农业机电一体化自动灌溉系统_农业智能灌溉系统
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农业机电一体化自动灌溉系统
前言：
目前，水资源已在全球范围内发生危机，到了严重威胁人类生存的境地，节水问题已引起世界各国的重视。我国也是一个水资源非常紧缺的国家。中国水资源总量约占全球总量的7％，人均水资源是世界平均水平的30％左右，被联合国列为13个贫水国之一，中国要用世界上7%的水维持22%人口的生产和生活。其中农业灌溉用水约占全国用水总量的 80％以上，在灌溉水的有效利用率只有约40％，即有60％左右的水不能被作物利用。因此，推广节水灌溉技术，既是当务之急，也是灌区生存发展的必由之路。摘要：
利用机电一体化自动灌溉系统对农作物进行对自动化灌溉既可以完成农田完全无人化灌溉，又可以达到高效节水的目的，可谓一举两得。关键词：
机电一体化 自动灌溉 高效 节水
一，传统灌溉方式
1)畦灌 畦灌是用田埂将灌溉土地分割成一系列长方形小畦。灌水时，将水引入畦田后，在畦田上形成很薄的水层，沿畦长方向移动，在流动过程中主要借重力作用逐渐湿润土壤。
2)沟灌 沟灌是在作物行间开挖灌水沟，水从输水沟进入灌水沟后，在流动的过程中，主要借毛细管作用湿润土壤。和畦灌比较，其明显的优点是不会破坏作物根部附近的土壤结构，不导致田面板结，能减少土壤蒸发损失，适用于宽行距的中耕作物。
3)淹灌（有称格田灌溉）淹灌是用田埂将灌溉土地划分成许多格田，灌水时格田内保持一定深度的水层，借重力作用湿润土壤，主要适用于水稻灌溉。
4)漫灌 漫灌是在田间不做任何沟埂，灌水时任其在地面漫流，借重力渗入土壤，是一种比较粗放的灌水方法。灌水均匀性差，水量浪费较大。
传统的地面灌溉有着明显的不足，尤其是水资源的有效利用率很低，形成不了良好的田间小气候，对复杂地形的适应性较差，浪费有限的耕地，劳动力消耗大等。二，现代灌溉系统 1.喷灌技术
喷灌是把由水泵加压或自然落差形成的有压水通过压力管道送到田间，再经喷头喷射到空中，形成细小水滴，均匀地洒落在农田．选到灌溉的目的。按照设备的可移动程度，喷灌分为平移式喷灌机、中心支轴式喷灌机、绞盘式喷灌机、滚移式喷灌机、轻小型移动式喷灌机等多种机型。喷灌几乎适甩于除水稻作物外的所有大田作物，以及蔬菜、果树等。它对地形、土壤等条件要求不严。但在多风的情况下，喷洒不均匀，蒸发损失增大。2.搬灌和滴灌技术
微灌是通过管道系统与安装在未级管道上的灌水器如滴头或微喷头等，将有压水按作物实际耗水量适时、适量、准确地补充到作物根部附近土壤进行灌溉，它把灌溉水的深层渗漏和地表蒸发减少到最低限度，使千百年来的。浇地 变成为“浇作物”。由于它只向作物根区土壤供水，故也有人称其为局部灌溉。微灌可分为微喷灌、滴灌等。微灌是用水效率最高的节水技术之它的另一特点是可以把作物所需养分掺混在灌溉水中，在灌水的同时进行施肥，既减少用工又提高肥效，促使作物增产。3.渠道防渗技术
我国各类灌区渠道总长度达数百万公里．大多数为土渠．水的渗漏损失很大。为了减少输水过程中的这部分损失，采用建立不易透水的防护层，如混凝土护面、浆砌石衬砌、塑料薄膜防渗等多种方法，进行防渗处理，既减少了水的渗漏损失，又加快了输水速度．提高浇地效率，深受群众欢迎，成为我国目前最广泛的节水技术之一。4.低压管道输水技术
用塑料或混凝土等管道输水代替土渠输水，可大大减步输水过程中的渗漏、蒸发损失，水的有效利用率可达95。它的另一些优点是减少渠道占地．提高输水速度，加快浇地进度。由于缩短了轮灌周期，有利于控制灌水量，因而也有一定增产效果。管道输水系统通常由地下管道、地面移动管道组成。如果不考虑将来发展喷灌的要求，通常都采用低压输水。井灌区利用井泵余压可以解决输水压力供应问题，在我国北方井灌区低压管道输水技术推广较快。大型自流灌区如何以管道代替土渠输水，尚有若干技术问题待研究解决。5.膜上灌水技术
膜上灌水，俗称膜上灌，是在地膜覆盖栽培的基础上，把过去的地膜旁侧灌水改为膜上流水，水沿放苗孔和地膜旁侧渗水或通过膜上的渗水孔，对作物进行灌水。通过调整膜畦首尾的渗水孔数及孔的大小，来调整沟畦首尾的灌水量，可得到较常规地面灌水方法相对高的灌水均匀度。膜上灌投资少，操作简便，便于控制灌水量，加快输水速度，可减少土壤的深层渗漏和蒸发损失，因此可以显著提高水的有效利用率。6.抗旱点浇技术 在我国东北松嫩平原，播种期的春季十年九旱，常因出苗率低而减产。苗期以后进入雨季，一般年份基本可以满足作物生长对水分需要。为解决播种期土壤墒情不足同题，群众在实践中创造了抗旱点浇—— “坐水种”的方法，即在播下种子的土坑内浇少量水，覆上土。过去靠人力作业，近年来已由机械将开沟、注水播种、施肥、覆土等多道工序一次完成。
与传统的灌溉技术相比现代灌溉技术具有节约用水、节约劳力、节约耕地、提高产量、对土地的适应性强、有利保持水土等诸多优势。但是现代灌溉技术存在占地面积大，灌溉效率低，自动化程度低等缺点。
三，机电一体化自动灌溉系统
机电一体化自动灌溉系统是利用机电一体化自动控制系统利用土壤湿度传感器时刻对土壤湿度进行检测，根据不同农作物对水分的要求通过计算机控制机械灌溉统进行合理灌溉。1.机械系统设计
机械系统由输水管道和灌溉装置组成。输水管道采用低压管道，灌溉装置可以采用喷灌技术，将低压管送来的水经过水泵加压后或直接通过喷头喷射到空中，形成细小水滴，均匀地洒落在农田．达到灌溉的目。
低压管深埋在地下，均匀布置在田间，尽量不与农作物根系接触，以免影响农作物生长。
灌溉装置由两部分组成。一部分深埋在地下与低压管连接，利用控制电机带动水泵和喷管伸缩装置，外壳需要用防水防腐蚀材料包裹。另一部分由一定长度的喷管和喷头连接而成，两部分喷管采用活接头连接。安装时埋在地下的喷管伸出地面一定高度与另一部分喷管相连接。当对农田进行耕作或收获农作物时可以人工将露在外面的喷管卸下，再控制控制电机将地下喷管缩回，便于大型农业机械进行机械化生产。
2.动力系统设计
动力系统可以采用伺服电机或普通交直流电机提供动力，如果要求精确灌溉必须使用伺服电机或步进电机。3.传感检测系统设计
传感检测系统主要负责对土壤湿度的检测，需用土壤湿度传感器，可以根据不同精度的需要选择不同参数的传感器。传感器使用锂电池供电，并安装有无线电发射装置，将土壤湿度信息时刻传递给控制系统进行处理，避免铺设大量的电缆。传感器埋土壤之中，注意掩埋的深度，要求既不影响农作物的生长又不影响无线电讯号的发射。最好在埋有传感器的地方做标记，便于更换电池。还有，传感器的布置密度和方式可以根据不同的精度要求合理布置。4.信息处理系统
整套设备的核心就是信息处理系统，它控制着整个系统的运转，使用单片机或单板机最为合适。将土壤湿度传感器传送来土壤湿度信息和各种不同农作物对土壤湿度要求的参数进行处理并控制灌溉装置进行精确灌溉。5.执行元件系统
土壤灌溉时是由执行元件将水直接将水喷射到空中形成细小水滴对农田进行灌溉，因此执行元件的选择至关重要。通常使用旋转喷头或雾化喷头。喷头需要使用防锈防腐蚀的材料制成。
农业机电一体化自动灌溉系统不需要人直接参与。通过预先编制好的控制程序和根据反映作物需水的某些参量可以长时间地自动启闭水泵和自动按一定的轮灌顺序进行灌溉。人的作用只是调整控制程序和检修控制设备。自动化程度高，大大减轻了劳动力，使人从繁重的劳动中解脱出来，是未来实现农业现代化的方式。四，结束语
农业机电一体化自动灌溉系统虽然制造成本高，但是其使用寿命与成本成正比。一旦农田完成自动化灌溉改造受益上百年，而且可以实现大农场只由很少人管理的大农场主式管理。参考文献：
张建民主编 机电一体化设计第三版
李守国 07农机 B0705017
