集散型智能节水灌溉控制系统的设计与实现

论文摘要

随着我国农村经济的发展,就业越来越多样化,农民工进城务工已不再是个别现象,随之而产生的农田集约化、合作化、大面积种植也就成为可能,研制适合于大面积的、便于统一管理的集散型智能节水灌溉控制系统成为当务之急。在国外,城市绿地的集散型控制系统已有成功应用,但至今尚未有应用于农田的相关报道。在国内,虽然也引进了部分自动化灌溉控制系统,但效果均不太理想,大部分被闲置,未能充分发挥其应有作用。真正运行的集散型控制系统更是没有应用于农业的先例。因此,由山东省农业厅农业开发办公室于2002年批准下达了项目计划,由山东水利职业学院承担,进行该项目研究。研制适合我国国情的、性能可靠又成本低廉的集散型节水灌溉控制系统,美化生存环境,保护生命之源,对于我们这个经济处于高速发展而水资源又相对短缺的发展中国家来说,无疑具有极大的经济和社会意义。本项目采用工业中成熟的DCS(集散控制系统)体系结构,建立中央集中控制系统一个,控制子站若干个,中央主站配置自动气象采集系统一套,对当地的降雨、蒸发等气象指标进行自动观测,并根据绿化作物的需求情况自动进行科学决策,决定是否执行灌溉过程。各子站则负责将本站的作物、土壤等信息传送到主站,同时共享气象站的各种气象资料,并接受来自主站的控制命令,完成本站内水泵电机、电磁阀等设备的启、停操作。主要研究内容包括以下几个方面:小型自动气象站的建立,为系统决策提供依据;控制子站的建立,形成相对独立的控制单元;中央控制主站的建立,用以协调各子站的运行;通讯网络的建立,完成气象站、控制子站、中央主站的信息传输;专家决策系统软件的设计,实现系统的全自动智能控制。开发的集散型智能节水灌溉控制系统具有以下特点:系统可全自动完成灌溉控制过程,无需人为干预;可通过网络进行远程应急控制与监视,扩大控制范围;控制方式灵活多样,以适应不同用户的需求;通用性强,经济性好。本项目对集散型农田、绿地灌溉控制系统进行了全方位的研究,并将其应用于实践,取得了丰硕的成果。系统即可根据土壤、气象资料实现全自动控制,还设置了包括远程网络遥控在内多种应急人工控制方式,真正实现了全天候、全地域的自动化运行及监控,将稳定、可靠工业控制方法引入农田控制,实现了为作物生产提供良好的“水、肥、气、热”环境的目标,做到了既增产增收,又节约水电及人力开支,是今后农业发展的必然方向。随着经济的发展,国家对“三农”的投入不断加大,更多农民工走向城市,农田的管理必将走上大规模生产的道路,对智能型灌溉控制系统的要求越来越高,我们开发的集散型智能灌溉控制系统必将具有良好的推广应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 项目简介
• 1.1 主要研究内容
• 1.2 技术经济指标
• 1.3 系统体系结构
• 1.4 系统主要特点
• 2 总体方案设计
• 2.1 控制系统设计
• 2.2 田间工程设计
• 3 自动气象站
• 3.1 气象数据确定
• 3.2 常规气象参数测量
• 3.3 蒸发的测量
• 3.4 土壤湿度的测量
• 3.5 气象站控制终端
• 3.6 监控画面设计
• 4 控制子站
• 4.1 设备组成
• 4.2 控制电路
• 4.3 系统调试
• 4.4 监控软件设计
• 5 中央控制主站
• 5.1 设备组成
• 5.2 网络控制
• 5.3 监控画面设计
• 5.4 决策软件设计
• 6 系统运行测试与分析
• 6.1 系统运行测试
• 6.2 系统效益分析
• 6.3 项目工作小结
• 7 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文
• 在职攻读工程硕士期间科研论文情况