易控基于物联网的应用之——农田水利灌溉探讨.docVIP

易控基于物联网的应用之 ——农田节水灌溉及信息管理系统 概述 目前，我国已经进入了第十二个五年规划阶段，十二五规划中首先提到科技创新，其次就是发展农业。可见这两点在国家未来发展中的重要性，如果将这两点结合起来，使科技创新应用在农业发展中，那将是对这两点的最好体现。 谈到科技创新，就必须要提到当今世界最为关注的一个领域——“物联网”。 物联网是继计算机、互联网和移动通信之后引发新一轮信息产业浪潮的核心领域，是新一代信息技术和新技术革命的重要组成部分，是引起管理技术大变革的开端和基石。 物联网依靠高速大容量RFID、微小传感器、超薄二维条码、短距无线传输、云计算、云存储、云服务等一批关键技术将物品与物品之间，机器与机器之间，机器与人之间进行连接，在其中信息与数据的交换。而它的核心就是无线传感器网络技术。无线传感器网络技术目前是通信、计算机和自动化等领域一个新兴的研究热点，它能够可靠地、实时地采集覆盖区中的各种信息并进行处理，处理后的信息可通过有线或无线方式发送给远端数据消费系统。 物联网的这种通信方式，以及可以预见的未来的大量应用，在传感领域、传输领域和应用领域都将涌现出许许多多的新技术、新产品和产业化成果。形形色色的传感技术、通信技术、无线技术、网络技术共同组成了以物联网为核心的智慧网络。而今随着技术的发展，在不久的将来，我们完全可以说出：“给我一个物联网我能够感知地球”的豪言。 现阶段，制约我国农业发展的最为突出的问题就是水的问题。在我国，农业是用水大户，农业用水量约占总用水量的80%左右，由于农业灌溉效率普遍低下，水的利用率仅为45%，而水资源利用率高的国家已达70%～80%，因而，解决农业灌溉用水的问题，对于缓解水资源的紧缺是非常重要的也是节水潜力最大的领域。业内人士认为，未来五年，在政策和市场的“双轮驱动”下，农业节水市场规模巨大“十二五”规划中也明确，未来五年将完成70%以上的大型灌区和50%以上的重点中型灌区续建配套和节水改造任务净增农田有效灌溉面积4000万亩新增高效节水灌溉面积5000万亩。 物联网的发展也为工业自动化软件提供了更为广阔的应用空间，让工业自动化软件越来越多进入农业、市政、医疗、交通等行业。 二、农业节水及信息管理系统 2.1系统介绍 物联网技术的广泛发展，其技术也被大量应用到农业生产的各个环节中，农业节水及信息管理系统就是其中一个使用最为频繁，效果最为明显的系统。 农业节水及信息管理技术涉及工程、农业、生物、自动化、通信等多方面技术。他通过无线传感器网络自动灌溉系统，利用传感器感应土壤的水分，并在设定条件下与接收器通信，控制灌溉系统的阀门打开、关闭，从而达到自动节水灌溉的目的。由于传感器网络具有多跳路由、信息互递、自组网络及网络通信时间同步等特点，使灌区面积、节点数量可以不受限制，因此可以灵活增减轮灌组。加上节点具有土壤、植物、气象等测量采集装置，利用通信网关的Internet功能与GPS技术结合，形成灌区动态管理信息采集分析技术，配合作物需水信息采集与精量控制灌溉技术、专家系统技术等，可构建高效、低能耗、低投入、多功能的农业节水灌溉平台。 2.2系统结构 农业节水及信息管理系统一般负责的区域比较大，如一个乡、一个县、一个市等。这样大的区域，对于自动化产品来说，采集能力和通信能力都不可能实现，为了将这么大的区域中的相关信息进行收集，需要将这些大的区域划分为多个相对较小的区域，每个相对较小的区域再划分出更小的控制单位，从而能达到一个自动化控制单元所能控制的范围。因此，农业节水及信息管理系统一般由两个部分组成：集中监控中心、现场监控站。各部分分工明确、协同合作，使管控一体化的功能在农业节水及信息管理中得到了充分应用。下图为基于物联网的农业节水灌溉系统网络结构。 现场监控站 现场监控站作为整个农业节水及信息管理系统中的最小单元，也是整个监控系统的最底层控制系统，它负责整个系统的数据采集以及将采集到的数据传送到上层集中监控中心的任务。 现场监控站一般控制和采集的设备包括：使用无线ZIGBEE协议的阀门、RTU设备、各种气象、墒情采集传感器等，有些先进的监控站还配置视频采集设备，实时采集控制区域内的视频信息。 现场监控站一般使用具有通用组态功能的组态软件完成现场各种设备的数据的集成，以及数据的传输功能。本系统中，使用北京九思易自动化软件公司的易控组态软件。 集中监控中心 集中监控中心根据其所管辖区域大小，将区域内所有现场监控站的信息进行集中采集、展示、存储、分析等。同时，通过易控组态软件的WEB发布功能，将所采集的信息发布到INTERNET上，供相关部门查看分析。 集中监控中心通常与现场监控站之间通过移动通信技术GPRS、3G或者WIFI等无线通信方式进行连接，这种方式可以大大节省硬件成本，同时，