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智能泵站自动灌溉系统

(2025-05-22 08:24:34)
一、方案介绍
本方案围绕农业、水利、市政园林等领域对智能化灌溉的实际需求,构建一套集抽水恒压控制、远程阀门调节、自动灌溉管理为一体的智能泵站系统。系统基于4G物联网通信技术,实现灌溉数据的实时采集与远程控制,支持手机微信小程序与电脑端平台双重远程操作,显著提升灌溉效率、节约人力成本与水资源。

二、监测目标
  1. 实时监测供水管网压力、水泵运行状态和出水量;
  2. 监测环境参数(如土壤湿度、气象数据等)作为灌溉参考;
  3. 监控电磁阀门开关状态,确保灌溉精准控制;
  4. 实现远程控制与自动预警机制,提高系统运行稳定性。
三、需求分析
当前传统灌溉普遍存在以下问题:
  1. 人工值守成本高、操作不便;
  2. 灌溉周期难以精确控制,导致水资源浪费;
  3. 系统运行状态不透明,无法远程监管与故障诊断;
  4. 缺乏统一智能平台进行调度管理。
    基于上述问题,智能化、网络化、远程化成为现代灌溉发展的核心需求。
四、监测方法
  1. 安装压力传感器、水流量传感器对泵站运行数据进行实时采集;
  2. 通过土壤水分传感器或灌区气象站监测环境参数;
  3. 采用智能阀控模块记录并调节阀门开关状态;
  4. 所有监测数据通过4G模块上传至云平台并同步显示于终端设备。
五、应用原理
系统以嵌入式控制器为核心,通过4G无线通信模块与云平台建立稳定连接,实现对泵站与灌区的远程集中管理。依据设定的压力阈值与时间段自动启停恒压泵,同时结合阀门状态与土壤湿度自动优化灌溉策略。手机与电脑端可实现控制指令下发、历史数据查询、报警通知接收等功能。
六、功能特点
  1. 自动恒压供水,保障灌溉压力恒定;
  2. 阀门远程分区控制,实现精准灌溉;
  3. 支持手机微信小程序与电脑平台远程操作;
  4. 多参数实时监测,异常自动报警;
  5. 云端数据存储,支持分析与追溯;
  6. 可扩展土壤墒情、气象等模块,增强智能化水平。
七、硬件清单
  1. 智能恒压水泵控制终端;
  2. 4G物联网通信模块;
  3. 电磁阀门与阀控终端;
  4. 压力传感器、水流量计;
  5. 土壤湿度传感器(选配);
  6. 环境监测模块(选配);
  7. 电源管理系统与保护模块;
  8. 云端管理平台与用户终端系统。
八、硬件参数(量程、精度)
  • 压力传感器:量程 0~1.6 MPa,精度 ±0.5%FS
  • 流量传感器:量程 0.1~30 m³/h,精度 ±1.5%
  • 土壤湿度传感器:量程 0~100%(体积含水率),精度 ±3%
  • 温湿度传感器:温度量程 -40~85,湿度 0~100%,精度 ±0.3 / ±3%RH
  • 4G通信模块:支持全网通制式,上传速率不低于5 Mbps
  • 阀控模块:支持远程/自动控制,响应时间小于2秒
九、方案实现
系统通过模块化设计,将水泵、阀门、传感器及控制终端统一集成。部署完成后,后台平台对接微信小程序和PC端系统,用户可通过可视化界面查看运行状态、设定控制逻辑和接收报警信息。系统具备自动启停、恒压维持、分区灌溉、故障自检等核心功能,整体实现即插即用与无人值守运行。
十、数据分析
系统实时采集与存储运行数据,平台通过算法对水压、水量、土壤湿度等参数进行趋势分析,生成灌溉曲线、用水报表等内容,为运维与优化提供数据支持。同时通过多维度对比,辅助分析供水均衡性与灌溉周期合理性。
十一、预警决策
系统设定阈值触发报警机制,如压力异常、水泵故障、阀门未响应、通信中断等情况将通过微信、短信等方式实时通知管理人员。平台可根据历史数据自动调整灌溉策略或切换备用方案,实现智能应急响应。
十二、方案优点
  1. 降低人力投入,实现自动运行;
  2. 精准调控水量,节水率可达30%以上;
  3. 数据可视化,提升管理科学性;
  4. 多端联控,操作灵活便捷;
  5. 模块化设计,系统易于扩展和维护。
十三、应用领域
  • 农田灌溉与设施农业用水管理;
  • 城市绿化与园林灌溉系统;
  • 水利泵站智能化改造项目;
  • 智慧乡村、数字农业综合应用场景。
十四、效益分析
经济效益:节省人力管理成本,提升水泵使用效率,降低能耗;
社会效益:提升农田灌溉自动化水平,助力农业数字化转型;
生态效益:科学用水、节约资源,减少不必要的水土流失与环境污染。
十五、国标规范
  • 《灌溉自动化系统工程技术规范》(GB/T 21307)
  • 《信息技术 物联网 术语》(GB/T 33474)
  • 《农田灌溉用泵技术条件》(GB/T 14713)
  • 《土壤水分测量技术规程》(NY/T 3013)
  • 《城市园林绿地灌溉设计规范》(CJJ/T 163)
十六、参考文献
  1. 国家农业农村信息化工程技术研究中心编:《智慧农业系统集成与应用》;
  2. 《现代灌溉技术与工程管理》,水利出版社;
  3. 中国灌溉排水发展中心发布的相关技术文件与标准;
  4. 《物联网工程设计与实践》,机械工业出版社;
  5. 各地智慧农业示范区建设技术总结报告。
十七、案例分享
案例一:河南省某大型农业合作社引入该系统后,实现800亩农田按需自动灌溉,用水效率提升35%,管理人员减少60%,灌溉周期更科学。
案例二:某沿海城市绿化项目中部署智能泵站系统,实现夜间无人灌溉作业,年节省水费超过15万元,获评智慧园林示范工程。

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