智能節水灌溉系統

我國是一個水資源極度頻繁的國家，而農業作為我國的經濟命脈和用水大戶，長期以來因為思想意識、資金、技術等方面的原因，一直沿用相對傳統落后的農業灌溉系統，不但耗水量大，水的利用率低，還會對生態環境造成一定的影響。因此大力發展農業智能節水灌溉是我國目前緩解水資源供需矛盾的必然選擇。而智能灌溉系統的應用，不僅可以有效地利用有限的水資源，還能夠通過與精確施肥的有機結合，改善作物的生產條件，對于現代農業來說，具有非常重要的作用。

節水灌溉系統的組成

（1） 控制中心

控制中心設置在灌區管理中心，對其所管轄的灌區制定灌溉計劃，并將計劃實時下發到首部控制器執行，同時具備即時控制的功能。其設置應特別注意與管理模式相結合，其重要功能主要是根據采集數據制定合理的灌溉計劃，數據分析，檢測系統運行情況及告警等。

（2） 首部控制器

灌首部控制器通過GPRS方式與監控中心通訊，通過zigbee無線或CAN有線的方式與田間控制器通訊，可外接多個傳感器，并可同時接入小型氣象站和土壤墑情站。

首部控制器本身自帶簡易灌溉管理軟件，可通過首部控制器下發灌溉計劃，該控制器可監測水泵情況、水池水位、管道壓力、供水流量和電量等參數，并可控制引渠進水閘門、水泵、過濾器沖洗以及施肥閥等。同時具有欠壓、缺相、相序、管路失壓、超額灌溉或非計劃用水等故障監測和報警功能。

（3） 田間控制終端

田間控制器根據首部控制器下發的命令執行電磁/電動閥的開啟。具備壓力、開度監測、充放電控制、上位機指令解釋執行、采集數據的上報及存儲、有線或無線通訊等功能。

控制軟件

應用軟件是實現整個系統功能的載體，是系統最終能否發揮效用的關鍵所在，因此可以說管理軟件的好壞決定著項目的成敗。系統軟件為三層結構：

（1） 數據層

數據層主要完成各類數據的采集和存儲，如土壤墑情數據、氣象數據、植物生長數據、滲透率等。

（2） 應用層

該層的主要工作是制定和執行輪灌計劃。可根據灌溉的經驗數據，以及采集的氣象、土壤墑情等相關數據，制定科學合理的灌溉計劃。

灌溉計劃設計完成后，控制命令自動下發與首部控制器，之后由首部控制器操作田間控制器、水泵、閥門、施肥等設備的開啟與關閉。在灌溉的過程中，其可根據采集的氣象、土壤墑情等參數的變化情況，如降雨停灌，墑情超限停灌等，適時調整和優化灌溉計劃，并提醒后臺管理人員，是否按照新的優化方案執行灌溉計劃。

（3） 界面層

界面層為軟件設計的最上層，整個界面層設計科學、美觀、易用、易維護；該層可提供豐富的數據分析，實時顯示灌區的灌溉情況氣象參數以及整個灌區的網絡拓撲圖，可結合GIS等工具多采用圖形界面，能夠自動生成各類數據圖表。

總的來說，智能灌溉系統具有“智”和“能”的能力，智能灌溉系統可以通過各種物聯網傳感器感知農業生產環境中影響作物灌溉的各種因素的數據，例如土壤、雨量、氣溫、墑情等等，這樣既了解了土壤的實際情況，也了解了作物的用水需求，進而根據需要，來制定合理的灌溉解決方案，進行灌溉作業，能夠有效地實現水肥配比均勻，按時按量的給作物灌溉，滿足作物用水需求的同時，很好的實現節水灌溉。