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智慧园林

智慧园林智能灌溉自动测量每个地块的土壤需水量并优化灌溉系统

     自动化灌溉系统是指在监视之外无需人工干预或仅需很少人工干预的系统运行。几乎所有的系统(滴灌,洒水器,地面)都可以借助土壤传感器,气象传感器或计算机或机械设备实现自动化。它使灌溉过程更有效率,工人可以专注于其他重要的农业任务。另一方面,这样的系统可能是昂贵的并且其设计非常复杂,并且可能需要专家来计划和实施它。自动化消除了手动操作打开或关闭阀门的麻烦,改变灌溉和施肥过程的频率并优化这些过程的可能性,采用先进的作物系统和新技术,特别是复杂且难以手动操作的新作物系统,使用不同来源的水,提高水和肥料的使用效率,该系统可在夜间运行,从而将蒸发引起的水分损失降至最低,灌溉过程恰好在需要时启动和停止,从而优化了能源需求。
 
缺点
该系统可能非常昂贵
自助系统与大型系统的兼容性非常低
大多数自动化灌溉系统都需要电力
    灌溉系统的自动化具有若干积极作用。安装后,在田间或小规模花园中的配水更加容易,并且不必由操作员进行永久控制。设计自动灌溉系统有多种解决方案。现代大型系统只允许一个操作员管理大区域。喷头,滴灌或地下滴灌系统需要泵和一些高科技组件,如果用于大型地面,还需要熟练的操作员。还存在使用GIS和卫星的极高科技解决方案,可自动测量每个农作物地块的需水量并优化灌溉系统。但是有时也可以使用简单的机械设备来实现灌溉自动化:使用泥锅或多孔胶囊灌溉网络或瓶式灌溉(另请参见手动灌溉)。灌溉系统的自动化是指无需任何人工干预或只有很少人工干预的系统的运行。灌溉自动化是合理的,将一个大的灌溉区域分成称为灌溉块的小部分,然后按顺序灌溉这些部分,以匹配水源的可用排放量。有六个高科技自动化系统,如下所述。灌溉时间时钟控制器或土壤传感器是自动灌溉系统的组成部分。土壤传感器是必不可少的工具,可以在正确的时间喷洒必要数量的水。如果土壤传感器的编程不正确或水量计算不正确,则土壤传感器可能会导致灌溉不足或灌溉过量根据所需的水量(需水量-每天升)和平均水流量(施药量-每小时升)计算运行时间(灌溉时间–每天小时)。土壤传感器启动和停止灌溉过程预设的水量可以通过使用自动音量控制的计量阀在田间应用。在开环系统中,操作员可以决定要使用的水量和灌溉时间。相应地对控制器进行编程,并根据所需的时间表使用水。开环控制系统使用灌溉持续时间或指定的应用量进行控制。开环控制器通常带有一个时钟,用于开始灌溉。灌溉的终止可以基于预设时间,也可以基于流经流量计的指定水量。
    在闭环系统中,操作员会制定通用的控制策略。一旦确定了一般策略,控制系统就会接管并就何时加水以及应加多少水做出详细的决定。这种类型的系统需要来自一个或多个土壤传感器的反馈。根据土壤传感器数据做出灌溉决定并采取措施。在这种类型的系统中,系统的反馈和控制是连续进行的。闭环控制器需要获取环境参数(例如土壤湿度,温度,辐射,风速等)以及系统参数(压力,流量等)的数据。闭环控制系统的简单版本是灌溉控制器。湿度土壤传感器会中断灌溉过程。当土壤水分降至某个阈值以下时,传感设备将关闭电路,从而允许控制器为电动阀供电并开始灌溉。实时反馈系统,在该应用中,灌溉基于植物本身的实际动态需求。植物根区有效地反映了影响植物的所有环境因素。在受控参数范围内运行,设备本身可以确定所需的灌溉程度。各种土壤传感器,张力计,相对湿度土壤传感器,降雨土壤传感器,温度土壤传感器等控制灌溉计划。这些土壤传感器向控制器提供反馈以控制其操作。
    基于计算机的灌溉控制系统,基于计算机的控制系统由硬件和软件的组合组成,它们充当管理者,旨在管理灌溉和其他相关措施,例如施肥和维护。通常,用于管理灌溉系统(例如滴灌系统)的基于计算机的控制系统可以分为两类:交互式系统和全自动系统。控制板显示土壤传感器,土壤湿度土壤传感器控制器,电磁阀接线和流量计数据记录器。除了这些高科技解决方案之外,还有一些无需任何能源供应的有效方法。在重力的帮助下机械优化系统可以使灌溉过程自动化。示例是此处描述的小型和自制滴灌系统或以下描述的系统。旧系统已经过现代化改造,并在缺水地区重新应用。该技术包括使用陶罐和多孔胶囊(另请参见投手灌溉)),通过增加储存量和改善土壤中水的分布来改善灌溉方式。这种小流量灌溉技术基于使用通过塑料管道相互连接的陶罐和多孔囊,将水存储并分配到土壤中的功在墨西哥和巴西测试过的类似系统,使用的是较小的密闭容器或多孔胶囊,它们完全埋在土壤中。这些容器通过土壤中的吸力和毛细作用,或通过恒定水位的水箱提供的外部压力来分配水(与先前的系统一样)。每个胶囊通常具有两个开口,以允许连接将胶囊互连的塑料(PVC)管道。这些胶囊的容量在7到15升之间,向系统供应的储罐被提升到土壤表面以上1或2 m。胶囊被埋在距离土壤顶层至少10 cm处的相距2米的线中。使用的盆或胶囊的数量是耕种面积,土壤条件,气候和盆大小的函数。
 
    自动喘振流量和重力水箱灌溉系统,这是间歇性重力流灌溉系统。它几乎仅用于小型农业和家庭园艺。在开发该技术之前,使用电子控制阀来产生间歇性的灌溉水流。这些阀门价格昂贵,并且需要一些技术培训才能操作。虹吸管用一种更具成本效益,更易于操作和维护且能耗最小的装置代替了这些阀门。该系统由一个装有一个或多个虹吸管的储罐组成。由于虹吸作用,水箱中的水流到田间。一旦水箱排空,流量就会停止。对于下一个灌溉过程,必须将水箱注满以再次开始虹吸效果。恒定水位的水池用于维持稳定的静水压力。陶罐的顶部是敞开的,通常是用当地获得的陶土或与沙子混合的陶土制成的,然后在家用炉中烧制。这些盆通常呈圆锥形,容量为10至12升,部分埋在土壤中,只有顶部露出。通过塑料(PVC)管道进行分配,以确保相当均匀的渗透性和孔隙率。在储油罐中保持恒定的液位可调节静水压力。
    产生类似结果的另一个系统是使用带有底部排放口的储罐。它配备了一个漂浮物,可以周期性地打开和关闭储罐底部的闸门。实际上,浮子的操作类似于马桶冲洗系统的储水箱中的机构。通常用于建造储水箱的材料是砾石和水泥,钢筋混凝土或塑料。虹吸管通常由柔性塑料制成。成本在很大程度上取决于所应用的系统。它从非常便宜的(例如土壤传感器)到非常昂贵的系统,其中包括对土壤质量和技术材料的研究。自动灌溉系统需要熟练的工人进行操作并经常维护。必须不惜一切代价避免土壤传感器和阀门的故障,并且还必须考虑进行常见的维修工作(例如,沥滤,堵塞)。几乎每个灌溉系统都可以自动化。它在世界每个地区都有意义,因为它可以节省时间和水。此外,高科技设计可实现非常高效的灌溉,即更精确地计量水量。一旦系统得到优化,劳动者就不必担心灌溉过程,而可以专注于更重要的任务。
 

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