果园节水灌溉控制系统
一基本情况与需求分析
果园节水灌溉控制系统选择“忠县柑橘智能灌溉控制系统”为例进行介绍。

忠县位于重庆市中部、三峡库区腹心地带，是重庆市重点柑橘生产基地县。

忠县柑橘生产主要涉及石宝、甘井、黄金、拔山、双桂、新立和涂井等八个乡镇。

忠县正在打造国家级农业旅游示范区“中国柑橘城”。

提出了“中国柑橘看重庆，重庆柑橘看忠县”的口号，忠县建成了全国最大的工厂化柑橘脱毒容器育苗基地、国家柑橘工程技术中心、15万亩高标准加工橙基地果园和亚洲第一条NFC非浓缩橙汁加工线；重庆三峡建设集团和重庆博富文柑橘公司两大龙头企业进驻忠县建设橙汁加工厂，建立了完整的现代柑橘栽培技术标准，以柑橘产、加、销、研、学、旅为核心的产业集群初具雏形，产业竞争优势明显。

忠县先后被评为“全国农业(柑橘)标准化示范县”、“全国工农业旅游示范点”，忠县锦橙获得重庆市“消
费者最喜爱柑橘”称号。

为进一步提高忠县柑橘产业的现代化水平，忠县果业局提出以“果树信息、智能决策、精准管理、优质高效技术”多种技术相结合为基础，以研发核心技术与装备、建设核心示范基地为主要载体，以整合资源、由浅入深、循序渐进、以点带面为策略，通过现代农业技术应用解决忠县柑桔产业链条中的主要技术问
题，使忠县率先在我国果树行业实现生产过程现代化，以科技进步提升忠县柑桔产业的素质、核心竞争力和国内外的影响力，再次引领中国柑桔产业现代高新技术发展方向。

2009年6月，忠县果业局委托北京农业信息技术研究中心进行柑橘精细管理技术的技术集成应用与示范，示范基地位于忠县拔山镇杨柳村，基地覆盖面积约300亩柑橘园，灌溉方式为滴灌。

二系统设计
忠县柑橘智能灌溉控制系统围绕信息监测决策控制系统集成三个关键环节，综合运用传感器技术、计算机技术、自动控制技术及现代通讯技术，实现了柑橘种植过程的精准监测、高效灌溉和科学管理。

系统根据重庆忠县拔山镇柑橘种植特征，对示范点“山顶”、“山腰”、“山脚”不同海拔高度柑橘生理生态信息及本地气象进行实时监测，同时配套灌溉施肥系统，为柑橘生长提供了最优的水肥保障。

系统采用分层分布式结构，主要由1个气象信息采集点、3个作物生理信息采集点、1个井房控制点、现场控制中心及远程服务器组成。

另外，系统设计中充分考虑用户需求，对系统的供电和通讯进行了完善的冗余设计，保障了监测数据的连续性和安全性。

工作整体流程如下：气象信息采集点与作物生理信息采集点采集各类传感器数据，通过485总线将上述数据上传到控制中心；控制中心接收到数据后，对数据进行处理分析，形成决策指令，通过无线数传电台发送到井房控制点；井房控制点接收到控制指令后，首先启动柴油机供水系统，待检测到供水压力正常后，开启指定阀门供水。

同时，系统实时将现场数据与远程服务
器同步，所有数据均在远程服务器中备份，用户只需录入服务器指定网址，通过密码登录，即可实时获取所有数据，并掌握整个系统的运行情况。

图1为忠县柑橘智能灌溉控制系统整体结构框图。

图1系统整体结构框图
三系统实现与效果分析
（一）、气象信息采集点
气象信息采集点由采集模块、太阳能充放电设备、各种气象传感器及安装支架组成，利用485总线与控制中心连接。

气象传感器监测空气温度、空气湿度、风速、风向、辐射、降雨量6个信息。

气象信息采集点及作物生理信息采集点均设计冗余供电
方式，通常情况下采用市电供电，当市电掉电时，自动切换到太阳
能供电，保证传感器数据信息采集正常。

实际项目建设中，为真实反映柑橘园中的实际气象信息，因地制宜的采用较高支架将气象信息采集点设置在柑橘园中。

图2为气象信息采集点实物图。

图2气象信息采集点实物图
（二）、作物生理信息采集点
作物生理信息采集点由采集模块、太阳能充放电设备、各种作物生理信息传感器及安装支架组成，利用485总线与控制
中心连接。

作物生理信息传感器监测叶面温度、叶面湿度、植物径流、及土壤水分4 个信息。

供电冗余方式同气象信息采集点。

实际项目建设中，为保护传感设备，防止人为或放养动物破坏，专门建设了不锈钢护栏。

图3为作物生理信息采集点实物图。

图3作物生理信息采集点实物图
（三）、井房控制点
井房控制点采用改建的方式建设，由新增的ASE灌溉控制器、无线数传电台、柴油机采集控制柜、远传压力表、液位传感器及原有的柴油机供水设备、自动反冲洗过滤器及电磁阀组成。

因井房控制点与控制中心间隔距离较远，且间隔两个山包，所以采用无线数传电台进行数据交互。

其中，柴油机采集控制柜负责柴控制油机供水设备的启停，同时通过采集液位传感器信息换算
剩余油量信息，提醒用户及时补充油量。

图4为井房控制点实物图。

图4井房控制点实物图
（四）、现场控制中心
现场控制中心由采集控制一体机、无线数传电台、手机模块、液晶电视、UPS及配套网络设备组成。

现场控制中心供电、通讯采用综合冗余方案：市电供电时，由采集控制一体机获取采集点传感器数据，并实时与远程服务器进行数据同步；市电掉电时，自动切换成UPS仅为手机模块供电，由远程服务器通过GPRS
网络直接获取集点传感器数据。

待市电正常时，由远程服务器将掉电期间的数据返回到现场控制中心。

图5为控制中心实物图。

图5控制中心实物图
中央控制软件是柑橘智能灌溉控制系统的核心，采用力控组态软件开发，具有安全管理、传感器参数集中显示、数据查询和统计分析、自动灌溉控制、数据远程发布等功能。

图6为中央控制软件截图。

图6中央控制软件截图
忠县柑橘智能灌溉控制系统于2009年10月投入试运行，系统的运行实现了果园信息采集自动化，信息管理远程化，生产经营决策智能化，大幅度提高柑桔栽培与经营管理的科技含量和效益回报，为实现忠县柑橘产业现代化的总目标实现提供了基础数据源。