節水灌溉無線遙控系統詳解

點擊數：11738　添加時間：2015-01-10 21:26:03　來源: 奎屯宏菱智能科技有限公司

灌溉遠程遙控系統功能及使用培訓教材

       （ 王宏林、奎屯宏菱智能科技有限公司）

一、灌溉遠程遙控系統的工作原理

通俗的講“灌溉遠程遙控系統”即利用有線、無線方式通過控制中心控制屏發出指令，來控制田間放置的相關設備如：田間閥門控制器，電動閥門等實現閥門的開關、閥門工作狀態的反饋、查詢等功能，并將執行的結果顯示到首部控制屏上。

　  “灌溉遠程遙控系統”隨著技術的發展可根據用戶不同層次的實際需求，由灌溉自動控制子系統、農田墑情監測子系統、作物生長圖像采集子系統、水肥智能決策子系統、作物網絡化管理平臺等多個子系統配置，能為用戶提供多種管理選擇方式。

二、灌溉遠程遙控系統與普通灌溉系統比較有哪些優勢

棉花膜下“灌溉遠程遙控系統”的經濟效益隨之突顯出來,據產量預測,通過自動化控制的實施，比常規膜下滴灌減少灌次2.5次,節水15%、增產10%，同時節省了大量勞動力、擴大人工管理面積。

農業為何要走節水灌溉自動化控制之路

輪灌制度的操作方式決定了自動化控制的必要性。

滴灌系統是根據作物生長情況和地理條件設計總需水量。再從水利學角度將總水量經過多級輸水管和滴灌帶均勻分配到田間，為了盡量提高管道利用率、節省管材投資同時達到壓力均衡及水量平衡的目的，現有滴灌系統是按照分區輪灌的原則設計的。此種設計理念降低了成本、推動了滴灌技術的推廣使用，但同時也對滴灌管理操作提出了更高的要求。

（我公司自2001年至今，通過對兵團、地方等20個滴灌控制系統調查顯示：）

隨著設施灌溉的進一步推進，我們會越來愈多的感受的新的問題，比如：人為隨意延長灌溉時間，多開閥門，有時遇到灌溉次數不均勻造成部分棉花缺水受旱，農民通常又采用“點片補水”的辦法補救，其結果是顧了頭、顧不了尾，受旱面積越補越多，這些做法必將迫使灌溉計劃延期和迫使首部灌溉系統低壓運行，這樣一來就嚴重造成輪灌計劃執行困難、滴灌均勻性遭到破壞，灌溉系統輪灌制度就更加混，使灌溉進入了惡性循環，再想進入正常秩序將付出巨大代價。直接帶來的結果就是減產以及水、電、肥的浪費，使地塊鹽堿殘留不平衡。由此看來，現有的節水灌溉系統用人工管理，都會再次產生上述的做法，任然會嚴重破壞作物水利運行規律！使滴灌質量無法保證，達不到節水增產增效的目的。      我們不難看到：現有輪灌制度的正常執行，人工操作難度將會越來較大，已逐漸成為節水滴灌大面積發展發的阻力。

由于現有的節水滴灌系統基本上采用人工定時切換管理開關球閥進行輪流灌溉，很多種植戶受長期溝灌傳統思維影響不能嚴格按照設計灌溉時間、次序進行灌溉，而是經常人為增加輪灌面積，延長灌溉時間，造成輪灌計劃得不到有效執行，最終造成棉花等農作物滴灌系統運行不正常，棉田因灌水不均勻而局部減產。要想達到節水、增產的目的，只靠過去我們曾經采用過的“加強培訓力度、規范管理”是不能徹底解決的。只有通過自動化遙控灌溉，降低人為因素影響，才能得到有效解決。自動化遙控灌溉系統已成為解決該問題的必由之路。

 

“節水灌溉遙控系統”帶來的直接投資收益及社會效益

1、增產效益:實施了灌溉遙控管理，有效地執行輪灌制度，按需及時灌溉、施肥，最大限度的滿足了作物的生長需要，使作物長勢良好，實現增產。

2、節水效益：實施了節水灌溉遙控管理，實現了現代農業節水灌溉控制技術，杜絕了在管理過程中，人工不能按時準確地開關閥門，從而會造成灌水量過多或灌水量不足的現象，該系統能較好地利用電子控制技術能將閥門的開關動作精確到秒，實現精確灌溉，解決上述問題，在實際應用過程中取得了突破性的進展。

3、節肥效益：實施節水灌溉遙控管理，實現了精確管理，使得隨水施肥更加精準，達到節肥的目的。

5、節電效益：實施節水灌溉遙控管理，實現了精確管理灌溉，從原來的節水灌溉到現在的灌溉節水，有效第控制了水泵的運行功率、運行時長，達到節約電的目的。

6、增加人均管理面積，擴大了耕地規模：實施節水灌溉遙控管理，使得閥門的開關完全采用遙控，控制范圍大，完全不需要人工親自到田間操作，只需輕點按鍵即可對閥門、水泵進行管理，節省了灌溉管理時間，從而增加了每個管理人員管理的面積。

7、節勞效益,降低勞動強度：實施節水灌溉遙控管理，節省勞動量最大可達90%以上。如今人工成本不斷攀高，雇工不易。如果采用節水灌溉遙控管理，可以最大限度節省人工勞動，提高人工使用效率，則可大大減少人力投入

8、該系統可根據用戶的需要進行升級，避免重復建設。

農村棉田膜下滴灌自動化控制系統的發展方向

“滴灌無線遙控化控制系統”研究方向是面向廣大的農民、低成本、便于農工操作、不采用操作復雜的計算機，經久耐用的“傻瓜型”遙控設備。原因如下：在多年的節水灌溉控制研究中，我們看到：隨著滴灌自動化控制技術的深入及大面積推廣，采用高端的管理設備，在農村很難滿足操作計算機管理專業人才和計算機設備高額投資的需求，因此控制方式要向結構簡潔、經濟實用、更貼近用戶方向發展，我公司（奎屯宏菱智能科技有限公司）從2001年就著力研究便于農工操作的“傻瓜型”控制設備。目前已研發成功，它的基本配置由三大部分構成：田間無線遙控設備。2、首部無線灌溉管理顯示屏。3、便攜式無線遙控器等組成。

 

HL-10型無線遙控系統功能及組成

系統采用單片機管理，田間設備采用太陽能供電，一站式無線實時控制，免去了田間布線的麻煩，系統設計有多級遙控管理器、具有完善的田間閥門反饋系統，確保了系統的正常灌溉。

系統適應于井水灌溉系統、河水灌溉系統，灌溉工作壓力為大于0.03MP。水質要求大于60目。適應于新系統的建設。更適應于老灌溉系統的升級改裝。

一、田間無線遙控設備：

1、專利電動閥門（“宏菱智能”牌電動閥門：HL-D90型）2、太陽能供電無線閥門控制器。兩大部分組成。

研究低成本的田間設備是我們的追求，“HL-3型電動閥門”免去了手柄，相比“電磁閥門”價格更低、性能更穩定、具有流量更大、水損更小、在閥門上帶有閥門狀態顯示，使農民更加方便的看到閥門的開關狀態，同時在閥門出口直接帶“陽直”,使連接田間支管更加方便，避免了接口漏水及脫落，該閥門已獲得國家發明專利授權。

                    HL-D90帶陽直承插電動調壓閥門

 

田間太陽能供電無線控制器，隨著滴灌自動化控制技術的不斷成熟，相應的自動化設備產品要著力研究本地低成本生產，尤其電動閥門可以實現免手柄，杜絕了人為開關的弊端，有效保證了灌溉的安全，使灌溉控制成本與同類相比大幅降低。田間閥門控制器，完全采用太陽能供電，一站式無線控制，自備電源在無日照可待機運行7天以上，控制器安裝桿采用可伸縮結構，直立埋在出地樁前約60厘米，可根據不同作物的需求在0.6--2米自由調整高度。同時方便植保作業。

                                                                                    田間太陽能供電無線閥門控制器

 

 

我們研究的首部控制屏采用模擬觸摸屏結構，微電腦管理，由灌溉顯示觸摸屏、參數設置面板、閥門按鍵等組成。完成對灌溉區的遠程無線遙控及實時灌溉情況顯示、記錄、信息查詢、閥門報警等任務。

控制屏以拼圖的方式實時顯示當前的灌溉區分布結構及閥門的開關情況情況（亮燈的按鈕表示閥門已打開），根據用戶的實際輪灌需要進行分組輪灌，達到遙控節水灌溉。系統采用觸摸操作、語音提示+中文對話界面，操作簡單、可靠、大大降低了操作難度，不懂計算機就會操作，是---“傻瓜型”節水灌溉遙控系統。下圖1、灌溉顯示觸摸屏。2、參數設置面板。3、首部控制機房 4、便攜式遙控器  5、應急閥門手控器 6、便攜式田間閥門編碼器

灌溉模擬顯示觸摸屏（不用計算機操作門檻低、語音引導，是傻瓜型操作，）

灌溉操作鍵盤

 

 

首部控制機房壁掛式觸摸控制顯示屏應用現場1

 

 

 

首部控制機房臺式觸摸控制顯示臺應用現場2

 

4、便攜式無線遙控器：

   可隨身攜帶，語音+中文可視操作界面，方便對田間閥門及水泵的開關、閥門狀態查詢等的遙測等操作。更適合農民在田間地頭方便管理灌溉。

便攜式遙控器可在田間方便遙控閥門灌溉、遙控水泵開關、查詢灌溉信息等

（5）應急手動開閥器

當遙控系統完全癱瘓或田間應急開、關閥門時可使用手控器，可完成現場對閥門的開關操作。

對主閥門的開關操作：將總線連接到主閥門總線上，直接按“開”或“關”即可。

對副閥門的開關操作：將總線連接到主閥門總線上，按住“副”再按“開”或“關”即可。

手動閥門應急開、關器

   6、便攜式田間閥門編碼器

        用于對田間的閥門編號進行現場編寫，主要用于當田間閥門控制器需要改變位置編碼是使用。方便太陽能控制器在來年無需對號安裝，通過“編碼器”從新編號即可使用，或用于應急替換控制器時編碼。操作靈活方便。

便攜式田間閥門編碼器

 

 

 

HL-10型節水灌溉無線遙控系統原理

                                                                                                          

 

“HL-10型節水灌溉無線遙控系統”在應用中解決問題

1、 老滴灌系統可以進行升級改造？都需要換那些配件？麻煩嗎？

 答：可以升級改造，“HL-10型節水灌溉無線遙控系統”采用分體式無線遙控結構，能適用于所有老滴灌系統的升級改造，田間只需將原來的球閥更換為現在的“HL-3型電動閥門”，再將太陽能供電閥門控制器插在出地樁前即可。首部再安裝一個無線控制屏，即完成升級了，很方便，改造可在播種灌水前或灌溉期的任何時候逐個支管更換升級。

2、 田間閥門控制器需要經常更換電池？

答：“HL-10型節水灌溉無線遙控系統”采用太陽能供電，正常的使用及保管3-5年是不需更換電池的。但要求在冬季不使用時應將控制器放置在戶外，太陽能電池板朝向太陽即可，來年能正常使用。

3、 遙控閥門開關一定要到首部機房操作嗎？

答：“HL-10型節水灌溉無線遙控系統”首部機房配有控制顯示屏，可通過控制屏遙控灌溉，同時還配有“便攜式無線遙控器”，管理人員可隨身攜帶，可對閥門及水泵進行開關的同步遙控，只是遙控距離一般在1-3公里。因此，完全可以使用“便攜式無線遙控器”在田間地頭進行輪灌切換閥門、水泵的開關操作，同時，可隨時查詢閥門的開關狀態、開關次數等。十分方便。

4、 農民在停水的情況下如何知道當前閥門是開、關呢？

答：“HL-3型電動閥門”在閥門上都設置了閥門當前“開”、“關”狀態的指示。任何時候農民都可知道閥門的開關狀態。方便農民了解灌溉情況。

5、 我的老滴灌系統是110的出地樁，支管是75的，能升級？

答：可以，這個主要是閥門的配接，“HL-D90型電動閥門”充分考慮到不同管網結構，可與出地樁為110、90、75的系統直接配接，支管接口為90陽直接口、75內絲結構，可進行簡單變換配接。其他的控制設備一樣。

6、“HL-10型節水灌溉無線遙控系統”安裝簡單？農民可自己操作使用？

答：“HL-10型節水灌溉無線遙控系統”是一款歷經10余年精心開發的面向農民的“傻瓜型”灌溉遙控設備，該系統擁有多項發明專利榮獲省、地、市科技進步獎勵。

先來說一下操作：其最大特點：免去了復雜的計算機操作系統，采用單片機管理，大大降低了操作門檻，農民不需要懂計算機的知識，就可進行操作，只需要輕點按鍵即可。同時，有語音引導（可以是各民族語言），更加直觀。

再來看安裝

 “HL-10型節水灌溉無線遙控系統”田間設備完全采用直插式安裝，就像栽樁子一樣，將閥門控制器豎直安裝在出地樁前，將太陽能電池板朝向南方即可。閥門的安裝就像安裝球閥一樣，然后將控制線插頭連接上即可。

  再來看拆卸：

“HL-10型節水灌溉無線遙控系統”田間設備在拆卸時，將閥門總線去掉，將太陽能供電閥門控制器拔下，注意，保護太陽能電池板，不要碰壞了。然后存放在戶外，太陽能板朝向南方即可。

7、           在灌溉時如果遙控器壞了怎么辦？會影響灌溉？

答：“HL-10型節水灌溉無線遙控系統”在設計時就充分考慮到灌溉的安全性，設置有多種控制方式，1、首部無線控制屏  2、便攜式無線遙控器  3、應急手控器，4、手機、固定電話遠程遙控器  5、計算機遠程集中控制中心控制。共有5種控制手段，注：1、2、3為基本配置 ，4、5為升級后才有的功能。

8、“太陽能供電閥門控制器”來年春天安裝時太陽能控制器必須對號碼安裝？

答：是這樣的，首部控制屏上的“閥門按鈕編號”是與田間安裝的閥門位置對應的！這一點很重要！我們先來了解一下相關的知識。

先來看看什么是“支號碼”具體是怎樣編排的：我們是這樣規定的，一塊地中有埋在地下的很多平行管道，就是常說的“分干管”，這每道“分干管”，我們就把它叫做“支管”是分支的意思，為了方便記憶簡稱“支”，我們給這些“支管”按一定的位置順序編上序號就有了“1支”、“2支”、“3支”……，就是“支“的來歷。

再來看看什么是“閥門號”：我們在知道每個“支”上都用若干個“出地樁”，在同一個“支”上的出地樁都稱為“某支”，每個“出地樁”上都可連接1-2個閥門（在支管輪灌時，通常情況下只有兩個閥門），就是說每2個閥門供用一個“支”上的某個出地樁，這樣將“出地樁”與閥門對應編號來區別不同的閥門，用“支號+閥門號”命名，比如：“1-1”號按鍵（念作：1支1），是代表田間第1“支”上，第1號閥門，是在第1個“出地樁”上的，“1-2”號按鍵，是對應田間第“1支”上，第2號個閥門，也是在第1個“出地樁”上的。那么，“1-3” 是代表田間第1“支”上，第3號閥門，是在第2個“出地樁”上的，以此類推，確定其它的閥門編號。同時規定單號閥門（如1-1,2-3,2-5，3-7等等）請參考下圖理解。

由此看來控制屏上的“閥門按鍵號”就對應田間固定位置的閥門??！這是不能錯的。閥門號是靠“太陽能閥門控制器”來管理的，也就是所哪個控制器管理那個閥門是確定不變的。所以，來年春天安裝時太陽能控制器必須對號碼安裝！否則控制就會亂套。

9、如果“太陽能控制器”安裝時不小心控制器“號碼”亂了怎么辦呢？

答：如果這樣的話，也沒有關系，只要用“閥門編號器”再對控制器號碼編寫一下即可。編碼也很簡單，幾秒鐘就搞定。你自己就會操作。

10、安裝閥門時“主、副”閥門如何區分的，如何連接控制線？

答：在同一個出地樁上的閥門是要分“主、副閥”的！很簡單； “白色插頭”連接的是“主閥門”， “黑色插頭”連接的是“副閥門”。當出地樁上只有一個閥門時，閥門連接“白色插頭”即可。

經驗1：每個支上的“主閥”都是“單號”如“1-1，2-3，4-5……”一般會印在“太陽能閥門控制器”上，每個支上的“副閥”都是“雙號”如“1-4,2-2,5-8…..”

經驗2：“太陽能控制器”上印的號碼都是 “主閥門號碼”

經驗3：主閥門、副閥門的編號與“首部控制屏”上的閥門按鍵編號是一一對應的，一般情況下控制屏上的閥門布局是與實際田間閥門的布局位置是一樣的。

11、如果閥門出現故障不能修復是怎么辦？

答：一般情況我公司都會配備幾個備用的閥門用于應急替換使用，同時，我公司會及時派技術員前往維修。

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