一、系統背景

水資源日益緊缺已經成為全球性的問題，節約用水并實現高效用水時人類生存與發展的需求，也是全球經濟社會的需求。我國作為全球13個貧水國家之一，水資源的不足已經對我國經歷社會發展構成了嚴重威脅，甚至成為經濟社會發展的“瓶頸”，大力發展節約用水不僅是一種革命措施，也是我國的基本策略之一。農業用水占據了我國總用水量中的70%，農業灌溉效率低下和用水浪費的問題普遍存在。? 目前全國灌溉水利用率約為43%，單方水糧食生產率只有10公斤左右，大大低于發達國家灌溉水利用率70-80%、單方水糧食生產率2.0公斤以上的水平，因此發展節水農業、提高農業用水利用效率是我國節水戰略中的重要環節。? ??

二、系統原理

自動化灌溉技術綜合采用了自動控制技術和專家系統技術，傳感器技術、通訊技術、計算機技術等與一體。主要面向農田，園林，設施農業等領域的日常灌溉控制和管理而設計，并通過現代化的科學技術手段，達到降低人力成本，提高自動化生產效率，節約水資源的目的。該系統具有實用性和良好的展示性，系統硬件具備良好的穩定性，以及防水、防潮、抗高溫的能力。?系統采取因地制宜的原則依據不同地區、不同作物的不同需求，選擇不同的灌溉設施，并利用計算機、無線數據通訊、采集控制器、傳感器等先進技術對農田灌溉進行監控管理，保證適時適量地滿足作物生長所需要的水分從而達到節水灌溉及節水灌溉自動化的目的。

三、系統架構

本方案給出了一個節水灌溉自動化系統的基本框架，它主要由中心主控系統、采集控制模塊、無線通訊模塊、土壤水分傳感器、氣象觀測站、電磁閥等設備組成：

?1、?傳感器與電磁閥：是數據的采集者與系統自動化功能的執行者。傳感器是能感受規定的被測量并按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置。，本系統中主要包括測量土壤水分的土壤水分傳感器，測量養分的養分儀，測量氣象要素的雨量傳感器，空氣溫濕度傳感器、風速傳感器、風向傳感器等；?電磁閥是本系統中自動化的執行設備，可與水泵、養分補充設備等相連。? ????

2、采集控制設備：是指掌控數據采集設備和執行設備工作的數據采集控制模塊，主要作用為：?通過作物決策灌溉軟件的設置，掌控數據采集設備的運行狀態；?根據作物決策灌溉軟件發出的指令，掌控執行電磁閥的開啟/關閉。??

3、數據傳輸：本系統中采用的為無線傳輸模塊。無線傳輸模塊能夠通過GPRS無線網絡將與之相連的用戶設備的數據傳輸到Internet中一臺主機上，可實現數據遠程的透明傳輸。?

4、控制中心：主要由計算機和作物決策灌溉決策軟件組成，作物決策灌溉軟件是數據接收者及指令發出者，是整個系統的靈魂。主要由以下功能：系統配置、功能設置：設置數據采集時間段、采集間隔、控制系統執行條件等參數；數據存儲顯示、打印等操作：將采集到的數據實時顯示，可用圖表表達并能執行打印等操作；?發送指令：將指令通過無線傳輸模塊發送給數據采集控制模塊，控制電磁閥的開啟或關閉；自動灌水功能：根據不同的地區、不同的作物在不同生長階段對水分需求的不同，設置相應的參數，當值低于或超出一定的范圍時，自動開啟灌水功能。自動補充養分功能：在無土栽培中，根據不同的作物在不同生長階段對養分需求的不同，設置相應的參數，當值低于或超出一定的范圍時，自動補充相應的養分。?? 自動報警：可設置設備的正常運行參數、農田氣象因子范圍，實現設備故障或氣象因子劇烈變化的報警功能。結論節水灌溉自動化系統將傳統的充分灌溉向非充分灌溉發展，對灌區用水進行檢測預報，實現動態管理。該系統采用傳感器采集土壤墑情信息、氣象信息和作物的生長狀況，通過無線網絡對農田灌溉用水量實時遠程監控，按照作物的需求實施灌水、補給養分的操作。?

四、系統模塊?

1、傳感模塊：即環境傳感監測系統。它依據各類傳感設備可以完成整個園區或完成對異地園區所需數據監測的功能。?

2、終端模塊：即終端智能控制系統。它可以完成整個園區或遠程控制異地園區進行自動灌溉、自動降溫、自動開啟風機，自動補光及遮陽，自動卷簾，自動開窗關窗，自動液體肥料施肥、自動噴藥等各類農業生產所需的自動控制。

3、視頻監控模塊：即實時視頻監控系統。主要是通過監控中心實時得到植物生長信息，在監控中心或異地互聯網上既可隨時看到作物的實時生長狀況。

 4、預警模塊：即遠程植保預警系統?？梢酝ㄟ^聲光報警、短信報警、語音報警等方式進行預警。?

5、溯源模塊：即農產品安全溯源系統。該系統對農產品從種植準備階段、種植和培育階段、生長階段、收獲階段等對作物生長環境、噴藥施肥情況、病蟲害狀況等實施實時信息自動記錄，有據可查，在儲藏、運輸、銷售階段采用二維碼或者RFID射頻技術對各個階段數據記錄，這樣就能實現消費者拿到農產品時通過終端設備或網絡就能查看到各類信息，才能放心食用。

 6、作業模塊：即中央控制室?？赏ㄟ^總控室對整個區域情況進行監測，包括各個區域采集點參數、控制作業狀態、實時視頻圖像、施肥噴藥狀況、報警信息等 

1、可以根據系統建設區域的具體情況選擇不同的灌溉方式，最大限度的提高了灌溉用水的利用率；

2、采用了無線網絡技術，真正實現了農田灌溉的遠程監控，減小了勞動強度；

3、作物灌溉決策軟件中可引入專家決策系統，對不同地區的不同作物在不同生長階段的需水信息做定量評估；

 4、在灌溉設備中加入了流量計，對灌水的用量做到精確控制。該系統滿足了高效農業、精準農業中對提高灌溉用水利用率的需求，達到了節水灌溉的目的并實現了灌溉過程的自動化，具有極大的推廣和應用價值。