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节水灌溉自动控制系统研究急需解决的问题

来源:http://www.totzhatz.com/     2022年03月31日 18:03


总体而言,当前我国的自动化灌溉控制系统总体上技术成熟度不够高,控制功能不够全面,推广应用不够广泛,国产化率偏低。迄今为止,国内有关灌溉控制技术与设备的科学研究大多数是研究课题,有资金资助,但经常进行基础和关键部件的研究,而产品的成套性和实用性往往考虑不周,产品成果转化率不够,与国外专业产品相比,还有较大的差距,市场竞争力不够,国内灌溉系统很少实现施肥功能。目前我国节水灌溉自动控制系统研究还有以下几个方面的问题急需研究:

一、建立更为完善的节水灌溉自动控制硬件系统设备构建基于互联网控制的整体框架体系;

研制基于互联网的控制硬件系统:各种介入互联网的设备,如电话,手机,电脑等设备;研制具有网络节点功能的控制器;研制支持节水灌溉控制系统的具有现场总线标准的各种执行机构;研制支持节水灌溉控制系统的具有现场总线标准的传感器。


二、制定节水灌溉控制硬件设备标准未来几年内,必须使节水灌溉系统中各个部件标准化、数字化,从而达到智能化的要求。

对于节水灌溉控制系统而言,需要解决的问题主要有以下四个方面:


 1、控制器的标准化、数字化。控制器是节水灌溉控制系统中的核心部件,完成控制器的标准化、数字化,才能信息实时采集、分时存储、准确地对环境因子参数进调控。


  2、传感器的标准化、数字化。传感器是获得信息的准确与否直接关系整个系统的测量精度和控制精度,节水灌溉自控系统选配传感器的范围广,没有统的标准。因此,必须从精度、可靠性方面综合考虑,制统一的标准,选择合理的数字化的智能传感器。

3、执行机构的标准化、数字化。执行机构主要是依据农田或设施内温度、湿度及土壤水分等因子进行控制的控制电路和设备。如电磁阀的开关等。以前所有设备均采用开关量,很难达到系统的实时性、可靠性。因此,开发标准化、数字化的执行装置也是提高质量的重要因素。


  4、控制装置的网络化。对各个控制装置开发标准的网络通信接口,实现各节点相互通讯,数据共享,解决数据拥塞问题,实现对灌溉施肥设备的远距离遥控。

 三、进一步完善环境对作物生长影响机制并研究响应的信息获取方法研究作物生长信息获取方法,为作物生长精细调控提供科学依据。如基于视觉技术探测生物信息,用红外技术探测作物叶面温度满足植物生长的需求(SPA);将植物电信号作为生理反馈信息,建立植物电位与环境因子的定量关系;利用多光谱反射原理探测植物生长状况,如植物的水需求状况;植物的营养需求状况;植物的病虫害状况;植物的生长状况等。

四、高集成度、智能化的喷微灌自动化控制理论、控制技术及控制器的研发进一步开发精确灌溉控制器及灌溉设备,主要包括:研究变量控制灌溉理论及控制方法开发信息采集设备和变量灌溉控制设备(变量喷头、变量供水设备、压力调节器、肥或药变量供给设备、定位设备、控制设备)、应用技术与方法等。在开发硬件过程中特别要注重新控制理论的应用和实用技术的开发等。同时要注重自动灌溉执行机构如控制阀、自动阀门等的开发和系列化。以作物生长环境预报、作物水分动态监测信息与作物生长信息的结合为基础,运用自动控制技术、数据通讯技术和网络技术建立具有监测、传输、诊断、决策功能的作物精量控制灌溉系统;研制智能化的灌溉信息采集装置、田间灌溉自动控制设备、智能化灌溉预报与决策支持软件。


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