《基于AI技术的物联网云灌溉控制系统》

世界淡水资源日益紧缺,而人类对粮食的需求也不断上升,淡水资源已经成为农业发展和世界粮食供应的安全威胁。要破解耕地面积有限、淡水资源紧缺和世界粮食需求上涨之间的难题,发展节水灌溉成为关键。

该研究成果为解决通过基于AI技术的物联网云灌溉系统可以实现根据作物需水要求,适时适量地灌水,用先进的科学技术手段对土壤墒情和灌区输配水系统的水情进行监测、数据采集和计算机处理,可以科学有效地控制土壤水分含量,进行合理调度,做到计划用水、优化配水,以达到既节水又增产的目的。同时,利用系统中的IC卡取用水管理器,可实现按成本收费、超计划用水加价等政策。要重视和加强节水管理,改变农业用水水价过低、不利于节水的状况,也为推行的农业水价改革提供了可靠的技术保障。

基于AI技术的物联网云灌溉系统主要包含云服务系统、首部控制和田间控制(本地控制)三个层次,在云服务系统实现现场灌溉情况的远程集中管理,用户可通过移动终端及PC终端对其自己园区的灌溉设备实现远程控制,并且在现地可以通过首部控制器实现单井自动控制和手动控制,若通信链路或上层设备出现异常,可以通过田间控制器对电磁阀直接手动控制。确保整个系统稳定可靠运行。

主要创新点及关键技术:通过研制TCIC-W型智能物联灌溉子控制器,结合双稳态电磁阀先进的直流脉冲和永磁技术,实现了电磁阀的开、关瞬时状态的远程控制,解决了无线技术的功耗高、反应慢的技术难题;建立了作物需水模型,采集田间作物墒情、降水等主要作物生长环境数据,基于GPRS+LORA传输技术,利用云灌溉系统实现了作物精准灌溉;通过双计时开阀保护,降水保护、水泵工作保护、管道压力保护等智能控制机制,有效地提高了系统的稳定安全性。

该成果研发单位郑州天诚公司自2015年已将成果广泛应用,已中标郑州市农田水利现代化示范乡镇中牟县狼城岗镇建设信息化项目、郑州市农田水利现代化示范乡镇中牟县黄店镇建设项目、郑州市第二批都市生态农业示范园(中牟县)建设项目、郑州市第二批都市生态农业示范园(新郑市)建设项目、圣安德鲁斯明渠自动化项目、滑县2017年度农业水价综合改革项目、中牟县2016年度财政支持农田水利设施建设补助专项资金项目第二标段、郑州市农田水利现代化示范乡镇中牟县万滩镇建设信息化及自动化项目、中牟县农业水价综合改革项目2018年度平台建设工程(第三标段)、中牟县智慧水务信息平台项目、长葛市2018年度农田水利项目县建设项目第八标段、修武县2018年农田水利项目县工程信息化第五标段、汤阴县2018年度农田水利项目县工程8标段、巩义市2018年度农业水价综合改革水电计量及智能控制系统项目、通许县2018年度农业水价综合改革项目、杞县2018年度农业水价综合改革项目、荥阳市2017-2018年农业水价综合改革试点项目等多个项目中得到应用,累计合同金额达4039万元,取得了良好的社会经济效益,推广应用前景广阔。

主要成果获2018年黄河水利委员会科技进步二等奖,获得实用新型专利3项,软件著作权2项。

成果说明

作为技术开发与应用项目,注意及时将科研成果转化为实际的生产力,形成技术推广和应用示范效应。自2010年来,主要应用成果已被国内多家单位投入使用,取得了良好的经济效益和社会效益。 基于AI技术的物联网云灌溉控制系统主要适用于农田水利、灌区信息化节水改造工程和农业水价综合改革项目,为河南省灌区配套建设及节水改造信息化管理平台提供基础的数据支持,提高了灌溉区用水管理与调度的现代化水平,建立了农田信息专题数据库和专家决策支持系统,以更加精细、动态、灵活、高效的方式对农村水利进行统筹规划、计划和管理。 中牟县节

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