劉亞光

（鄭州市水利建筑勘測設計院，河南 鄭州 450006）

新型現代農業(yè)示范園區(qū)智能噴灌控制系統方案設計

劉亞光

（鄭州市水利建筑勘測設計院，河南 鄭州 450006）

農業(yè)是國民經濟的重要基礎性行業(yè)，是國家的經濟命脈同時也是用水資源消耗大戶。2013年中央“一號文件”提出高標準建設新型現代農業(yè)示范園區(qū)，通過建設新型現代農業(yè)示范園區(qū)，打造現代農業(yè)的先行區(qū)和示范區(qū)。通過不斷積累經驗，帶動農業(yè)水平特別是農業(yè)灌溉節(jié)水技術的提高，這是我國推進新型現代農業(yè)示范區(qū)建設的出發(fā)點和落腳點。

示范園區(qū)；智能噴灌控制系統；新型現代農業(yè)

改革開放30年以來，由于社會平均生產力、各級政府財力、先進技術引進等多個方面的原因，我們國家的農業(yè)灌溉方式一直沿用技術傳統落后、資源浪費嚴重的大水漫灌等灌溉方式。隨著近幾年氣候急劇變化、水資源時空分布不平衡以及農業(yè)灌溉需水量逐年增加之間的矛盾日益嚴重和明顯，大水漫灌這種資源浪費嚴重的灌溉方式正逐漸被注重精確灌水的智能化農業(yè)灌溉系統所代替?，F代高效節(jié)水的科學的灌溉技術,不僅可以保護日趨珍貴的水資源，還可以有效改善地下水過量開采、地面沉降的嚴重地質災害問題。可以說智能噴灌系統有著社會、環(huán)境、經濟、資源等方面的意義。

1 面向新型現代農業(yè)示范園區(qū)的智能噴灌控制系統

本文初步設計了面向新型現代農業(yè)示范園區(qū)的智能噴灌控制系統，所謂智能農業(yè)噴灌系統就是由相關智能化設備自動控制的農業(yè)灌溉系統，設備實時監(jiān)測相關系統參數自動識別、判斷、執(zhí)行相關已經預先設定好的灌溉條件啟動程序。從而節(jié)省了人力資源和水資源，提高了生產效率，降低了相關各方面成本，具有強大的市場競爭力和生命力。系統在技術應用方面創(chuàng)新地引入了無線數據傳輸、智能微電腦控制、實時自動感應等新技術，較好實現了遠程自動控制和無人值守工作，最大限度提高灌溉精準度，以信息技術為手段，實施合理的灌溉程序安排，改變目前普遍存在的粗放灌水方式，提高灌溉水利用率，實施精確灌溉，以作物實際需水為依據，提高水的利用率。以遠程診斷系統為依托，提高了生產效率，全面節(jié)省了管理維護費用，最大程度節(jié)約了水資源。是有效解決灌溉節(jié)水問題的必要措施之一。通過小范圍實地實驗，系統表現出較好的實用性和兼容性，相關儀器儀表和設備工作穩(wěn)定，基本具備全天候生產工作條件和能力。近年來，隨著無線網絡技術的廣泛應用，尤其以3G無線網絡技術為主的物聯網系統的突飛猛進式的發(fā)展，使得智能噴灌系統的技術基礎廣泛運用于生產實踐成為可能。面向新型現代農業(yè)示范園區(qū)的智能噴灌控制系統，已經引起國家科技決策部門的高度重視。

2 面向新型現代農業(yè)示范園區(qū)的智能噴灌控制系統的構成

面向新型現代農業(yè)示范園區(qū)的智能噴灌控制系統主要由農地土壤墑情感應監(jiān)測系統、遠程視頻實時監(jiān)控系統和遠程設備控制系統組成。其中農地土壤墑情感應監(jiān)測系統與遠程視頻實時監(jiān)控系統采用小地域無線局域網絡通訊技術（WIFI），遠程設備控制系統采用3G無線網絡技術實現采集信息互聯互通。農地土壤墑情感應監(jiān)測系統主要由土壤濕度傳感器、變頻器、智能控制模塊等組成，是信息參數采集、分析、處理、傳輸的綜合性設備中樞；遠程視頻實時監(jiān)控系統設在田間地頭和交通路口，實現24小時土地視頻圖像實時監(jiān)視，通過實時畫面可以下發(fā)指令進行360度視角控制；遠程管理系統設在新型現代農業(yè)示范園區(qū)信息中心，是包括了移動互聯網技術、程控互聯網技術、云服務器計算技術和OTO物聯網技術為一體的信息服務中心，其主要功能實現充分依托分布在田間地頭的各種感應器設備（大氣溫濕度監(jiān)測感應探頭、土壤墑情監(jiān)測感應探頭、二氧化碳濃度監(jiān)測感應探頭、24小時360度實時圖像視頻監(jiān)視探頭等）和W_CDMA（3G）無線高速通信網絡實現田間地頭植物生長環(huán)境的遠程無線感應探測、遠程無線監(jiān)控識別、遠程無線命令下達、遠程無線情報信息處理、遠程無線專家在線情報會商，為農業(yè)生產服務提供了精準灌溉控制、可視化現場監(jiān)控、智能化遠程命令下達等功能。

3 面向新型現代農業(yè)示范園區(qū)的智能噴灌控制系統的配套軟件組成

面向新型現代農業(yè)示范園區(qū)的智能噴灌控制系統的配套軟件部分由以下三部分組成：灌溉云計算服務信息中心平臺服務器、無線局域網、廣域網信息傳輸渠道、遠程可操控智能化設備單元等組成。

灌溉云計算服務信息中心平臺服務器是灌溉自動化管理系統云應用系統的綜合控制管理平臺：通過運行3G廣域網、WIFI局域網兩大系統的無縫連接實現遠程信息采集、傳輸、指令下達等功能，是整個智能灌溉系統的信息處理中心和系統控制中心。

無線局域網、廣域網信息傳輸渠道由無線路由器、聯通寬帶網絡、聯通100T綜合干線光纖骨干網組成，其傳感器實時采集到的土壤墑情信息先通過WIFI無線局域網把數據信息傳到田間地頭信息數據存儲器，并經過相關智能信息化設備將調制解調后的數據包發(fā)送到灌溉云計算服務信息中心平臺服務器。由于它們之間采用了無線信息傳遞，避免了通訊線路的鋪設，從而減少了投資；由于無線傳輸具有信息量大、傳輸快的優(yōu)勢，從而提高了工作效率，為及時準確下達灌溉指令爭取了時間。

遠程可操控智能化設備單元的工作原理是根據灌溉云計算服務信息中心平臺服務器下達指令，將指令解碼后的設備操作參數分析處理并執(zhí)行，盡可能減少時間延誤，保證灌溉及時準確。

新型現代農業(yè)示范園區(qū)智能噴灌控制系統所有監(jiān)測、感應、控制、執(zhí)行單元和智能分析、傳遞、匯總、處理系統之間通過無線網絡進行數據交換，實現了“遠程監(jiān)測、異地控制、無線通信、綜合協調”四大信息化設計目標，在灌溉云計算服務信息中心可以對土壤墑情、氣象條件、人員活動等田間地頭的實時視頻圖像信息一目了然，通過計算機操作系統，輕點鼠標就可以智能控制整個灌區(qū)的灌溉設備工作。并能夠實現計算機24小時自動控制、視頻資料360度信息收集的數據處理功能，管理人員和農戶還可以通過遠程登錄的方式通過網絡探索者瀏覽器查詢詳細的灌溉信息。

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1003-5168(2014)03-0085-01