陈和明
静宁县红寺镇水利管理站 甘肃省743414
摘要：设计和实现农业节水灌溉远程监控系统的目标是为了使农业灌溉效率得到大幅度提高，降低灌溉成本，促进农业持续健康发展。基于此，本文对此灌溉远程监控系统的设计和实现进行详细分析，主要从两个部分展开论述，第一部分是硬件系统的设计和实现，第二部分是软件系统的设计与实现，希望给有关机构提供参考与借鉴。
关键词：农业节水灌溉；远程监控系统；灌溉效率
引言：众所周知，在开展大部分农业活动中，都离不开灌溉，这是一个重要且关键的环节，这就需要应用人工灌溉。为了保障灌溉效率和质量，同时可以节省水资源，降低灌溉成本，就需要对智能灌溉远程监控系统进行设计，借助智能系统，对灌溉点出水量进行监控，从而开展智能化操控，为灌溉效率提供保障。由此看来，有必要对农业远程监控系统设计和实现进行研究。
一、系统硬件设计和实现
PC机和一些终端设备是监控室的组成部分。输出控制接口、传感器输入接口等构成PC机监控系统。PC机功能是将一个实现人机互通的界面提供出来，借助无线通信模块、串行口开展数据通讯工作，使采集数据和阀门控制相关操作成为现实。
ZIGBEE网络技术是一种新型网络技术，作为技术提案处于无线标记技术和蓝牙之间，它被选择应用于无线通讯中，在低速率连接中得到主要应用。ZIGBEE借助直接扩频序列技术，能够对三个频段进行应用，优势很明显，如成本低、能耗低、远距离传输、数据安全等，其联网设备功能非常强大。此网络系统已经将应用有线传输带来的一系列问题很好的解决掉，在人力资源节省的同时为信息管理提供便利，当前已经在很多领域中得到广泛应用[1]。
ZIGBEE无线微型控制器被应用于此系统中。组成电路部分的模块包括电路储存模块、控制输出驱动模块、电路处理模拟模块等。各个模块的组成和功能都不相同，储存数据模块应用FM25L56的铁存储器，可以保证数据存储的高速性，具有低功耗优势，擦写次数最高可以达到上亿次。控制输出驱动模块采用L298步进电机桥式驱动芯片，这样就可以使控制现场设备成为现实。电路模拟处理的组成部分为运算放大器和多路模拟开关。借助通用模拟接口将不同传感器模拟信号接入，应用多路开关进行切换操作后进入，通过运算放大器将倍数放大后将其输送至控制器转换输入口，使得采集和转换数据操作得以完成[2]。
湿度传感器被安装在ZIGBEE无线微型控制器芯片模块上。传感器采取休眠模式，具有较低功耗，报文接收和发送电流都比较小，接收灵敏度比较高。测湿效果良好，测量范围比较广，一千米是其传输视距，网络中具有稳定的无线传输数据，各个节点之间信号不会互相影响。通信及休眠激活的时间比较短，通常情况下，电池寿命最高可达1000d。
电动阀门控制器被应用于无线调节阀中，能够对电动阀门进行直接控制，还能将数值显示出来，自动和手动都可以自由切换，能够以接收到的控制信号为根据，调整阀位数值。
有两种灌溉方式被应用其中，分别是喷灌和滴灌。喷灌过程主要是指在加压水泵后或者在自然力作用下形成落差后产生的有压水，再对有压水进行利用，使其在压力管道中穿过，到达田间，借助喷头，将其喷射到空中，变成细小水滴后均匀落到农田，实现灌溉目标。滴灌过程是在干管、支管和毛管中通过，经过低压作用后，水缓慢滴落到土壤中，将已过滤后的水分、肥料或其他化学试剂直接向土壤灌溉[3]。
二、系统软件设计
WINDOWSXP被应用于PC机软件系统中，组态软件开发出此系统中的人机界面和数据库。组态软件MCGS的功能是对数据实施采集和控制操作，借助硬件驱动程序和通信设备，可以将采集与控制数据任务完成。其中的图形化用户接口同意开发者应用图形化组态方式配置系统，同时能够对图形对象的动态特征进行定义。MCGS的其他功能还包括安全权限的提供，能够针对部分操作将访问权限设置出来。
整个数据系统处理核心是实时数据库。实时数据库的作用相当于中介作用，可以对现场情况进行反映，在屏幕上以动画方式展示出来，这样操作人员就可以通过计算机将指令发布出来，迅速传输至现场。实时数据库相当于纽带，可以将PC机和硬件设备连接在一起，内含数据变量的全部当前数值和变量。如果系统运行，变量数据就可以借助驱动程序将从硬件设备中获得或者输出到硬件设备中[4]。
MCGS组态软件数据存储开始应用数据库开展管理工作，而不是应用普通文件。数据库是组态过程中系统生成的组态结果；数据库同样是运行中数据对象、报警信息的存储结果。借助数据库，可以对数据实施保存和处理操作，促进系统可靠性和运行效率的不断提高。与此同时，还能对其他软件系统进行应用，从而使数据库中存盘数据得到直接处置。有三种数据库被MCGS组态软件提供出来，包括：SQL sever、ACCESS、MCGS自带数据库，以数量大小为根据，用户可以做出自由选择。因为此系统具有较长的存储周期，因此，在数据保存方面采用系统自带数据库[5]。
MCGS将编程语言提供出来，应用于控制程序和参数设置中。系统运行时，首先是传感器发挥作用，对数据进行采集，然后再将其反馈至系统，系统以预先设定的报警限值为根据，做出合理判断，即是否对调节阀进行控制，实现放水目标，促进农田土壤湿度达到标准。
组成系统的人机界面内容比较多，包括数据报警窗口、显示数据窗口、远程监控窗口、信息版本窗口等。MCGS的组态功能非常强大，可以对动画进行组态，十分方便和快捷，可以将具有极其复杂性的动画画面构造出来。
实时曲线的作用是显示土壤湿度实时变化情况，农田区域不同，其土壤湿度变化也有差异，曲线就会不同，借助曲线，能够对农田湿度动态变化情况进行全面了解和掌握。历史曲线就是将不同区域中农田湿度的历史情况显示出来，这就可以对农田湿度变化规律进行掌握。在数据库中储存历史数据后还可以将其打印，借助日、月、年报表，能够短期、中期和长期统计和分析出重要参数，确保灌溉具有科学合理性。借助PC机接口在人机界面将打印报表输送出来，同时能够利用网络传输报表，让上级部门查看到相关信息。软件中报警系统功能是对模拟量的超限报警和变化率报警等多种报警方式进行处理。各类报警信息都可以在报警信息窗口显示出来。
结束语：综上所述，农业节水灌溉远程监控系统的重要组成部分包括系统硬件和系统软件，硬件和软件下面还能分化出具体功能，各个功能均发挥出巨大作用和价值，并且能够相互配合，通过对信息化技术的充分利用，最终实现节水灌溉的目标，并且灌溉效率和质量都可以得到保障，其监控精准度非常高，性能良好，可以被广泛应用。
参考文献：
[1]周志遥.基于GPRS技术的农业节水灌溉远程监控系统研究[J].农业与技术,2018,38(17):48-49.
[2]赵焱.农业节水灌溉远程监控系统的设计与实现[J].计算机测量与控制,2017,25(04):80-83.
[3]李晓光.农田节水灌溉工程技术措施分析[J].工程技术研究,2021,6(07):145-146.
[4]秦文君.计算机技术在农业节水灌溉中的应用[J].广东蚕业,2021,55(03):89-90.
[5]廖佐毅,张庐陵,廖章一,邓勇杰.浅析我国农业节水灌溉技术研究及进展[J].南方农机,2021,52(07):84-86.