智能节水灌溉系统

通尚智能灌溉系统的控制层由控制中心、首部控制层和田间控制层三个层级构成。该控制中心采用"分散控制，集中管理"的模式，灌溉系统中的首部控制器及其所控制的面积形成一个相对独立的智能灌溉单元，可单独操作。在此基础上将地理位置接近，同属一个管理机构的灌溉单元组网，接入到一个中央控制室进行集中管理。同时可配合小型气象站和土壤墒情监测站实现全自动化精准节水灌溉。该方案集前端数据采集监测，后端数据存储分析于一体，真正形成一套基于实时数据的智能节水灌溉系统解决方案。

控制中心可单独控制某个首部控制器或田间控制器。监控中心可实时显示和控制整个灌区的灌溉情况，通过GPRS通讯方式与首部控制器连接，灌溉计划由控制中心下达到首部控制器，由其存储并执行控制中心下发的指令，并根据灌溉计划实时控制田间控制器的开启。

该系统解决方案，可实时采集并存储各类数据参数，如土壤温湿度，气象参数，不同植物生长参数，通过对这数据的长期跟踪和分析，可针对不同的区域、不同的场景、不同的种植作物，制定更加合理的施肥和灌溉计划，实现精准灌溉、精准施肥，真正达到节水，增效，增产的目的，大力提升农业节水灌溉的科学管理水平。

应用软件是实现整个系统功能的载体，是系统最终能否发挥效用的关键所在，因此可以说管理软件的好坏决定着项目的成败。系统软件为三层结构:

(1) 数据层

数据层主要完成各类数据的采集和存储，如土壤墒情数据、气象数据、植物生长数据、渗透率等。

(2) 应用层

该层的主要工作是制定和执行轮灌计划。可根据灌溉的经验数据，以及采集的气象、土壤墒情等相关数据，制定科学合理的灌溉计划。

灌溉计划设计完成后，控制命令自动下发与首部控制器，之后由首部控制器操作田间控制器、水泵、阀门、施肥等设备的开启与关闭。在灌溉的过程中，其可根据采集的气象、土壤墒情等参数的变化情况，如降雨停灌，墒情超限停灌等，适时调整和优化灌溉计划，并提醒后台管理人员，是否按照新的优化方案执行灌溉计划。

(3) 界面层

界面层为软件设计的最上层，整个界面层设计科学、美观、易用、易维护;该层可提供丰富的数据分析，实时显示灌区的灌溉情况气象参数以及整个灌区的网络拓扑图，可结合GIS等工具多采用图形界面，能够自动生成各类数据图表。

《节水灌溉技术规范》SL207-1998

《微灌工程技术规范》SL103-1995

《土壤墒情监测规范》SL364-2006

《建筑电气工程施工质量验收规范》GB 50303-2011

《自动化仪表工程施工质量验收规范》GB 50131-2007

《电子计算机机房设计规范》GB50174-93

《建筑安装分项工程施工工艺规程》DBJ/T01-26-2003

《建筑电气通用图集》92DQ1~13

《等电位联结安置》02D501-2

《建筑物防雷设施安装》99D501-1、99(03)D501-1

(1) 控制中心

控制中心设置在灌区管理中心，对其所管辖的灌区制定灌溉计划，并将计划实时下发到首部控制器执行，同时具备即时控制的功能。其设置应特别注意与管理模式相结合，其重要功能主要是根据采集数据制定合理的灌溉计划，数据分析，检测系统运行情况及告警等。

(2) 首部控制器

灌首部控制器通过GPRS方式与监控中心通讯，通过zigbee无线或CAN有线的方式与田间控制器通讯，可外接多个传感器，并可同时接入小型气象站和土壤墒情站。

首部控制器本身自带简易灌溉管理软件，可通过首部控制器下发灌溉计划，该控制器可监测水泵情况、水池水位、管道压力、供水流量和电量等参数，并可控制引渠进水闸门、水泵、过滤器冲洗以及施肥阀等。同时具有欠压、缺相、相序、管路失压、超额灌溉或非计划用水等故障监测和报警功能。

(3) 田间控制终端

田间控制器根据首部控制器下发的命令执行电磁/电动阀的开启。具备压力、开度监测、充放电控制、上位机指令解释执行、采集数据的上报及存储、有线或无线通讯等功能。

智能灌溉系统不仅可以提高源利用率，缓解水资源日趋紧张的矛盾，还可以增加农作物的产量，降低农产品的成本。基于传感器技术的智能灌溉系统是中国发展高效农业和精细农业的必由之路。

美国每年浪费掉的水资源高达8,520亿升，而若安装一种智能灌溉系统则可有效地控制水流量，达到节水目的。

HydroPoint公司负责可持续领域业务的Chris Spain援引美国用水工程协会的报告称，美国住宅区和商业区的草坪、植物灌溉用水浪费了30%到300%。

水资源被浪费的原因是技术不行，美国有4,500万个仅是安有简易计时器的灌溉系统，它们在时间控制上还可以，但精准度不高。Spain称，城市灌溉系统占城市用水的58%，这些被浪费的水资源每年生产54.4万吨温室气体。

在中国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。我们的智能灌溉系统在这种背景下应运而生了。

不仅美国，英国也开始关注节水问题。英国节能信托基金会和能源部警告，随着越来越多的家庭开始节约能源，使用热水可能会超过取暖成为制造二氧化碳的主要途径。

系统可广泛应用于农业或园林灌溉系统的自动控制或手动控制。

随着现代农业及园林业的发展，随着水资源的不断升值，传统灌溉方式正在被现代智能型微机控制灌溉系统所取代，与传统灌溉方式相比，TLG-2型智能灌溉控制系统有如下优点：

a．微机控制喷灌和滴灌，大大节省日趋宝贵的水资源，具有巨大的社会效益和经济效益。

b．根据植物对土壤水份的需求特点设定不同的灌溉方式，使植物按最佳生长周期生长， 达到增产增收的目的。

c．自动灌溉，大大节省人力资源，提高劳动生产率。