能
节水灌溉?2005年第6期43
文章编号:1007—4929(2005)06—0043—02
工作原理及软件功能
汤万龙，杨金芝，曲强.
(1.北京工业大学，北京100022~2.美国雨鸟国际公司北京代表处,
北京100029;3.中国灌排技术开发公司，北京100053)
摘要：分析了基于气象站的计算机自动控制灌溉系统的工作原理，介绍了中控系统软件能实现的控制功能及
其性能，最后提出智能化灌溉系统在我国应用时需考虑的因素.
关键词：智能灌溉；控制系统；中控软件
中图分类号:$277.9文献标识码:B
灌溉发展至今，已从传统的粗放型无控供水发展到了集约
型有控供水，这种供水方式能提高灌水效率，最大限度地节约 水资源，降低能源消耗.现代化的灌水技术不仅在农业上得到
普遍的应用，在城市园林，运动场地，休闲娱乐场所等也得到了
广泛的应用.随着计算机硬件，软件的发展，基于中央计算机
自动控制的智能灌溉系统得到了进一步的发展并日趋成熟.
l智能灌溉系统
1.1工作原理
计算机智能灌溉系统是通过自动气象站，将与植物需水相
关的气象参量如温度，相对湿度，降雨量，风力等传送到中央计
算机，中央计算机通过相应的软件确定出所需的灌水时间及灌
水量，然后发出指令给相关设备实施灌溉的一种灌水方式.当
灌溉按一定的顺序完成后，系统自动停止灌水，从而达到高度
的自动化.这种灌溉系统的工作原理及控制流程如图1.
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传感器H植物，土壤等因素
图1智能灌溉系统的工作原理及控制流程
计算机控制灌溉系统可通过电线，光缆，电话线，无线电等
多种方式连接子系统，实施远程控制，从而实现区域化的集约控制.这种灌溉系统可基于以下因素实行自动控制:①植物的水分状态如叶片的温度，叶水势，灌水前后树干直径的变化，树收稿日期:2005—05—24
作者简介：汤万龙(1981一)，男，硕士研究生.
干温度等;②土壤水分状态如土壤含水率，土水势等;③气象因素决定的作物需水量ET值.
自动控制器是作为灌溉现场的自动控制及用水管理工具. 其作用是启闭某灌溉区的灌水设备如水泵机组，电磁阀，主阀等，同时能将灌溉现场的反馈信息传递于中央控制系统.其自动控制的原理见图2.
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器
图2自动控制器控制原理图
图2所示的控制器共6站，各站能通过1个或2个电磁阀
连接到公共线，并能独立设置启闭时间.自动控制器能实时报告系统现场的运行情况如电磁阀电流，阀门过流量，运行时间, 压力状况等.通过与传感器连接，自动控制器还能实现多种
功能.
通过与雨量传感器的连接，当灌溉当天降雨时，雨量器能
将信息传给自动控制器，切断灌溉.而当降雨量低于当天的灌水量时，雨量器又将降雨量传给控制器，控制器据此继续实施灌溉完成全部灌水.
通过与风力传感器的连接，能设置风速高于某个值如5.4m/S
44计算机智能灌溉系统的工作原理及软件功能汤万龙杨金芝曲强时，系统自动关闭.
通过与无线遥控系统连接，可在一定距离内通过遥控器进
行现场遥控控制，从而能根据系统现场的运行情况作出更科学
合理的决策.
1.3气象站
气象站可以向计算机提供当天的风速，湿度，温度，降雨量
及蒸发量等数据，中控系统软件能据此计算当天的作物需水量
ET值.计算机会根据植物需水量和气候情况增加或减少灌水
量，并发布灌水指令.
2中控系统软件
交互式中央计算机控制系统通过与自动控制器的连接实
施对灌溉现场的集约控制.目前，基于WINDOWS的中控软
件能实现多种功能.
(1)现场模拟功能.支持GPS定位系统及AUTOcAD图
形系统的中控软件能精确再现现场的灌溉情况，并能将现场运
行情况的各种数据以图表的形式反映在电脑显示屏上.通过
交互式的友好界面能随时访问各工作站的部件如电磁阀，喷头
等的技术参数及运行情况.
(2)编程功能.通过综合考虑气象，土壤，植物以及电磁阀
的参数等因素，系统能自动编制灌溉程序.也可以通过人为输
入参数编定灌溉程序实现简单快速的灌溉.
(3)监控功能.对灌溉现场的运行情况实时监控，报告流
量，压力，电磁阀电流，控制器电源，开关等的状态，并对反馈信
息进行处理，调整灌水程序.
(4)数据资料储存功能.软件能现场记录并储存当天的各
种灌水参数并能核查近期的灌水情况.相关数据库还能包含
诸于地形情况如坡度，土壤资料如土壤种类，板结参数，作物参数等信息，方便进行管理.
(5)流量管理功能.通过流量管理工具，系统对灌水量进行
监控并能以图表的形式将流量直观反映于电脑.通过对系统流量的合理分配，实现系统流量最大化应用，减少水量的浪费. (6)打印功能.系统能根据用户定义，打印程序清单，灌溉
程序以及各工作序列的详细数据.
此外，软件系统还能实现图形模块选择，图层定制，安全密
码保护等其他功能.目前，国外的一些灌溉公司都有相关的软件系统.随着计算机软件的不断发展和完善，中控软件也将会朝更科学化，人性化的方向发展，实现友好方便的信息交流和灌溉管理.
3智能灌溉系统应用需考虑的因素
计算机智能灌溉系统是现代化科学技术不断发展的产物,
能提供方便，快捷，科学的用水服务，然而在我国的应用仍需考虑以下因素.
(1)投资因素.计算机控制供水系统的科学用水管理模式
是以较复杂的设计，施工以及相关软硬件的支持为基础的，这决定它前期需投入相对较高的资金.但是一旦运行，其管理维护的费用较低并能在节水，节能，省力上取得很好的突破. (2)技术因素.智能控制供水在设计阶段需要技术人员综
合考虑与灌溉相关的多方面因素如作物，土壤，气象等；施工阶段需优化配置管线，合理安装灌水器，
控制器等设备；在运行阶段需要专业技术人员实施科学调控，才能维护系统运行的安全性及长久性.
(3)安全因素.智能控制灌溉系统中涉及到的无线电通
讯，地理信息等有时会涉及到国家安全问题，在应用中有时需要多方面协调才能开展工作.
4结语
生活水平的提高，城市化的不断发展，人类生存环境的改
善依赖于先进的科学技术.随着科学，经济的不断发展，以计
算机作为中央控制的智能化灌溉系统将会在我国得到广泛的
应用，实现从点到面的区域化，网络化，综合化管理.
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