节水灌溉智能远程监控系统设计与实现.pdf

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节水灌溉智能远程监控系统设计与实现

胡钢"#徐绪堪!#任萍$
%"&河海大学常州校区科技与国际合作部#江苏常州!"$’!!&!&河海大学常州校区信息管理系#江苏常州!"$’!!($&河海大学常州校
区计算机信息学院#江苏常州!"$’!!)

摘要!设计出一种智能化农田节水灌溉系统"系统控制采用三级结构#上位机$服务器中心和客户机"系统
以组态软件和!"#$%&’()*+,为软件开发平台%通过分析大量灌溉资料%利用模糊理论实现最优化供水量计算%
并通过-./*网对农田下位机远程控制各种方式的灌溉"该系统在江苏某市运行一年来%稳定可靠%节水效果
明显%实现灌区智能化$信息化和水资源优化配置"
关键词!智能&远程监控&节水灌溉
中图分类号!!"#$文献标识码!!文章编号!%&&$’()*+’)&&+(&,’&&-+’&-

在经济高速发展的同时%我国淡水资源缺乏台信息处理软件计算出最佳供水量%最后远程控
的问题日益突出%尤其是农业灌溉%最好的解决制前台灌溉泵%实现灌区智能化%并提高单方水
方法是最大限度地实施节水"对于目前我国农田的最大效益"
水利的灌溉%大多采用决策者的主观经验进行灌本控制系统是由计算机远程控制水泵和阀
水%由于决策者的判断难以避免主观性和片面门%同时对多台仪表进行数据采集%并做相应的
性%致使水的浪费"为了解决以上问题%设计出智处理"为确保系统通信的正常运行%系统采用由
能化农田节水灌溉系统%采用三级控制结构%借控制主机$89:;,+通讯线$现场控制单元$传感器
助模糊理论%利用组态软件和./0123455进行软构成的具有三级结构的集散型控制系统*<&9(%
件开发%采用6789网进行灌区*下位机(和控制如图"所示"
中心无线数据传输和远程控制%实现灌区智能
化+信息化和水资源优化配置"
灌区自动化管理系统是以信息为基础%运用
各种高新科技手段%对灌区水资源相关各类信息
进行实时采集$传输及处理%以现代农田灌溉用
水管理理论为理论基础%以计算机技术$信息处
理为依托%对农田灌溉水资源进行实时优化配
置$调动%以远程控制及自动化技术$通讯技术为
手段%对灌区的灌溉工程设施进行远程控制操作图!三级结构的集散型控制系统*"!#(
和实时监测各相关工程设施的运行状况保证了
%灌区自动控制系统的总体设计框架是!在分
整个系统的实时性和可靠性
"灌区现场安装各种控制仪表%各控制仪表采用
总线结构通过接口经中国移动
!智能化农田节水灌溉系统总体结构89:;,+%6789%
通信网和=>?@A>@?传输至远程控制系统"
智能化农田节水灌溉系统主要实时采集田
整个节水灌溉系统从功能上可分为!前台采
间水位和某段时期降雨量数据通过下位机把数
%集控制子系统$模糊理论决策子系统和数据库管
据传送到中央级控制中心结合该灌区近
%+:"’理子系统三大系统&包括的模块主要有!泵站控
年灌溉资料基于模糊理论的分析方法通过后
%%制模块$闸门控制模块$雨量采集模块$稻田水分

作者简介!胡钢)"*+,-(%男%教授%硕士生导师&主要研究控制系统与通信"
排灌机械第!!卷第"期胡钢等(节水灌溉智能远程监控系统设计与实现)!")

水位采集模块!关键设备检测模块!数据库查询计相应数据处理程序"可以看到各种采集变量的
模块!通信模块!模糊理论决策模块"等等#系统历史曲线图%实时数据%阀门状态以及各种数据
总体功能结构图如图!所示$前台采集控制系统通信#’%$
主要放在田间的下位机中"后台数据处理系统主"#$通信模块设计
要放在客户机中$通信模块采用()*+硬件模块和登录()*+
网#$%"获得移动内网给其分配的4)地址及动态端

()口"然后向中心服务器进行75)84)连接"连接建

立成功后"下位机与中心服务器或者中心服务器
*+
与客户机开始数据通信$通信方式采用双方确认
"#
$%&’的校验机制完成数据接收和发送#9%$协议格式定



义如下6
&$’日常农田水利信息
"#

帧头$:农田水利信息:校验和


!&!’查询控制信息
帧头!:查询控制信息:校验和
图!系统总体功能结构图&’’控制反馈信息
帧头’:控制反馈信息:校验和
前台采集控制系统
!&9’控制信息
节水灌溉前台采集控制系统采用组态软件帧头9:控制信息:校验和
反馈确认信息
设计节水灌溉现场控制中心#$%"包括查看水位曲&;’
帧头反馈确认信息校验和
线%雨量!水流量以及操作日志"可以直接远程控;::
为了方便识别信息类别和数据接收处理各
制水泵和每个电磁阀&共有"&个