农业自动化灌溉系统的功能特点与优势

水资源日益紧缺已经全球性的问题，节约用水并实现高效用水是人类生存与发展的需求，也是全球经济社会的需求。我国作为全球13个贫水国家之一，水资源的不足已经对我国经历社会发展构成了严重威胁，甚至成为经济社会发展的“瓶颈”，大力发展节约用水不仅是一种革命措施，也是我国的基本策略之一。农业用水占据了我国总用水量的70%，农业灌溉效率低下和用水浪费的问题普遍存在。

目前全国灌溉水利用率约为43%，单方水粮食生产率只有10公斤左右，大大低于发达国家灌溉水利用率70%~80%、单方水粮食生产率2.0公斤以上的水平，因此发展节水农业、提高农业用水利用效率是我国节水战略中的重要环节。

农业自动化灌溉系统由自动控制技术和专家系统技术，传感器技术、通讯技术、计算机技术等于一体的灌溉管理系统。该系统主要面向农田、园林、设施农业等领域的日常灌溉控制和管理而设计，并通过现代化的科学技术手段，达到降低人力成本，提高自动化生产效率，节约水资源的目的。该系统具有实用性和良好的展示性，系统硬件具备良好的稳定性，以及防水、防潮、抗高温的能力。

节水灌溉自动化系统采取因地制宜的原则依据不同地区、不同作物的不同需求，选择不同的灌溉设施，并利用计算机、无线数据通讯、采集控制器、传感器等先进技术对农田灌溉进行监控管理，保证适时地满足作物生长所需要的水分从而达到节水灌溉及节水灌溉自动化的目的。

系统架构本方案给出了一个节水灌溉自动化系统的基本框架，它主要由中心主控系统、采集控制模块、无线通讯模块、土壤水分传感器、气象观测站、电磁阀等设备组成，现对各个部分作进一步的描述∶

1、传感器与电磁阀：是数据的采集者与系统自动化功能的执行者。传感器是能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。本系统中主要包括测量土壤水分的土壤水分传感器，测量养分的养分仪，测量气象要素的雨量传感器，空气温湿度传感器、风速传感器、风向传感器等；电磁阀是本系统中自动化的执行设备，可与水泵、养分补充设备等相连。

2、采集控制设备∶是指掌控数据采集设备和执行设备工作的数据采集控制模块，主要作用为∶通过作物决策灌溉软件的设置，掌控数据采集设备的运行状态；根据作物决策灌溉软件发出的指令，掌控执行电磁阀的开启/开关。

3、数据传输∶本系统中采用的为无线传输模块。无线传输模块能够通过GPRS无线网络将与之相连的用户设备的数据传输到Internet中一台主机上，可实现数据远程的透明传输。

4、控制中心主要由计算机和作物决策灌溉决策软件组成，作物决策灌溉软件是数据接收者及指令发出者，是整个系统的灵魂。主要有以下功能∶系统配置、功能设置；设置数据采集时间段、采集间隔、控制系统执行条件等参数；数据存储显示、打印等操作；将采集到的数据实时显示，可用图表表达并能执行打印等操作；发送指令∶将指令通过无线传输模块发送给数据采集控制模块，控制电磁阀的开启或关闭：自动灌水功能∶根据不同的地区、不同的作物在不同生长阶段对水分需求的不同，设置相应的参数，当值低于或超出一定的范围时，自动开启灌水功能。自动补充养分功能∶在无土栽培中，根据不同的作物在不同生长阶段对养分需求的不同，设置相应的参数，当值低于或超出一定的范围时，自动补充相应的养分。

自动报警∶可设置设备的正常运行参数、农田气象因子范围，实现设备故障或气象因子剧烈变化的报警功能。结论节水灌溉自动化系统将传统的充分灌溉向非充分灌溉发展，对灌区用水进行监测预报，实现动态管理。该系统采用传感器采集土壤墒情信息、气象信息和作物的生长状况，通过无线网络对农田灌溉用水量实时远程监控，按照作物的需求实施灌水、补给养分的操作。

农业自动化灌溉系统功能

数据采集功能

可自动采集，处理温度、湿度、风速、雨量、光照等环境参数。

灌溉控制功能

（1）具有自动灌溉、定时灌溉、周期灌溉、手动灌溉等多种模式，用户可根据需要灵活选用灌溉模式。

（2）可实现中控室控制，手机短信、现场遥控及现场手动等多种方式控制。

参数设置功能

（1）系统可以对现场的温、湿度限值进行设置和修改。

（2）系统可通过控制器或后台监控系统完成灌溉起始时间、停止时间、喷灌时间等参数设置。

显示功能

（1）控制器上配有液晶屏，以中文菜单方式显示，现场采集数据显示在液晶屏上。

（2）后台监控系统可配大屏幕显示器，图形、表格等多种形式动态显示整个灌溉区运行情况，准确、直观、明了。

报警功能

当灌溉系统出现故障。如水管破裂等，立即停止水泵运行，并报警。

通信功能

（1）通过后台机查看、设置、修改参数。

（2）采取数据上传后台机，供后台机进行数据处理和显示。

（3）接收后台机发出的控制命令。

数据处理功能

后台机可完成用户提出的统计、贮存、查询等各种数据处理功能，并可打印用户要求的报表。

（1）电磁阀门开启次数和时间统计。

（2）通过电磁阀门的水流量统计。

（3）系统故障次数统计，系统使用率统计。

（4）用户要求的其它统计功能。

其主要优点为：

1、可以根据系统建设区域的具体情况选择不同的灌溉方式，最大限度的提高了灌溉用水的利用率；

2、采用了无线网络技术，真正实现了农田灌溉的远程监控，减小了劳动强度；

3、作物灌溉决策软件中可引入专家决策系统，对不同地区的不同作物在不同生长阶段的需水信息做定量评估。