节水灌溉技术知识讲座之六 控制器
园林灌溉智能控制器
园林灌溉智能控制器M. D. Dukes摘要在过去的十年里，许多制造商和已节水传播者试图减少过度灌溉, 已经开发了的智能灌溉控制器。
相关法律已经在加利福尼亚州和得克萨斯州被引入，并在佛罗里达州强制或激励使用这些控制器通过。
由于智能控制器的有利的结果，它们的使用正在增加，如已用于新的住宅和轻型商用灌溉系统的安装和改造。
然而，许多使用正式实验设计和统计分析对照研究研究表明大量节省40 ％的任何地方的水70％以上使用这些设备时，实际节省较大的中试规模的项目表明，可节省通常小于10 ％。
原因显而易见，潜在的节约和实现节约试点项目都与缺乏之间的分歧：高灌用户目标（无论是相对或绝对规模），教育承包商和最终用户，并及时跟进评估节约用水。
此外，许多科研智能控制器已在潮湿的地区，较高的节能潜力可能是由于只需要补充降雨灌溉进行。
未来试点项目应包括全面的教育组成部分，旨在灌溉站点潜在的灌溉节约基于气候变量（即高灌用户）估计园林灌溉需求。
关键词： ET、蒸散量、灌溉协会、灌溉控制器、智能水应用技术、短信、土壤湿度传感器智能灌溉控制器由农田水利会定义为控制器，“估计或可用植物土壤水分测量损耗，以经营一个灌溉系统，如同时尽量减少多余的水分利用需要补充水。
经过适当编程的智能控制器需要进行初始设置，并将使灌溉制度的调整，包括运行时间和所需的周期，在整个灌溉的季节无需人工干预“（灌溉协会，2007）。
因此，智能控制器测量灌溉系统变量和调节灌溉控制，以保持充足的水分条件。
通常有两种类型的智能控制器：气候学基础的控制器，也称为蒸散量（ET）的控制器，土壤水分传感器（SMS）的控制器。
雨水传感器（RS）或雨交换机是另一种类型的控制机制，是在控制技术，应对气候条件的灌溉园林，但不是技术上控制器的背景下讨论。
基于土壤水分灌溉控制的概念并不新鲜，在20世纪80年代在农业中已经使用（如，穆尼奥斯- Carpena等，2005;。
Smajstrla和Locascio，1996），以及在草坪灌溉（Snyder等人，1984）。
自动浇灌控制器
自动浇灌控制器D设置为人工控制灌溉。
灌水电磁阀的通断控制灌溉的开始与结束,在自动进行灌溉时,灌溉控制器根据湿度传感器检测到的土壤湿度信号,并经模拟量输入模块转换之后送入PLC与预设值进行比较,从而决定灌溉与否。
在人工控制模式下,系统将屏蔽湿度传感器的信号,灌溉与否只受人工控制。
3控制器软件设计3.1模糊控制原理灌溉自动控制器主要由西门子S7200PLC、模拟量输入模块、水位传感器、湿度传感器和电磁阀等构成。
控制器采用模糊控制原理,控制原理如图2所示。
根据土壤含水率的变化情况,通过控制系统不断查询模糊辨别查询表,从而确定每次灌水循环中电磁阀开启时间。
根据模糊控制规则,当土壤含水率的检测值与设定值差距比较大时。
灌溉时间比较长,当测定值接近设定值时,灌溉时间相应的减少,直至检测值等于设定值(小于允许误差)时停止灌溉。
3.2模糊控制算法的实现在本控制器中,将土壤湿度偏差e(即土壤中的水分图1灌溉自动控制系统图2系统控制原理含量与田间持水量之差)及其变化率Δe作为输入量,将灌溉时长Y作为输出变量。
在离线状态下使用计算机对模糊控制表进行优化,然后将其下传至PLC中,PLC将湿度传感器检测到的湿度与设定值进行比较,计算出偏差e和偏差变化率Δe,并进行量化;在查询模糊控制表得相应的控制量,根据该控制量的大小来确定灌水电磁阀的开启及开启时间［2］。
算法实现主要分以下几个步骤:第一步:计算偏差。
根据湿度传感器测到的实测数据,与控制器中事先设定好的值进行对比,并计算出温湿度偏差e及其变化率Δe。
第二步:模糊化。
通过湿度传感器及信号处理后得到的误差是精确值,必须将其模糊化变成模糊控制器所能接受的模糊量,同时把语言变量的语言值化为某适当论域上模糊子集。
表1为各变量取值。
第三步:建立模糊控制规则。
根据湿度控制的经验可以得出对应控制量的一系列语言规则,分别建立两输入单输出的模糊规则。
第四步:应用模糊推理合成规则,计算出相应的模糊控制量,建立模糊控制查询表,将此表存于控制器中,控制器将根据实际输入量的模糊值通过查询表得到实际控制量,解模糊后加到灌水电磁阀上控制其工作。
6节水灌溉机械
海水西调
• “海水西调”工程将从渤海西北海岸提送海水达到 海拔1200米高度，途径内蒙古自治区东南部，再 顺北纬42°线东西方向的洼槽地表，流经燕山、 阴山以北，出狼山向西进入居延海，绕过马鬃山 余脉后流入新疆。
• “海水西调”工程主要分为两大阶段，第一阶段 从渤海西北岸向上提水至1200米高度，整个过程 都用直径3.2米的玻璃钢管进行输送；第二部分则 需要建造320公里长的地下隧道，将海水输送至 内蒙古锡林郭勒盟海水淡化厂。
• 实际扬程Hd （或称为地形高度）
•
Hd=Hd.x+Hd.y
• （3）功率 a．有效功率Nx（又叫水功率）b．轴功率
Nz（又叫水泵的输入功率）c．配套功率Np
• （4）水泵效率η
• （5）水泵转速
• （6）允许吸上真空高度（或汽蚀余量）
• （7）比转数
2．水泵性能曲线
• （1）离心泵性能曲线 • （2）轴流泵性能曲线 • （3）混流泵性能曲线
三、作物需水量及其影响因素
2、作物需水量的影响因素：蒸腾 棵间蒸发 目前对作物需水量各因素的分析只是定性的，还不 能精确确定各因素之间的影响程度。P134
第二节 农用水泵
• 农田灌溉用的水泵机组包括：水泵、动力 机、输水管路、管路附件。
• 常用的水泵类型有：离心泵、混流泵、轴 流泵、潜水泵和自吸式离心泵 5种。
自吸式水泵
柴油机带动 扬程：28m 流量：100（m3/h）
清水离心泵
高扬程潜水泵
一、农用水泵的一般构造
水泵的一般构造包括：叶轮、泵壳
叶轮是水泵最重要的工作部件，水泵通过叶轮的旋转使被抽送的水 获得能量，使其有一定的流量和扬程。
不同叶轮的水流方向
离心泵的泵壳
自动浇灌控制器
自动浇灌控制器摘要：经应用实验结果表明,本系统具有以下优点:(1)控制器方案设计合理,系统运行可靠,控制精度高。
(2)控制器操作简单,制作成本低,适用于中小型节水灌溉系统。
关键词：PLC,灌溉自动控制器,开发1引言新疆是个缺水地区,农业节水灌溉势在必行,灌溉自动化可大大减轻灌水的劳动强度,提高劳动生产率,减少灌溉水量损失,是灌溉农业发展的方向和趋势［1］。
目前市面上虽然也有各种灌溉自动控制系统,但价格过高,系统庞大,这制约了节水灌溉自动化的推广,为解这一问题,2009年新疆昌吉职业技术学院与新疆昌吉市致远农业科技发展有限公司联合开展了一种新的小型灌溉自动控制器的研制,该灌溉自动控制器设计要求一是低成本,二是要操作简单、可靠,能按作物需水量进行自动灌溉,以达到降低灌溉成本、提高灌溉质量的目的。
在综合考虑制作成本、运行可靠性及操作的复杂性等因素后,经过反复对比,最终确定使用西门子S7200PLC作为灌溉自动控制器核心部件,通过使用湿度传感器测定被灌溉土壤含水量及其变化情况,采用模糊控制原理,进行实时灌溉。
经过一年多的实际应用,此控制器各项功能运行可靠、准确,操作方便,目前该控制器已通过省级新产品鉴定,并投放市场。
2系统功能概述灌溉自动控制器使用与灌溉供水管道连为一体,其的结构如图1所示,系统主要由水箱、渗灌主管道、渗灌装置、灌溉控制器等构成。
灌溉系统中设置高位水箱用以储水,同时又作为肥料混合装置,在进行灌溉的同时对作物进行施肥。
水箱底部高度为1.5米,由水泵或进水电磁阀将水注入其中,同时将灌水电磁阀、灌溉管道、水泵、高位水箱连成输水通道,并由灌溉控制器根据灌区中土壤湿度控制灌水电磁阀的开关,实现自动灌溉。
灌溉自动控制器由西门子S7200PLC、灌水电磁阀、土壤湿度传感器、模拟量输入模块、水箱水位开关等组成,并留有水泵控制端口和进水电磁阀控制端口,用于与不同水源进行对接。
系统可设置为进行自动灌溉,也可设置为人工控制灌溉。
智能灌溉控制系统的工作原理
智能灌溉控制系统的工作原理大家好，今天我们来聊聊智能灌溉控制系统。
别看名字挺高大上的，其实它的工作原理一点都不复杂，通俗点说，就是用聪明的办法来给植物浇水。
走，咱们一起看看这套系统是怎么运作的吧！1. 智能灌溉系统的基本概念1.1 什么是智能灌溉系统？简而言之，智能灌溉系统就是一种能自动根据土壤湿度、天气情况等因素来给植物浇水的装置。
你可以把它想象成一个勤劳的小助手，帮你照顾植物，省去你不少麻烦。
就像老话说的“省心省力”，它就是为了这个目的而诞生的。
1.2 它的核心组件是什么？智能灌溉系统通常有几个重要的部分：传感器、控制器和执行器。
传感器就像是植物的“语言翻译器”，它能检测土壤的湿度和环境的变化；控制器是系统的大脑，负责分析数据并决定什么时候需要浇水；执行器就是“行动派”，按照控制器的指示实际进行浇水操作。
2. 智能灌溉系统的工作原理2.1 数据采集一切的开始，都是从传感器采集数据开始的。
比如说，土壤湿度传感器会测量土壤的湿润程度，一旦湿度低于预设值，它就会发出信号。
就像你手机上收到了一条消息，提醒你该喝水了，植物也是这样，通过传感器来“告诉”系统它需要水分了。
2.2 数据分析接下来，控制器就要登场了。
控制器会把传感器收集到的数据进行分析，像是一位细心的老师，审视学生的表现。
如果系统检测到土壤干燥，它就会决定启动灌溉系统，开始给植物浇水。
说白了，控制器就是植物的“贴心管家”。
2.3 执行灌溉最后，就是执行器的工作了。
执行器负责把水送到植物的根部。
它的工作可以是自动的，也可以是远程控制的。
比如，你可以在手机上设置一个浇水计划，系统就会按时自动完成灌溉。
这样一来，植物喝水就像吃饭一样定时定量，健康又省心。
3. 智能灌溉系统的优势3.1 节水环保智能灌溉系统的一大优点就是节水。
传统的灌溉方式常常因为过量或不够精确，浪费了大量的水资源。
而智能系统则根据植物的实际需求来调节水量，既能保证植物健康，又能节约水资源。
滴灌自动化控制
滴灌自动化控制滴灌自动化控制是指利用现代科技手段，对滴灌系统进行智能化、自动化的监控和控制。
通过自动化控制，可以实现对滴灌系统的水量、水压、灌溉时间等参数的精确控制，提高灌溉效果，节约水资源，降低劳动成本。
一、滴灌自动化控制的原理及作用滴灌自动化控制的原理是通过传感器、执行器等设备实时监测和控制滴灌系统的工作状态。
传感器可以感知土壤湿度、气温、光照强度等环境参数，执行器可以控制水泵、阀门等设备的开关。
通过对这些数据的采集和分析，可以实现对滴灌系统的自动控制，以达到节水、节能、提高灌溉效果的目的。
滴灌自动化控制的作用主要有以下几个方面：1. 提高灌溉效果：通过自动控制，可以根据土壤湿度、植物需水量等因素，精确控制滴灌系统的工作参数，实现精准灌溉，避免过度灌溉或欠灌，提高植物的生长效果。
2. 节约水资源：通过自动控制，可以根据实时的土壤湿度和植物需水量，调整滴灌系统的工作参数，避免水的浪费，实现节约水资源的目的。
3. 降低劳动成本：传统的滴灌系统需要人工监控和调整，而自动化控制可以实现对滴灌系统的自动监测和控制，减少了人工操作的需求，降低了劳动成本。
4. 提高灌溉管理效率：通过自动化控制，可以实现对滴灌系统的远程监控和控制，及时发现和处理问题，提高灌溉管理的效率。
二、滴灌自动化控制的关键技术滴灌自动化控制的实现离不开以下几个关键技术：1. 传感技术：包括土壤湿度传感器、气温传感器、光照传感器等，用于感知环境参数，提供给控制系统进行分析和判断。
2. 控制算法：根据传感器采集到的数据，控制系统需要具备一定的算法来进行分析和判断，以实现对滴灌系统的自动控制。
3. 执行器技术：包括水泵、阀门等设备，用于根据控制系统的指令进行开关控制，实现对滴灌系统的自动调节。
4. 通信技术：通过互联网等通信手段，实现对滴灌系统的远程监控和控制，方便用户进行远程操作和管理。
5. 数据分析技术：对传感器采集到的数据进行处理和分析，提取有用的信息，为决策提供依据，优化滴灌系统的工作效果。
雨鸟常用控制器介绍概要
中文界面
TBOS 系列控制器
3、TBOS三程序 干电池控制器
适用于现场没有交流 电源的园林、农业等喷滴 灌系统的自动控制，包括 公园、道边绿地、果园、 温室大棚等。
TBOS 系列控制器
TBOS 系统的组成
田间控制器
编程器
直流电磁头
TBOS 系列控制器
TBOS 编程器的特点
大液晶显示屏
...1 分钟.
可接雨量 可 接 多 传感器或 站点？ 土壤湿度 传感器？
是否有 可 否 电源 “间歇 电 池 灌溉” 编 程 ？ 功能？
ESP-LX+ Modular
4个独立 8 个 启 0-300% 程 序 ， 动时间 D 程 序 可叠加
3个独立 4 个 启 0-200% 程序 动时间 3个独立 8 个 启 程序 动时间
1、 能真正做到定时定量控制灌水量
•能自动按程序运行, 做到定时定量灌溉 •可接各种传感器
•手动系统无法做到定时定量灌溉
为什么要采用自动化灌溉
2、降低管理人员的劳动强度 3、优化系统设计,降低系统造价
•提高管网的利用率
•减小干管的直径
为什么要采用自动化灌溉
4、降低运行成本
•降低电机功率
•避免水资源的浪费
•减小管理维护人员
雨鸟园林灌溉常用控制器
ESP-MODULAR
ESP-LX-MODULOR
TBOS
1、ESP-LX 模块控制器
ESP —LX是ESP系列 控制器的一员, ESP-LX 模块控制器适 用于庭院到商业园林景 观自动控制的控制器
中文界面控制面版和液 晶显示
ESP-LX 模块控制器的主要优点
增强型编程器
– 具有标准型的所有功能 – 偶数天、奇数天轮灌 – 1- 6-天轮灌
灌溉系统节水器具使用指南 提高效率减少浪费
灌溉系统节水器具使用指南提高效率减少浪费灌溉是农业生产中非常重要的一环，但过度的用水不仅会导致资源浪费，还会产生一系列环境问题。
为了提高灌溉效率，减少浪费，节水器具成为不可或缺的工具。
本文将为您介绍灌溉系统节水器具的使用指南，帮助您提高灌溉效率，减少浪费。
一、灌溉系统节水器具的种类及功能1. 定时喷水器定时喷水器是一种能够根据预设的灌溉时间和周期进行定时浇水的器具。
通过设置合适的灌溉时间和周期，可以保证植物得到充分的水分，避免过度浇水和浪费。
2. 雨水收集系统雨水收集系统能够将雨水收集起来，以备灌溉使用。
通过安装合适的雨水收集设备，可以最大限度地利用自然资源，减少对自来水的依赖。
同时，雨水本身不含有二氧化碳，对植物生长更加有益。
3. 节水微喷头节水微喷头是一种能够控制喷水范围和喷水强度的器具。
相比传统的喷头，节水微喷头可以将水分更加精确地送到植物根部，减少水分的蒸发和流失，提高灌溉效率。
4. 土壤湿度传感器土壤湿度传感器可以测量土壤中的水分含量，并通过与灌溉系统连接，实现自动控制。
当土壤中的水分含量达到一定阈值时，灌溉系统便会自动停止喷水，避免过度灌溉。
二、使用灌溉系统节水器具的技巧1. 合理安排灌溉时间根据植物的需水量和生长状况，合理安排灌溉时间是节水的关键。
一般来说，早晨和傍晚是灌溉的最佳时间段，避免在炎热的中午时段进行浇水，以减少水分的蒸发。
2. 配备合适的喷头和管道灌溉系统的喷头和管道选择也十分重要。
根据植物的生长情况和所需水量，选择合适的喷头和管道，确保喷水范围和强度与植物的需求相匹配，避免水分的浪费和地面积水。
3. 对土壤进行分层浇水土壤的不同层次具有不同的吸水能力，因此进行分层浇水可以更好地满足植物的需水量。
先进行浅层浇水，使表层土壤湿润，再进行深层浇水，以达到更深层次植物的根部，减少水分的损失。
4. 定期检查和维护节水器具定期检查和维护灌溉系统节水器具的正常运行也是节水的关键。
清洁喷头和管道，确保其无堵塞和漏水现象；检查定时喷水器的计时设置，调整灌溉时间和周期；及时更换损坏的节水器具，以保证其正常使用。