无码一区二区波多野结衣播放搜索,free性中国老太hd,欧美伊人久久大香线蕉综合,wc女厕撒尿七ⅴ偷拍

返回首頁 | 收藏本站 | 聯(lián)系我們
基于一體化智能壓力變送器的農(nóng)業(yè)節(jié)水管道灌溉系統(tǒng)研究
現(xiàn)在位置: 壓力變送器 > 新聞中心 > 經(jīng)驗與文獻 > 正文

基于一體化智能壓力變送器的農(nóng)業(yè)節(jié)水管道灌溉系統(tǒng)研究

時間:2019-11-14 09:04:32
摘要:農(nóng)業(yè)管道灌溉放水口門配水一般采取人工方式,配水流量大小調(diào)控隨意或者不能調(diào)控。本研究把現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)、多種傳感器監(jiān)測技術(shù)、壓力變送器測控等技術(shù)與傳統(tǒng)電動壓力變送器結(jié)合起來,構(gòu)建了一款適合管道配水灌溉一體化智能壓力變送器設(shè)備,為灌溉管道的分水口流量按需灌溉調(diào)節(jié)控制提供了手段,可實現(xiàn)區(qū)域作物生長環(huán)境監(jiān)測與作物灌溉動態(tài)配水灌溉方式。通過多臺一體化智能壓力變送器組網(wǎng),還可以實現(xiàn)大范圍灌溉調(diào)節(jié)按需調(diào)節(jié)優(yōu)化配水灌溉,可實現(xiàn)灌溉水資源的集約化管理,提高灌溉效率。
1 概述
管道輸水技術(shù)在發(fā)達guojia應(yīng)用十分廣泛,利用管道將水直接輸送到田間進行灌溉,有效的避免了水在渠道內(nèi)發(fā)生的滲漏及蒸發(fā)損失。利用管道輸送到田間,不需要占有農(nóng)田,節(jié)約了寶貴的土地資源,有效的提高了灌溉的效率,使水資源得到有效的利用。但是,直接把明渠等灌溉方式改為管道簡單輸水進行田間灌溉,并沒有真正起到節(jié)約用水的目標,雖然減少了渠系滲漏,其節(jié)約的灌溉水量微乎其微。要想實現(xiàn)水資源的高效利用,不僅僅在灌溉用水的傳輸環(huán)節(jié)(主水渠與管道灌溉)采取措施,還要在灌溉用水終端放水口設(shè)備與用水田塊需水灌溉管理上利用新技術(shù)與方法,需要與優(yōu)化節(jié)水灌溉措施以及控水設(shè)備的科學分水配水智能控制手段相互配合。
2 一體化智能壓力變送器的設(shè)計
長期以來,田間放排水口設(shè)備在項目投資中所占比重不大,在使用中又存在著陋習。而對田間放水口、排水口、分水窨井等田間設(shè)施缺少專門的設(shè)計與研究,沒有統(tǒng)一的標準及相關(guān)標準產(chǎn)品。目前這些口門一般采用簡易壓力變送器,這些簡易口門所采用的方式、形式各不一致。有的止水不好,有的流量大小不能調(diào)控,有的造價太高,總體存在結(jié)構(gòu)型式單一、標準不統(tǒng)一、管理不方便等諸多問題,尤其是水資源浪費嚴重,嚴重制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展、水資源的集約化和生產(chǎn)效率的提高。
隨著智慧水利行業(yè)不斷發(fā)展,管道節(jié)水灌溉放水口門不僅要能夠?qū)崿F(xiàn)可控可調(diào)等功能,還要求放水口壓力變送器能夠根據(jù)放水口壓力變送器區(qū)域范圍內(nèi)作物生長環(huán)境與作物需水要求來實現(xiàn)智能配水調(diào)節(jié)灌溉,同時,實現(xiàn)放水口壓力變送器聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳至控制中心服務(wù)器,實現(xiàn)全區(qū)域配水調(diào)節(jié)灌溉,真正實現(xiàn)現(xiàn)代化智能灌溉。由一體化智能壓力變送器構(gòu)建的農(nóng)業(yè)節(jié)水智能管道灌溉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
20191114090526.jpg
2. 1 一體化智能壓力變送器結(jié)構(gòu)組成
一體化智能壓力變送器由太陽能電池供電系統(tǒng)、集成在壓力變送器本體內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)測控模塊、無線通訊網(wǎng)絡(luò)模塊、傳感器節(jié)點、壓力變送器控制執(zhí)行模塊與本體電動執(zhí)行機構(gòu)組成。太陽能電池供電系統(tǒng)提供系統(tǒng)供電管理,并為閘閥控制提供動力,并實現(xiàn)閘門電機的調(diào)速控制;物聯(lián)網(wǎng)測控模塊負責對分布在作物區(qū)域內(nèi)智能傳感器節(jié)點(包括傳感器和 ZigBee 模塊)進行管理,實時檢測作物生長信息、土壤墑情及溫濕度等相關(guān)的參數(shù),通過傳感器感測現(xiàn)場的環(huán)境變化,通過集成在系統(tǒng)中的 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)通信模塊將數(shù)據(jù)送到物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)直至上傳到數(shù)據(jù)管理中心服務(wù)器,同時,完成對壓力變送器開度與管道壓力的監(jiān)測,實現(xiàn)流量的控制與計量功能;無線通訊網(wǎng)絡(luò)模塊,負責對區(qū)域物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點進行管理,并進行數(shù)據(jù)的上傳與接受遠端命令的下發(fā);控制執(zhí)行模塊與電動執(zhí)行機構(gòu)完成壓力變送器的動作執(zhí)行,可以實現(xiàn)定開度、定時與定流量控制;遠程計算機系統(tǒng)通過訪問服務(wù)器將采集的實時數(shù)據(jù)進行處理,并按照一定的控制算法進行實時決策,實現(xiàn)作物生長需水生長模型灌溉管理方式,同時按照要求產(chǎn)生控制指令并輸出控制信號,控制灌溉水泵與田間管道智能電動閥等執(zhí)行機構(gòu)定流量、定時與輪灌。
具體工作過程:從灌溉區(qū)域的#底層閘閥口門控制區(qū)域設(shè)置的多種類型傳感器反饋信息,通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h程數(shù)據(jù)服務(wù)器,系統(tǒng)根據(jù)整個灌區(qū)不同輪灌區(qū)的情況與作物生長需水模型發(fā)出供水指令,現(xiàn)場區(qū)域灌溉壓力變送器智能測控單元裝置執(zhí)行相應(yīng)的動作,按照要求定開度、定時定量開啟壓力變送器進行灌溉。達到灌溉目的與要求后,系統(tǒng)能夠自動關(guān)閉壓力變送器。壓力變送器關(guān)閉后,灌溉壓力變送器智能測控單元裝置在線連續(xù)不間斷監(jiān)測區(qū)域各種參數(shù)上報遠端數(shù)據(jù)服務(wù)器,為整個灌溉區(qū)域灌溉制度的優(yōu)化提供數(shù)據(jù),并為下次灌溉做好灌溉配水優(yōu)化準備。
2. 2 一體化智能壓力變送器物聯(lián)網(wǎng)無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)
一體化智能壓力變送器物聯(lián)網(wǎng)無線監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主要由智能傳感器節(jié)點、路由器節(jié)點、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)組成。物聯(lián)網(wǎng)硬件開發(fā)基于 Jennic 公司的 JN5168 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊。無線智能傳感器節(jié)點主要實現(xiàn)環(huán)境溫度、土壤濕度、土壤溫度、氣象數(shù)據(jù)等參數(shù)的監(jiān)測,該節(jié)點采用模塊化設(shè)計,根據(jù)不同的灌溉要求配置相應(yīng)的傳感器,并設(shè)置常用的通訊接口,可與智能儀器通訊。路由器節(jié)點采用高功率 ZigBee 模塊,實現(xiàn)遠距離數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)和監(jiān)控主機、Internet 的數(shù)據(jù)通訊,具有以太網(wǎng)、串行通訊、GPRS、Zigbee 等多種通訊接口。農(nóng)業(yè)節(jié)水智能灌溉物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。
其中,系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)器節(jié)點主要用來發(fā)起網(wǎng)絡(luò)連接通信聯(lián)網(wǎng),接收路由節(jié)點和傳感器節(jié)點發(fā)來的信息數(shù)據(jù)并通過網(wǎng)絡(luò)通信方式發(fā)送給上位機。協(xié)20191114090534.jpg調(diào)器節(jié)點的硬件電路主要由電源模塊、JN5168 #小電路、串口通信電路和以太網(wǎng)通信電路組成,協(xié)調(diào)器結(jié)構(gòu)示意如圖 3 所示。
20191114090545.jpg
集成在壓力變送器腔體內(nèi)的傳感器節(jié)點是整個放水壓力變送器區(qū)域監(jiān)測功能的核心,它是區(qū)域范圍內(nèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ),是數(shù)據(jù)采集、無線通信協(xié)議實現(xiàn)的硬件平臺。它負責采集農(nóng)田作物生長環(huán)境和節(jié)點位置信息,并經(jīng)調(diào)理電路預(yù)處理后將采集數(shù)據(jù)發(fā)送至協(xié)調(diào)器。傳感器節(jié)點電源管理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、調(diào)理電路模塊無線發(fā)送模塊和各傳感器組成,農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點結(jié)構(gòu)示意如圖 4 所示。
2. 3 一體化智能壓力變送器調(diào)節(jié)控制
一體化智能壓力變送器是農(nóng)業(yè)節(jié)水智能灌溉物聯(lián)網(wǎng)重要的節(jié)點,其主要功能為接收上位機灌溉優(yōu)化程序的命令,實現(xiàn)灌溉的壓力變送器開度調(diào)節(jié),進而實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)電動壓力變送器控制,一般采取有線供電方式。為減少電纜敷設(shè)工作、減少電纜成本、提高壓力變送器布置靈活性,本文一體化智能壓力變送器采用光伏電池供電。一體化壓力變送器主要由光伏組件、蓄電池、實現(xiàn) MPPT 功能的蓄電池充電的 DC/DC 電路、行程開關(guān)檢測、用于流量測量的水位檢測、電機控制電路等組成,具體系統(tǒng)框圖如圖 5 所示。
一體化壓力變送器#基本的功能是流量控制,流量控20191114090558.jpg制通過控制壓力變送器開度來實現(xiàn),而壓力變送器控制需要準確的位置或速度檢測。為直流電動機實現(xiàn)其高精度位置控制,電機速度及位置調(diào)節(jié)通常都引入閉環(huán)控制,而速度反饋作為實現(xiàn)電機閉環(huán)控制的一個重要參數(shù),有著不可或缺的作用。目前通常采用的是利用霍爾傳感器、光電編碼器、測速發(fā)電機等傳感器實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的測量和反饋。利用此類傳感器件比較容易實現(xiàn)直流電機的閉環(huán)控制,但不可避免也存在一定缺陷,比如增加產(chǎn)品成本、電機本身體積變大、加大安裝及維護難度等。本文采用滑模觀測器方法進行速度估算,省去了編碼器。而壓力變送器的位置為電機轉(zhuǎn)速的積分,且與機械傳動比有關(guān),本文利用壓力變送器的全關(guān)和全開信號進行校準,并實現(xiàn)了在沒有安裝速度傳感器的情況下實現(xiàn)壓力變送器任意開度的測量和調(diào)節(jié),減小了整體成本,提高了系統(tǒng)可靠性。
3 灌溉監(jiān)控和優(yōu)化決策軟件
根據(jù)本文在灌溉區(qū)域內(nèi)的關(guān)鍵區(qū)域設(shè)置的分布式水位監(jiān)測或土壤水分監(jiān)測和一體化智能壓力變送器,利用物聯(lián)網(wǎng)通訊手段,可以實現(xiàn)對全區(qū)域范圍的灌溉效果的監(jiān)測,從而有效實現(xiàn)各壓力變送器的控制和流量調(diào)節(jié)。監(jiān)控和優(yōu)化決策軟件主要由灌溉水情數(shù)據(jù)采集、灌溉需水量輸入模塊、作物需水量預(yù)測模塊和降雨量預(yù)測等輸入模塊組成,以及實時數(shù)據(jù)顯示、歷史數(shù)據(jù)存儲、報表打印等輸出模塊組成。而優(yōu)化決策模塊主要由優(yōu)化決策策略和決策執(zhí)行模塊組成,其中優(yōu)化決策主要由#小灌溉時間指標、消耗電能#小、水泵和壓力變送器聯(lián)合優(yōu)化等策略組成。
20191114090616.jpg
優(yōu)化運行時結(jié)合實際種植情況,以及栽培專家的意見,以農(nóng)作物各個生長階段的需水要求和灌溉要求為基礎(chǔ),確定了灌溉模型的計算公式和計算方法,為灌溉測控系統(tǒng)的決策提供了依據(jù)。根據(jù)監(jiān)測作物生長環(huán)境參數(shù)與氣象參數(shù),集合作物生長模型,構(gòu)建了灌溉測控系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)庫,在此基礎(chǔ)上,實現(xiàn)了灌溉系統(tǒng)的實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)庫管理及記錄、灌溉模型決策、智能化控制、遠程監(jiān)測與控制等功能,達到了作物需水灌溉智能化測控的目的。通過灌溉實驗區(qū)的植物生長情況和傳統(tǒng)人工方式下栽培的植物進行對比發(fā)現(xiàn),達到了提高水資源利用率、增加農(nóng)作物產(chǎn)量的要求。
4 結(jié)語
一體化智能壓力變送器把現(xiàn)代農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)技術(shù)、多種傳感器監(jiān)測技術(shù)、壓力變送器測控等技術(shù)與傳統(tǒng)電動壓力變送器結(jié)合起來,形成區(qū)域作物生長環(huán)境監(jiān)測與作物灌溉動態(tài)配水灌溉方式,使管道灌溉放水口配水突破傳統(tǒng)人工調(diào)節(jié)方式。同時,在利用多個一體化智能壓力變送器組網(wǎng)灌溉系統(tǒng)中,多個壓力變送器實現(xiàn)組網(wǎng)共享數(shù)據(jù),集合灌溉泵站變頻裝置,使更大區(qū)域灌溉配水優(yōu)化更易實現(xiàn),節(jié)約了水資源。研究成果在張家港市樂余鎮(zhèn)核心示范區(qū)試點安裝使用,取得了良好效果。
版權(quán)所有:http://www.yjf-garment.com/ 轉(zhuǎn)載請注明出處

看過本文的人還看過的文章

你可能感興趣的文章

相關(guān)產(chǎn)品