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概述：
水是一切生命過程中不可替代的基本要素，水資源是國民經濟和社會發展的重要基礎資源。我國是世界上13個貧水國之一，人均水資源占有量2300立方米，隻有世界人均水平的1/4，居世界第109位。而且時空分布很不均勻，南多北少，東多西少；夏秋多，冬春少；占國土麵積50％以上的華北、西北、東北地區的水資源量僅占全國總量的20％左右。近年來，隨著人口增加、經jing濟ji發fa展zhan和he城cheng市shi化hua水shui平ping的de提ti高gao，水shui資zi源yuan供gong需xu矛mao盾dun日ri益yi尖jian銳rui，農nong業ye幹gan旱han缺que水shui和he水shui資zi源yuan短duan缺que已yi成cheng為wei我wo國guo經jing濟ji和he社she會hui發fa展zhan的de重zhong要yao製zhi約yue因yin素su，而er且qie加jia劇ju了le生sheng態tai環huan境jing的de惡e化hua。
按現狀用水量統計，全國中等幹旱年缺水358億立方米，其中農業灌溉缺水300億立方米。20世紀90年代以來，我國農業年均受旱麵積達2000萬公頃以上，全國660多(duo)個(ge)城(cheng)市(shi)中(zhong)有(you)一(yi)半(ban)以(yi)上(shang)發(fa)生(sheng)水(shui)危(wei)機(ji)，北(bei)方(fang)河(he)流(liu)斷(duan)流(liu)的(de)問(wen)題(ti)日(ri)益(yi)突(tu)出(chu)，缺(que)水(shui)已(yi)從(cong)北(bei)方(fang)蔓(man)延(yan)到(dao)南(nan)方(fang)的(de)許(xu)多(duo)地(di)區(qu)。由(you)於(yu)地(di)表(biao)水(shui)資(zi)源(yuan)不(bu)足(zu)導(dao)致(zhi)地(di)下(xia)水(shui)超(chao)采(cai)，全(quan)國(guo)區(qu)域(yu)性(xing)地(di)下(xia)水(shui)降(jiang)落(luo)漏(lou)鬥(dou)麵(mian)積(ji)已(yi)達(da)8.2萬平方公裏。
發達國家的農業用水比重一般為總用水量的50％左右。目前，我國農業用水比重已從1980年的88％下降到目前的70％左(zuo)右(you)，今(jin)後(hou)還(hai)會(hui)繼(ji)續(xu)下(xia)降(jiang)，農(nong)業(ye)幹(gan)旱(han)缺(que)水(shui)的(de)局(ju)麵(mian)不(bu)可(ke)逆(ni)轉(zhuan)。北(bei)方(fang)地(di)區(qu)水(shui)資(zi)源(yuan)開(kai)發(fa)利(li)用(yong)程(cheng)度(du)已(yi)經(jing)很(hen)高(gao)，開(kai)源(yuan)的(de)潛(qian)力(li)不(bu)大(da)。南(nan)方(fang)還(hai)有(you)一(yi)些(xie)開(kai)發(fa)潛(qian)力(li)，但(dan)主(zhu)要(yao)集(ji)中(zhong)在(zai)西(xi)南(nan)地(di)區(qu)。
我國農業灌溉用水量大，灌溉效率低下和用水浪費的問題普遍存在。目前全國灌溉水利用率約為43％，單方水糧食生產率隻有10公斤左右，大大低於發達國家灌溉水利用率70-80%、單方水糧食生產率2.0公斤以上的水平。通過采用
現代節水灌溉技術改造傳統灌溉農業，實現適時適量的“精細灌溉”，具ju有you重zhong要yao的de現xian實shi意yi義yi和he深shen遠yuan的de曆li史shi意yi義yi。在zai灌guan溉gai係xi統tong合he理li地di推tui廣guang自zi動dong化hua控kong製zhi，不bu僅jin可ke以yi提ti高gao資zi源yuan利li用yong率lv，緩huan解jie水shui資zi源yuan日ri趨qu緊jin張zhang的de矛mao盾dun，還hai可ke以yi增zeng加jia農nong作zuo物wu的de產chan量liang，降jiang低di農nong產chan品pin的de成cheng本ben。
自動灌溉監控係統有如下優點：
1、將充分發揮現有的節水設備作用，優化調度，提高效益。
2、通過自動控製技術的應用，更加節水節能，降低灌溉成本，提高灌溉質量。
3、將使灌溉更加科學，方便、提高管理水平。
研製和推廣節水灌溉控製新技術是實現農業現代化的需要。
GPRS農業自動化灌溉係統：
GPRS農業自動化灌溉係統主要由中心主控係統（主計算機）、GPRS采集控製終端、電磁閥、田間濕度傳感器（可測土壤濕度絕對值）、氣象觀測站（可測量氣溫、風向、風速）等設備所組成。操作人員可坐在控製室裏，對傳上來的氣象資料、田tian間jian土tu壤rang濕shi度du等deng數shu據ju進jin行xing綜zong合he分fen析xi，利li用yong自zi動dong方fang式shi，足zu不bu出chu戶hu的de對dui整zheng個ge小xiao區qu進jin行xing灌guan溉gai。同tong時shi還hai可ke以yi利li用yong數shu據ju查zha詢xun係xi統tong和he打da印yin係xi統tong，隨sui時shi記ji錄lu、查詢、打印整個灌溉小區的氣象資料、土壤濕度、灌溉設置、灌溉進程、灌水曆史記錄等數據。
GPRS農業自動化灌溉係統網絡結構分為三層，第一層為控製中心由電腦和以太網組成；第二層為GPRS無線采集控製器（YN4112 GPRS RTU），該層和第一層之間無需電纜連接；第三層為傳感器采集與電磁閥，所有的傳感器與電磁閥和GPRS無線采集控製器隻需要用一根電纜連接。下麵詳細介紹一下本方案：
首先我們可以將需要灌溉的區域分成若幹個小區，劃分的原則為閥門相對集中。每個小區內采用一個GPRS無線采集控製器GPRS RTU，通過它與中心控製室通訊；GPRS無線采集控製器再與電磁閥、turangchuanganqidenglianjiegaitaoshebeizhixuyaohenshaodedianli，keyishiyongtaiyangnenglaigongdian。zhegexiaoqudekongzhixitongwuxurenhedianlanyuzhongxinkongzhishilianjie。xitongzongtijiegoukuangturutusuoshi。
係統拓撲圖
第一層控製中心：
中心采用通過GPRS/GSM wanglubashiwaichuanganqishujufasongdaozhongxinjisuanji，zaizhelijinxingguangaicanshushezhi，jiduiguangaiqingkuangjinxingtongji，bingketongguozhuanyongruanjianzaijisuanjishangcunchu，xianshishujuhetubiao。tongshikeyirengongjinxingteshucaozuo。tongguohulianwanghuoqutianqixinxi，youyujianxingdishishiguangai。
建立GPRS中心連接的兩種方式：
a、中心控製站服務器采用固定IP地址，當監控點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求（適用監控點數在200個左右的）。
b、中心監控站服務器采用動態IP地址（可以申請花生殼軟件采用域名的方式），當監控點數量增加，中心不用擴容即可滿足需求（適合監控點數在幾十個左右的）。
第二層GPRS 無線采集控製器：
1、宇能YN4112產品簡介：
集成采集、無線數據傳輸、遠程控製於一體，將現場傳感器的模擬量、開關量、繼電器信號通過GPRS無wu線xian網wang絡luo遠yuan傳chuan至zhi監jian控kong中zhong心xin，實shi現xian了le由you現xian場chang采cai集ji直zhi達da監jian控kong中zhong心xin的de一yi套tao完wan整zheng解jie決jue方fang案an。可ke以yi直zhi接jie通tong過guo各ge類lei通tong用yong型xing工gong業ye組zu態tai軟ruan件jian與yu遠yuan端duan現xian場chang傳chuan感gan器qi進jin行xing數shu據ju交jiao流liu，無wu須xu定ding製zhi驅qu動dong。
2、產品功能：
◎ 采集傳輸控製一體化，提高了係統可靠性，降低了成本；
◎ 采用超低功耗高性能的嵌入式處理器，數據采樣精度小於2‰；
◎ 內嵌看門狗，不死機，掉線自動恢複；
◎ 配備多種接口資源：包括模擬信號采集、開關量采集、脈衝信號輸入、繼電器控製輸出等；
◎ 繼電器可設置報警聯動；
◎ 支持一路RS232/RS485（隻支持MODBUS協議）方式的用戶數據接口，可接入電子式傳感器、PLC等各種設備；
◎ 短信數據傳輸或GPRS實時在線傳輸方式；
◎ GPRS 遠程在線設置和短信息遠程設置功能；
◎ 支持終端遠程進入休眠模式，並可用多種方式喚醒；
◎ 監控中心及手機遠程控製現場設備；
◎ 可向用戶設定的手機發送短信報警信息；
◎ 模擬量分時段報警；
◎ 用戶可以編程的量程轉換和報警上下限設定；
◎ 內設工業時鍾，精確記時；
◎ 自動定時上報和事件觸發上報功能；
◎ 內置大容量FLASH存儲器，數據自動記錄，支持曆史數據檢索；
◎ 板載工業級GSM/GPRS通信模塊，方便用戶選擇GSM/GPRS組網方式；
◎ 提供用戶設置軟件，開放式接口，方便與組態軟件及其他軟件連接；
作用：
◎ 具有電壓、電流值等直接模擬量輸入監測土壤含水量等傳感器；
◎ 具有485數字量輸入監測EC（電導率）值和pH 值的等數字傳感器；
◎ 具有開關量輸入監測電磁閥狀態；
◎ 具有繼電器輸出遠程控製電磁閥；
宇能YN4112在本係統運用中的優勢：
1、 中心控製室可以控製遠在千裏之外的閥門；
2、 每個小區內隻需使用一根電纜連接所有的閥門。大大節約成本；
3、 在電力無法到達的地方，我們可以采用太陽能供電；
4、 也可以通過手機短信來控製閥門；
5、 各種監測和控製信號的通訊傳輸；
6、 模擬量、開關量高低報警。
YN4112產品拓撲圖
第三層傳感器采集與電磁閥
每個控製單元控製著1―4 路電磁閥。通過傳感器采集來的多路數據，經過A/D zhuanhuan，xinhaochuli，zaiweichuliqizhong，genjubutongzhibeixuqiu，quedingguangailiang，ranhoukongzhixinhaoshuchu，jiehezhongyangguanlijisuanjidezhiling，kongzhidiancifadekaiguan，jikeyishixianzidongguangai。turangshiduchuanganqiyonglaiceliangturangdeshidu，yilejieturangdezhenshiguangaiqingkuang，ju
此確定灌溉與否和時間長短；配有EC（電導率）值和pH 值傳感器，可對進出水進行EC值和pH值的檢測，以便控製自動營養液的配給。
數shu據ju采cai集ji部bu分fen是shi實shi現xian自zi動dong灌guan溉gai的de重zhong要yao環huan節jie。土tu壤rang濕shi度du傳chuan感gan器qi一yi般ban是shi采cai集ji土tu壤rang的de水shui吸xi力li大da小xiao信xin號hao，也ye叫jiao土tu壤rang水shui分fen傳chuan感gan器qi。它ta把ba土tu壤rang水shui吸xi力li的de大da小xiao轉zhuan化hua為wei標biao準zhun的de4-20mA dianliuxinhao。jiangchuanganqimairuturangzhong，fangzaizhibeidegenbu。duogechuanganqizhuyiqianfangweizhiyingjuyoudaibiaoxing，zheyangcainengfanyingzhengkuaitiandidepingjunhanshuiliangdeqingkuang。EC 傳感器和pH 傳感器檢測灌溉用水的電導率和酸堿度，以確定需添加的肥料、養分多少。
結論：
GPRS農(nong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)灌(guan)溉(gai)係(xi)統(tong)將(jiang)傳(chuan)統(tong)的(de)充(chong)分(fen)灌(guan)溉(gai)向(xiang)非(fei)充(chong)分(fen)灌(guan)溉(gai)發(fa)展(zhan)，對(dui)灌(guan)區(qu)用(yong)水(shui)進(jin)行(xing)監(jian)測(ce)預(yu)報(bao)，實(shi)際(ji)動(dong)態(tai)管(guan)理(li)。采(cai)用(yong)傳(chuan)感(gan)器(qi)來(lai)監(jian)測(ce)土(tu)壤(rang)的(de)墒(shang)情(qing)和(he)農(nong)作(zuo)物(wu)的(de)生(sheng)長(chang)，實(shi)現(xian)水(shui)管(guan)理(li)的(de)自(zi)動(dong)化(hua)。高(gao)效(xiao)農(nong)業(ye)和(he)精(jing)細(xi)農(nong)業(ye)要(yao)求(qiu)我(wo)們(men)必(bi)須(xu)提(ti)高(gao)水(shui)資(zi)源(yuan)的(de)利(li)用(yong)率(lv)。要(yao)真(zhen)正(zheng)實(shi)現(xian)水(shui)資(zi)源(yuan)的(de)高(gao)效(xiao)，僅(jin)憑(ping)單(dan)項(xiang)節(jie)水(shui)灌(guan)溉(gai)技(ji)術(shu)是(shi)不(bu)可(ke)能(neng)解(jie)決(jue)的(de)。必(bi)須(xu)將(jiang)水(shui)源(yuan)開(kai)發(fa)、輸配水、灌水技術和降雨、蒸發、土壤墒情和農作物需水規律等方麵統一考慮。做到降雨、灌溉水、土壤水和地下水聯合調用，實現按期、按需、按量自動供水。
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