基于ZigBee和GPRS智能监测的节水灌溉装置设计

为了提高农业用水的利用率,解决农业用水紧张问题,提出了一种基于分布式ZigBee和GPRS无线通信技术的大范围远程控制节水灌溉系统,实现了节水灌溉装置的远程监控和自动化调节。该系统以单片机作为控制器,将土壤湿度测试数据进行传输和保存,通过设定阈值来控制零压启动电磁阀实施灌溉操作,并采用无线传感网络和GPRS将采集的数据进行远程传输,实现了定时定量和精确化灌溉。对精细化滴灌系统的过滤器和湿度测试装置的智能监测性能进行了测试,结果表明:该系统可以有效地将过滤器压力和湿度随时间变化曲线传送到远程监控端,且实现了自动化过滤装置的反冲洗功能、滴灌喷头的自动化调节及滴灌的精细化作业。     

宁夏引黄灌区智能节水灌溉模式与技术研究

针对宁夏引黄灌区传统大灌大排的灌溉模式,提出根据土壤湿度适时、适量合理的灌溉原则,设计利用传感器、无线通信技术、自动监控、物联网等技术的精准节水灌溉系统。通过传感器感应土壤水分,实时采集用水量、水位参数,无线通信网络传输数据,程序阈值设置土壤含水率、空气湿度等参数策略,控制灌溉系统的水泵自动开启与关闭,实现一种远程监控用水量的智能节水灌溉模型。     

节水灌溉技术

节水灌溉技术是指在农田灌溉中,掌握科学的灌溉技术,采用先进的灌溉方法,以取得省水、增产的效果。它包括地下渗灌、地上喷灌、滴灌、微滴灌等。l喷灌技术喷灌是利用水泵或水源的天然落差加压,通过管道、喷头将有压力的水喷射到空中,均匀地散布在田间,对作物进行灌溉。与地面漫灌相比,其好处：一是节约水量,不产生深层渗漏和地面径流,灌水量小,水的利用率高,比地面漫灌省水30％～50％;二是增加产量,灌水均匀,易于控制土壤水分,可调节小气候,增加地表层湿度,对作物增产有利。玉米、大豆采用喷灌,一般可比地面漫灌增产10％…     

旱坡地微喷灌系统规划设计方法

为节约水资源，推广应用节水灌溉技术，旱坡地越来越多地应用微喷灌节水技术。结合茂名市名阎果场微喷灌系统的应用情况，讨论了早坡地微喷灌系统的规划设计方法，对各细节的设计作了研究和探索。该果场经采用该设计方法进行施工安装，达到了原设计要求，喷洒效果比较理想；也达到了节约灌溉水资源、提高荔枝产量和质量的目的。     

微喷头组合间距的确定

微喷灌是近年来吸取了喷灌和滴灌某些优点发展起来的一种节水灌溉技术,其工作原理和喷灌基本相同,但微喷头的结构与普通喷头有区别,技术要求也有所不同,微喷头喷洒时的工作压力较普通喷灌低,喷水量也小。     

喷灌节水灌溉模式的研究

喷灌是利用一种专用的机械设备,将压力水经过喷头喷射到空中形成雨滴,比较均匀地喷洒到作物和地表面,为作物生长提供必要水分条件的一种节水灌溉方法。研究喷灌机组及其使用注意事项,可提高其经济性、延长其使用寿命。     

价值工程在喷灌设计方案中的应用

喷灌是把由水泵加压的水通过压力管道送到田间,再经喷头喷射到空中,形成细小的水滴,均匀地洒落在农田,达到灌溉的目的。喷灌是具有节水、增产、节地和省工等优点的先进节水高效灌溉技术,在我国农业生产和环境建设等方面发挥了显著的作用。随着我国农业水资源的日益紧缺,农业现代化的要求日趋迫切,喷灌作为一种现代化的节水高效灌溉技术,一定会对我国农业的发展起到巨大的促进作用。为此,利用价值工程的基本原理,系统地对喷灌设计方案进行价值分析,以确定最满意的方案。     

喷头水星分布仿真及组合优化软件系统研究

喷灌以其适应性广、易于机械化作业等优点成为目前世界上广泛采用的节水灌溉技术之一.喷灌均匀度是衡量灌溉质量和喷头水力性能的重要指标,是喷灌系统规划设计中的重要参数.通过接口软件MATCOME4.5,结合MATLAB与VisualC++工具混合开发出喷头水量分布仿真及组合优化软件系统.该系统操作简单,功能强大,能够脱离混合开发环境独立运行.用户只需输入雨量筒实测数据,选择喷头组合方式,插值方法及插值间距等指令,系统即可快速得出基于给定组合方式下的多种喷灌均匀度系数,喷洒水量分布图,或以某种均匀度系数为评价指标的喷头组合间距优化结果.系统给喷灌质量或喷头性能的评价分析工作以及喷灌系统的规划设计工作带来了极大便利.     

雨露滋润万顷良田川力喷灌情洒人间

成都川力节水工程有限公司是我国西部唯一专业从事节水灌溉技术开发、设备生产和示范推广工作的国有企业 ,也是水利部、农业部农机推广总站定点生产节灌设备的专业公司。川力公司生产节水灌溉设备主要有 :喷灌设备和微灌设备。一、喷灌设备。喷灌设备一般包括喷头、管道、水泵机组及喷灌机。１ 喷头。川力公司生产的摇臂式喷灌喷头 ,包括ＣＹＳ系列和ＣＰＹ１ 系列。按其组成材料分类有 :塑料喷头、全铜喷头、锌铝合金喷头三大类。(１)ＣＹＳ系列例 :ＣＹＳ—１０为Ｃ :川力牌 ,Ｙ :摇臂式 ,Ｓ :双喷嘴 ,１０ :进水口径１０ｍｍ该型号具有以…     

出口可调式变量喷头喷灌均匀性

以喷洒域形状和水量分布均匀性为指标研究变量喷头的喷灌均匀性,分析了影响PY2系列喷头射程和水量分布的关键因素,得知改变单一参数的变量喷头喷灌均匀性较差.为提高变量喷头的灌溉均匀性,设计了出口可调式的变喷洒域喷头,使用流量调节机构改变喷头工作压力,使用出口调节机构改变喷头出口面积,通过出口面积和喷头工作压力的同步调节实现均匀喷洒.测试了出口可调式变量喷头的水力性能,对比了圆形喷嘴变量喷头和出口可调式变量喷头水量分布,出口可调式变量喷头不同射程处喷灌强度相近,喷洒性能优于圆形喷嘴变量喷头.计算了变量喷头的方形喷洒域系数和不同间距下的组合灌溉均匀性,结果显示BPY20变量喷头的方形喷洒域系数为97.8%,最佳组合间距为1.66,组合灌溉均匀性为75.4%;BPY30变量喷头的方形喷洒域系数为91.5%,最佳组合间距为1.69,组合灌溉均匀性为77.2%.     

基于指数平滑预测的高效变量喷灌方法

针对现有灌溉系统只能实现大田经验均一灌溉、缺乏决策指导的问题,基于田间ZigBee无线网络实时采集的田间预埋水分传感器信息,提出一种基于二次平滑预测算法的变量灌溉指导数据处理方法,根据理论设定值自行调整平滑权重,使其预测数据达到最优,得到变量作业处方图;研制了基于PLC的喷灌机变量控制系统,通过模拟百分率计时器对喷灌机逐跨调节,并实时调整行走步长与速度,实现变量灌溉。田间对比试验结果表明,变量灌溉效率及节水方面均优于传统灌溉。     

圆形喷灌机喷头选型及配置

圆形喷灌机作为典型的节水灌溉装备,具有自动化程度高、喷洒效果好、工作效率高等优点,近年来在我国得到很好的推广应用。圆形喷灌机的灌溉质量主要取决于使用的喷头类型及配置方式。分析了圆形喷灌机喷头从中压向低压方向发展演化过程,对各种类型喷头主要性能与参数特征进行了梳理与归纳。综述了各类喷头的结构特征与性能、配置方式等方面研究与应用现状。对圆形喷灌机喷头和配置方式的研究现状分析表明,目前圆形喷灌机使用的喷头普遍为低压旋转折射式喷头,且国内外对于该类喷头的设计与性能等方面的研究尚不完善,亟待展开相关领域研究,促进该类型喷头的国产化,以满足日益增长的规模化农业对大型喷灌机的巨大市场需求。      

射流式喷头水量分布动态仿真及试验

【目的】研究工作压力,喷头组合间距、组合斱式和旋转速度对射流式喷头及多喷头组合喷灌均匀性系数(CU)和分布均匀系数(DU)的影响。【斱法】采用不同工作条件下单喷头和多喷头组合喷灌水量分布的动态仿真代码,对射流式喷头开展了水力性能试验;研究了射流式喷头在不同工作压力及安装高度条件下对喷灌强度、水量分布的影响;建立了水量峰值强度与工作压力的回归关系式;模拟了单喷头在正斱形和三角形组合喷灌下的空间水量分布。【结果】喷头在1.5 m安装高度、100~300 kPa压力条件下,水量峰值集中在5 mm/h附近,标准偏差(STD)为0.23。喷头在100 kPa工作压力,安装高度为1.1、1.3 m的水量峰值强度分别可高达8.9、10.5mm/h。不同工作压力下的单喷头喷灌的DU和CU标准偏差分别为15.5%、9.3%,且DU对压力的变化相对更为敏感。【结论】在实际喷灌工程中正斱形组合喷灌的间距应小于8m,三角形组合喷头之间的间距应布置在8m附近,此时的喷灌均匀度最高,单个喷灌设备覆盖范围最广,成本最低。     

射流式自吸喷灌泵结构及设计方法

讨论了自吸喷灌泵的结构特点，指出一般自吸喷灌泵在自吸性能和结构上的不足。介绍在一般自吸喷灌泵的叶轮进口处附加一个射流装置，运行时有压流体通过喷嘴射出，在喷嘴处由于射流边界层的紊动扩散作用，增加喷嘴周围的液体流速，在叶轮进口处形成一定的真空度，实现泵的抽吸，提高了泵的自吸性能，减少了自吸时间，本文在理论分析与试验研究的基础上给出了设计方法。该泵以柴（汽）油机为动力，结构简单，易于加工制造，质量较轻，便于偏远、缺电地区的农田、果园等喷灌作业。     

30PY摇臂式喷头掺气与掺液的抽吸性能试验

为了实现摇臂式喷头在较低的工作压力下工作,在原有结构基础上设置掺气管结构,形成水气两相射流开展喷灌作业.掺气管的吸气功能也可用于抽吸叶面肥液、药液,从而实现摇臂式喷头的多功能用途.为了掌握该结构的抽吸能力,选择掺气管的内径d,伸缩长度L以及摇臂式喷头喷嘴的收缩角度θ为影响因素,试验研究30PY摇臂式喷头掺气管堵住时形成的真空度以及抽吸水时的质量流量.结果表明:在相同喷头工作水压力下,喷头的喷嘴收缩角θ在30°~65°的试验范围内增大时,喷头的工作水流量减小,从而影响掺气或掺液时的混合比例;掺气管缩距离L相对喷嘴出口端面为0,当L从-4~6 mm移动时,掺气管的抽吸能力从0逐渐增大到最大,L取值2 mm为推荐值;掺气管内径d越大,摇臂式喷头的工作水压力越高,则掺气管抽吸流体的流量越大.     

滚移式喷灌机关键部件的设计与试验

针对节水灌溉技术中存在自主研发能力弱、技术性能低、设备可靠性差、经济成本过高等问题,设计研制出一种节省材料、降低油耗、工作可靠、喷灌均匀度高的滚移式喷灌机.根据输水支管受力特点,通过Matlab对支管壁厚进行优化设计,优化出3种不同壁厚的输水支管,不仅能够节省材料,降低油耗,还能增加机组爬坡能力.对滚移式喷灌机的自动泄水阀进行了结构设计,计算并确定结构参数,利用ANSYS CFX进行模拟仿真试验.田间性能试验结果表明,该滚移式喷灌机各项指标都满足要求,喷灌机向前移动时支管产生的最大挠度为2.7 m,喷灌均匀度为92.45%,喷灌强度为12.59 mm/h.该研究为滚移式喷灌机的进一步发展提供参考.     

浅谈现代农业节水新概念——可持续节水

首先综合分析了近50年来新疆的农业水土开发与节水灌溉状况.纵观50年来新疆的农业灌溉,历经了普遍采用的地面灌溉方式以及喷灌、滴灌等高新节水灌溉方式.上述灌溉方式,前者通过渠道防渗的工程节水模式难以实现节水增产,且在某种程度上剥夺了生态用水量;后者注重作物生长机理的农艺节水模式可以实现节水增产,但是从另一方面看却无法改良土壤,甚至还会导致土壤盐渍化加剧.因此,不管是工程节水还是农艺节水,均应重新考虑其节水的可持续性,能否合理配置整个流域的水资潭,能否实现整个流域水土资源的可持续利用.怎样才能实现整个流域水土资源的可持续利用?提出了有别于"真实节水"的现代农业节水新概念-可持续节水.     

无线传感器网络在农田节水灌溉系统中的应用

针对农田节水灌溉的需要,提出了把无线传感器网络应用于农田节水灌溉系统的思路和农田节水灌溉系统设计方案,该灌溉系统由农田监测区域的无线监测网络和远程监控中心组成,可对农田需水信息变量进行实时监测。介绍了系统的总体架构,设计开发了无线传感器网络节点、基站以及软件流程。该系统采用了无线传输的方式,解决了有线通信方式所存在的难以升级、难以扩展等问题,具有低功耗、低成本、扩展灵活等优点,在农业节水灌溉方面具有广阔的应用前景。     

微喷灌与陶瓷渗灌互补装置设计与试验

针对农果复合种植中农作物和果树的根系深度、灌溉时间和灌水量等指标存在明显差异,采用传统单一灌溉方式难以同时兼顾果树深根和套种作物浅根的灌溉问题,以实现深浅根高效灌溉为目标,开发一种基于水压控制的微喷灌与陶瓷渗灌互补装置。在对装置进行整体结构设计的基础上,重点对3个核心部件：渗灌压力转换器、微喷压力转换器和伸缩装置进行优化配置。对渗灌压力转换器开展二因素六水平全试验优化设计,优选出渗灌压力转换器中弹性膜片的硬度（70HA）和厚度（1.5mm）,该条件下,可使地下灌溉的工作压力范围为0.015~0.055MPa,流量10L/h,流态指数为0.004。在对微喷压力转换器进行结构设计的基础上,确定弹簧劲度系数为1.500N/m,可保证微喷头在低压下(小于0.066MPa)不喷水,理论推导出伸缩装置的临界伸长压力为0.066MPa,与试验结果（当水压达到0.066MPa时,伸缩装置开始伸长,0.15MPa时伸缩装置升至最高点,微喷头开始稳定工作）相符。制作出微喷灌与陶瓷渗灌互补装置实物模型,参照国家标准进行性能测试,并将模型应用在日光温室,结果表明：本装置以水压0.066MPa为界,低压渗灌灌溉果树深根,高压微喷灌灌溉套种作物浅根系,互补灌溉功能良好,土壤剖面含水率实测值满足设计预期。该研究可为农果复合林深、浅根的高效灌溉提供有效解决方案。