智能节水灌溉系统

我国是一个水资源极度频繁的国家，而农业作为我国的经济命脉和用水大户，长期以来因为思想意识、资金、技术等方面的原因，一直沿用相对传统落后的农业灌溉系统，不但耗水量大，水的利用率低，还会对生态环境造成一定的影响。因此大力发展农业智能节水灌溉是我国目前缓解水资源供需矛盾的必然选择。而智能灌溉系统的应用，不仅可以有效地利用有限的水资源，还能够通过与精确施肥的有机结合，改善作物的生产条件，对于现代农业来说，具有非常重要的作用。

节水灌溉系统的组成

（1） 控制中心

控制中心设置在灌区管理中心，对其所管辖的灌区制定灌溉计划，并将计划实时下发到首部控制器执行，同时具备即时控制的功能。其设置应特别注意与管理模式相结合，其重要功能主要是根据采集数据制定合理的灌溉计划，数据分析，检测系统运行情况及告警等。

（2） 首部控制器

灌首部控制器通过GPRS方式与监控中心通讯，通过zigbee无线或CAN有线的方式与田间控制器通讯，可外接多个传感器，并可同时接入小型气象站和土壤墒情站。

首部控制器本身自带简易灌溉管理软件，可通过首部控制器下发灌溉计划，该控制器可监测水泵情况、水池水位、管道压力、供水流量和电量等参数，并可控制引渠进水闸门、水泵、过滤器冲洗以及施肥阀等。同时具有欠压、缺相、相序、管路失压、超额灌溉或非计划用水等故障监测和报警功能。

（3） 田间控制终端

田间控制器根据首部控制器下发的命令执行电磁/电动阀的开启。具备压力、开度监测、充放电控制、上位机指令解释执行、采集数据的上报及存储、有线或无线通讯等功能。

控制软件

应用软件是实现整个系统功能的载体，是系统最终能否发挥效用的关键所在，因此可以说管理软件的好坏决定着项目的成败。系统软件为三层结构：

（1） 数据层

数据层主要完成各类数据的采集和存储，如土壤墒情数据、气象数据、植物生长数据、渗透率等。

（2） 应用层

该层的主要工作是制定和执行轮灌计划。可根据灌溉的经验数据，以及采集的气象、土壤墒情等相关数据，制定科学合理的灌溉计划。

灌溉计划设计完成后，控制命令自动下发与首部控制器，之后由首部控制器操作田间控制器、水泵、阀门、施肥等设备的开启与关闭。在灌溉的过程中，其可根据采集的气象、土壤墒情等参数的变化情况，如降雨停灌，墒情超限停灌等，适时调整和优化灌溉计划，并提醒后台管理人员，是否按照新的优化方案执行灌溉计划。

（3） 界面层

界面层为软件设计的最上层，整个界面层设计科学、美观、易用、易维护；该层可提供丰富的数据分析，实时显示灌区的灌溉情况气象参数以及整个灌区的网络拓扑图，可结合GIS等工具多采用图形界面，能够自动生成各类数据图表。

总的来说，智能灌溉系统具有“智”和“能”的能力，智能灌溉系统可以通过各种物联网传感器感知农业生产环境中影响作物灌溉的各种因素的数据，例如土壤、雨量、气温、墒情等等，这样既了解了土壤的实际情况，也了解了作物的用水需求，进而根据需要，来制定合理的灌溉解决方案，进行灌溉作业，能够有效地实现水肥配比均匀，按时按量的给作物灌溉，满足作物用水需求的同时，很好的实现节水灌溉。