢詫崟r掌握土壤之中水分的具體含量。在系統(tǒng)設(shè)計之中經(jīng)常會應用到RHD ～ 100 型號的該項設(shè)備，它的探針長度為5.5 cm，直徑是3 mm，在工作的時候電壓在5 ～ 12 V，電流在21 ～ 26 mA，測量的穩(wěn)定時間是2 s，在測量區(qū)域之中是將中央探針作為中心。

2.1.3 輸出驅(qū)動

在收集完所有信息之后，通過輸出驅(qū)動模塊的電磁閥所接收到的實際計算機信號，依照信號的具體情況全面輸出驅(qū)動模塊，從而產(chǎn)生一定推力。在這一系統(tǒng)實際運行之中，調(diào)節(jié)閥主要是直動式，先給電磁閥進行通電，然后在電磁吸力的影響下閥芯會被提起，這時候關(guān)閉件開啟，這樣一拉灌溉水就直接可以順利通過，這個時候整個電磁閥完全處在工作狀態(tài)之中。如果這時候?qū)㈦娫辞袛?，電磁力就會消失，閥門這時候就會在彈簧力的影響下直接關(guān)閉，這樣一來電磁閥就會馬上停止。

2.2 軟件方面

在對該系統(tǒng)進行設(shè)計的過程中，主要通過VB.NET軟件對其進行編程，后臺數(shù)據(jù)庫則主要運用Access。倘若需要進行數(shù)據(jù)庫的維護，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現(xiàn)。

在登錄了節(jié)水灌溉系統(tǒng)以后，必須要先進行使用戶個人信息驗證，同時管理員可以依照相關(guān)需求對這些個人信息、農(nóng)作物的實際情況以及土壤狀況等信息進行刪減。倘若是一般用戶，他們的權(quán)限只局限于查詢或者是監(jiān)控相應的信息，然后再依照農(nóng)作物的實際生長需求對水泵進行控制，在完成相關(guān)操作時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。因為不同農(nóng)作物對于水分和土壤的需求基本上存在很大差異，所以這時候如果開展農(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對設(shè)備的實際工作狀況進行診斷，還可以在緊急情況之中自動報警，從而依照故障節(jié)點進行精準定位，實現(xiàn)對系統(tǒng)運作狀況的全面監(jiān)控。在具體管理之中都是將無線基站當作核心，這樣保證系統(tǒng)可以實現(xiàn)穩(wěn)定運行，與此同時，設(shè)備利用率也會得到有效提升，降低維護成本。整體系統(tǒng)操作較為靈活，能夠根據(jù)具體的情況實現(xiàn)升級或維護。

2.2.2 地塊信息

在這一模塊之中能夠進一步了解農(nóng)作物土壤營養(yǎng)成分的實際含量，并在計算機的作用下進行農(nóng)作物水分需求量的計算，實現(xiàn)對該地區(qū)用水灌溉量的精確判斷，最終依照實際數(shù)據(jù)情況對整個灌溉設(shè)備實施自動化控制，實現(xiàn)系統(tǒng)的全面控制。

2.2.3 自動灌溉

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

3 運行

在農(nóng)作物生長當中，基本都是通過信息采集系統(tǒng)對氣候狀況、降水量、溫濕度等實施大范圍收集，并將其及時傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)之中。當控制系統(tǒng)在收到這些信息以后就會運用PLC控制器對其開展進一步的整理，并在監(jiān)控系統(tǒng)的作用下把所有信息現(xiàn)實出來。接下來在指令和控制策略的影響下，系統(tǒng)就會給執(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，水泵就會依照命令進行水泵的關(guān)閉或開啟。

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

4 小結(jié)

總的來說，在設(shè)計該系統(tǒng)的過程中重點使用到了自動化技術(shù)、通信技術(shù)以及無線電技術(shù)等等，它們能夠促進灌溉數(shù)據(jù)的進一步整理和收集。其具體的設(shè)計并不復雜，耗能也比較低，同時成本投入少，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，在進一步提升灌溉的過程中，有效節(jié)省水資源，因此在灌溉當中可大范圍使用。