植物灌溉系统设计论文

植物灌溉系统设计论文 篇1：

基于计算机辅助控制与PLC技术的农业智能灌溉系统研究

摘 要 随着科学技术的发展，在农业灌溉系统设计过程中，必须重视引入高效的农业智能灌溉技术。基于此，通过技术研究，分析基于计算机辅助控制与PLC技术的农业智能灌溉系统的设计策略，不断提高研究水平，从而为农业智能化灌溉工作提供有效的技术支持。

关键词 计算机辅助控制;PLC技术;农业;智能灌溉

随着农业生产技术的不断深入发展和农业结构的不断调整，农业智能化灌溉技术在农业灌溉中的应用也进一步普及，对技术的要求也越来越高。利用计算机辅助控制技术与PLC技术结合建立起的农业智能化灌溉系统，解决了传统灌溉技术中效率偏低、管理偏难等问题，进一步提升了农业智能化灌溉系统的应用效率。

1 系统总体设计

农业智能灌溉系统主要由计算机辅助控制系统（上位机）、PLC（下位机）、A/D转换器（模数转换器）、土壤湿度感应器、执行控制模块、灌溉设备和报警设备构成。工作原理框图如图1所示。

该系统工作时，先由土壤湿度传感器取值，将土壤湿度值通过A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号后传输给PLC，之后PLC将信号传给计算机辅助控制设备，计算机辅助控制设备经过自动调节或者人工手动控制后，将调整后的参数传回给PLC，由PLC通过PID计算程序发出命令控制对应的执行控制模块启停灌溉设备，实现对灌溉的智能运作[1-3]。

本系统的核心设备为由上位机和下位机两个部分组成。上位机主要采用计算机辅助控制系统，设置对应的操作控制界面，可对控制参数进行设置，可实时监控下位机，可对相关数据进行查询等;下位机主要采用PLC控制器，主要功能用于接收上位机的控制操作指令、接收土壤濕度传感器模拟量输入信号等，并根据系统的要求，计算、处理和输出对应的命令，驱动外部相关控制设备。

2 系统硬件设计

系统硬件主要由计算机辅助控制系统、PLC控制器、A/D转换器、土壤湿度传感器、执行控制模块、灌溉设备和报警设备构成。

2.1 计算机辅助控制系统（上位机）

作为系统核心的控制组件，计算机辅助控制系统在硬件上须具备稳定的硬件工作环境，在控制软件上能对灌溉系统各项指标进行调节和设定，需支持主流的连接协议，实现对设备的调控、监视、数据采集、报表汇总等功能。

2.2 PLC控制器（下位机）

作为系统的核心执行组件，PLC必须具备稳定的工作状态，多节点、多级数采集传输模式，支持主流的连接协议，配备足够的输入端子和输出端子，同时可外接相应扩展模块，尽可能多收集设备的输入信号传输给上位机，满足系统的调整和控制要求。

2.3 土壤湿度传感器

新型的土壤湿度传感器可利用电磁脉冲原理，根据电磁波在介质中的传播频率来测量土壤的表观介电常数，得到土壤容积含水量，具有简便安全、快速准确、定点连续、自动化、宽量程和少标定等特点。

2.4 A/D转换器（模数转换器）

根据本系统对系统输入/输出信号的要求，需将现场由土壤湿度传感器检测产生的连续模拟量信号转换成PLC识别的可以接收的数字量信号。为确保转换的准确率，应选取数字量位数多、分辨率高、功耗低的设备型号。

2.5 执行控制模块

执行控制模块，主要用于控制灌溉设备的启停。目前常见的执行控制设备一般为电磁阀，其所具备的高安全性、适用性和可靠性是控制模块必备的工作特性。

2.6 灌溉设备

用于农业的灌溉设备有很多类型，如水泵、滴灌管、微喷头、微喷带等，根据不同的应用场景，应按实际选择不同的灌溉设备，以利于农作物的灌溉作业。

在选择灌溉设备时，要与执行控制模块所选择的设备配合使用。

2.7 报警设备

报警设备接收上位机发出报警信号，例如湿度过低、灌溉时间过长等，可以声、光等形式发出报警信息，提醒管理人员及时处理。

3 系统软件设计

软件设计方面，由上位机计算机辅助控制软件和下位机PLC执行软件构成。程序的核心思想是由上位机负责对参数进行调节，下位机接收上位机的调节指令，通过PID算法输出执行参数实现对灌溉设备的控制。

3.1 上位机软件设计

智能灌溉系统的控制由上位机进行。软件系统采用图形化的编程语言，如Microsoft Visual C++，能与硬件进行直接通信，其图形化的编程特点可建立虚拟化的仪器图表，提取下位机的PID参数并可在图形界面上显示和调节。

软件的设计思想是将下位机所获取的土壤传感器检测土壤湿度含量，与程序设定土壤湿度信号最小值和最大值相比较，根据偏差量向灌溉设备发出“开”“关”指令，保证土壤湿度达到设定范围，并且当土壤含水量低于设定最小值或最大值时向报警装置发出报警指令，使报警装置启动，及时进行告警。

软件在实际设计过程中需要研讨湿度比较的方案，在灌溉操作执行过程中，由于土壤渗水较慢，土壤湿度具有惯性大、非线性等特征，为了避免误判，一般需要对设定的单位时间内两次以上所采集土壤湿度值进行比对判断后，再输出对应操作。

3.2 下位机软件设计

下位机软件为PLC执行软件。在软件设计中可以在插入以太网初始化程序后进行程序编写，通过专有协议，经过以太网模块、交换机、双绞线等方式连接到计算机辅助控制软件，实现上位机与下位机的通讯联动，对设备发出相应指令。

下位机算法的基本思想：1）土壤湿度传感器将通过A/D模块将土壤湿度信号转变成数字信号传送给PLC，PLC通过程序运算将信号变成实际的湿度值;2）PLC将湿度取值传送给上位机进行比较设定，根据上位机给定的设定值经过PID运算处理后，通过脉冲输出模块，输出对应的脉冲信号到执行控制模块，执行控制模块根据输入值进行对应操作，完成一轮灌溉作业[4-5]。

3.3 智能灌溉节水系统软件设计模式实践

3.3.1 手动灌溉模式

为了满足特定环境下的灌溉需求，本系统具备手动灌溉模式。手动灌溉模式是指由人为调节执行控制模块的开启和关闭，当开启指令发出后，后端灌溉设备开始工作;关闭指令发出后，后端灌溉设备停止工作。工作指令由上位机手动设定发出，下位机接收并转发给控制模块执行，具体流程图如图2所示。

3.3.2 自动灌溉模式

自动控制模式是指由系统自动控制进行灌溉操作。系统根据土壤湿度感应器提取的当前土壤含水率的数值，将数值与用户设定的土壤含水率的数值相比较，根据PID算法对比计算出是否需要对农作物进行灌溉操作。其运行模式为：当提取数值小于用户设定下限值时，发出命令执行灌溉;当提取数值高于用户设定上限值时，发出命令停止灌溉。土壤湿度具有惯性大、非线性等特征，因此自动模式中对湿度的传感器土壤湿度的取值应在设定的单位时间内取至少两次土壤的湿度信息与用户设定值进行比较。当两次以上获取到的湿度信息达到启动或者停止值时，才进行启停操作，具体流程图如图3所示。

3.3.3 定时灌溉设计

定时灌溉设计是指由管理人员设定好灌溉开始的时间和结束时间，当到达灌溉开始时间后，灌溉设备开始工作;当到达灌溉停止时间后，灌溉设备停止工作。具体流程图如图4所示。

4 结语

基于计算机辅助控制与PLC技术结合的农业智能化灌溉系统，促进了先进科学技术和传统农业灌溉系统的结合，满足了农业现代化灌溉的需求。在未来的实践探索过程中，还应结合农业智能灌溉系统运行实际，不断提高计算机辅助控制与PLC控制技术在农业灌溉模式中的应用水平，使这项技术在农业生产中发挥更大的應用价值。

参考文献：

[1] 崔天时，杨广林，刘磊，等.基于模糊控制的温室灌溉控制系统的研究[J].农机化研究，2010，32（3）：84-86.

[2] 王智乾，柯建宏.基于PLC模糊控制的温室灌溉控制策略研究[J].浙江农业科学，2011（6）：1428-1432.

[3] 赵德奇.基于PLC的现代农业温室灌溉系统设计[J].农机使用与维修，2013（9）：17-18.

[4] 韩贵黎，蔡宗慧.基于PLC和物联网感应的智能灌溉节水系统设计[J].农机化研究，2017（12）：215-218，263.

[5] 靳瑞生，裴瑞婷.基于PLC的植物灌溉控制系统设计[J].电子技术与软件工程，2019（1）：114.

（责任编辑：刘 昀）

作者：刘铸德

植物灌溉系统设计论文 篇2：

设施农业文摘

【篇名】基于智能AGV系统温室盆栽植物自动输送系统的设计

【作者】潘海兵，陈红，宗力，高云，万鹏，黎煊

【单位】华中农业大学工学院

【出处】广东农业科学，2012年21期

【关键词】输送系统，AGV，机械化，温室，育种

【篇名】农村温室养殖温度控制器设计与实现

【作者】刘晓红

【单位】青岛农业大学机电工程学院

【出处】农机化研究，2013年02期

【关键词】设施农业，温度控制系统，模块化，开关电源

【篇名】日光温室冬春茬茄子高产高效栽培

【作者】丛淑艳，

【单位】德惠市菜园子镇农业技术推广站

【出处】吉林蔬菜，2013年Z1期

【关键词】日光温室，冬春茬，茄子，高产高效

【篇名】山西省日光温室结构问题的调查研究

【作者】张纪涛，林琭，闫万丽，籍增顺

【单位】山西省农业科学院现代农业研究中心

【出处】中国蔬菜，2013年04期

【关键词】日光温室，调查评估，标准化建设

【篇名】温室大棚自动灌溉系统设计

【作者】冯丽媛，姚绪梁

【单位】黑龙江科技学院，哈尔滨工程大学自动化学院

【出处】农机化研究，2013年06期

【关键词】温室，自动灌溉，土壤湿度传感器，Jquery

【篇名】温室电动旋平机关键部件建模与运动分析

【作者】唐明，弋景刚，崔保健，姜海勇

【单位】河北农业大学机电工程学院

【出处】机械设计与研究， 2012年06期

【关键词】温室，旋平，直流电源，运动分析

【篇名】温室蔬菜生产间作套种栽培模式

【作者】张作鹏，杜宝芝

【单位】辽中县潘家堡区域性农业技术推广站，辽中县老大房区域性

农业技术推广站

【出处】吉林蔬菜，2013年03期

【关键词】温室，蔬菜，间作套种

【篇名】温室电动旋平机控制系统研究

【作者】刘江涛，崔保健，姜海勇

【单位】河北农业大学机电工程学院

【出处】农机化研究，2013年03期

【关键词】温室，旋平机，电推杆，调平

【篇名】温室光环境及其在立柱栽培中的应用

【作者】李加利，刘继展，李萍萍，

【单位】江苏大学农业工程研究院，南京林业大学

【出处】江苏农业科学，2013年01期

【关键词】温室，立柱栽培，光环境，

【篇名】温室节水自动喷灌系统的设计

【作者】于华丽，赵晓顺，高立艾，

【单位】河北农业大学机电工程学院

【出处】农机化研究，2013年02期

【关键词】温室，喷灌，节水，温度，湿度

【篇名】温室棚顶自动清洁控制系统设计

【作者】李建军，李延国，欧志鹏，乔琦，黄雷，任慧，杨眉

【单位】长春市农业机械研究院

【出处】吉林农业，2012年10期

【关键词】温室大棚，智能清洁机，单片机系统，遥控

【篇名】新疆南部地区日光温室环境调控试验研究

【作者】邹平，王晓冬，马彩雯，史慧锋

【单位】新疆农业科学院农业机械化研究所

【出处】中国农机化学报，2013年01期

【关键词】日光温室，结构参数，环境调控，偏离度

【篇名】亚低温及钾肥对温室番茄光合作用和品质的影响

【作者】李俊，李建明，胡晓辉，张大龙，徐菲，赵志华，宋丹

【单位】西北农林科技大学园艺学院

【出处】西北植物学报，2012年12期

【关键词】番茄，亚低温，钾肥，光合作用，品质

【篇名】盐碱地日光温室马铃薯微型种薯生产关键技术

【作者】张荣，李高峰，王一航，张武，文国宏

【单位】甘肃省农业科学院马铃薯研究所，甘肃一航薯业科技发展

有限责任公司

【出处】中国蔬菜，2013年03期

【关键词】盐碱地，日光温室，马铃薯，生产，关键技术

植物灌溉系统设计论文 篇3：

关于园林景观植被设计与管理技术

摘要：在自然园林产品创造当中，园林景观植被栽培是非常重要的方式。而对于园林植被养护而言，需要采取精心养护管理技术，这样才可以确保园林的自然特色。随着园林景观植被栽培以及管理的发展，不仅仅给人们进行了大量园林景观的创造，同时给人们带来多维的生态环境空间。一方面满足人们现代的生活需求，另一方面使得当代美学价值观念得到凸显。当前，对于园林工作者而言，必须能够了解现代园林景观植被设计相应的原则、条件、管理技术等。从园林景观植物养护和植物排灌两个角度论证园林植被管理技术。

关键词：园林景观;植被设计;管理技术

引言

当前，国民生活水平和质量持续提高，在居住环境方面要求不断攀升。随着园林景观植被栽培以及管理的发展，不仅仅给人们进行了大量园林景观的创造，同时给人们带来多维的生态环境空间。一方面满足人们现代的生活需求，另一方面使得当代美学价值观念得到凸显。

1 园林景观植被设计原则

自然生态美学价值需要在园林景观植被设计过程中充分进行肯定，尤其是基于现代建设理念出发，合理运用多元化的建设管理方法，切实给世人创造一场美轮美奂的盛宴。人与自然之间有效协调、高度契合，这是做好园林景观植被设计的关键。

1.1 植被设计要体现自然性

自然性也可以理解为天然性，即园林景观具有的天然属性。在安排园林景观时不存在固定方法，设计过程中自由度比较大。因为从现实生活来看，人们对人工景观已经厌倦了，有着较强的回归自然的欲望。所以，在设计园林景观植被过程中，需要对人们的自然追求进行考虑，从选择物种、种植方法等层面，凸显出自然天然的元素，使得植被的新奇一面呈现出来。再有注重造型上的改变，尽可能降低人工痕迹，同时彰显创造特色。所以建设者既能够对古今中外园林景观具有的优势充分借鉴和吸收，又能够将自我的创造观念体现出来。

1.2 植被设计要体现多元性

所谓多元性，具体就是在风格层面，园林景观有着不同的风格。在植被设计中拥有丰富的内涵，即便是外化形式也存在着各种特色。针对自然层面，对地域差异特色、文化差异特色进行创造，并能够凸显出新奇、巧夺天工的创造力，从而使得人们能够感受到来自园林景观的魅力与价值。基于多元特色的需要，应当充分调查与研究地方气候、地质等具体情况，从而对植物种植进行合适的选择。植物品种不一，则带来的视觉冲击有别。丰富全面的物种能够和周围环境配合的相得益彰，使得园林景观品质大幅度提高。

1.3 植被设计要体现协调性

在园林景观设计当中，协调性是不容忽视的一个特点。即在植被栽培过程中，应当将小到每一颗树木、花草，都能够实现和谐的安排、配备。既要能够注重远近、高矮、颜色之上的搭配，又要能够实现花草树木之间的协调融合，体现出自然和谐的一面。协调性的体现，不仅仅能够提高人们的体验感，还可以使得园林景观设计回归建设的初衷。

2园林景观植被设计策略

2.1现代园艺空间技术与园林景观设计相融合

现代园艺技术与园林景观设计融合，其目的是提高园林工程建设的整体形象与效果，为此，在设计阶段融入现代园艺空间技术，可以实现设计方案的优化与提升。现代园艺空间技术，主要是指园艺技术人员在进行景观布置时，根据植被景观、人文景观以及其他元素的整体情况，对空间的合理规划。区域空间被景观填充可以给人们带来充实感，而适当的空间留白，可以避免给人们造成压迫感或杂乱感。同时，还要避免对景观布局的重复设置，因为这样会给人们造成视觉上的审美疲劳。因此，在现代园林景观设计当中，必须结合这一园艺技术，指导设计人员根据园林区域分布情况，以及光照、地理位置、自然资源等进行综合考量，达到最优设计效果。此外，现代园艺技术与园林景观设计的有效融合，还需要人们从人文景观和自然景观协调发展的角度去思考，使设计人员可以从现代园艺技术角度去开展设计活动，在以自然景观为主的园林设计中，设计人员对于一些人文景观的设置和布景，可以选择借助现代园艺技术来实现，即通过园艺工人对植被的修剪来体现人文景观，如在设计一些以奥林匹克为主题的公园景观布景时，可以通过园丁将某些植被修剪出各种体育运动的人体造型，来增添人文景观的氛围，进而实现人文景观与自然景观的协调共存。当然，在园林景观设计的过程中融合园艺技术，还需要考虑园林工程建设当中的核心要素，如园林工程是公园型、广场型还是观光型等，这将决定园林景观以后的具体管理与维护方法。

2.2保障植被搭配合理

在土地绿化方面需开展有层次的植被种植工作，结合灌木、乔木及植被构建多层次、立体化的生态环境。在植被搭配设计阶段，应重视植被的颜色搭配及物种搭配，确保植被栽植合理。

2.3做好统筹规划设计

在园林规划过程中，必须从技术人员设计施工图纸出发，进行统筹规划设计。具体需要考虑的层面，包括生态方面、自然方面、经济方面、周边环境方面、地形方面等，同时能够与施工特征进行結合。植被栽培之前，要求相关技术人员能够严格细致地审核相应的设计图纸，从而对设计方案进行最终的确定。如果条件具备，应当注重对民意测验的运用，加以有效地调研，从而更好地了解民意需求，修订和改进设计方案。这一过程中需要对各种资源进行充分调动，确保植被设计方面能够与自然进行融合，能够与时代进行接轨。

2.4创设天人合一意境

自然元素是园林景观植被设计过程中，需要重点体现的，这样才可以实现天人合一的效果。对于园林景观设计而言，天人合一也是最为理想的境界。这一境界从古至今都体现出人与自然和谐相处的愿望。当前，人们在追求自然方面有着更强的意愿，创造园林景观当中，自然元素地位非常重要。要让游客能够在任何位置和角度上，都能够欣赏到赏心悦目的景色。从苏州园林就可以体验到这种意境和理念。当前，在现代园林景观设计过程中，应当对古典建筑具有的特色进行借鉴、吸收，然后在今天的现实生活中加以运用。

2.5园林灌溉系统设计

在开展现代城市园林景观设计时，植物数量较多，需水量也比较多，需充分运用灌溉技术，建立完善的灌溉系统，形成园林景观水循环系统，既保障植物能够良好生存，又能降低水资源浪费，从而降低园林景观工程的运营成本。在设计过程中，可在灌溉系统中增设相关设备，形成良好的园林水景，增加园林景观设计的层次感以及美观性，为园林景观增光添彩。此外，为保障绿化灌溉工作质量，应在开展灌溉前，对周围土壤密实度予以改善，运用滴灌、漫灌以及地下灌水等形式，改善土壤孔隙率，确保土壤内部有良好的结构，从而达到节约用水、降低灌溉成本的目的，保障绿地植被良好生长，从而降低园林工程的运营成本。

结束语

对于园林景观植被设计、园林管理而言，需要科学地认识两者关系，看到彼此之间的相互辅助作用。设计园林景观植被需要充分适应时代发展，使得人们渴望的自然元素得到体现。在园林管理方面，通过有效地园林管理能够对园林植被进行很好的保护。管理人员在精心安排、呵护之下，确保了园林生命力的强大，不只是推动了园林景观品质的提高，也带来更大的社会、经济与生态效益。

参考文献

[1]谢海娥.园林景观植被设计与管理技术探究[J].江西建材，2016（19）：187.

[2]罗毅君.住宅小区园林景观植被设计与施工管理技术探究[J].绿色科技，2016（13）：228-229.

[3]赵丹.探讨园林景观植被设计与管理技术[J].现代装饰（理论），2015（09）：63.

[4]刘莎.浅谈园林景观植被设计与管理技术[J].陕西农业科学，2015，61（02）：127-128.

作者：孔庆森