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【摘 要】我国是一个农业大国，但是我国的水资源并不充足。自动化控制灌溉将最大限度的发挥现有节水灌溉设备的节水能力，合理灌溉，提高效益。本文从自动化节水灌溉系统的要求，系统的任务和系统的总体设计方案，开发了自动化节水远程控制系统。
【关键词】灌溉自动化和量水工程 远程控制系统 嵌入式系统 通用平台
一、自动化节水灌溉的设计目标
灌溉是根据植物的生长规律，在人工控制下解决了自然降水数量不足和时空的不均，保证植物能够在不同的生长时期得到其所需要水分的重要措施。过去的农田灌溉，灌溉系统不是很完善，灌溉时只能采用大水漫灌或人工洒水。水资源浪费严重，由于灌溉系统的不完善作物往往因为不能及时的浇灌、浇灌不均衡，使作物的正常生长受到了重要影响。
农业灌溉管理系统的的改革已经成为一个非常现实的问题，我们要摒弃过去粗放的管理方式，采用集成简约的现代化管理方式。如何实现是农业水资源动态、实时、优化配置需要农业科技工作者进行深入的思考。解决这个问题我们需要获得大量的、动态的农业水资源及相关信息。根据现代农业的需求，农田节水灌溉的自动化，灌水方式的高效已经成为时代的发展趋势。自动化节水灌溉系统的开发就是为了满足现代农业的需求而出现的。
二、系统方案的研究
随着科技的不断的发展，各种仪器设备不段的得到改善和提高，促使远程系统控制设备也在不断的完善，如：自动化仪表、传感器等的发展满足了现场控制的需要。
在系统控制中最主要的是数据的收集和分析以及通信子系统在维持系统中的正常运行等。目前数据的收集和分析可以通过单片机、储存器的等设施的实现，使它对于远程控制不在是难点，而通信子系统，却成了构建远程控制系统的难点之一。通信子系统在维持系统的正常运行起着十分关键的作用。现在通用的远程控制通信子系统的方式有如下几种：
（一）有线方式
有线方式主要包括公用电话网络（PSTN）、双绞线方式及以太网等。
采用双绞线方式通信通常为为总线结构，它的组成如下：RS-485/422总线，这是目前是引用最广泛的一种通信方式，其价格低廉，通信速率和通信质量都能够满足一般远程控制系统的需求。
Profibs和bitbus总线，其物理层PS485/RS422相同，加入数据链路层，用信息包的方式传送数据。它的内部软件完成数据打包和数据解压，让它的稳定性大大的提高。
CAN总线，最早应用于汽车行业中，这种通信方式已经广泛的应用于各行各业中，CAN在解决总线冲突和仲裁的问题上有很大的优势，能够有效的减少芯片借口的意外破损。
（二）无线方式
无线通讯方式主要包括：
无线电话作为最原始的通信方法之一，给当时的社会带来的方便，但是由于受科技的局限，使无线电话无法被广泛的运用。此外，用于用于灌溉系统的远程控制通信系统，其环境各异，这些都能够对无线电传输产生巨大的影响。
红外线方式，红外线沿直线传播的能力很强劲，几乎乜有产生绕射的现象。所以其碰到墙壁会产生反射现象由于红外线沿直线传播的能力比较强，几乎没有绕射。碰到墙壁时会产生反射现象，这就是它明显的缺点之一。
SMS（short message service）方式，短消息方式。SMS具有随时随地的获取信息的便利，这种传输方式的应用系统相对比较简约，推广很容易。使用现在的SMS承载网络，就可以根据自己的需求建立一个独立的SMS系统。灌溉远程控制系统的远程通信包括大量的实时数据的传送，SMS的费用是0.1元一条，对于大量数据的传送成本太高。
远程控制系统通信方式的选取有综合考虑如地理环境的特点、管理体制和投资成本等因素，需要我们进行系统的考虑、合理规划。
三、系统总体设计方案
（一）系统的总线设计
为了满足对系统的要求，开发新的系统通用平台，通过RS-485借口接受现场仪表信号，通过另一个RS-485接口与现场控制中心通信。为进一步提高平台的通用性，还可以扩展以太网接口，实现嵌入式系统组网的功能。
（二）系统的软件设计
在自动化节水灌溉系统中，根据现场仪表的运行特征和系统的要求，我们需要开发出灌溉自动化与量水工程的上位机软件。在系统软件可以选择多线程、COM组件等技术、使系统具有实时多任务处理的功能。在系统运行的时候，我们可以使系统通过驱动程序和外部设备进行数据交换，每一个驱动程序都是一个COM对象。这样系统就能够进行合理数据处理和采集，让系统具有一定的规模。
（三）系统的模块设计
本系统需要控制给水泵、加压泵、和电磁阀等设备。可以根据浇灌面积的大小配置设备的数量。在实时监测点采集数据后，系统对数据进行分析，决定是否需要灌溉。如果需要灌水时工作人员可以主控灌水也可以有系统自己操作灌水。
（四）系统的防雷设计
系统的许多设备都处在野外，防雷设备非常重要。系统的防雷主要包括电缆的防雷、控制设施的防雷。系统可以在设备的每一个控制点设置一个接入点，通过大地的电阻放走感应电。可以在重要设备上加装浪涌保护模块。
（五）系统的总体设计方案
在需要进行灌溉的操作区域安装各种控制检测仪表，通过相应设备对使数据经过数据经过嵌入式平台处理之后，通过RS-485接口传输到现场控制中心的灌溉自动化与量水工程系统。系统就需一个嵌入式通用平台就可以完成数据的采集和仪表的控制，是系统的成本大大降低。
四、结束语
自动化节水灌溉远程控制系统的设计要综合考虑，系统的开发环境。根据现场各种控制仪表的运行特点，灌溉环境的差异选取经济合理的远程通信控制系统。本文根据各个远程通信系统的优势和劣势选取了最为可靠、经济的通信控制系统，是系统的结构简单、性能稳定、便于维护、控制准确。
参考文献：
[1] 李红丽，姚云峰·我国灌溉农业的现状与发展趋势[J]内蒙古林学院学报，1999
[2] 赵爱国，荔克让，唐孝思·沙地节水灌溉自动控制系统的研究[J]中国沙漠，1999
[3]张金波，张学武，制约数据远程距离传输的因素及解决方法[J]微型机与应用，2000
作者简介：
马晓慧（1972.11- ），女，汉族，内蒙古阿盟黃河高扬程灌溉管理局，大学本科，主要研究方向：工业电气自动化。
【关键词】灌溉自动化和量水工程 远程控制系统 嵌入式系统 通用平台
一、自动化节水灌溉的设计目标
灌溉是根据植物的生长规律，在人工控制下解决了自然降水数量不足和时空的不均，保证植物能够在不同的生长时期得到其所需要水分的重要措施。过去的农田灌溉，灌溉系统不是很完善，灌溉时只能采用大水漫灌或人工洒水。水资源浪费严重，由于灌溉系统的不完善作物往往因为不能及时的浇灌、浇灌不均衡，使作物的正常生长受到了重要影响。
农业灌溉管理系统的的改革已经成为一个非常现实的问题，我们要摒弃过去粗放的管理方式，采用集成简约的现代化管理方式。如何实现是农业水资源动态、实时、优化配置需要农业科技工作者进行深入的思考。解决这个问题我们需要获得大量的、动态的农业水资源及相关信息。根据现代农业的需求，农田节水灌溉的自动化，灌水方式的高效已经成为时代的发展趋势。自动化节水灌溉系统的开发就是为了满足现代农业的需求而出现的。
二、系统方案的研究
随着科技的不断的发展，各种仪器设备不段的得到改善和提高，促使远程系统控制设备也在不断的完善，如：自动化仪表、传感器等的发展满足了现场控制的需要。
在系统控制中最主要的是数据的收集和分析以及通信子系统在维持系统中的正常运行等。目前数据的收集和分析可以通过单片机、储存器的等设施的实现，使它对于远程控制不在是难点，而通信子系统，却成了构建远程控制系统的难点之一。通信子系统在维持系统的正常运行起着十分关键的作用。现在通用的远程控制通信子系统的方式有如下几种：
（一）有线方式
有线方式主要包括公用电话网络（PSTN）、双绞线方式及以太网等。
采用双绞线方式通信通常为为总线结构，它的组成如下：RS-485/422总线，这是目前是引用最广泛的一种通信方式，其价格低廉，通信速率和通信质量都能够满足一般远程控制系统的需求。
Profibs和bitbus总线，其物理层PS485/RS422相同，加入数据链路层，用信息包的方式传送数据。它的内部软件完成数据打包和数据解压，让它的稳定性大大的提高。
CAN总线，最早应用于汽车行业中，这种通信方式已经广泛的应用于各行各业中，CAN在解决总线冲突和仲裁的问题上有很大的优势，能够有效的减少芯片借口的意外破损。
（二）无线方式
无线通讯方式主要包括：
无线电话作为最原始的通信方法之一，给当时的社会带来的方便，但是由于受科技的局限，使无线电话无法被广泛的运用。此外，用于用于灌溉系统的远程控制通信系统，其环境各异，这些都能够对无线电传输产生巨大的影响。
红外线方式，红外线沿直线传播的能力很强劲，几乎乜有产生绕射的现象。所以其碰到墙壁会产生反射现象由于红外线沿直线传播的能力比较强，几乎没有绕射。碰到墙壁时会产生反射现象，这就是它明显的缺点之一。
SMS（short message service）方式，短消息方式。SMS具有随时随地的获取信息的便利，这种传输方式的应用系统相对比较简约，推广很容易。使用现在的SMS承载网络，就可以根据自己的需求建立一个独立的SMS系统。灌溉远程控制系统的远程通信包括大量的实时数据的传送，SMS的费用是0.1元一条，对于大量数据的传送成本太高。
远程控制系统通信方式的选取有综合考虑如地理环境的特点、管理体制和投资成本等因素，需要我们进行系统的考虑、合理规划。
三、系统总体设计方案
（一）系统的总线设计
为了满足对系统的要求，开发新的系统通用平台，通过RS-485借口接受现场仪表信号，通过另一个RS-485接口与现场控制中心通信。为进一步提高平台的通用性，还可以扩展以太网接口，实现嵌入式系统组网的功能。
（二）系统的软件设计
在自动化节水灌溉系统中，根据现场仪表的运行特征和系统的要求，我们需要开发出灌溉自动化与量水工程的上位机软件。在系统软件可以选择多线程、COM组件等技术、使系统具有实时多任务处理的功能。在系统运行的时候，我们可以使系统通过驱动程序和外部设备进行数据交换，每一个驱动程序都是一个COM对象。这样系统就能够进行合理数据处理和采集，让系统具有一定的规模。
（三）系统的模块设计
本系统需要控制给水泵、加压泵、和电磁阀等设备。可以根据浇灌面积的大小配置设备的数量。在实时监测点采集数据后，系统对数据进行分析，决定是否需要灌溉。如果需要灌水时工作人员可以主控灌水也可以有系统自己操作灌水。
（四）系统的防雷设计
系统的许多设备都处在野外，防雷设备非常重要。系统的防雷主要包括电缆的防雷、控制设施的防雷。系统可以在设备的每一个控制点设置一个接入点，通过大地的电阻放走感应电。可以在重要设备上加装浪涌保护模块。
（五）系统的总体设计方案
在需要进行灌溉的操作区域安装各种控制检测仪表，通过相应设备对使数据经过数据经过嵌入式平台处理之后，通过RS-485接口传输到现场控制中心的灌溉自动化与量水工程系统。系统就需一个嵌入式通用平台就可以完成数据的采集和仪表的控制，是系统的成本大大降低。
四、结束语
自动化节水灌溉远程控制系统的设计要综合考虑，系统的开发环境。根据现场各种控制仪表的运行特点，灌溉环境的差异选取经济合理的远程通信控制系统。本文根据各个远程通信系统的优势和劣势选取了最为可靠、经济的通信控制系统，是系统的结构简单、性能稳定、便于维护、控制准确。
参考文献：
[1] 李红丽，姚云峰·我国灌溉农业的现状与发展趋势[J]内蒙古林学院学报，1999
[2] 赵爱国，荔克让，唐孝思·沙地节水灌溉自动控制系统的研究[J]中国沙漠，1999
[3]张金波，张学武，制约数据远程距离传输的因素及解决方法[J]微型机与应用，2000
作者简介：
马晓慧（1972.11- ），女，汉族，内蒙古阿盟黃河高扬程灌溉管理局，大学本科，主要研究方向：工业电气自动化。