在现代科学技术的快速发展中，节水灌溉技术和信息化手段在灌溉过程中得到了广泛的应用，并且取得了良好的效果。中国农业用水空间分布不均、季节性强、用水效率低、供需矛盾突出。目前，中国大部分灌区处于粗放型管理阶段，水资源利用效率低。因此，对农业灌区进行自动化灌溉控制调度研究具有重要意义。

农业灌区自动化灌溉控制系统设计

1.1   自动化控制系统总体结构

自动控制灌溉系统是一种能对灌溉过程进行自动监测、控制和调度的灌溉自动化系统，是以计算机为基础的现代自动化技术在农业灌溉中的应用。它将信息技术、控制技术和计算机技术相结合，实现了农业灌溉的数字化和智能化。农业灌区自动灌溉控制系统总体结构为现场采集设备，由传感器、控制器、电磁阀等组成，用于采集现场的数据；数据传输设备，用于将采集到的数据传送到上位计算机；控制系统，用于接收现场采集设备传输来的数据，并根据这些数据自动控制水泵或喷灌装置；远程监控系统，用于在计算机上监控整个系统，对系统进行远程操作和维护；管理软件，用于对整个系统进行管理；数据传输网络，用于将现场采集设备和控制系统的数据传输到远程监控中心，并可与其他设备进行连接。

灌区自动控制系统总体结构，依据功能将系统分为3层，分别为现场控制、数据处理、远程监督控制。其中，调度控制中心安装有数据信息采集处理服务器、监控服务器、存储设备等，现地测控单元构成现场控制，LCU以PLC当做系统主控制器，并借助水位传感器、三相电力仪表、闸位等，实时了解灌区各个闸门的实际运行情况，以及水位、闸位等各种数据信息[1]。数据处理层是系统中非常关键的一个环节，设置有一台服务器，主要负责接收数据、处理数据。

1.2   系统功能

灌区灌溉控制调度系统是利用先进的传感技术、通信技术、计算机技术及自动化技术等现代信息技术，对灌区内的供排水系统、灌区各渠道、水库水位和水量进行自动监测，并通过计算机实现灌区水资源调度管理的一种信息管理系统其功能主要包括实时监测灌区各渠道水位、水量；实现对灌区各渠道水位及流量的监测；实现对各个控制泵站水位和水量的实时监测；实现对各个灌区灌溉水量的实时监测；实现对各个控制泵站运行状况和人员工作状态的实时监控；实现各控制泵站运行参数和人员工作参数的实时监控；通过灌区管理信息系统实现对灌区的水资源调度管理；对灌区供排水系统进行分析和评价，并提出优化调度方案。

1.3   硬件组成

PLC：本系统设计选用PLC模块式，其构成包括I/O、CPU、电源模块。其中，CPU作为关键部分，根据PLC系统完成数据储存，对于现场采集的数据，通过扫描保存至数据寄存器。I/O模块中的输入模块和外开关接线，采集各种开关信号，对于输出模块，则向外传输信号，并且控制闸门。

超声波水位计：在农业灌区的关键节点，设置监测点，为了实现精准测量，应选择合适的水位测量设备，比较常见的包括浮球式、静压式、超声波式等多种，其中，超声波式水位计最佳，不仅安装方便，还具有较高的测量精度。

超声波明渠流量计：超声波明渠流量计的装置能够精准测量渠系流量数据，并由PLC接收，完成数据处理，然后将其上传至调度中心，在掌握水量相关信息的基础上，有效进行调配操作。

闸位测控仪：闸位测控的精准度、可靠性对安全操作闸门的影响比较大，闸位测控仪的类型比较多，在本系统设计中选择ZKY-3型闸位测控仪，其不仅具有较高的可靠性，还具有测量、升降等多重功能。

三相网络电力仪表：为了确保系统的安全运行，应在开启、关闭机组过程中，对其运行状况进行实时监测，所以，需要使用电力仪对各种数据信息进行采集、传输。HR6300三相网络电力仪表的运行快速，具有抗干扰特点，并且有专门储存器，即使设备长时间断电，也不会导致数据丢失。

1.4   系统关键技术

灌区自动化灌溉控制调度系统采用目前先进的“以太网+GPRS”无线传输方式，在数据采集端和控制终端均采用 GPRS/GPRS方式进行数据传输。通过无线通讯方式可以实现远程控制、远程监测，提高灌溉控制的可靠性。整个系统具有良好的抗干扰能力，具有很高的可靠性和稳定性。系统采用先进的以太网技术，将现场采集信息通过以太网传输到中心服务器，再通过中心服务器对各采集站的数据进行统一处理、统一分析和统一管理，最后通过短信平台或互联网对用户进行实时发布。灌区自动化灌溉控制调度系统采用当前先进的计算机网络技术，具有很高的可靠性和稳定性，可以有效地提高灌区自动化管理水平[2]。该系统能够很好地完成对灌区环境参数和灌溉系统设备状态信息的远程实时监测、分析与控制，实现了灌区内水资源信息化、网络化、自动化管理。